В сравнительно мощных установках и солнечных электро­станциях модульного типа концентраторы устанавливаются в ряды (рис. 6.12). При этом, если стационарные U-образные концентрато­ры ориентированы на юг, то под влиянием так называемого “краево­го эффекта” не все солнечные лучи, отражаемые от концентратора, будут попадать на приемник солнечного излучения и, как следствие, не все концентраторы ряда будут вырабатывать свою расчетную мощность. Вырабатываемая мощность модуля будет зависеть от ча­сового угла. Для уменьшения потерь энергии, вызванных “краевым эффектом”, в торцах концентраторов устанавливается добавленное отражающее покрытие. Кроме того, далеко не всегда удается распо-

дожить ряды на разных уровнях, используя естественные склоны или элементы конструкции [3]. Если ряды концентраторов располо­жены на одном уровне, то при определенном значении высоты Солнца, начиная со второго ряда и далее, концентраторы будут за­теняться предыдущим рядом. Ввиду этого необходимо оптимизиро­вать длину добавленного отражающего покрытия концентратора и расстояние между рядами концентраторов.

Рассмотрим работу установки, состоящей из рядов U-образных параболоцилиндрических стационарных концентрато­ров солнечного излучения с южной ориентацией. Произвольный луч, приходящий на поверхность концентратора, разложим на две векторные составляющие: на вектор луча в горизонтальной плоско­сти и на вектор луча в вертикальной плоскости. При этом горизон­тальная составляющая луча определяет длину добавленного боково­го отражающего покрытия, а вертикальная составляющая луча — расстояние между рядами коллекторов.

JPvic. 6.13. Теоретическая кривая зависимости потерь энергопроизводи — t*’ тельности одного модуля от относительной длины бокового отражающего покрытия

Луч, приходящий на приемник солнечного излучения, в про­странстве описывается двумя углами — углом высоты Солнца ho и часовым углом со.

Эти углы находятся в строгой геометрической зависимости, определяемой выражением:

sinh0 = cos со • cos (р • cos 8 + sin^?-sin 8, (6.18)

где 8 — склонение Солнца, а ю — часовой угол.

Выражение (6.18) представляет собой функцию зависимости ho(oo). Таким образом, оптимизация длины добавленного бокового покрытия / тесно связана с оптимизацией расстояния между рядами коллекторов D и должна рассматриваться как единая задача.

Рассмотрим данную задачу для трех городов России: Петроза­водска, Москвы и Астрахани. Месячные суммы суммарной солнеч­ной радиации Е для этих городов, приходящие на горизонтальную, вертикальную и наююнную поверхности, приведены в таблице 6.4.

Весь дальнейший расчет представлен для единичного модуля (или бокового модуля ряда) длиной 1 м, т. е. без учета остальных модулей ряда, что ведет к некоторому увеличению расчетных потерь производительности ряда в целом, поскольку для не бокового моду-

ля ряда соседние концентраторы будут играть ту же роль, что и до­бавленное отражающее покрытие для бокового концентратора.

По результатам расчета построен график зависимости потерь энергопроизводительности от относительной длины отражающего покрытия для различных широт рассматриваемых городов (рис. 6.13).

Исходя из принятого значения потерь энергопроизводитель­ности, равного 10 % от суммарного поступления солнечной радиа­ции на приемник, ведем расчет оптимального относительного рас­стояния между рядами модулей D, выраженного в относительных единицах, равных отношению расстояния D к ширине по миделю концентратора d.

Расчет оптимального расстояния между рядами модулей D/d со стационарными концентраторами ведем по формуле (6.18) для среднего значения склонения Солнца, т. е. при 8=0°. Это объясняется симметричным графиком изменения склонения Солнца в течение года. Таким образом, имеем:

sin h0 = cos со • cos <р. (6.19)

С другой стороны, по теореме синусов:

sin(180° — p-h0)

sinh„

Решение системы уравнений (6.19) и (6.20) для рассматривае­мых городов представлено на графике. Как показали результаты расчета, относительное расстояние D/d между рядами модулей с концентраторами для Петрозаводска, Москвы и Астрахани равны соответственно D/rf=3,3; 2,9; 2,6 (рис. 6.14).