Выбор параметрического угла для проектирования стацио­нарных концентраторов определяет годовую выработку энергии та­ким концентратором. Рисунок 6.7 иллюстрирует работу стационар­ного концентратора.

Z

Стационарный параболоцилиндрический концентратор уста­новлен плоскостью миделя под углом к географической широте ме­стности ф к горизонту. Траектории видимого движения Солнца обо­значены: для лета «Л», для дней равноденствия «О», для зимы «3», и определяются углами ±5. Параметрический угол концентратора обо­значен через ± у. Плоскость с угловыми координатами + у пересека­ет плоскость летней траектории Солнца в точках a, aj. Время свето­вого дня определяется тсд, а время работы концентратора определят­ся временем, когда солнечное излучение приходит в пределах угла у по траектории a-Ci-a^ т. е. углом тк. Если бы у = 8, то солнечное из­лучение попадало бы в концентратор на короткое время в пределах точки Сі. Поэтому для стационарных концентраторов этого типа у должно быть больше 8. На рис. 6.8 приведен график сезонного из­менения концентрации U-образного стационарного концентратора при постоянных параметрических углах а: при уменьшении а кон­центрация увеличивается, характер изменения для всех углов а оди­наков, но при этом увеличение концентрации не означает увеличе­ние выработки энергии из-за энергетических провалов. Оптимальная выработка в году должна учитывать эти оба фактора.

‘Рис. 6.9. Относительные годовые выработки энергии концентраторами
с различными параметрическими углами:

1 — а = 23,5°, р = 23,5°; 2 — а = 27,5°, р = 23,5 о;3 — а = 27,5°, р = 27,5°

Из рис. 6.9 видно, что при годовом использовании концентра­тора в течение ряда дней, в которые 5<-а и 5>а, стационарный U-образный симметричный концентратор вообще остается нерабо­тоспособным. Это наблюдается при условии, если а<23,5°, а при а = 23,5° работает очень короткое время.

В результате моделирования было определено, что макси­мальная выработка энергии в течение года приходится на стацио­нарный концентратор с углом раскрытия а=27,5° [6.8, 6.9]. В этом случае выработка энергии больше по сравнению с выработкой энер­гии стационарным концентратором с углом раскрытия а=23,5° на 9 %. Коэффициент геометрической концентрации такого профиля КГ0=2,96.

На рис. 6.10 приведены графики относительной годовой вы­работки концентраторов оптимальной конструкции и с другими па­раметрическими углами. Геометрическая концентрация для опти­мального профиля создаёт концентрацию КГо=3,43, причем увеличе­ние суммарной выработки энергии на 38 % по сравнению с концен­тратором при угле раскрытия а=27,5° (Р=27,5°), или в 1,5 раза по сравнению с концентратором при угле раскрытия а=23,5°(Р=23,5°).

На рис. 6.10 и 6.11 показан принцип формирования концен­тратора с оптимальными параметрами. Солнечный модуль состоит из приемника излучения 1 с двухсторонней рабочей поверхно­стью 2 и стационарного параболоцилиндрического концентратора 3, имеющего в поперечном сечении две параболические ветви

Риє. 6.10. Принципы формирования оптимального профиля для стацио-
нарного U-образного концентратора: параметрический угол 27,5°, стенки
продолжены до образования угла 23,5° с осью симметрии (пример
для концентратора с приёмником излучения 0F = 100 мм)

Рис. 6.11. Солнечный модуль с оптимальным концентратором: 1 — при­ёмник излучения с дву­сторонней рабочей по­верхностью; 2, 3 — пара­болоцилиндрические от­ражающие поверхности; 4, 5 — касательные плос­кости к поверхностям 3 с параметрическим углом а = 27,5°; 6 — плоскость симметрии концентрато­ра; 7, 8 — касательные плоскости с углом Р = 23,5°

А0[ и B02, развернутые вокруг оптического фокуса F на углы а, и воспринимающую поверхность излучения шириной Di, равной рас­стоянию между точками касания А и В к ветвям парабол AOi и В02 касательных 4 и 5, расположенных под углами а к плоскости сим­метрии 6 концентратора 3. Концентратор 3 содержит дополнитель­ные участки ветвей парабол АА’ и ВВ’, расположенных от точек ка­сания А и В касательных 4 и 5, расположенных под углами а к плоскости симметрии 6 концентратора 3, до точек касания А’ и В’ касательных 7 и 8, расположенных под углами р к плоскости сим­метрии 6 концентратора 3, причем р < а, с шириной воспринимаю­щей поверхности D2, причем D2> Di.