Исследовались пассивные системы охлаждения СЭ в составе фотоэлектрических модулей с ЛФ как наиболее простые и дешёвые

[2.9] . Суть эксперимента: КЛФ посылает концентрированный свето­вой поток на СЭ, установленный с хорошим тепловым контактом на радиаторе охлаждения. Схема испытаний и результаты приведены на рис. 2.6. В качестве источника тепла использовались электриче­ские нагреватели, имитирующие поступление солнечной радиации на СЭ, в качестве радиаторов применены алюминиевые листы тол­щиной 1, 2, 3 мм и литые алюминиевые радиаторы, выпускаемые промышленностью.

Используя экспериментальные данные по рис. 2.6, можно по­строить зависимость толщины листа радиатора h от концентрации К при допустимой температуре на СЭ, при этом использовалось эмпи­рическое выражение:

hfol

h =А(К-В)0’5, (2.20)

где размерность А [м], В — безразмерная величина. Для конкретных температур выражение (2.20) получает следующие эмпирические выражения:

t сэ= 60°С; К = 25; h= 1.22 (К-7,3)0’5; tc3=70°C; К = 30; h= 1.36 (К-11,4)0-5; (2.21)

tC3=80°C; К = 38; h= 1.0(К-14)0’5;

1сэ=90°С; К = 45; h = 0,8(К — 15,0)05.

По формулам (2.21) построены графики рис. 2.12.

Реализация исследований по пассивным типам термостабили­зации СЭ была выполнена на фотоэлектрических панелях, состоя­щих из 9 модулей (рис. 2.13, 2.14). Концентрические ЛФ размером 280x280x4 мм были установлены на защитном стеклянном листе с тыльной стороны. В фокусах линз установлены СЭ диаметром 50 мм, расположенные в герметичных капсулах из алюминия с защит­ным стеклом. Капсулы прочно прижимались к листу-радиатору толщиной 3 мм через теплопроводную пасту. СЭ были расположены
не в фокальной плоскости (320 мм), а на расстоянии 280 мм, что обеспечивало усреднённую концентрацию 20. Панель устанавлива­лась на следящем стенде и оснащалась необходимым приборным обеспечением для измерения солнечной радиации, температуры на СЭ, температуры воздуха. Общий температурный перепад между СЭ и окружающим воздухом составил 35°С. Таким образом, при экстремальных условиях: температуре воздуха +40°С и радиации 1000 Вт/м2 на СЭ температура составит +75°С.

А Вт

На основе описанных панелей была изготовлена эксперимен­тальная установка пиковой мощностью 300 Вт, представленная на рис. 2.14 (г. Ереван).

Выводы по главе 2

Концентрические линзы Френеля в качестве концентраторов солнеч­ного излучения обладают многими достоинствами: технологичны в изготов­лении, удобное расположение приёмника излучения с тыльной стороны концентратора, возможность получать различные концентрации от несколь­ких десятков до тысяч, возможность формирования облучённости приёмни­ка по необходимому закону.

Приведены формулы расчета геометрических параметров ЛФ.

Исследованы особенности формирования энергетической освещен­ности приёмника излучения, показано, чем отличаются механизмы концен­трирования в линзовых системах от отражательных (рефлекторных) систем.

Рассмотрено влияние хроматических аберраций на концентрирую­щую способность, показано, что для фотоэлектрических систем с СЭ с раз­мерами, значительно превышающими след от элементарного солнечного луча, этим явлением можно пренебречь.

Приведены результаты исследования изготавливаемых промышлен­ностью КЛФ в качестве концентраторов: определение продольных и угловых дефокусировок.

Показана возможность формирования КЛФ с необходимым профи­лем на примере изготовленной линзы.

Рассмотрены вопросы термостабилизации СЭ пассивными средст­вами: алюминиевым листом и оребрёнными радиаторами.

Изготовлены и испытаны фотоэлектрические панели размером ~ 0,9×0,9 м с девятью модулями на основе КЛФ, показана эффективность предложенных систем охлаждения.