Солнечный фотоэлектрический модуль с параболо­цилиндрическим концентратором 1 имеет размер миделя 5 1,25×1,2 м, длину 1,25 м, апертурный угол 360, диаметр второго до­полнительного полуцилиндрического отражателя 200 мм, а ширина приемника излучения 2 равна 100 мм. В качестве полосы приемника 2 установлены вертикально (рис. 7.27) 36 скоммутированных сол­нечных элементов размером 25×100 мм в стеклянной оболочке ши­риной 110 мм и общей длиной 900 мм.

Солнечный модуль на широте г. Москвы ориентиро­ван на юг таким образом, что фокальная плоскость 4 накло­нена к горизонтальной по­верхности под углом 58°. Бре­мя работы в стационарном со­стоянии для широты Москвы ф = 56 составляет 9 месяцев (с

7 февраля по 7 декабря). Через

4.5 месяца работы — 15 апреля и 30 августа — поворачивают третий дополнительный зер­кальный отражатель 7 вокруг оси Oi на 180°.

Солнечный тепловой мо­дуль с параболоцилиндриче­ским концентратором 1 на рис.

7.28 — 7.29 установлен на ши­роте г. Геленджик с апертурой

8 =24°, имеет приемник 2 в виде абсорбера из пластины алюминия толщиной 2 мм, в центре которой присоединена трубка из латуни диаметром 15 мм. Абсорбер имеет с двух сторон просветляющее покры­тие и защитное покрытие из закаленного стекла толщиной 3 мм с покрытием, отражаю­щим ИК-излучение. Ширина D модуля равна 2,16 м, длина

2.5 м. При вертикальном рас­положении приемника 2 шириной 100 мм радиусами второго отра­жателя 400 мм и третьего отражателя 200 мм коэффициент геомет­рической концентрации равен 24,2. Фокальная плоскость 4 накло­нена к горизонтальной плоскости под углом 45°.

Время стационарной работы составляет 6 месяцев (с 22 марта по 22 сентября), а тепловая мощность модуля равна 4 кВт, темпера-

Рис. 7.28. Стационарный
асимметричный солнечный
модуль для установки
на стенах зданий

тура воды на выходе из аб­сорбера 95°С.

При использовании двусторонних приемников удается упростить конструк­цию стационарного концен­тратора, используя одну ветвь параболы, уменьшить фокус­ное расстояние модуля, уве­личить степень концентрации излучения и за счет снижения площади приемника снизить стоимость солнечного модуля.

На рис. 7.24 представлен общий вид солнечного модуля с кон­центратором, где основной зеркальный отражатель выполнен в виде одной ветви параболоцилиндрического концентратора с апертурным углом 36° и двух цилиндрических зеркальных отражателей с радиу­сами R и d, а края полосы приемника излучения совпадают с опти­ческой осью и ветвью третьего зеркального отражателя [7.5].

Солнечный модуль с концентратором содержит основной фо­кусирующий параболоцилиндрический зеркальный отражатель 1 с апертурным углом Р, приемником с двухсторонней рабочей поверх­ностью 2, фокальной осью 3 и фокальной плоскостью отражателя 4.

Ширина солнечного модуля в горизонтальной плоскости рав­на ширине D модуля 5 концентратора плюс радиус R второго полу — цилиндрического отражателя 6. Приемник 2 с оптической шириной d установлен перпендикулярно плоскости модуля 5 между фокаль­ной осью 3 и осью Oi третьего полуцилиндрического зеркального отражателя 7. Фокальная плоскость 3 наклонена к горизонтальной плоскости 8 под углом р. Солнечный модуль с концентратором 1 крепится к горизонтальной плоскости 8 с помощью опор 9.

Угол Р может изменяться в пределах от Pi =113,75°- <р до р2 =66,250 — ср + 8. В первом случае Pi фокальная плоскость 4 пара­болоцилиндрического концентратора 1 направлена на положение Солнца 22 июня (летнее солнцестояние), во втором случае р2 — ветвь параболоцилиндрического концентратора 1 направлена на положе­ние Солнца 22 декабря (зимнее солнцестояние).

На рис. 7.25 солнечный модуль с концентратором содержит линейно-фокусирующий зеркальный отражатель, состоящий из па­раболоцилиндрического зеркального отражателя 1 с фокальной осью 3, и расположенного за фокальной плоскостью 4 кругового ци­линдрического отражателя 10 с радиусом Rls равным фокусному расстоянию АР параболоцилиндрического концентратора.

Для увеличения концентрации солнечного излучения солнеч­ный модуль содержит второй полуцилиндрический отражатель 6 с радиусом R = AF/2 =OF и третий полуцилиндрический отражатель 7 с радиусом R2 = FOi = R/2. Приемник излучения 2 имеет ширину d=R2 и установлен в плоскости миделя 5 между фокальной осью 3 параболоцилиндрического отражателя 1 и оптической осью Oi третьего зеркального отражателя 7.

f’ Рис. 7.25. Стационарный асимметричный концентратор со вторичным отражателем, апертурным углом 36° и приёмником в горизонтальной Т плоскости {пояснения в тексте)

Для солнечных модулей с дополнительным вторым 6 и треть­им 7 полуцилиндрическим отражателем на рис. 7.26 полоса концен­трированного солнечного излучения в течение времени То/4 попада­ет на одну поверхность приемника 2, а в течение времени с Т(/4 до То/2 переотражается с помощью третьего дополнительного зеркаль­ного отражателя 7 на противоположную рабочую поверхность при­емника 2. В результате площадь приемника 2 уменьшается в 2 раза и возрастает коэффициент концентрации. При снижении угла склоне­ния Солнца солнечное излучение, сконцентрированное параболоци­линдрическим концентратором 1, перемещается в фокальной плос­кости 4 от фокальной оси 3 вниз. По истечении времени Т = То/2 при переходе концентрированного излучения вниз через оптическую ось О второго полуцилиндрического отражателя поворачивают на 180° вокруг оси О] третий полуцилиндрический зеркальный отражатель

7. При этом сконцентрированное солнечное излучение отражается от второго дополнительного зеркального отражателя 6 и попадает на третий зеркальный отражатель 7 и приемник 2 с двухсторон­ней рабочей поверхностью. Эффективность использования солнечного излучения увеличивается за счет перераспределения концентрированного излучения на полуцилиндрическом отража-

теле 6 или 7 и более однородного и равномерного освещения при­емника 2.

Коэффициент геометрической концентрации для модуля с тремя зеркальными отражателями равен

Кгеом = D/d = 8/(1 — cos(25)).

Для 8 =24°, 32°, 36° значения геометрической концентрации составляют 24,2, 14,2 и 11,6 соответственно, т. е. введение третьего зеркального концентратора увеличивает коэффициент концентрации до 11,6 — 24,2-кратной.

Задачей разработки является увеличение коэффициента концентрации, а также создание эффективных гелиотехнических устройств, встроенных в фасады и крыши зданий для обеспече­ния их электроэнергией, теплом, горячей водой, энергией для приготовления пищи и естественным солнечным освещением

[7.7,7.8,7.9] .

Рассмотрим варианты концентраторов по [7.7]. Разрез кон­центратора и схема прохождения лучей по нему приведены на рис. 7.20: солнечный модуль с концентратором содержит защитное прозрачное ограждение 1. Линейно-фокусирующий концентратор выполнен в виде несимметричного цилиндрического отражателя 2, состоящего из параболоцилиндрического отражателя 3 и кругового цилиндрического отражателя 4, разделенных плоскостью симметрии 5 (плоскость симметрии исходного параболического профиля), про­ходящих через вершину 6 и фокальную ось F параболоцилиндриче­ского отражателя 3. Радиус R кругового цилиндрического отра­жателя 4 равен расстоянию f от фокальной оси F до вершины 6 па — раболоцилиндрического отражателя 3. Фокальная ось F совпадает с краем приемника излучения 7, который состоит из теплоизолиро­ванного бака-аккумулятора 8, содержащего стеклопакет 9 из термо­стойкого стекла и солнечный фотоэлектрический модуль 10 из

203

солнечных элементов, которые закреплены на поверхности бака — аккумулятора 8. Угол наклона а плоскости симметрии 5 параболо­цилиндрического отражателя 3 к горизонтальной поверхности 11 составляет а = 114°- 5Ш, где (5щ — широта местности).

На рис. 7.21 — солнечный модуль содержит несимметричный отражатель 2, установленный на южном фасаде здания 12. Прозрач­ное защитное ограждение 1 установлено параллельно фасаду здания 12 и содержит в качестве приемника модуль 10 из солнечных элементов с двухсторонней рабочей поверхностью. Угол наклона а

Рис. 7.23. Встроенные в южную стену здания несимметричные модули (пояснения в тексте)

плоскости симметрии 5 параболоцилиндрического отражателя 3 к горизонтальной поверхности 11 равен а = 114°- 5Ш — ср, где <р — апер­турный угол параболоцилиндрического отражателя.

Примеры использования подобных концентраторов приведе­ны на рис. 7.22 и 7.23.

На рис. 7.18 показан тепловой коллектор со спаренными мо­дулями с приёмником излучения «лист-труба».

Тепловые характеристики коллектора исследовались в натур­ных условиях на экспериментальной площадке ВИЭСХ. Метод ис­следования — калориметрический, теплоноситель — вода. Температура на входе и выходе модуля, а также температура окружающей сре­ды измерялись ртутными термометрами, расход воды — мензуркой

Рис. 7.19. Результаты натурных испытаний солнечного теплового
коллектора с ©-образным концентратором

и секундомером, суммарная солнечная радиация — пиранометром, установленным с плоскости апертуры. Полученная мощность тепло­вого потока Q рассчитывалась по формуле:

Q — cp-G(tBbIX — tBX),

где Ср — удельная теплоемкость воды, Втч/(кг-К); G — удельный рас­ход воды, кг/ч; tBbIX, tBX — температура воды на выходе и входе моду­ля.

КПД определялся по выражению:

T1 = Q/(H-F),

где Н — суммарная солнечная радиация, Вт/м2; F — площадь аперту­ры модуля, м2.

Измерения проводились при различной ориентации модуля по зениту в полдень и минимальном расходе воды (рис. 7.19).

Солнечный модуль состоит из приемника излучения с двухсто­ронней рабочей поверхностью и стационарного цилиндрического кон­центратора. Поперечное сечение стационарного цилиндрического кон­центратора выполнено в виде двух сопряженных зеркальных дуг ок­ружностей радиусами г=50 мм, R=160 мм. Плоскость, в которой распо­ложены центры обоих дуг окружностей, находится под углом р=27,5° к нормали плоскости, воспринимающей солнечное излучение. Зазор между плоскостью АВ, воспринимающей солнечное излучение и приемником 1 излучения d=13 мм. Коэффициент геометрической концентрации стационарного цилиндрического концентратора 3,0;

коэффициент отражения 0° 0,85. Приемник излучения выполнен в виде теплово­го абсорбера с прокачкой теплоносителя шириной 100 мм и расположен па­раллельно плоскости, вос­принимающей солнечное излучение.

На рис. 7.16 проде­монстрирован метод опре — ^ деления эффективности работы различных зон концентратора при разных углах падения солнечного

Рис. 7.16. Компьютерное ^ моделирование оптиче — ;|ской работы со-образного ^концентратора при раз — «ых углах солнечного |pfc склонения

25°С:

Концентрация геометрическая 2,5

Оптический КПД концентратора 0,65

КПД СЭ двухсторонней чувствительности, 100×100 мм:

с лицевой стороны 11 -15%

с тыльной стороны 8 — 9%

Напряжение холостого хода U», В 21,3

Ток короткого замыкания In, А 5,1

Напряжение в оптимальной точке ВАХ, ІІопт, В 16,9

Ток в оптимальной точке, Іопт. А 4,4

Мощность в оптимальной точке, Вт 74,0

Площадь миделя (по СЭ), м2 0,98

Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм 1505x805x100 Масса, кг 34

Время работы в течение световых суток, не менее, ч 8

Работоспособность модуля при изменении часового угла до 60° представлена в таблице 7.4, при отклонении на величину сол­нечного склонения в таблице 7.5.

Таким образом, можно констатировать, что при отклонении по азимуту на 60° концентратор обеспечивает снижение мощности на 53%, т. е. работает по закону косинуса, и не снижает мощности при зенитальном отклонении.

Цель оптимизации — повышение концентрации солнечного излучения [7.6]. На рис. 7.15 приведена схема модернизированно­го концентратора, из которой можно определить, что изменения коснулись следующих параметров:

— центр радиуса R перенесён на плоскость симметрии кон­центратора (ранее он находился на плоскости, проходящей через край приёмника излучения;

— край концентратора находится выше плоскости приёмни­ка.

Приемник солнечного излучения с двухсторонней рабочей поверхностью расположен параллельно плоскости КС, восприни­мающей солнечное излучение, с зазором между поверхностью кон-

центратора, равным 16 % от ширины приемника (0,16-d, где d — ши­рина приемника солнечного излучения). Солнечное излучение при­ходит на лицевую сторону приемника и освещает ее с концентраци­ей 1. Тыльная сторона приемника освещается солнечным излучени­ем, отраженным от концентратора с концентрацией Кг. таким обра­зом, суммарная геометрическая концентрация (1+Кг).

Расчеты показывают, что оптимальным с точки зрения выра­ботки является двухгранный угол а между плоскостью АВ, воспри­нимающей солнечное излучение, и плоскостью, проходящей через центр 02 дуги 5 окружности большего радиуса R, равный а=27,5°. Таким образом мы увеличиваем размер миделя D.

Математические зависимости оптимизированного профиля.

■ „ 0,С 0,С

Из треугольника Oi02C: sin р = —■—, откуда 0Х02 = —-—. Но

0Х02 sin/?

R=t+0i02, откуда с учетом того, что r=OiC:

(7.6)

Ширина концентратора по миделю D.

D

Из треугольника AB02: cos а =——— , откуда D — 2R cos а.

г 1

Z) = 2(r +—— )cosa = 2r(ln———- ) cos or. (7.7)

sin /? sin ft

Геометрическая концентрация К.

Определяется по формуле Kro=D/d. С учетом (7.7) получаем:

В случае, если d=2r:

К =(1 + —-—)cosa. (7.9)

sin/?

Для стационарного ю-образного концентратора с углами а=23,50, р=27,5°: К=2,9.

Концентратор оо-образный по рис. 7.13 состоит из двух поло­вин концентратора, изображенного на рис. 7.14.

Солнечный модуль [7.5] по рис. 7.14 с концентратором состо­ит из цилиндрического концентратора 1 с воспринимающей сол-

нечное излучение плоскостью 2, поперечное сечение концентратора выполнено по окружности с радиусом г и приемника излучения 3 с двусторонней рабочей поверхностью, расположенной в плоскости радиуса г. Поперечное сечение цилиндрического концентратора 1 выполнено двумя радиусами г и R, причем окружность радиуса г со­прягается с окружностью большего радиуса R в плоскости 4, на ко­торой расположены центры СН и 02 обоих радиусов, перпендику­лярной плоскости 2, воспринимающей солнечное излучение.

Кроме того, на рис. 7.14 изображены: солнечные лучи 1ь 12,13 и схема их прохождения по концентратору; апертурный угол (р; размер свободной поверхности концентратора L.

Работает модуль следующим образом. Солнечное излучение приходит на воспринимающую плоскость 2. Часть излучения, на­пример луч 1Ь непосредственно попадает на лицевую сторону при­емника излучения 3 с двухсторонней рабочей поверхностью, ус­тановленного в плоскости радиуса г с центром О] на плоскости 4. В качестве приемника могут быть использованы солнечные коллекто­ры для получения горячего теплоносителя, а также комбини­рованные модули с установленными на них солнечными элементами для выработки тепла и электричества. Луч 12 пересекает восприни­мающую плоскость 2, отражается от средней части концентратора 1 и попадает на тыльную сторону приемника излучения 3. Луч 13 с пе­риферии концентратора 1 отражается от части концентратора, обра­зованной окружностью R, затем от части концентратора, образован­ной окружностью г, и попадает на тыльную сторону приемника из­лучения 3.

Концентрация (К) излучения подсчитывается по формуле К = (L + г) / г, (7.5)

при ф=60°, L = К cos30°; R = 2г; К = 2,7.

На рис. 7.10 приведён энергоблок, выполненный по рассмат­риваемой схеме. Энергоблок включает два модуля со стационарными концентраторами. Каждый модуль состоит из стационарного кон­центратора с двумя приёмниками излучения в виде солнечных бата­рей, в которых приемники излучения выполнены по схеме рис. 7.4.

Модули соединены общим воздушным коллектором с венти­лятором производительностью до 260 м3/ч, мощностью 18,5 Вт. Коллектор разделяет воздушный поток на два направления в левый и

правый модули. Каждый концентратор представляет собой два параболоцилиндра длиной по 2,5 м, между которыми в плоско­сти симметрии установлены приёмники излучения с двумя сол­нечными батареями.

В качестве отражающего покрытия для концентраторов и круглоцилиндрических отражателей 3 был использован специ­альный зеркальный алюминий марки Miro-Sun германской фирмы Alanod. Этот алюминий разработан специально для солнечных уста­новок, имеет высокий коэффициент отражения и стойкую защитную плёнку на отражающей стороне. Для спектра AM 1,5, представляю­щего интерес для фотоэлектрических станций, коэффициент отра­жения равен 0,89.

Было исследовано фактическое распределение степени кон­центрации солнечного излучения в фокальной плоскости симмет­ричного параболоцилиндрического концентратора. Оно определя­лось от вершины концентратора до фокусного расстояния. Измеря­лась величина тока короткого замыкания специального датчика, размещаемого последовательно в точках через каждые 2 см этой фокальной плоскости. Одновременно измерялась величина прямой

ic. 7.11. Спектральное отражение алюминия фирмы Alanod: суммар­но всему спектру 93,8 %, для солнечного спектра AM 1,5 — 89,5%

радиации 1% и величина тока короткого замыкания при непосредст­венном облучении датчика солнечными лучами Іщ,. Степень концен­трации светового потока определялась по соотношению flw. Опыты проводились отдельно для верхнего и нижнего отражателей. Максимальное значение концентрации достигало 7,4 крат.

Четыре фотоэлектрических приемника энергоблока состоят из двухрядных цепочек СЭ размером d=200 мм, ряды соединены между собой параллельно. Воздушный коллектор с вентилятором уста­новлен в середине энергоблока.

Эффективность принудительного воздушного охлаждения приемника оценивалась по изменению величины напряжения холо­стого хода СЭ в начале и в конце экспериментов. Температура воз­духа на входе в вентилятор и на обоих выходах воздушных каналов измерялась с помощью термодатчиков электронного прибора типа 2ТРМОА-Щ1-ТП. Измерения показали, что перегрев СЭ за этот пе­риод не превышал 20°С и принудительное воздушное охлаждение достаточно эффективно. Температура наружного воздуха в это вре­мя была +2°С, температура воздуха на выходе составляла около +22°С… +28°С. Спектральные коэффициенты отражения алюминия фирмы Alanod представлены на рис. 7.11 [7.4].

Рис. 7.12. Поперечный разрез фотоэлектрическо-
го приёмника энергетического блока (рис. 7.10)
с воздушным охлаждением СЭ:

1 — СЭ; 2 — стеклянные стенки; 3 — кремнийорга-
нический Герметик; 4 — воздушные каналы охлаж-
дения; 5 — стеклянные стенки

Для спектра атмосферной массы AM

1,5, представляющего интерес для фотоэлек­трических станций, коэффициент отражения равен 0,89. Схема приёмника излучения с воз­душным охлаждением СЭ показана на рис.

7.12.

Скорость воздушного потока на выхо­де из каналов измерялась крыльчатым анемо­метром на расстоянии 0-5 мм от плоскости горловины в верхней и нижней части её. На выходе западного канала в верхней части скорость потока была немного ниже, чем в нижней части и в среднем составила 1,95 м/с. На восточном канале, наоборот, скорость наверху была немного выше, чем внизу, и в среднем составила 2,05 м/с. Это свидетельствовало о практически одинаковом распределении по каналам воздушного потока от одно­го вентилятора.

Влияние азимутального перемещения Солнца по небосводу на параметры всех СБ блока ФЭСК-0,6 оценивалось по величине тока короткого замыкания (І*,) СБ, т. к. величина менее чувствительна к изменению угла падения солнечных лучей. Эксперимент проводился в течение 3,5 околополуденных часов. Для эффективности сопос­тавления данных о величине 1ю одновременно с током измерялась величина прямой радиации на перпендикулярную лучам поверх­ность, и все значения I*, приведены к стандартной радиации 1000 Вт/м2. Результаты измерений и расчётов показали, что в октябре блок работал в течение 3,5 часов без существенного снижения рас­чётного значения Ikj.

Испытания энергоблока были проведены на испытательной площадке ВИЭСХ в октябре — декабре 2002 г. Полученные в ходе эксперимента данные по выработке оптимальной мощности каждой СБ энергоблока — во второй колонке таблицы 7.3, в третьей колонке

указаны величины полной пиковой мощности СБ, рассчитанные с учётом изменения следующих параметров: изменение солнечной ра­диации от значений 600-700 Вт/м2 до стандартного значения 1000 Вт/м2; параметр cos (р, учитывающий наклонное падение солнечного излучения на мидель концентратора; увеличение КПД СЭ с 0,1 до 0,12 при 36 СЭ в СБ.

Эксплуатация данного блока показала, что отражающее по­крытие из алюминия солнечного качества требует защиты от атмо­сферных воздействий и быстро теряет свои отражающие свойства, возникают проблемы затенения поверхности стойками и вторичны­ми отражателями.

Реализация системы слежения вторичными отражателями мо­жет осуществляться механизмом, изображенным на рис. 7.8,7.9.

Работает механизм следующем образом [7.3]. Механизм ориен­тации для солнечного модуля с концентратором, состоящий из двух фотоэлементов 1, расположенных симметрично относительно плос­кости 2 ориентации на солнце и установленных на зубчатом полуко — лесе 3, и шестерни 4, приводимой во вращение исполнительным ме­ханизмом (на рис. 7.8 не указан). Механизм дополнительно содержит

два зубчатых колеса 5 и 6, расположенных диа­метрально по отношению к шестерне 4, с которой они находятся в зацепле­нии. Зубчатое полуколе — со 3 с двумя фотоэлемен­тами 1 находится в заце­плении с верхним зубча­тым колесом 5, при этом оси поворота 02, 03, 04 зубчатых колес 5 и 6, шестерни 4 и полуколеса 3 находятся в плоскости 2 симметрии концентрато­ра 7. Зубчатые колеса 5 и

Рис. 7.8. Механизм ори-
ентации вторичных
S-образных отражателей

7.9. Схема работы механизма слежения S-образных вторичных MW, ~ отражателей для концентратора по рис. 7.4

6 связаны с ориентируемыми дополнительными отражателями 8 и 9, приводимыми во вращение шестерней 4 от исполнительного меха­низма.

Кроме того, на рис. 7.8 указано: направление на Солнце, а — ра­бочий угол механизма ориентации, Ri — радиус кривизны зубчатого полуколеса 3, R.2 — радиусы зубчатых колес 5 и 6. На рис. 7.9 по­яснена схема работы механизма: радиус сектора 2 должен быть всё время направлен на Солнце, при этом S-образные концентрато­ры автоматически займут необходимое положение.

В концентраторе, изготовленном для испытаний (рис. 7.4), используется система дослеживания за световым потоком, выпол­ненная в виде двух круглоцилиндрических S-образных отражателей 3 и 4, установленных вокруг приемника излучения 5. Сам концен­тратор остается неподвижным, а круглоцилиндрические отражатели меняют свое положение в течение года.

Работает такой концентратор следующим образом. Для удоб­ства рассмотрения разделим ход солнечных лучей внутри концен­тратора на две ступени: 1 — концентрация солнечного потока на вто­ричных отражателях при помощи отражения от основного концен­тратора; 2 — концентрация потока солнечного излучения непосред­ственно на воспринимающей поверхности приемника излучения по-

средством вторичных отражателей. Солнечные лучи, проходящие через воспринимающую поверхность стационарного концентратора, отражаются и направляются на дополнительные отражатели 3 и 4. При этом концентрирующий эффект первой ступени концентрации, выраженный геометрическим коэффициентом концентрации Kpoi=5,31. При помощи дополнительных отражателей происходит дальнейшая концентрация солнечного потока на приемнике излуче­ния. Геометрический коэффициент второй ступени концентрации составляет КГ02=2,26. Таким образом, общий коэффициент геомет­рической концентрации всего концентратора (двух ступеней кон­центрации) составляет Kro=Kr0rKr02=5,31-2,26=12. Однако не весь поток солнечной энергии, проходящий через мидель концентратора, попадает на приемник излучения. Часть солнечных лучей отражает­ся обратно в атмосферу. Количество солнечных лучей, попадающих на приемник излучения по сравнению с общим количеством лучей, проходящих через мидель концентратора, характеризуется коэффи­циентом использования (рис. 7.5).

Коэффициент использования определяется как отношение ширины поверхности концентратора, проходя через которую лучи попадают на приемник солнечной энергии d£=£dj, ко всей ширине поверхности концентратора D:

(7.1)

Коэффициент затенения это отношение ширины поверхности концентратора, проходя через которую, лучи не попадают на прием­ник солнечной энергии, также ко всей ширине поверхности концен­тратора D:

Сравним два режима работы рассматриваемой системы: без по­стоянного изменения положения вторичных отражателей (б/с) и со системой слежения (с/с). Согласно представленной модели стацио­нарного концентратора был проведен эксперимент, целью которого

являлось определение коэффициентов использования и затенения Аисп, Азат при изменении положения дополнительных отражателей дискретно — четыре раза в год или непрерывно, в зависимости от положения солнечного диска на небосводе.

Использовался метод «единичного луча», когда с помощью лазера исследовались прохождение луча через основные и вспомо­гательные отражатели и попадание его на приёмник излучения.

Примем за начало отсчета изменения положения вторичных отражателей их положение при угле склонения Солнца 23,5°. В таб­лице 7.1 приведено положение вторичных отражателей в течение года при дискретном изменении их положения и при непрерывном регулировании.

Схематически эти режимы представлены на рис. 7.6. Режим без слежения предполагает изменение положения вторичных отражателей два раза в год (ступенчатый график) В таблице 7.2 приведены резуль­таты исследования концентрирующих свойств.

с _ ^исп2 ^исп! . (7.3)

^ИСПІ

где Аиспі, Аисп2 — коэффициенты использования при стационарной работе концентратора и при слежении соответственно.

ОО

°° Таблица 7.2. Результаты исследования концентрирующих свойств системы со вторичными отражателями

при стационарном положении и при слежении

Геометрическая концентрация:

Кг A„cncosa. ‘ (7.4)

Как видно из графиков рис. 7.7, система непрерывного слеже­ния позволяет выработать в году значительно больше энергии, чем двухразовое перемещение вторичных отражателей в среднем на 16,3% в году.