Неподвижный солнечный концентратор: Неподвижный концентратор солнечного излучения с оптическим способом наведения

Содержание

Мобильный гребневый концентратор | Солнечные концентраторы | Продукция «TRAXLE»

Солнечные концентраторы

Новый подвижный солнечный концентратор

Принцип подвижной опорной конструкции, которая в течение всего дня поддерживает солнечные панели в наклонном положении по отношению к солнечному излучению описан на странице «Следящие устройства (трекеры)». Использование такой опорной конструкции значительно повысит количество произведённой энергии. Дополнительного повышения произведённой энергии мы можем достичь с помощью концентраторов солнечного излучения. У существующих концентраторов были обнаружены определённые невыгоды, которые были устранены в новой конфигурации всей гелиосистемы.

Если Вы заинтересовались нашей продукцией, отправьте нам Ваш запрос или же контактируйте с нами напрямую.

Новый подвижный солнечный концентратор

Новая система комбинирует относительно дешёвый трекер «TRAXLE» с дополнительными зеркалами, но по сравнению с V-желобовидным концентратором у гребневого концентратора полностью устранены внешние зеркала (Рис. 1., Рис. 2.). Внутренний „гребень“ составляет концентратор излучения, с небольшой степенью концентрации (ок. C=1,6). У одноосевых трекеров с горизонтальной и полярной осями зеркало должно на краях продолжаться за фотоэлектрические панели, чтобы обеспечить однородное освещение солнечных панелей и при сезонных изменениях угла между горизонтальным уровнем и уровнем передвижения Солнца по небу. Это треугольное продолжение с обеих сторон показано на Рис. 2. У трекеров Солнца с полярной осью и настраиваемым наклоном оси в зависимости от времени года нет необходимости в расширенном зеркале. На Рис. 1 показан поперечный разрез солнечной фотоэлектрической системы с гребневым концентратором излучения.

Выгодой является то, что для концентраторов с небольшой степенью концентрации для фотоэлектрического использования не требуются высоко специализированные и дорогие зеркала. Тем не менее зеркала должны быть стойки к атмосферному влиянию не менее десяти лет и в целом иметь высокий коэффициент отражения фотонов в интервале длины волны ок. l=300-1100 нм.

Зеркало может быть изготовлено

из прокатного листа нержавеющей стали со специальной обработкой поверхности

из прокатного алюминиевого листа, защищённого от атмосферного влияния слоем полимеров (PVF)

из посеребрённой акрилатной плёнки

из акрилатной плёнки с алюминиевым покрытием

При сравнении цены и коэффициента отражения побеждает материал «b», вместо PVF-лака алюминиевое зеркало может быть защищено прозрачной самоклеющейся плёнкой PVF. Производство самонесущего изогнутого металлического зеркала очень просто.

Новый, двигающийся, концентратор с невысокой степенью концентрации очень компактен, прост и надёжен. Он был успешно испытан на существующих подвижных опорных конструкциях. В отличие от V-желобовидных концентраторов не нужна вспомогательная система зеркал. Поэтому момент силы, производимой ветром, значительно редуцирован.

Новый, солнечный концентратор общедоступен. Стандартная версия подвижного солнечного концентратора может быть приспособлена как к двум маленьким фотоэлектрическим панелям (50 Вт), так и к десяти большим фотоэлектрическим панелям (120 Вт). Такая большая, подвижная, фотоэлектрическая система в условиях сухого, солнечного климата эквивалентна стационарной системе с двадцатью фотоэлектрическими панелями (120 Вт). Применение солнечного концентратора к различным мобильным системам также очень просто. Его можно использовать для одноосевых трекеров с горизонтальной и полярной осями, для двуосевых трекеров, точно также, как и для трекеров поворотных на 360° для использования в космосе или за полярным кругом.

Концентрационное соотношение (ок. C=1,6) редуцирует температуру солнечных панелей по отношению к концентраторам с более высокой концентрацией излучения, в результате и эффективность фотоэлектрического преобразования более высокая. А кроме того предупреждается деградация капсюлирующего материала панелей. Новая компоновка приводит также к лучшему протоку воздуха около коллектора по сравнению с компоновкой с V-желобом. Таким образом достигается и более эффективное охлаждение. Концентрационное соотношение (ок. C=2,4) у стандартных V-желобовидных концентраторов приводит к потемнению капсюлирующего материала EVA и снижению эффективности фотоэлектрического преобразования из-за более высокой температуры панелей.

Новый подвижный солнечный концентратор, закреплённый на подвижной опорной конструкции, может удвоить количество ежегодно производимой энергии по сравнению с конфигурацией, в которой солнечные панели закреплены на стационарных опорных конструкциях. 100%-ое увеличение возможно в условиях сухого, солнечного климата (напр.: Северная Африка, Аравийский полуостров, Аризона, Западная Австралия и т. п.), 70%-ое увеличение возможно в условиях Центральной Европы. Увеличение производительности насосной установки может достигать и 150%.

Годовое сравнение производства энергии стационарными фотоэлектрическими панелями и панелями, установленными на подвижной опорной конструкции с полярной осью и с солнечным концентратором, производилось недалеко от Праги (50° северной широты). Результаты показывают, что в ясный июльский день (6,8 кВт в час/м2.день) количество измеренной произведённой энергии составило 107%.

Каким бывает коллектор для отопления и где его применять

Рассмотрен современный коллектор для отопления, его виды и особенности эксплуатации. Описаны коллекторные системы, система «теплый пол», радиаторное отопление и использование коллектора распределительного типа.

Сегодня владельцы загородным домов, выбирая схему отопления, отдают предпочтение коллекторной поэтажной разводке и ее различным комбинациям, как с однотрубной, так и с двухтрубной системой. При такой схеме трубы полностью прячутся в пол, а коллектор для отопления устанавливают в центральной части дома, например, в нише стены или в специальном шкафчике. От него трубы подводятся ко всем радиаторам в доме. (См. также: Водяной насос для отопления)

Схема коллекторной отопительной системы

Важно! Обязательно нужно создать принудительную циркуляцию в системе с помощью установки циркуляционного насоса (или нескольких). Таким образом, можно сократить разность температуры теплоносителя на выходе и на входе системы, а это даст более эффективный нагрев и значительно упростит систему (она станет компактнее).

На каждом отводе из коллектора должен быть шаровой кран, с помощью которого в некоторых схемах можно будет отключить отдельный радиатор, не повлияв на работу всей системы. Каждый отопительный контур, отходящий от коллектора, это самостоятельная система, в которую можно поставить собственный насос, кран или даже автоматику.

Коллекторная система отопления может быть выполнена или для однотрубной горизонтальной разводки, или для двухтрубной. Тройниковые горизонтальные разводки сегодня полностью вытеснены. Обратный и подающий коллектор нужно расположить на главном стояке и на каждом этаже. От коллекторов отопления трубопровод (подающий и обратный) проводится под полом (или монтируется в стену) и подходит к каждому радиатору отопления. Если отопительные трубы расположены в стяжке пола, то каждый радиатор нужно оснастить автоматическим воздухоотводчиком или воздушным краном. (См. также: Какое необходимо оборудование для установки тёплых полов)

Система отопления коллекторного типа

Особенности монтажа коллекторной системы

Совет! Осуществляя монтаж системы, нужно следить за тем, чтобы каждое тепловое кольцо было приблизительно одинаковым. Если это сделать не удается, то каждое кольцо можно снабдить своим циркуляционным насосом и автоматическим регулированием температуры (такая регулировка не отразится на остальных тепловых контурах).

Радиаторное отопление

Варианты подключения радиаторов к системе отопления следующие:

Верхнее;
Нижнее;
Диагональное;
С внутренней циркуляцией;
Боковое

Варианты подключения радиаторов отопления

Наиболее распространенным типом подключения отопительных радиаторов считается нижняя подводка. При ней в полной мере реализуются все возможные преимущества металлических полимерных (металлопластиковых, полипропиленовых) трубопроводов. При такой подводке трубопровод скрыт под полом или находится в плинтусе.

Лучевая двухтрубная горизонтальная разводка

Система «теплый пол»

Если грамотно рассчитать систему отопления, то от отопительных радиаторов можно отказаться вообще. В таком случае тепловые кольца будут замкнутыми и спрятанными в пол. Эта отопительная система имеет название «теплый пол». Она редко используется в качестве основной отопительной системы, но довольно часто служит дополнительной. Хотя если все расчеты сделаны правильно, то такая система вполне может заменить радиаторы отопления. Недостаток системы – большая протяженность трубопровода. (См. также: Чем отличается коллекторно-лучевая схема разводки отопления от периметральной)

Система отопления «теплый пол»

Использование солнечной энергии

Солнечное излучение, которое достигает поверхности Земли, в ясный день оценивается в 1,2 кВт на 1 квадратный метр площади. Это значит, что если бы всегда была хорошая солнечная погода, то за сутки можно получить 10 киловатт-часов энергии с 1 квадратного метра. Идея использования солнечной энергии не могла не воплотиться, поэтому были разработаны солнечные коллекторы для отопления. Различают несколько типов солнечных коллекторов.

Воздушные солнечные коллекторы
Этот вид отопления осуществляется с помощью парникового эффекта. Ультрафиолет проходит через стекло, полиэтиленовую пленку или через поликарбонатную плоскость и поглощается специальным теплоприемником черного цвета. От нагретого теплоприемника нагревается воздух, который находится под стеклом, таким образом, осуществляется воздушное отопление от солнечных лучей.
Воздушный солнечный коллектор
Подвижные солнечные коллекторы
Наиболее эффективными считаются солнечный коллектор для отопления, который способен следить за солнцем. Всем известно, что диффузионный свет чаще всего неравномерный на площади неба, а его максимальное количество наблюдается в самом направлении солнца. Исключением можно считать туманную погоду и сплошную облачность. Есть три метода ориентации таких коллекторов: поворачивание зеркал, поворачивание самого коллектора и поворачивание зеркала и нагревательного элемента, например, параболического концентратора. Но из-за стоимости зеркал и нагревательных элементов пользы от таких коллекторов будет совсем немного.

(См. также: Трубчатые радиаторы отопления)

Солнечные коллекторы плоского типа
Плоский солнечный коллектор – самый простой тип. Это неподвижный застекленный черный ящик, который очень дешевый, но и менее эффективный. В ясную солнечную погоду в летнее время они могут работать до 8 часов (при условии, что солнечный свет расположен под углом больше чем 30 градусов от поверхности ящика).
Принцип работы солнечного коллектора
Трубчатые коллекторы солнечного типа
Нагревающим элементом в таком коллекторе является черная труба, в которой располагается теплоноситель. Сверху труба заключена в теплоизоляционный материал, например, в стеклянную трубу. Лучше всего такой обогревательный прибор проявит себя с 7 и до 17 часов по астрономическому времени. На эффективность обогрева влияет расстояние между трубками и их диаметр. Недостаток такого обогрева: трубки имеют довольно большую площадь, из которой тепло улетучивается обратно в атмосферу.
Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы
Как и у простых трубчатых коллекторов, преобразователями тепла являются прозрачные трубки, но только с вакуумом, который необходим для теплоизоляции внутренней черной трубки, в которой есть вода. Чаще всего эта трубка расположена коаксиально внешней трубке из стекла, которая является ее оболочкой. (См. также: Солнечный водонагреватель своими руками)
Трубчатый вакуумный солнечный коллектор
Солнечные концентраторы

Солнечные коллекторы-концентраторы отличаются от простых солнечных коллекторов наличием рефлекторов (зеркал или отражателей). Они фокусируют свет с огромной площади на специальный поглощающий элемент. Такое коллекторное отопление позволяет увеличить мощность потока солнечного света, который направлен к поглощающему элементу

Солнечный концентратор

Распределительный коллектор

Коллектор отопления распределительного типа предназначен для применения в напольном отоплении (в гидравлических системах). Обратный и подающий коллектор может иметь от двух до 12 выходов. Распределительный коллектор отопления имеет встроенную вентильную вставку, которая может осуществлять предварительную гидравлическую настройку для легкого запуска системы «теплый пол». Такие коллекторы снабжены набором концевых заглушек, монтажным кронштейном, концевыми секциями с возможностью слива теплоносителя и с отводом воздуха. Так же есть термометр, шаровой кран и комплект редукционных переходников.

Распределительный коллектор

Разводку в двухтрубной отопительной системе, в которой есть коллектор, называют лучевой. Распределительный коллектор позволяет улучшить эффективность отопительной системы. Дополнительно коллектор может оснащаться электромеханическим приводом, а распределители выполнят выравнивание перепадов давления в системе отопления «теплый пол».

Американцы разработали конусные солнечные панели, которые производят 20% больше электроэнергии. Новости компании «MAGUS

Американцы разработали конусные солнечные панели, которые производят 20% больше электроэнергии

В США разработали конусообразную солнечную панель способную генерировать на 20% больше энергии, чем фотоэлементы на статических плоских панелях.

Инновационную установку Spin Cell создала американская компания V3Solar.

Вращающийся «солнечный конус» имеет подставку диаметром 1 метр, а на его поверхности расположены несколько сотен фотоэлементов. Вся конструкция помещена в неподвижный герметичный концентратор, состоящий из трубчатых линз, которые концентрируют солнечное излучение на вращающемся конусе, тем самым повышая производительность элементов.

Конусообразная солнечная панель, которая вращается, генерирует на 20% больше энергии, чем плоские панели.

Фотоэлектрический конус Spin Cell вращается без каких-либо механизмов в магнитном поле, а для питания такой системы «левитации» используется энергия, выработанная самим устройством. Скорость вращения и другие параметры конусной батареи от которых зависит ее производительность, автоматически регулируются электронным модулем.

«Специальные линзы и способны к вращению панели конической формы могут концентрировать в 30 раз больше солнечных лучей, сосредоточивая их на единой плоской фотоэлектрической панели без потери тепла», — заявляют в V3Solar.

Стоимость эксплуатации Spin Cell и сгенерированной с его помощью энергии ниже традиционных солнечных батарей, однако производственные затраты (электроника, магниты и сложная конструкция) на такое устройство находятся на более высоком уровне. Эти недостатки планируется устранить с началом массового производства конусообразных солнечных панелей, к тому же, низкая себестоимость производимой ими энергии окупит все затраты.

По подсчетам V3Solar, конические солнечные батареи Spin Cells способны генерировать электроэнергию по цене 0,08 доллара за один киловатт*час. Этот показатель в несколько раз меньше, чем средняя стоимость энергии, производимой традиционными солнечными панелями.

Преимущества фотоэлектрических конусов Spin Cells: отсутствие необходимости использования солнечного трекера, простой монтаж и самоохлаждения системы, минимальное сопротивление ветра, удаленное управление и защиту от повреждений, а также низкая стоимость производимой энергии и высокая удельная мощность (занимаемое конусами Spin Cells место на поверхности значительно меньше, чем в обычных плоских солнечных панелей, а в пересчете на мощность генерации — в 20 раз больше на единицу пространства по выработке энергии).

Конусообразная вращающаяся солнечная батарея генерирует на 20% больше энергии, чем плоские панели

Плоские солнечные панели статически крепятся к крышам домов или устанавливаются на земле, также они комплектуются устройствами, отслеживающими передвижение солнца, трекерами, которые позволяют повысить эффективность солнечных установок. В связи с этим увеличивается стоимость генерирующей системы, усложняется монтаж и растет цена на произведенную электроэнергию.

Американская компания V3Solar создала инновационную установку Spin Cell – конусообразную солнечную батарею, способную, по заявлению разработчиков, генерировать на 20% больше энергии, чем фотоэлементы на статических плоских панелях.

Вращающийся «солнечный конус» имеет основание диаметром 1 метр, а на его поверхности расположены несколько сотен фотоэлементов. Вся конструкция помещена в неподвижный герметичный концентратор, состоящий из трубчатых линз, которые концентрируют солнечное излучение на вращающемся конусе, тем самым повышая производительность элементов.

Фотоэлектрический конус Spin Cell вращается без каких-либо трущихся узлов и механизмов в магнитном поле, а для питания такой системы «левитации» используется энергия, производимая самим устройством. Скорость вращения и другие параметры конусной батареи от которых зависит ее продуктивность, автоматически регулируются электронным модулем.

Представители V3Solar заявляют, что «использование специальных линз и способных к вращению панелей конической формы способно концентрировать в 30 раз больше солнечных лучей, сосредотачивая их на единственной плоской фотоэлектрической панели без потери тепла».

По подсчетам V3Solar, конические солнечные батареи Spin Cells способны генерировать электроэнергию по цене 0,08 доллара за один киловатт*час. Этот показатель в несколько раз меньше, чем средняя стоимость энергии, производимой «традиционными» солнечными панелями.

Преимущества фотоэлектрических конусов Spin Cells:

Отсутствие необходимости использования солнечного трекера.
Простой монтаж и самоохлаждение системы.
Минимальное сопротивление ветру.
Удаленное управление и защита от повреждений.
Низкая стоимость произведенной энергии.
Высокая удельная мощность (занимаемое конусами Spin Cells место на поверхности значительно меньше, чем у обычных плоских солнечных панелей, а в пересчете на мощность генерации – в 20 раз больше на единицу пространства в отношении выработки энергии).

Исследователями V3Solar ведутся доработки и испытания, которые дают позитивные результаты. Специалисты в области солнечной энергии пророчат изобретению достойное место в альтернативной энергетике.

Солнечные концентраторы – обзор

2.6.2 Базовая конструкция концентрирующего солнечного коллектора

Солнечный концентратор может улучшить плотность потока оптической энергии на приемник и, таким образом, повысить температуру приемника. Благодаря инвестициям в технологии исследования по концентрации солнечных коллекторов в нашей стране значительно развились, постоянно возникали различные инновационные системы концентрации, и был сделан особенно большой шаг на технологическом уровне и уровне управления.В настоящее время солнечные концентраторы имеют несколько категорий: первая — это отражательные концентраторы, такие как параболические рефлекторы и рефлекторы CPC. Второй — преломляющие концентраторы, такие как линзы Френеля, выпуклые линзы и так далее. Формы концентрации включают линейную концентрацию, такую как желобные параболические концентраторы, и точечную концентрацию, такую как дисковые параболические концентраторы. Что касается самого приемника, то его структура также различается; он может быть цилиндрическим, иметь форму плоской пластины, форму полости и так далее.На рис. 2.45 показаны некоторые распространенные формы концентрирующих солнечных коллекторов [20].

Рисунок 2.45. Различные виды концентрирующих конструкций солнечных коллекторов: (А) концентратор концентратор; (Б) обогатительная фабрика КТК; (C) сферический концентратор; (D) концентратор массива цилиндров; (E) матричный концентратор линз Френеля; (F) концентратор башни гелиостата; (G) параболический концентратор; (H) матричный параболический концентратор; (I) концентратор с отражающей линзой Френеля; (J) малый дисковый отражающий концентратор; (K) концентратор выпуклой линзы; (L) коэффициент пропускания концентратора линзы Френеля; (M) лотковый концентратор; (N) зеркальный двухфокусный концентратор; (O) составной концентратор с множественной кривизной.

На рис. 2.45 отношения концентраций систем концентрирования (A), (B) и (C) относительно низкие и не превышают 10. Таким образом, последние системы концентрирования выбраны из-за их высокой температуры сбора. Например, параболическая система концентрирования может обеспечить высокую температуру, превышающую 3000°C, но концентратор с низким коэффициентом концентрации обычно имеет простую конструкцию и не имеет системы слежения за солнцем. Он может использовать некоторую часть рассеянного света и поэтому широко используется в системах солнечных коллекторов со средней и низкой температурой.Температура сбора (для лоткового линейного концентратора) колеблется от 100°С до 500°С для фокальных систем концентрации; это может быть 300–1500 °С или даже 3000 °С максимум. Концентратор на рис. 2.45J использует небольшой параболический диск для концентрации света. Затем свет направляется в оптическое волокно, по которому солнечная энергия проходит в небольшое пространство для достижения высокотемпературной концентрации. Этот тип солнечного концентратора может собирать температуру более 800 ° C, что является инновационной развивающейся технологией концентрации.На рис. 2.45N показан составной многокриволинейный концентратор, состоящий из нескольких параболоидов или эвольентов, или нескольких комбинаций плоских пластин и параболоидов. Ресивер обычно плоский. Круглая вакуумная трубка также допускается при определенных обстоятельствах. Преимуществом этого типа концентраторов являются низкие требования к слежению за солнцем и хорошая теплоизоляция, а недостатками — сложная конструкция и высокая стоимость. С диверсификацией рынка этот составной солнечный коллектор все чаще привлекает внимание исследователей.

Как правило, для коллекторов концентрации, особенно систем коллектора высокой концентрации, его площадь сечения на приемнике всегда намного меньше, чем световая апертура концентратора. Следовательно, чтобы собрать максимальное количество солнечного света, необходимо отслеживать солнце в режиме реального времени. Это повлияет на положительный аспект, потому что апертура концентрации всегда обращена к солнцу, чтобы она могла получать максимальную интенсивность солнечного света, которая на 10–40% выше, чем солнечный свет на плоской пластине.Однако с отрицательной стороны, когда в систему добавляются движущиеся компоненты, сама система будет потреблять некоторую мощность, и система станет сложной с более высокой частотой отказов.

Как правило, для систем концентрации солнечного излучения с линейной фокусировкой, таких как системы концентрации параболического желоба, матричные концентраторы линз Френеля используют линейную симметрию, трубчатый приемник и одноосное слежение за солнцем.

Для фокальных солнечных концентраторов, таких как дисковые параболические концентраторы или другие круговые симметричные концентраторы, ось симметрии должна оставаться параллельной солнечному свету; таким образом, он должен иметь возможность двигаться в двух независимых направлениях, используя двухосную систему слежения за солнцем. Другими словами, прямое солнечное излучение, попадающее в апертуру концентратора, должно быть перпендикулярно плоскости апертуры, чтобы солнечное излучение, попадающее в концентратор, могло максимально отражаться на приемник.

(PDF) Инновационный солнечный концентратор с неподвижным зеркалом для технологического тепла

Инновационный солнечный концентратор с неподвижным зеркалом для технологического тепла

V. Martínez1*, R. Pujol1 и A. Moià1

1UIB, Физический факультет, Campus UIB, Ctra de Valldemossa км 7,5, 1070122 Пальма-де-Майорка, Испания

* Автор, ответственный за переписку, [email protected]

Abstract

Разработка солнечного теплового коллектора с фиксированным отражателем и следящим поглотителем,

, специально разработанного для подачи технологического тепла в промышленных процессах и солнечного охлаждения, описана в

. Первоначально проект был основан на концепции солнечного концентратора с фиксированным зеркалом (FSMC)

, уже разработанной в 70-х годах, но после подробного оптического анализа было решено использовать аналогичную концепцию

на основе параболических зеркал. При такой конструкции максимальная теоретическая среднегодовая эффективность

может быть достигнута на уровне около 39%. Чтобы уменьшить количество

необходимых механизмов, система позиционирования состоит из сетки из 8 рядов приемников, приводимых в движение

4 шарнирными рычагами. Отражатель изготовлен в виде сэндвич-структуры с алюминиевым листом с высокой отражательной способностью

в качестве отражающей поверхности. Каждый коллектор имеет рефлектор 4,5 х 6 м

, состоящий из 16 штук 1 х 1.5 м собраны вместе с помощью 5 стальных профилей, вырезанных лазером.

Ресивер состоит из 32 стандартных U-образных коллекторов Sydney. Первый прототип

был запущен в эксплуатацию в июле 2008 года, и основной обнаруженной проблемой было разрушение некоторых вакуумных труб

из-за термических напряжений. На данный момент проводится полная оценка системы

Ключевые слова: Коллектор-концентратор, технологическое тепло, температура среды, стационарный отражатель

1. Введение

Около 30% потребления энергии в Европе приходится на промышленный сектор [1]. Более

пятьдесят процентов этой затраченной энергии приходится на технологическое применение тепла при температурах до 250ºC

[2]. Научные основы технологии, необходимой для получения солнечного тепла при таких температурах, хорошо

установлены. Тем не менее, этот большой потенциал не приводит к широкому использованию солнечных тепловых коллекторных систем

в промышленности.

Для применений в низкотемпературном диапазоне (до 80ºC) основным препятствием, вероятно, является относительно длительный период окупаемости

первоначальных инвестиций, обычно более 10 лет. Однако следует также принимать во внимание и другие факторы: ограниченное количество доступных подходящих поверхностей, отсутствие опыта в установке

и эксплуатацию крупных объектов или процессов и машин, не приспособленных для использования солнечной энергии.

В среднем диапазоне температур (до 250ºC) одним из основных препятствий, которое необходимо преодолеть, является отсутствие

хорошо развитого рынка солнечных коллекторов, которые легко интегрируются в промышленные здания,

по конкурентоспособным ценам и которые могут надежно работать при температурах выше 100ºC

Для удовлетворения этих потребностей был запущен проект по разработке нового коллектора

, специально предназначенного для применения в технологическом тепле при температуре до 160ºC. В июле 2008 года начал работу первый прототип этой новой разработки

Солнечные концентраторы | Учебники по электрике | Мепиц

Что такое солнечный концентратор?

Солнечная энергия является многообещающим источником для удовлетворения значительной части мировых потребностей в будущем. Каждую минуту солнце дает энергии больше, чем мир потребляет за целый год. Интенсивность солнечного света за пределами земной атмосферы составляет около 1350 Вт/м ² .Но по мере прохождения через атмосферу интенсивность падает из-за поглощения и рассеяния различными газами и частицами пыли в воздухе. Таким образом, по сравнению с традиционными источниками энергии из-за низкой плотности энергии использование солнечной энергии в технических целях ограничено. Там приходит важность солнечных концентраторов. Солнечные концентраторы помогают в достижении солнечной радиации. Солнечные концентраторы увеличивают интенсивность солнечного излучения, и это увеличение приводит к снижению затрат и увеличению производства электроэнергии.

Концепции высокотемпературных солнечных концентраторов не новы и использовались еще в прошлом. Олимпийский огонь и сейчас зажигали солнечных концентраторов . Греки использовали концентрированный свет, чтобы поджечь приближающийся римский флот в гавани Сиракуз в 212 г. до н.э. Но только недавно технология солнечных концентраторов нашла свой прорыв и коммерциализацию.

Концентрация солнечного излучения достигается с помощью отражающего устройства зеркал или преломляющего устройства линз.Оптическая система позволит направить солнечное излучение на поглотитель меньшей площади, обычно окруженный прозрачной крышкой. Из-за оптической системы вносятся определенные потери. К ним относятся потери на отражение или поглощение в зеркалах или линзах и потери из-за геометрических несовершенств оптической системы. Совокупный эффект всех потерь указывается введением термина, называемого оптической эффективностью. Внесение большего количества оптических потерь компенсируется тем, что поток, падающий на поверхность поглотителя, концентрируется на меньшей площади. В результате тепловые потери не преобладают в такой степени, как в плоском коллекторе, и эффективность сбора обычно выше.

Из-за наличия оптической системы концентрирующий коллектор обычно должен следовать или отслеживать солнце, чтобы излучение луча было направлено на поверхность поглотителя. Поскольку солнечные концентраторы в основном используют прямые солнечные лучи и концентрируются, могут быть достигнуты высокие температуры. Принятый метод отслеживания и точность, с которой это необходимо делать, значительно различаются.В коллекторах с низкой степенью концентрации часто достаточно делать одну или две регулировки ориентации коллектора каждый день. Их можно сделать вручную. С другой стороны, если коллекторы дают высокую степень концентрации, необходимо постоянно регулировать ориентацию коллектора. Необходимость в той или иной форме отслеживания вносит определенную сложность в дизайн. В связи с этим были повышены требования к техническому обслуживанию. Все эти факторы увеличивают стоимость. Дополнительным недостатком является тот факт, что большая часть рассеянного излучения теряется, поскольку оно не фокусируется.

Термины, используемые в солнечных концентраторах

« Концентратор » предназначен для оптической подсистемы, которая проецирует солнечное излучение на поглотитель. Ресивер представляет собой подсистему, включающую в себя абсорбер, его крышку и комплектующие.
‘ Апертура ’ (W) – отверстие концентратора, через которое проходит солнечное излучение.
‘ Угол приема ’ (2ø _a ) – это угол, на который излучение луча может отклоняться от нормали к плоскости апертуры и затем достигать поглотителя.
‘ Коэффициент концентрации ’ (CR) – это отношение эффективной площади отверстия к площади поверхности поглотителя. Значение CR может изменяться от единицы до тысячи. CR используется для классификации коллекторов по диапазону рабочих температур.

Существует много способов охарактеризовать или классифицировать солнечные концентраторы.К ним относятся: —

Средства концентрации – отражение с помощью зеркал или преломление с помощью линз.
На основе фокусировки — Точечная фокусировка, линейная фокусировка, нефокусировка.
В зависимости от типа отслеживания — отслеживание по одной или двум осям, прерывистое или непрерывное отслеживание.
В зависимости от формы отражающих поверхностей – параболическая, сферическая или плоская
В зависимости от концентратора, стационарного или отслеживаемого.
На основе приемников, стационарных или отслеживаемых.
Формирование изображения — изображения или не изображения.
На основе коэффициента концентрации.
В зависимости от диапазона рабочих температур.

Типы концентрирующих коллекторов

Плоские коллекторы с регулируемыми зеркалами или плоскими рефлекторами

Здесь отражатели или зеркала для отражения излучения на поглощающую пластину. Он прост по конструкции, имеет коэффициент концентрации немного выше единицы и полезен для получения температуры примерно на 20 или 30 градусов Цельсия выше, чем температура, получаемая при использовании только плоского коллектора.С одним коллектором можно использовать четыре отражателя по всему периметру. С другой стороны, с массивом плоских коллекторов можно иметь только два массива отражателей, один из которых направлен на север, а другой на юг. Используемые отражатели могут отражать излучение зеркально или рассеянно. Полученные соотношения концентраций являются низкими и обычно находятся в диапазоне от одного до четырех. Рабочие температуры до 130 градусов до 40 градусов могут быть получены.

При использовании массива плоских коллекторов обычной практикой является использование массива отражателей, обращенных только на север, поскольку они более удобны в обращении и настройке, чем отражатели, обращенные на юг.Наклон рефлекторов обычно регулируют раз в несколько дней. Для случая массива зеркальных отражателей, направленного на север, размеры которого равны размерам массива плоских коллекторов. Зеркальные отражатели более эффективны в увеличении излучения, чем диффузные отражатели.

Составной параболический обогатительный коллектор (CPC)

Этот концентратор состоит из изогнутых сегментов, являющихся частями двух парабол. Как и первый тип, этот коллектор также не является имиджевым.Коэффициент концентрации является умеренным и обычно находится в диапазоне от 3 до 10. Основное преимущество составного параболического концентрирующего коллектора заключается в том, что он имеет большой угол приема и, следовательно, требует лишь периодического отслеживания. Кроме того, его коэффициент концентрации равен максимально возможному значению для данного угла приема.

Цилиндрический параболический коллектор

Его также называют параболическим желобом или линейным параболическим коллектором.В концентраторах этого типа изображение формируется на фокальной оси параболы. В настоящее время доступно множество коммерческих версий этого типа. Основными элементами, составляющими обычный коллектор, являются (i) поглотительная трубка, расположенная на фокальной оси, по которой течет нагретая жидкость, (ii) концентрическая прозрачная крышка, (iii) отражатель и опорная конструкция. Элементы (iii) и (iv) составляют концентратор, а элементы (i) и (ii) вместе составляют приемник, в то время как коллекторы доступны с широким диапазоном апертур от 1 до 60 м ² и с диапазоном ширины от 1 до 6 м.Поглотитель обычно изготавливается из нержавеющей стали или меди и имеет диаметр от 2,5 до 5 см. Он покрыт термостойкой черной краской и обычно окружен концентрическим стеклянным колпаком с кольцевым зазором 1 или 2 см. В случае высокоэффективных коллекторов трубка поглотителя покрыта селективным покрытием, а пространство между трубкой и стеклянной крышкой вакуумировано. В некоторых небольших коллекторах концентрическую крышку заменяют стеклянным или пластиковым листом, закрывающим всю площадь отверстия коллектора.Такое расположение помогает защитить отражающую поверхность от непогоды. Жидкость, нагреваемая в коллекторе, зависит от требуемой температуры. Обычно используются органические теплоносители. Из-за низкой теплопроводности эти жидкости имеют низкие коэффициенты переноса.

Отражающая поверхность, как правило, представляет собой загнутое назад посеребренное стекло. Он закреплен на легкой конструкции, обычно изготовленной из алюминиевых профилей.Надлежащая конструкция этой несущей конструкции и системы ее перемещения важна, поскольку она влияет на форму и ориентацию отражающей поверхности.

Коллектор с фиксированным круглым концентратором и подвижным приемником

В концентраторе этого типа массив длинных, узких, плоских зеркальных полос, закрепленных вдоль цилиндрической поверхности. Зеркальные полосы создают узкое линейное изображение, которое движется по кругу по мере движения солнца. Этот путь на той же окружности, на которой закреплены зеркальные полоски.Таким образом, приемник должен перемещаться по круговой траектории, чтобы отслеживать солнце.

Концентрирующий коллектор с линзой Френеля

Здесь линзы Френеля используются для достижения концентрации. Линзы Френеля представляют собой тонкий лист, плоский с одной стороны и с мелкими продольными бороздками с другой. Углы этих канавок таковы, что излучение попадает в линейный фокус. Линза обычно состоит из экструдированных листов акрилового пластика. Соотношение концентраций колеблется от 10 до 80, а температура варьируется от 150 до 400 градусов по Цельсию.

Параболоидный коллектор для тарелок

Здесь концентратор отслеживает солнце, вращаясь вокруг двух осей, и солнечные лучи направляются в фокус. Жидкость, протекающая через ресивер в фокусе, нагревается, и это тепло используется для привода первичного двигателя. Этот тип коллекторов имеет коэффициент концентрации от 100 до нескольких тысяч и обеспечивает температуру до 2000 градусов по Цельсию. Однако с точки зрения механической конструкции существуют ограничения на размер концентратора и, следовательно, на количество энергии, которое может быть собрано одной тарелкой. Из-за ограничений размера концентратора можно ожидать, что системы параболоидных тарелок будут генерировать мощность в киловаттах, а не в мегаваттах. Были построены коммерческие версии с диаметром тарелки до 17 м.

Коллектор центрального ресивера

Для сбора большего количества энергии в одной точке была принята концепция центрального приемника. В этом случае излучение пучка отражается от ряда гелиостатов к приемнику. Их ориентация регулируется индивидуально, чтобы в течение дня они отражали излучение луча на приемник.

В случае системы с центральным ресивером, использующей расплав соли в качестве теплоносителя, используемый расплав соли представляет собой смесь 60 процентов нитрата натрия и 40 процентов нитрата калия. Холодная соль при температуре 290 градусов по Цельсию перекачивается из резервуара на уровне земли в приемник на вершине башни, где она нагревается концентрированным излучением до температуры 565 градусов по Цельсию. Соль стекает обратно в другой резервуар на уровне земли. Для выработки электроэнергии горячая соль перекачивается из горячего резервуара через парогенератор, в котором производится перегретый пар.Затем перегретый пар проходит цикл Ренкина, производя механическую работу, а затем электричество. Массив гелиостатов может быть рассчитан на сбор большего количества энергии, чем требуется системе производства электроэнергии. В этом случае избыточная тепловая энергия в виде избыточной соли при 565 градусах Цельсия накапливается в горячем баке и служит аккумулятором тепла.

Солнечный концентратор с полукруглым желобом без отслеживания — Ratissmith — 2021 — International Journal of Energy Research

1 ВВЕДЕНИЕ

Концентратор солнечного желоба, который можно перемещать, чтобы отслеживать солнце в условиях ясного неба, обычно имеет чисто параболическую форму и концентрирует прямой солнечный свет в фокусной точке. Такой чисто параболический следящий концентратор используется в крупных солнечных установках и улавливает почти 100% нормального падающего излучения в течение всего дня. Конечно, доля используемой энергии подвержена потерям, например, потерям на отражение, потерям при передаче к поглотителю и от поглотителя к рабочей жидкости, которые характерны для конкретного объекта. Для мелкомасштабных недорогих желобов концентрации солнечной энергии используются неотслеживающие желоба. Тогда возникает вопрос, какую часть падающего излучения за световой день может захватить неследящий желоб заданной формы и размеров? Те же соображения применимы к улавливанию диффузного излучения, попадающего в концентратор под всеми углами.За последние 50 лет или около того было предложено множество конструкций желобных концентраторов как для гелиотермальных, так и для фотоэлектрических систем.

1.1 Составные желоба параболического концентратора (CPC)

Интересно кратко проследить историю неследящих концентрирующих желобов с момента их появления. Первые предложения были основаны на методах захвата света физики высоких энергий ¹, а фундаментальные принципы цилиндрических концентраторов были изложены в 1975 году.² Очевидно, что на предложенные конструкции в ранних работах все еще сильно влияли фокусирующие свойства параболической формы, например, ссылка 3. Следовательно, вплоть до сегодняшнего дня ^{4, 5} большинство желобов состоит из параболических сегментов и идет под общим названием «составные параболические концентраторы» (СПК). Причина использования параболических сегментов заключается в том, что они все еще сохраняют некоторые фокусирующие аспекты полной параболы.

В обогатительном желобе размещается поглотительная пластина плоской, цилиндрической или более сложной формы.В единицах эффективной ширины поглотителя и ясно, что чем больше ширина желоба, тем больше света попадает. Основная идея состоит в том, что за счет использования нескольких парабол, а не одной чистой параболы, ширина желоба может быть увеличена по отношению к его высоте и, таким образом, увеличен приемный угол неотслеживающего коллектора. Кроме того, коэффициент пересечения, то есть доля падающего света, которая направлена путем отражения на поглотитель или перехватывает его напрямую, может быть увеличена для падения под большим углом.

Наиболее популярной формой является двойной параболический желоб (DPT), состоящий из двух парабол с разделенными началами и вырезанными перекрывающимися частями парабол. Это дает желоб с гребнем, идущим вдоль длинной оси, где расположено основание абсорбирующей трубки, см., например, ссылки 6, 7. Эта конструкция увеличивает ширину по сравнению с одинарной параболой, что желательно для неследящей трубы. концентратор. Тем не менее, для параболической стены высота увеличивается квадратично с шириной.Тогда конструкция CPC приводит к ограниченному углу приема света, попадающего в поглотитель, который обычно размещается у дна желоба. Меньший угол приема приводит к ограниченному периоду работы неследящего устройства и невозможности захвата большей части диффузионного излучения.

С 1970-х годов были опубликованы сотни статей о конструкции, производительности и применении очень многих концентраторов, основанных на принципе CPC. Чтобы привести лишь несколько примеров, есть документы, в которых сообщается о производительности и эффективности желобов CPC с различными формами абсорбера, ^8-11 применения для нагрева горячей воды, ^12-17 для охлаждения, ^18-20 для химических процессов. ²¹ и для опреснения воды.²² В недавней статье ²³ предлагается монтировать стандартную двойную стенку CPC на стороне здания для систем водяного отопления. Кроме того, имеется большой объем работ по соединению концентраторов CPC с фотогальваническими устройствами, см. ссылки 24, 25 и ссылки в них. Для каждого приложения разные критерии определяют дизайн, и каждый стремится оптимизировать различные качества, например, выходную мощность, часы работы, тепловую эффективность и т. д., в соответствии с приложением. Ввиду этого нереально сравнивать возможности очень многих отдельных КПК, предназначенных для совершенно разных приложений.

Нынешнее состояние развития КТК во всех его бесчисленных формах полностью задокументировано в нескольких недавних обзорах. «Всеобъемлющий и актуальный обзор» конструкции и приложений CPC до 2018 года был дан в Reference26 под заголовком «Обзор последних исследований в области составного параболического концентратора (CPC) для приложений солнечной энергии».Обзор, охватывающий всю историю развития и применения CPC, можно найти в документе ²⁷ «50-летний обзор фундаментальных и прикладных исследований составного параболического концентрирующего солнечного теплового коллектора для бытового и промышленного применения».

Последний «Обзор составного параболического концентратора (CPC) с трубчатым поглотителем», в котором особое внимание уделяется цилиндрическому поглотителю, приводится в Reference28. Некоторые из предлагаемых конструкций CPC и форм поглотителей довольно сложны, что приводит к усложнению производственных процессов.

1.2 Корыто полукруглое (ПКТ)

Концепция CPC, безусловно, продемонстрировала свою ценность в конструкции концентратора без отслеживания. Однако здесь, в отличие от всех предыдущих работ, мы предлагаем радикальный отход от конструкции CPC, заключающийся в отказе от параболических сегментов в пользу гораздо более простой формы SCT. В терминах физической оптики мы используем не фокусирующее свойство параболической формы, а отражение в «каустических особенностях» полукруга.Мы предполагаем, что такое «чашечное» каустическое отражение от полукруглой поверхности играет столь же фундаментальную роль в концентрации света, как и фокус для параболической поверхности.

Преимущество полукруга состоит в том, что высота увеличивается только линейно с шириной. Как показано ниже, это приводит к определенному размеру желоба, при котором свет, попадающий в желоб под всеми углами 90 245 и 90 246, направляется на плоскую пластину поглотителя. Эта функция обеспечивает работу в любое время суток и оптимальное улавливание рассеянного излучения.Также можно ожидать значительного снижения производственных затрат по сравнению со сложными мультипараболическими коллекторами.

Бумагу проявляют следующим образом. В разделе 2 мы вводим численные параметры, с помощью которых можно охарактеризовать эффективность сбора солнечной энергии желоба и определить усиление, достижимое, когда труба коллектора встроена в желоб, по сравнению со случаем, когда она отсутствует. Затем в разделе 3 мы иллюстрируем эти критерии, обсуждая две разные впадины, состоящие из параболических сегментов, т. е. имеющие форму CPC.В разделе 4 мы вводим желоб полукруглого сечения и обсуждаем его уникальные свойства концентрации света. Мы анализируем преимущества и недостатки этого простейшего корыта-концентратора и сравниваем его с другими корытами CPC. В разделе 5 мы оцениваем свойства СКТ с увеличенной по сравнению с размером поглотительной пластины шириной с целью увеличения прироста концентрации.

Другой основной целью этой статьи является сравнение светособирающих свойств промышленной поглотительной трубки, помещенной в наш SCT, со свойствами того же вакуумного трубчатого коллектора (ETC) без желоба.То есть мы сравниваем свойства двух одинаковых трубок. Одна трубка внутри желоба (SCT) и одна трубка без желоба (ETC). Результаты экспериментальных испытаний таких сборок коллекторов в типичные ясные и пасмурные дни в Хатъяй, Таиланд, представлены в разделе 6. В разделе 7 мы обсудим некоторые выводы, полученные в результате этого исследования.

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖЕЛОБА

Для характеристики желоба обогатительной фабрики особенно важны два показателя производительности желоба.

Первый фактор является мерой прироста концентрации, мы называем этот фактор . Это выражает преимущество, состоящее в том, что больше света попадает в область отверстия концентрирующего желоба, чем перехватывается площадью поглотителя, представленной «голыми» трубками, выставленными на солнце. Для данного желоба это усиление является, по существу, геометрической величиной, то есть оно определяется размером желоба и формой, размером и ориентацией поглотителя.

Коллекторная пластина внутри вакуумной трубы может быть цилиндрической или плоской формы.Здесь мы рассматриваем только плоскую пластину. Для голой коллекторной трубки плоская пластина расположена горизонтально, чтобы максимизировать улавливание излучения. В случае трубы внутри желоба, как мы показали в Ссылке 11, наиболее эффективно разместить пластину поглотителя вертикально.

Прирост концентрации является теоретическим максимумом без учета потерь, например, из-за отражения от поверхности желоба и потерь при передаче. В рассматриваемом здесь коллекторе он определяется как , где A — ширина отверстия желоба, а a — ширина пластины поглотителя.Следовательно, релевантным параметром является ширина желоба, деленная на ширину пластины абсорбера, подробности см. в Справке 16. Для заданной ширины поглотителя и характеристики сквозного светоотражения определяются значением . Поэтому в дальнейшем мы принимаем ширину поглотителя a в качестве единицы длины и выражаем все остальные длины как кратные ей.

Второй важной величиной, определяющей производительность, является коэффициент пересечения, который мы обозначаем как ℐ( θ ).Угол θ представляет собой угол относительно вертикали, под которым свет падает на желоб. Величина ℐ( θ ) выражает процент (или долю) света, попадающего в апертуру и падающего на пластину поглотителя. Подчеркнем, что коэффициент пересечения является идеальной геометрической величиной, не учитывающей отражения и других потерь энергии. Для желоба следящего концентратора ℓ( θ ) явно близко к 100%, независимо от угла θ .Для желоба без отслеживания он может значительно варьироваться и обычно уменьшается по мере увеличения угла θ до максимального значения 90°.

Коэффициент пересечения описывает эффективность нефокусирующей оптики в направлении падающего излучения на коллекторную пластину. Однако в Ссылке 16 мы ввели важную меру производительности желоба, которую мы называем коэффициентом концентрации мощности (PCF). Этот коэффициент определяется просто как и является мерой мощности, улавливаемой трубкой в желобе, по сравнению с мощностью, улавливаемой трубкой без желоба, где ℒ — коэффициент (меньше единицы), введенный для представления дополнительных потерь (отражательная способность, тепловая потери) обогатительного желоба.Подробности получения можно найти в ссылке 16.

Обратите внимание, что потери из-за поглощения/излучения стеклянной трубки, окружающей коллекторную пластину, будут почти одинаковыми в обоих случаях. Эти потери более подробно обсуждаются ниже и, конечно, зависят от устройства. Следовательно, поскольку мы хотим сосредоточиться на характеристиках светозахвата, первоначально фактор ℒ будет игнорироваться. Это будет обсуждаться далее при сравнении фактических характеристик труб с концентрирующим желобом или без него, например, в разделе 6.При таком упрощении PCF является безразмерным идеальным параметром, зависящим только от размера и геометрии желоба. Коэффициент, разумеется, должен быть как минимум больше единицы, что является его значением для трубы без желоба.

Поскольку коэффициент концентрации фиксирован для каждой конструкции желоба, его можно рассматривать как масштабирование коэффициента пересечения ℐ( θ ). Стратегия заключается в оптимизации в максимально возможном диапазоне углов с учетом ограничений по стоимости, размеру, выходной температуре и т. д.Эти последние условия серьезно влияют на оптимальную форму желоба для конкретных применений. Очевидно, что для оптимизации PCF следует стремиться к увеличению как , так и ℐ( θ ). К сожалению, часто бывает так, что увеличение одного из этих факторов происходит только в ущерб другому. Например, поскольку и фиксированы, их можно увеличить, увеличив площадь желоба A . Однако это обычно требует, чтобы стенки желоба были также выше, чтобы солнечный свет, падающий под большим углом, не отражался и не попадал в поглотитель.Тогда ℐ стремится к нулю при этих углах. Фундаментальная проблема концентраторов без отслеживания заключается в том, что увеличение прироста концентрации за счет увеличения ширины апертуры приводит к желобу с высокими стенками по сравнению с размером поглотителя. В этом отношении другим полезным параметром желоба является полуугол приема, определяемый как максимальный угол падения луча, который отражается так, что пересекает поглотитель. Это определяет часы до и после полудня, в которые поглотитель собирает прямой солнечный свет, или угловой диапазон, в котором принимается рассеянный свет.Для большинства конструкций желобов без отслеживания угол приема значительно меньше максимального значения 90°. Ясно, что чем меньше высота желоба, тем больше его приемный угол.

Чтобы оптимизировать характеристики желоба, необходимо уменьшить высоту желоба, чтобы достичь максимального угла приема и коэффициента пересечения, но при этом сохранить значительный прирост концентрации. Как будет показано, это требует отказа от параболической формы и, что несколько примечательно, замены ее простотой полукруга.Мы показываем, что если требуется угол приема 90 ° и коэффициент пересечения ℐ ( θ ) равный 100% для всех углов, это ограничивает коэффициент SCT точно до 2,0. То есть диаметр полукруга A ровно в два раза больше ширины a абсорбирующей пластины.

Преимущество заключается в том, что полукруглая форма делает желоб дешевым в изготовлении, а поскольку принимается свет, падающий под любым углом, конструкция оптимальна для неследящей работы в условиях рассеянного излучения.Это условия, наиболее часто встречающиеся в тропических или полутропических регионах, где стоимость установки также может быть важным фактором.

3 ФОРМА ЖЕЛОБА И PCF

Основная идея CPC заключается в том, что за счет использования нескольких парабол ширина желоба может быть увеличена по отношению к его высоте и, таким образом, увеличен приемный угол неследящего коллектора. Кроме того, может быть увеличен коэффициент пересечения для падения под большим углом.Как уже говорилось, наиболее популярной формой является двойной параболический желоб, состоящий из двух парабол с разделенными началами и вырезанными перекрывающимися частями парабол.

Высота усечения желоба с параболическими сторонами произвольна, но увеличивается квадратично с размером апертуры A . Следовательно, если увеличить 90 245 A 90 246 , то быстро лучи под большим углом не отражаются к поглотителю, и ℐ для этих углов равен нулю.В DPT, обсуждаемом в ссылке 11, полуугол приема составляет всего 40°. Тогда поглощение направленного солнечного света пластиной поглотителя не происходит после примерно 14.30 дня или до 9.30 утра. Соответственно при диффузном облучении большая часть угловой области не попадает в поглотитель.

Эта фундаментальная проблема компромисса между усилением концентрации и углом полуприемки в КПК стандартного дизайна до сих пор является предметом обсуждения, например, вопрос об усечении высоты анализируется в статье Khalid et al. ²⁹

Подробное и интересное обсуждение этого аспекта конструкции CPC дано в статье Чена, Чена и Чжана ⁶, где предлагается усечение высоты параболической стенки и другие стратегии, с помощью которых можно оптимизировать коэффициент концентрации и коэффициент пересечения.

Урок состоит в том, что необходимо модифицировать стенки параболы, если желательно иметь поглощение под большими углами. В Ссылке 11 это было достигнуто за счет использования двойной параболической формы, но так, чтобы основание желоба было плоским.Этот желоб достигает полуугла приемки 63° и имеет ширину, в 1,4 раза превышающую его высоту. Наша цель состоит в том, чтобы увеличить это значение и распространить 100% коэффициент пересечения на еще большие углы, вплоть до максимального полуугла приема θ = 90°. Для этого мы экспериментировали с желобами, состоящими не из двух, а из четырех параболических сегментов, и с более высоким отношением ширины к высоте.

Обозначение конструкции такого корыта показано на рисунке 1.В этой конструкции наклон сторон увеличивается за счет добавления двух дополнительных параболических сегментов, как показано на рисунке 1А. Это предназначено для отражения света, падающего под большими углами в поглотитель. Четыре сегмента плавно сливаются вместе, как на рисунке 1B. Снова высота желоба усекается в точке, в которой стороны желоба становятся вертикальными. Теперь это дает значение 2,0, то есть ширина в два раза больше высоты поглотителя, которая также является высотой желоба. Эту впадину мы называем «множественно-параболической» впадиной (МПТ).

Многопараболический желоб (MPT), показывающий (A) четыре отдельных параболических сегмента и (B) желоб с плавно соединенными сегментами [Цветной рисунок можно посмотреть на wileyonlinelibrary.com]

Шаблоны трассировки лучей для MPT показаны на рисунке 2 от θ = 0° до θ = 75°. На самом деле коэффициент пересечения очень близок к 1,0 для всех углов до 90°. Таким образом, мы почти достигли цели 100% поглощения всего света, попадающего в желоб в дневное время.Среднее значение PCF по всему угловому диапазону составляет 2,0 для MPT. Таким образом, MPT из-за своей относительно небольшой высоты является эффективным составным параболическим желобом в том смысле, что он принимает почти весь свет, падающий под всеми углами, что явно важно для работы в условиях диффузного облучения.

Диаграммы трассировки лучей для MPT при различных углах падения. Падающие лучи показаны синим цветом, первые отраженные лучи — оранжевым, а вторые отраженные лучи — зеленым. Коэффициенты перехвата указаны в процентах [Цветные цифры можно посмотреть в wileyonlinelibrary.ком]

Снова обращаясь к Рисунку 2 для трассировки лучей для MPT, можно отметить, что при нормальном падении очевидна четкая каустика «чайная чашка», наблюдаемая при отражении от сферической поверхности. Это, а также тот факт, что ширина в два раза больше высоты, побудили нас сравнить МРТ с полукругом. Оказывается, форма довольно близка. Это привело нас к тому, что мы отказались от озабоченности сложными параболическими формами, которые дороги в изготовлении, и исследовали концентрирующие свойства самого простого из всех возможных желобов — полукруга радиусом, равным ширине поглощающей пластины ( = 2.0). Это мы называем SCT.

4 ПКТ; ЖЕЛОБ С ПОЛУКРУГЛЫМ СЕЧЕНИЕМ

Диаграммы трассировки лучей для КПЗ с радиусом, равным высоте поглотительной пластины, показаны на рис. 3. Близкое сходство с диаграммами МФП на рис. 2 очевидно, особенно при больших углах падения. При нормальном падении (0° на рис. 3) снова очевидна классическая каустика чайной чашки. Изменение угла падения дает новую нормаль, проходящую через центр окружности желоба.Эта центральная точка совпадает с верхним концом пластины поглотителя. Следовательно, изменение угла падения эквивалентно вращению поглотителя против часовой стрелки через остроконечную структуру. Это особенно заметно при θ = 15° и θ = 30° на рис. 3.

Диаграмма трассировки лучей для SCT. Коэффициент пересечения составляет 100% при всех углах падения [Цветной рисунок можно посмотреть на сайте wileyonlinelibrary.com]

Каустика, оканчивающаяся каспом, расположенным вдоль центрального луча, является инвариантным признаком отражения полуокружностью.Математически это часть теории катастроф, как объяснено в ссылке 30. Уравнение линии каустики дано в ссылке 31. Из этого уравнения можно аналитически показать, что положение точки возврата вдоль центрального ( θ = 0) луча точно равно на расстоянии половины радиуса окружности, т. е. совпадает с центром пластины поглотителя. Действительно, математически локальная кривизна параболы также является кривизной полукруга, что указывает на то, что вершина каустики является рудиментом фокальной точки параболы.

Это легко увидеть, если рассмотреть декартову ( x , y ) систему координат с началом на дне желоба, например, на рисунке 1B. Для параболического желоба кривая, описывающая поверхность желоба, задается уравнением y = b x ² , где b — константа. Это дает положение фокальной точки как x = 0, y = 1/(4 b ). Для SCT радиуса 90 245 R 90 246 центр окружности находится в точке (0, 90 245 R 90 246 ), а поверхность желоба подчиняется уравнению окружности,
(1)

Это можно написать
(2)

При небольших отклонениях от начала координат членом y ² можно пренебречь, чтобы получить приблизительно
(3) уравнение параболы с b = 1/(2 R ) и, таким образом, фокус на y = R /2.Этот результат хорошо известен в оптике, см. ссылку 32. Он означает, что при почти нормальном падении лучи, падающие на сферическое зеркало радиусом 90 245 R 90 246, будут фокусироваться на расстоянии 90 245 R 90 246 /2. То есть локально сферическое зеркало имеет тот же эффект, что и параболический отражатель.

Следовательно, в пределе очень многих коротких параболических сегментов, слитых вместе, получается круглая форма. Это объясняет сходство MPT на рис. 1 с четырьмя параболическими сегментами с SCT.

Мы предполагаем, что каустика играет такую же фундаментальную роль в нефокусирующей оптике, как фокус параболы играет в фокусирующей оптике. Однако, в отличие от фокуса, благодаря симметрии круга он присутствует во всех углах. На рис. 4 видно, что при θ = 0° каустика, при которой все отраженные лучи тангенциальны, существенно «захватывает» свет в области под ней и ограниченной пластиной поглотителя. Этот захваченный свет вынужден пересекать поглотитель, что дает коэффициент пересечения, равный 1.0. Однако коэффициент пересечения также точно равен единице при всех углах. Эта уникальная особенность свойственна СЗТ с радиусом, равным высоте поглотителя, и может быть объяснена структурой каустики в зависимости от угла падения. Чтобы проиллюстрировать это, на рис. 4 мы нанесли отраженные лучи для различных углов падения, но показывая только лучи, падающие в левой половине полукруга.

Иллюстрирующий захват всех отраженных лучей, падающих на левую половину СКТ под углами падения, указанными на рисунках [Цветной рисунок можно посмотреть на wileyonlinelibrary.ком]

При нормальном падении θ = 0° луч, проходящий через центр полукруга, отражается назад, то есть при θ = 180°, см. рис. 4. Все остальные лучи последовательно по мере продвижения к краю полуокружности, отражаются под углами меньше θ = 180°. Затем они должны пересечь радиусную линию от нижней точки желоба до центра. Конечно, это просто линия, занимаемая поглощающей пластиной, поэтому перехват 100% или ℐ = 1.0. Этот шаблон повторяется по мере увеличения θ до 90°. Экстремальный луч, проходящий через центр окружности под углом θ к горизонту, отражается обратно вдоль самого себя, то есть под углом 180 + θ , см. , например, случай 60° на рис. 4. Все остальные лучи, падающие на край желоба, отражаются под меньшими углами и поэтому должны пересекать поглотитель. Этим и объясняется достижение ℐ = 1,0 при всех углах падения.

В соответствии с уравнением (3) на рис. 3 при θ = 0° вершина (касп) каустики совпадает с точкой R /2 на вертикальной оси (пластина поглотителя имеет длину R равен радиусу желоба).Это фокусировка световых лучей, падающих очень близко к центральной вертикальной оси, занимаемой поглотительной пластиной. При больших углах θ = 45°, 60° и 75° на рис. 3 хорошо виден фокус вблизи на расстоянии R /2 от стенки желоба. Опять же, этот фокус возникает из-за того, что соответствующий сегмент круглой стенки ведет себя примерно как парабола в соответствии с уравнением (3).

Простая полукруглая геометрия представляет собой значительный отход от CPC, используемых до настоящего времени, см. ссылку 26. Примечательные особенности, опять же относящиеся к идеальной безубыточной ситуации:

Уникальность СКТ заключается в том, что он пропускает 100 % излучения, попадающего в апертуру, на пластину поглотителя при всех углах падения от 0° до 90°. То есть ℐ = 1,0 независимо от θ .
Поскольку диаметр A в два раза больше ширины поглотителя a , то увеличение концентрации .
Очевидно, что простота полукруглой формы имеет важное значение для стоимости производства, механической стабильности и так далее.
Отношение ширины (диаметра) к высоте (радиусу) равно 2,0, что дает полуугол приемки, равный максимальному значению 90°.

5 ПОВЫШЕНИЕ ПРИРАБОТКИ КОНЦЕНТРАЦИИ

Превосходные характеристики захвата SCT наводят на вопрос, сохраняются ли они при увеличении коэффициента концентрации , то есть радиуса окружности или ширины желоба. Однако с самого начала видно, что коэффициент пересечения 100 % ℐ = 1.0, не будет достигаться для всех углов падения, так как он зависит именно от ширины желоба, вдвое превышающей высоту поглотителя.

Чтобы проверить последствия увеличения ширины желоба для увеличения коэффициента концентрации, на Рисунке 5, слева, мы показываем характеристики поглощения для . Назовем это желобом SCT4. Это соответствует радиусу полукруга, равному удвоенной высоте поглотителя. Следовательно, при нормальном падении согласно уравнению (3) вершина поглотительной пластины теперь точно совпадает с вершиной каустики.Результатом является коэффициент пересечения 1,0 для нормального падения, поскольку все лучи падают на поглотитель. Однако с увеличением угла падения некоторые лучи вблизи каспа не поглощаются, и коэффициент пересечения падает до 0,42 при 45°.

Коэффициенты пересечения даны в процентах для различных углов падения. Диаграммы трассировки лучей относятся к желобам (A) SCT4 и (B) MPT4, обе с коэффициентом концентрации 4,0. Пробелы обозначают падающие лучи, которые не перехватываются поглотителем после отражения [Цветной рисунок можно посмотреть в wileyonlinelibrary.ком]

SCT4 показывает четкий бугорок чайной чашки при нулевом падении и ℐ = 1,0, что дает PCF по сравнению с постоянным 2,0 стандартного SCT. Однако уменьшение коэффициента пересечения при больших углах приводит к падению уже при θ = 35° (см. рис. 6). Ясно также, что значение 4, возможно, является самым большим значением для полного использования свойств остроконечных вершин. Если бы впадина была увеличена, то при нормальном падении выступ был бы выше вершины поглотителя, и поглотитель перехватывал бы меньше излучения, т. е. коэффициент пересечения был бы меньше единицы при всех углах.

PCF для желобов SCT (пунктирная линия), SCT4 (пунктирная линия) и MPT4 (сплошная линия) [Цветной рисунок можно посмотреть на сайте wileyonlinelibrary.com]

Для сравнения, на рис. 5, правая панель B, мы также показываем трассировку лучей и коэффициент пересечения для множественного параболического желоба той же ширины 4,0 при тех же условиях облучения. Это мы называем MPT4. Фактор пересечения значительно ниже при нормальном падении, хотя незначительно больше при некоторых больших углах падения.Большая разница SCT4 и MPT4 при θ = 0° интересна тем, что картины для SCT и MPT ширины два (рис. 2 и 3) практически идентичны.

PCF для SCT4 и MPT4 показаны на рисунке 6 в сравнении с постоянным значением 2,0 для SCT с шириной 2,0. SCT4 дает улучшенную PCF 4,0 для малых углов, но, как и в случае с MPT4, она быстро падает до нуля около 60°.

Среднее значение ПКФ по всему угловому диапазону явно равно 2.0 для SCT и, что интересно, почти столько же, 2.1, для SCT4 двойного размера. В среднем всего 1,4 MPT4 двойного размера значительно ниже, чем MPT в среднем 2,0. Следовательно, нет большого преимущества для этих конструкций масштабирования до большего размера апертуры.

Тем не менее, суммарная выходная мощность одной лампы в SCT4 больше, чем у той же лампы в меньшем SCT. Следовательно, если размер желоба не является препятствием, то SCT4 будет давать большую мощность и более высокие выходные температуры, но только до угла падения 40°.

Ясно, что параметры и , PCF, являются характеристиками желоба, во многом определяемыми геометрией желоба. В то время как высокие значения PCF улучшают первоначальный сбор энергии, общая эффективность узла коллектора зависит также от свойств трубы, теплопередачи рабочей жидкости и общих тепловых потерь. Эффективность трубных сборок с концентрирующим SCT и без него рассматривается в следующем разделе.

6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В экспериментах сравнивается выходная мощность сборок из труб ЭТК без желобов и плоской поглотительной пластины, ориентированной горизонтально, с выходной мощностью идентичных трубок, помещенных в СКТ так, что поглотительная пластина ориентирована вертикально. Измерения на двух сборках проводятся одновременно.

Абсорберные трубки представляют собой стандартные вакуумированные трубки со стеклянными стенками длиной 2 м. наружный диаметр стекла 100 мм. Площадь плоского поглотителя на трубку составляет 0,17 м ², а поглощение составляет 94%. SCT изготовлены из алюминия с коэффициентом отражения 89,9%.

SCT имеет ℐ = 1,0 как постоянное значение, и, исходя из круговой геометрии поперечного сечения желоба, также имеет фиксированное значение .Это дает PCF, пренебрегая потерями, независимо от θ , см. рисунок 6.

Поскольку идеальное усиление мощности SCT по сравнению с ETC составляет два раза, чтобы проверить это, мы провели множество наблюдений за выходной мощностью сборки из восьми ламп, встроенных в SCT, по сравнению с идентичной сборкой из восьми ETC без желобов. Эти эксперименты проводились в различных экспериментальных и климатических условиях.

Модули солнечного коллектора и тестовая схема показаны на рис. 7.Установка и процедура проверки эффективности точно соответствуют рекомендациям ISO 9806:2017 для стандартных условий испытаний солнечных коллекторов. ³³ Два испытательных модуля были соединены параллельно, выровнены в направлении север-юг и наклонены к солнцу под углом примерно 20°. Разность температур на входе и выходе протекающей жидкости (воды) измерялась путем установки датчиков температуры через испытательные модули, см. рис. 7. Пиранометр (Hukseflux SR20-T1) с чувствительностью 13.58 × 10 ^-6 ВМ ² W ^-1 W ^-1 и калибровочная неопределенность ± 0,13 × 10 ^-6 В.М. ² W ^-1 была установлена с тем же наклоном, что и у Солнечных коллекторов для измерения солнечной радиации. Два расходомера, прикрепленные к модулям СКТ и ЭТК, измеряли расход рабочей жидкости. Для контроля температуры жидкости на входе использовались охладитель и нагреватель. Весь процесс испытаний выполнялся путем изменения температуры на входе от 40°C до 90°C с постоянным шагом 10°C.Испытательная установка находилась под наблюдением в течение не менее 15 минут, чтобы обеспечить правильное измерение температуры жидкости на входе, после чего следовал период измерения в установившемся режиме не менее 15 минут при каждой измеренной температуре. Системы сбора данных собирали данные о температурах на входе и выходе солнечных коллекторов, а также о температуре окружающей среды и солнечном излучении каждую минуту.

Схема испытательной установки, состоящей из восьми коллекторов SCT (справа), соединенных параллельно с восемью коллекторами ETC (слева). T _i – температура на входе, T _e – температура на выходе. Стрелки указывают направление потока воды [Цветной рисунок можно посмотреть на сайте wileyonlinelibrary.com]

Здесь представлены типичные результаты для преимущественно ясного и преимущественно облачного дня. На рисунке 8 показаны результаты для дня безоблачного неба, за исключением получасового периода около полудня. Верхняя панель показывает солнечное излучение с 10:00 до 15:00 14 марта 2019 года.Помимо короткого периода ясное небо дает почти равномерную освещенность в среднем около 900 Вт/м ² .

Вверху: солнечное излучение в Вт/м ² . Посередине: выходная мощность восьми ламп в ваттах, верхняя кривая, SCT, нижняя кривая ETC без желоба. Внизу: отношение выходной мощности с концентрирующим желобом к выходной мощности без концентрирующего желоба. По оси абсцисс указано время суток [Цветной рисунок можно посмотреть в wileyonlinelibrary.ком]
На средней панели показана выходная мощность двух сборок. Выходная мощность Q _e в ваттах рассчитывается как
(4)

В этом уравнении, см. ссылку 16, расход воды равен, а температура проточной воды на входе и выходе равна T _i и T _e соответственно. Удельная теплоемкость воды C _p .

На рисунке 8 видно сильное сходство в изменении двух кривых выходной мощности, при этом SCT равномерно примерно в два раза выше. Две выходные мощности довольно хорошо отслеживают изменения солнечного излучения, особенно внезапное падение около полудня. Это соотношение этих двух выходных мощностей средней панели явно показано на нижней панели и варьируется от примерно 1,6 до немногим более 2,0. Среднее значение за указанный период времени составляет 1,72. Это соотношение напрямую отражает преимущество размещения ЭТЦ в концентрирующем ТКП.

Отклонение от идеального значения 2,0, вероятно, связано с дополнительными потерями на отражение и излучение, сопровождающими размещение вакуумных трубок в желобе. Для неизолированных трубок коэффициент пропускания через вакуумированный стеклянный цилиндр указан производителем как 91%, а коэффициент поглощения поглотителя равен 94%. Это подразумевает коэффициент потерь 14% падающего излучения для неизолированных трубок. Для трубок в желобе мы допускаем те же потери, но есть дополнительные потери, главным образом из-за отражения.Мы оцениваем общие потери от 30 % для нормального излучения (весь свет, попадающий в поглотитель, является отраженным светом) до примерно 20 % для больших углов, когда большая часть излучения пересекает коллекторную трубку без отражения (см. рис. 3). Эти дополнительные потери, составляющие от 16% до 6% из-за заглубления в желоб концентратора, являются основным фактором снижения коэффициента усиления выходной мощности узла желоба по сравнению с теоретическим идеалом 2,0. Это дает коэффициент потерь ℒ = 0,84 для нормального падения до ℒ = 0.94 под большими углами. Это снижает PCF SCT с идеального значения 2,0 до 1,68–1,88, что согласуется с нашим измеренным средним значением 1,72.

На рис. 9 показаны результаты за 6 февраля 2019 г., когда измерения начались в 9:30 утра. Это было облачное утро с резкими колебаниями солнечной радиации примерно до 13:00, за которыми последовала относительно равномерная радиация во второй половине дня, как видно на верхней панель фигуры. На средней панели показаны отдельные выходные мощности двух сборок.Снова можно отметить очень близкое сходство флуктуаций выходной мощности двух кривых, свидетельствующее об одинаковом поведении отклика двух наборов из восьми ламп. Колебания выходной мощности имеют тенденцию сглаживать более быстрые колебания инсоляции. Однако сборка, встроенная в SCT, снова дает стабильно более высокую выходную мощность, чем сборка ETC без желобов. Это соотношение показано на нижней панели и снова, как и на рисунке 8, имеет среднее значение 1,72. Следовательно, при очень разных условиях солнечного облучения простой СКТ стабильно дает значительный прирост выходной мощности по сравнению с ЭТЦ.

Вверху: солнечное излучение. Середина: выходная мощность восьми трубок, верхняя кривая, SCT, нижняя кривая ETC без корыта. Внизу: отношение выходной мощности с концентрирующим желобом к выходной мощности без концентрирующего желоба. По оси абсцисс указано время суток [Цветной рисунок можно посмотреть на сайте wileyonlinelibrary. com]

То, что модуль SCT может достигать высокой температуры, показано на рисунке 10. Здесь, на верхней панели, мы показываем сильное изменение инсоляции между 10:00 и 13:00 в типичный частично облачный день.Для сборки из 10 SCT нижняя панель показывает изменение температуры 300 литров воды в резервуаре для хранения. Несмотря на колебания освещенности, температура воды неуклонно и монотонно повышается, в данном случае до максимума около 120°C. В ясный день с помощью этого узла легко достигается температура около 200°C.

Вверху: солнечное излучение с 10:00 до 13:00 часов. Внизу: температура на выходе T _e (верхняя кривая) и температура окружающей среды T _a (нижняя пунктирная кривая) за тот же период времени [Цветной рисунок можно посмотреть в wileyonlinelibrary.ком]

6.1 Термическая эффективность

Для приложений важным параметром является тепловой КПД всего узла коллектора. Этот КПД η определяется просто как отношение выходной мощности к входной мощности. Детали его расчета приведены в Справке 16 и в стандарте ISO для проверки эффективности вакуумных трубок. ³³ После стандарта ISO эффективность построена против переменной x Вт, где T _m — среднее значение температуры на входе и выходе, а T _a — температура окружающей среды. G – солнечная инсоляция.

Общая эффективность зависит от геометрии сборки при выборе эффективной апертуры для сбора солнечного излучения и эффективности концентрации этого излучения в пластине поглотителя (коэффициент PCF). Кроме того, существуют тепловые потери, кондуктивные, радиационные и конвективные, из сборочных труб и связанных с ними соединителей и трубопроводов.

Потери тепла из вакуумированных труб сами по себе очень малы и, конечно, одинаковы для труб внутри желоба или без желоба. Вакуум в трубке устраняет конвективные потери, а коэффициент излучения пластины поглотителя составляет 5%. Мерой тепловых потерь является скорость, с которой КПД падает по мере увеличения разности температур ( T _m − T _a ). Это обсуждается ниже.

Существует два способа выражения эффективности: либо по отношению к общей площади сбора узла концентратора, либо по отношению к меньшей площади отверстий, обеспечиваемой желобами.Общая площадь сборки больше подходит для коммерческого применения. ³⁴ Это связано с тем, что для коммерческого применения площадь, занимаемая узлом, например, площадь крыши, может быть ограничена. Для лабораторных экспериментальных целей, например, при измерении ISO ³³ используется меньшая площадь апертуры, так что эти эффективности больше, чем у общей площади.

В серии экспериментов мы измерили эффективность SCT по сравнению с трубками без желоба. Сборка из восьми желобов SCT сравнивалась напрямую (т.е. одновременно) со сборкой из 16 трубок без желоба. Это связано с тем, что в этом случае две сборки имеют почти одинаковую общую площадь и, следовательно, одинаковое значение Q _i . Общая площадь 16 трубок без желобов составляет (4,1 м ² ), а площадь восьми трубок в SCT составляет (3,8 м ² ).

Результаты показаны на рис. 11 в зависимости от стандартного параметра x , и для полноты мы показываем эффективность на основе общей площади и площади апертуры.В области параметров, охваченной нашими экспериментами, эффективность является почти линейной функцией от x , а соответствие линейного уравнения указано на кривых.

(A) Красные точки: измеренная эффективность η по отношению к общей площади сборки из 16 трубок ETC без желобов, соответствие линейному уравнению показано пунктирной линией (красная). Синие точки: измеренная эффективность сборки SCT с восемью трубками, соответствие линейному уравнению показано сплошной линией (синяя).(B) То же, что и в (A), но с эффективностью, выраженной в единицах площади апертуры [Цветной рисунок можно посмотреть на сайте wileyonlinelibrary.com]

Эффективности двух сборок довольно близки, и диапазон η ₀ ≡ η ( x = 0), полученный путем экстраполяции обратно к x = 0, попадает в диапазон 4 для общей площади и, соответственно, выше на 56%-68% для площади апертуры. Это характерно для коллекторов неследящего типа, см. Литература 18, 33.Эффективность снижается, как обычно, с увеличением x или увеличением средней температуры по отношению к температуре окружающей среды. Это связано с процессами тепловых потерь, но посадки показывают, что этот коэффициент потерь несколько ниже для коллектора SCT, чем для труб без желоба.

Очень полезным применением солнечных коллекторов является предварительный нагрев воды для коммерческих или промышленных процессов, как показано, например, в ссылке 35. Чтобы продемонстрировать такое применение и показать, что простой коллектор SCT может быть успешно реализован в качестве коммерческого солнечного концентратора. , мы установили пилотную установку из примерно десяти восьмитрубных модулей на заводе по производству пищевых консервов в Сонгкхла, Таиланд (см. рис. 12).В настоящее время он используется для предварительного нагрева воды от температуры окружающей среды около 30 ° C до температуры 60 ° C перед подачей в котел, работающий на ископаемом топливе. Аналогичная экспериментальная установка была установлена на крыше отеля в Хатъяй, Таиланд.

Сборка концентратора опытной установки на консервном заводе. Вакуумные трубки, встроенные в SCT, имеют длину примерно 2 м [Цветной рисунок можно посмотреть на сайте wileyonlinelibrary.com]

7 ВЫВОДЫ

В ходе исследовательской программы по разработке CPC, способных принимать солнечный свет под любым углом падения, мы пришли к форме множественных параболических желобов (MPT), состоящей из четырех параболических сегментов. Эта форма имеет большое сходство с желобом простого полукруглого сечения (SCT). Следовательно, здесь мы сравнили различные желоба CPC с этим SCT. Для достижения коэффициента пересечения ℐ = 1,0 для всех углов радиус полукруга ограничивается высотой вертикальной пластины амортизатора. Ключевой оптической особенностью при отражении от полукруглой поверхности является каустика возврата. Мы показали, как геометрические свойства каустики гарантируют, что ℐ = 1,0, т. е. что всех светов, попадающих в отверстия желоба, пересекают пластину поглотителя.

PCF, определяемый как (без учета минимальных потерь мощности), имеет постоянное значение 2,0 для всех углов падения, что делает коллектор особенно подходящим для использования в условиях рассеянного излучения. Хотя прирост концентрации невелик, это компенсируется способностью концентрировать весь свет под любым углом и предельной простотой изготовления КЦТ по сравнению, например, с КПК.

Мы также рассмотрели SCT4 с шириной желоба, в четыре раза превышающей ширину пластины поглотителя. Хотя, конечно, в желоб попадает больше солнечного света, только около полудня PCF больше, чем SCT. После 15:00 (угол падения θ ≈ 45°) PCF SCT4 быстро падает до нуля. По этой причине мы рассматриваем SCT с идеальным размером для простого SCT, оптимизированного для улавливания рассеянного света.

В серии экспериментов при различных условиях, из которых представлены два примера, мы измерили отношение выходной мощности трубки с полукруглым концентрирующим желобом к выходной мощности без желоба.Мы обнаружили, что средний прирост выходной мощности составляет от 1,5 до 2,0 с типичным значением около 1,7.

Коммерческая жизнеспособность предложенной конструкции SCT была продемонстрирована ее внедрением на экспериментальной установке на консервном заводе для предварительного нагрева технической воды. Размер используемого желоба, приблизительно 10 см в высоту и 20 см в ширину, определяется диаметром приблизительно 10 см используемой цилиндрической вакуумной трубки. Однако важно отметить, что SCT масштабируется в соответствии с этим диаметром.Недавно была предложена конструкция солнечного водонагревателя с использованием капиллярных поглощающих трубок диаметром всего 4 мм, встроенных в КПК высотой около 50 мм. ³⁶ Таким образом, включение капилляра диаметром 50 мм в ТЗТ диаметром 100 мм позволит достичь того же значения PCF, равного 2,0, см. рис. 6, что и у ТЗТ, испытанного в этой статье. Ясно, что такой компактный агрегат из множества желобов не бросается в глаза и поэтому очень подходит для использования на крышах частных жилых домов.

Таким образом, SCT, благодаря своей простоте, компактным размерам и низкой стоимости производства, идеально подходит для использования во множестве энергосберегающих приложений для отопления и охлаждения в промышленных зданиях, гостиницах и жилых комплексах.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Мы благодарим за финансовую поддержку Управление энергетической политики и планирования (ЕОКЗР) Министерства энергетики Таиланда. Д. Али является получателем стипендии для выполнения требований для получения степени магистра на факультете экологического менеджмента и междисциплинарной высшей школе Университета принца Сонгкла. Финансирование открытого доступа разрешено и организовано ProjektDEAL.

НОМЕНКЛАТУРА

Q _я: ввод питания к солнечному коллектору
Q _е: мощность солнечного коллектора
ℐ( θ ): коэффициент пересечения
ℒ: коэффициент потерь
: повышение концентрации
: коэффициент концентрации мощности
А: ширина желоба (м)
и: Ширина пластины абсорбера (м)
η: эффективность
С _р: удельная теплоемкость воды Дж /( кг ·°C)
Т _а: температура окружающей среды (°C)
Т _я: температура воды на входе (°C)
Т _е: температура воды на выходе (°C)
Т _м: среднее значение температуры воды на входе и выходе (°C)
: расход воды (кг/с)
Г: солнечное излучение (Вт/м2)
и т. д.: вакуумный трубчатый коллектор
КПК: составной параболический концентратор
СКТ: полукруглый желоб
МПТ: параболический желоб
ДПТ: двойной параболический желоб
SCT4: полукруглый желоб с коэффициентом концентрации 4
ПКФ: коэффициент концентрации мощности

ССЫЛКИ

17 Мессауда А., Хазами М., Мехдауи Ф. и др. Исследование тепловых характеристик вакуумного интегрированного солнечного аккумулирующего коллектора (ИССК) с составным параболическим концентратором (СПК). Int J Energy Res . 2020; 44(2): 756-770.
23Deng C, Chen F. Предварительное исследование фототермических характеристик нового встроенного в здание встроенного солнечного вакуумного трубчатого коллектора с составным параболическим концентратором. Энергия . 2020; 202: 117706.
27Пранеш В., Велрадж Р., Кристофер С., Кумаресан В.50-летний обзор фундаментальных и прикладных исследований составного параболического концентрирующего солнечного теплового коллектора для бытового и промышленного применения. Сол Энергия . 2019; 187: 293-340.
34Брунольд С., Фрей Р., Фрей У. Сравнение трех различных коллекторов для технологического тепла. Документ представлен на: Технология оптических материалов для энергоэффективности и преобразования солнечной энергии XIII; 1994.
35Шахдост Б.М., Джокар М.А., Астараей Ф.Р., Ахмади М.Х. Моделирование и экономический анализ параболического лоткового солнечного коллектора, используемого для предварительного нагрева технологической жидкости печей на нефтеперерабатывающем заводе. Анальная калориметрия J Therm . 2019; 137: 2081.

Солнечная тарелка SolarBeam представляет собой технологию солнечного концентратора, которую можно использовать с технологией многопереходных солнечных элементов HCPV/CPV, двигателем Стирлинга со свободным поршнем и паровыми двигателями.

9-метровый солнечный концентратор со встроенной технологией CPV (концентрированная фотоэлектрическая энергия) предназначен для питания электролизера для получения водорода из воды. Технология солнечного концентратора CPV с электролизером позволяет достичь следующих результатов:

Запатентованная световая линза, на которую подана заявка, была разработана для достижения равномерного квадратного распределения света на одном модуле плотной решетки HCPV / CPV размером 200 мм x 200 мм (20 кВт). Наша технология Light Lens компенсирует несовершенства изготовления отражающей тарелки и сборки и создает однородный световой рисунок на модуле HCPV (высококонцентрированные фотогальванические элементы).

В 2010 году компания Solartron разработала коммерческое 4.5-метровый параболический солнечный концентратор для обеспечения пиковой мощности 12 кВтч (40 900 БТЕ). Концентратор был установлен в 48 местах по всему миру, начиная от пустыни и заканчивая снегом/льдом, и обеспечивал тепловую энергию.

Технология концентрированной солнечной энергии была первой системой, получившей международные тепловые сертификаты для Канады (CSA), США (SRCC), Европы, Австралии и Новой Зеландии. Успешное развертывание солнечной антенны способствовало развитию 7,5-метровой антенны в 2013 году. а в 2016 году был разработан 9-метровый гибридный солнечный концентратор.

Неустанное использование ископаемого топлива для повышения уровня жизни приводит к ухудшению состояния окружающей среды. Растущий спрос на электрическую и тепловую энергию является движущей силой использования чистых и надежных источников энергии во всех энергоемких секторах. Солнечная энергия является привлекательным источником энергии, который генерирует как электричество, так и тепло. Использование концентрированной солнечной энергии (КСЭ) является эффективным и финансово доступным способом преобразования солнечной энергии в тепловую [1].Большинство отраслей промышленности используют CSP для приложений с низким и средним диапазоном температур [2]. Снижение спроса на электроэнергию для тепловых процессов может снизить нагрузку на энергетическую безопасность.

Параболические концентраторы Предпочтительнее среди всех технологий CSP [3, 4]. Параболический параболический концентратор представляет собой систему изогнутой поверхности с отражающим материалом, которая направляет излучение луча на приемник. Высокая температура достигается в ресивере за счет повышенного коэффициента концентрации.Многие исследователи спроектировали и разработали концентраторы с параболическими тарелками. Тип параболического солнечного концентратора, разработанный и используемый в разных регионах мира, зависит от солнечной радиации и области применения.

Отражающая рама, приемник и опорная конструкция являются тремя основными компонентами концентратора параболической тарелки. Ресивер является ключевым компонентом системы преобразования солнечной энергии в тепловую. Тепловые характеристики концентратора с параболической тарелкой зависят от конструкции приемника.Приемник меньшего размера не может перехватить все отраженное излучение, в то время как приемник большого размера увеличивает потери тепла в атмосферу. Размер и форма приемника должны быть такими, чтобы он мог поглощать максимально концентрированное излучение и уменьшать тепловые потери. Внешний приемник и резонаторный приемник — это два основных типа приемника. Внешний приемник размещается в фокусе концентратора, а излучение поглощается поверхностью приемника, обращенной к концентратору. Однако в резонаторный приемник концентрированное излучение поступает через переднее отверстие и излучение поглощается внутренними поверхностями резонатора.Это поглощенное излучение преобразуется в тепловую энергию и передается теплоносителю в приемнике.

За последние несколько лет были проведены обширные работы по созданию солнечного ресивера для средне- и высокотемпературных применений. Основной проблемой при проектировании приемника является компромисс между температурой приемника и тепловой эффективностью. Многие исследователи исследовали тепловые характеристики резонатора с различным расположением резонатора. Чжу и др. [5] провели экспериментальное исследование производительности объемного ресивера под давлением для концентратора с параболической тарелкой. Энергетический и эксергетический анализ показал самую высокую энергетическую эффективность около 87% и самую высокую эксергетическую эффективность около 36% при среднем излучении пучка 600 Вт/м ² . Экспериментальное и численное исследование было проведено Jilte et al. [6] для исследования потерь от ресивера с цилиндрической полостью, используемого в концентраторе с параболической тарелкой. В их ресивере достигалась температура внутренней стенки от 200 до 500 °С при различном наклоне резонатора. Они сообщили, что конвективные потери значительно зависят от изменения наклона полости.Чжан и др. [7] провели анализ переходных процессов расплавленной солевой полости ресивера. Они провели эксперименты и представили влияние подводимой мощности на температуру резонатора и энергоэффективность. Павлович и др. В работе [8] были проведены экспериментальные исследования ресивера с гофрированной спиральной полостью параболического тарельчатого концентратора. Поглотитель представлял собой спиральную трубку из нержавеющей стали без селективной поверхности. По результатам коллектор показал тепловой КПД около 34% из-за повышенных потерь от ресивера.Thirunavukkarasu и Cheralathan [9] представили последствия внешнего вида, коэффициента энергоэффективности и общих потерь тепла ресивера с конической усеченной полостью. Они построили и испытали приемники с соотношением сторон 0,8, 1,0 и 1,2 в ясный день. Они сообщили, что температура приемника и тепловые характеристики уменьшаются с увеличением соотношения сторон. Кумар и Шукла [10] сообщили об улучшении теплового КПД солнечного приемника со спиральной катушкой на 21% по сравнению с трубчатым приемником.Они также наблюдали повышение температуры приемника на 4,35%. Экспериментальный анализ резонаторного ресивера с медной катушкой параболического концентратора SK 14 был проведен Mawire и Taole [11]. Тепловой анализ приемника показал, что максимальная энергетическая и эксергетическая эффективность 45% и 10% соответственно. Работа в Ovidio Lopez et al. [12] показывает, что резонатор со стеклянной крышкой эффективнее, чем плоский ресивер.

В некоторых исследованиях предлагался полостной ресивер для концентратора с параболической тарелкой для достижения высоких температур за счет подавления тепловых потерь.Ян и др. В работе [13] предложен ресивер с воздушной завесой для уменьшения конвективных теплопотерь. Численный анализ показал снижение конвективных тепловых потерь. Кроме того, они пришли к выводу, что потери тепла можно уменьшить с помощью принудительной циркуляции воздуха. Бопче и Кумар исследовали [14] влияние отверстия апертуры, толщины стеклянного покрытия и угла наклона резонаторного приемника на тепловые характеристики. Они сообщили о вкладе конвективных и радиационных тепловых потерь в каждом случае приемника.Синха и Гулхейн [15] провели численный анализ резонатора солнечного резонатора, чтобы определить влияние температуры резонатора и коэффициента излучения на потери тепла излучением. Результаты их анализа показывают, что тепловые потери на излучение быстро увеличиваются по мере увеличения температуры резонатора с 673 до 2273 К. Тепловые характеристики приемника существенно зависят от тепловых потерь на излучение приемника. Эффективность приемника можно повысить за счет увеличения поглощающей способности поверхности приемника [16].Механизм с изменяемой апертурой оказался привлекательным для повышения эффективности резонаторного приемника. Приблизительно 60 % потерь излучения от приемника удалось уменьшить за счет регулировки апертуры резонаторного приемника [17]. Хуанг и др. В работе [18] представлена аналитическая функция для прогнозирования характеристик сферического приемника в концентраторе с параболической тарелкой. Предложенный ими процесс оптимизации показал повышенную эффективность при использовании сферического приемника по сравнению с солнечной башней из-за более высокого коэффициента косинуса.

Немногие исследователи сосредоточились на внешнем приемнике концентратора параболической тарелки. Нене и др. [19] сравнили тепловые потери цилиндрического и конического ресивера концентратора Шеффлера. Численный анализ проведен для условий наклона. Они сообщили, что конический приемник лучше, чем цилиндрический, для уменьшения конвективных потерь тепла. Камбой и др. [20] экспериментально исследовали тепловые характеристики солнечного парового котла. В фокусе солнечного концентратора Шеффлера был размещен внешний паровой котел (ресивер).Они протестировали приемник с тремя различными аранжировками, а именно. покрытие черной краской, покрытие черной краской и остекление и покрытие черной краской, остекление и боковой отражатель. Они сообщили, что приемник с боковым отражателем и остеклением лучше, чем два других, в отношении степени сухости и теплового КПД. Thirunavukkarasu и Cheralathan [21] экспериментально исследовали тепловые характеристики концентратора Шеффлера, имеющего приемник со спиральной трубкой. Энергетический анализ показал средний тепловой КПД 56.21% для водяного отопления со средним излучением луча 750 Вт/м ² . Чандрашекара и Ядав [22, 23] оценили тепловые характеристики плоских приемников с покрытием из расслоенного графита. Они провели эксперименты с использованием рефлектора Шеффлера длиной 2,7 м ² для опреснения воды. Они получили эффективность около 40% и 42% с материалами, аккумулирующими явную и скрытую теплоту соответственно. Стефанович [24] разработал тепловую модель для исследования коллектора солнечного концентратора со спиральным трубчатым поглотителем и подтвердил результаты экспериментов.Согласно их результатам, между экспериментальными и модельными результатами наблюдалось среднее отклонение около 3,22%. Работа, представленная автором, полезна при анализе влияния параметров окружающей среды на тепловую эффективность системы.

В Индии концентратор Шеффлера приобрел большую популярность для общественного приготовления пищи и промышленного нагрева [25, 26]. Более того, исследователи интегрировали концентратор Шеффлера в резервный блок и солнечную сушилку [27, 28]. Для солнечного концентратора Шеффлера используется внешний ресивер купольного типа и с плоской поверхностью.Эти внешние приемники составляют активную и мертвую поверхности. Поверхность приемника, на которой концентрируются отраженные излучения, считается активной поверхностью, а остальные считаются мертвыми поверхностями. Однако изоляция предусмотрена на боковой и тыльной поверхности; это способствует тепловым потерям из-за высокой температуры ресивера. В модифицированной конструкции ствольной коробки площадь поверхности боковой стенки минимальна, так как две половины сварены, образуя полость, в результате чего отношение мертвой поверхности к активной поверхности меньше по сравнению с обычными конструкциями ствольной коробки.Установка для приготовления куркумы на основе солнечного пара создана в Инженерно-технологическом институте SGGS, Нандед, Индия. Внешний приемник с выпуклой передней поверхностью разработан с учетом сезонных изменений фокального изображения. Ресивер, установленный в фокусе 16-метрового солнечного концентратора Scheffler ² для производства пара для приготовления куркумы. Замечено, что потери тепла из ресивера значительно снижают КПД системы при выработке пара. Также было обнаружено, что стратегия максимального использования энергии является лучшим способом снижения тепловых потерь и улучшения тепловых характеристик ресивера. В настоящей работе основное внимание уделяется использованию максимальной солнечной энергии, поступающей в ресивер, для прямого производства пара.

В предыдущих исследованиях большинство исследователей использовали ресивер с цилиндрической полостью. Они рассматривали внутреннюю боковую стенку полости как активную поверхность и собирали падающее на нее солнечное излучение.Используемая ими конфигурация не подходит для солнечного концентратора Шеффлера. В случае солнечного концентратора Шеффлера форма и размер фокального изображения, формируемого на приемнике, изменяются в зависимости от угла склонения. Характер распределения потока на приемнике отличается от других концентраторов параболической тарелки. Поверхность задней части резонатора играет важную роль в конструкции ресивера концентратора Шеффлера. Некоторые исследования показали эффективность внешнего ресивера, но они не ориентированы на мертвую поверхность в центре змеевика и подавляют потери тепла в окружающую среду. Это исследование направлено на экспериментальную проверку производительности модифицированного приемника для 16-метровых солнечных концентраторов Scheffler ². Термический КПД был проанализирован с тремя различными конфигурациями ресивера для прямого производства пара.

Неопределенный анализ стационарной солнечной составной параболической концентраторной коллекторной системы (CPC) исследуется для использования в сочетании с солнечными фотоэлементами.В солнечных коллекторных системах CPC PV любое излучение в пределах угла приема коллектора входит через апертуру и находит путь к поверхности поглотителя за счет многократного внутреннего отражения. Важно, чтобы конструкция любого солнечного коллектора была направлена на максимизацию фотоэлектрических характеристик, поскольку это приведет к более высокому сбору солнечного излучения. Для анализа неопределенности системы солнечных коллекторов CPC в постановке задачи оптимизации намечены три цели. Сезонные потребности учитываются для максимизации двух из этих целей: среднегодовой падающей солнечной энергии и наименьшего месячного падающей солнечной энергии зимой; в качестве третьей цели рассматривается самая низкая стоимость коллекторной системы CPC.В этом исследовании исследуется неопределенный анализ солнечной коллекторной системы CPC PV с использованием теории нечетких множеств. Методология нечеткого анализа подходит для неоднозначных задач для прогнозирования вариаций. Неопределенные параметры рассматриваются как случайные переменные или неопределенные входные данные для прогнозирования производительности. Нечеткие функции принадлежности используются для моделирования неопределенных или неточных проектных параметров системы солнечных фотоэлектрических коллекторов. Треугольные функции принадлежности используются для представления неопределенных параметров в виде нечетких величин. Методология анализа нечетких множеств используется для анализа трех объективных задач оптимизации с ограничениями.

Фотоэлектрические коллекторные системы Solar CPC способны справляться с общими ситуациями при концентрированном солнечном свете и проблемами, возникающими в результате более высоких рабочих температур элемента; это важно при использовании концентрирующих систем в качестве солнечных фотоэлектрических систем. Солнечные CPC с концентрациями PV рассматривались для использования в сочетании с солнечными элементами.

В солнечных фотоэлектрических системах CPC любое излучение в пределах угла приема коллектора проходит через апертуру и находит путь к поверхности поглотителя путем многократного внутреннего отражения.Повышение эффективности и снижение стоимости этих солнечных коллекторов является горячей темой исследований в области солнечных коллекторов. Уинстон и др. (1975) [1] предложили концепцию конструкции составного параболического концентратора (КПК), предназначенного для сбора большего количества солнечной энергии с помощью параболического рефлектора за счет увеличения способности отражения на поглотитель с максимально широкими углами приема. Абдул-Джаббар и др. (1988) [2] и Kim et al. (2008) [3] исследовали коллекторную систему КТК с двухосной и одноосной системами слежения и экспериментальным и численным методами доказали достижение более высокой тепловой эффективности системы КТК по сравнению со стационарной системой солнечного коллектора КТК.И наоборот, Антонелли и соавт. (2014, 2015) [4, 5] исследовали преимущества конструкции солнечного коллектора CPC с соответствующей концентрацией на основе нетрекинговой системы. Антонелли и др. (2016) [6] проанализировали тепловые потери внутри солнечных коллекторов CPC с использованием подхода моделирования CFD с новыми концепциями коллекторов и материалами. Чтобы получить более высокий и стабильный тепловой КПД, Mills et al. (1977) [7] сравнили две разные концепции конструкции для симметричных и асимметричных концентраторов CPC.В случае Trupanagnostopoulos et al. (2000) [8], исследователи применили два разных масштаба единиц CPC к трем небольшим единицам CPC и одной крупномасштабной единице CPC и обнаружили, что меньшая система единиц CPC имеет более высокую эффективность производительности, чем система коллекторов CPC, применяемая к три небольшие части блоков КПК.

Этот концентратор CPC используется с комбинацией фотогальванического и теплового (PV-T) коллектора для создания солнечной системы CPC PV-T. Для повышения энергоэффективности концепция двухжидкостного концентрирующего фотогальванического теплового (PV-T) солнечного коллектора была впервые представлена Trupanagnostopoulos (2007) [9].Асте и др. (2014) [10] изучали воду как единую жидкость для плоских коллекторов PV-T, а Proell et al. (2017) [11] предложили идею о том, что новый концептуальный дизайн повышает энергоэффективность за счет низкого коэффициента концентрации отражателей CPC, чтобы уменьшить электрические потери, вызванные высокой энергией нагрева в фотоэлектрической эффективности. В случае Baljit et al. (2017) [12], они исследовали модернизированную концепцию конструкции гибридных коллекторов PV-T между воздухом и водой в качестве рабочих жидкостей, что привело к улучшению производительности гибридной системы с использованием подхода математического моделирования.Маллик (2004 г. ) [13] исследовал конструкцию, конструкцию и испытания асимметричного коллектора CPC с различными типами подключенных фотоэлектрических цепочек. Эксперимент был реализован как с концентратором КПК, так и без него, и сравнение эффективности показало, что в точке максимальной мощности концентрированный коллектор КПК увеличился на 62 % по сравнению со стационарной пластинчатой коллекторной системой ФЭ. Нильсон и др. (2007) [14] предложил коэффициент концентрации с использованием коллектора PV CPC, который требует только угла наклона для сезонной оптимальной регулировки коллектора, а не системы слежения.Сюй и др. (2014) [15] продемонстрировал оптический анализ солнечного коллектора с параболическим желобом с использованием математической модели с целью определения оптимального угла приема и годового оптимального угла наклона апертуры для максимизации излучения. Хайтам и др. (2014) [16] представили сравнительное экспериментальное и численное исследование плоских фотоэлектрических цепочек и фотоэлектрических систем с симметричным составным параболическим концентратором. Исследование показало, что выходная мощность фотоэлектрической системы CPC выше, чем у плоской фотоэлектрической цепочки с охлаждением и без него соответственно.

Во многих реальных задачах проектные данные, целевые функции и ограничения представлены в расплывчатых и лингвистических терминах. Однако задача оптимизации должна быть сформулирована в точных математических терминах. Представляется, что более разумно описать прогресс перехода от абсолютной возможности к абсолютной невозможности. Роль нечеткой логики заключается в установлении моста между качественным и количественным моделированием. С этой точки зрения, по мере усложнения системы наша способность делать точные и в то же время значимые утверждения о ее поведении уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут порог, за которым точность и значимость становятся почти взаимоисключающими характеристиками.Для нелинейной инженерной задачи очень полезна теория нечетких множеств и инструмент, который преобразует эту лингвистическую стратегию управления в математический метод управления при моделировании сложных и нечетких систем. Таким образом, подход нечеткой логики предназначен для оптимизации процесса анализа решений и получения оценки в соответствии с системой ценностей и суждений лица, принимающего решения, при сохранении простоты и доступности. Теория нечетких множеств была введена Заде более полувека назад (1965 г.) [17].В настоящее время эта теория применяется в бесчисленных областях как внутри, так и за пределами обычной инженерии. Беллман и др. (1970) [18] расширили теорию нечетких множеств до оптимизации на основе нечетких множеств с принятием решений в нечеткой среде. Сюн и др. (2004) [19] представили нечеткое нелинейное программирование для смешанно-дискретной оптимизации дизайна с помощью гибридных генетических алгоритмов. Они предложили подход смешанного дискретного нечеткого нелинейного программирования, который сочетает нечеткую формулировку с гибридным генетическим алгоритмом с использованием математических методов для нахождения конструкции сварной балки с минимальной стоимостью.Eman (2006) [20] исследовал нечеткий подход для двухуровневой задачи целочисленного нелинейного программирования (BLI-NLP), который состоит из лица, принимающего решения более высокого уровня (HLDM) и лица, принимающего решения нижнего уровня (LLDM). . В статье основное внимание уделялось двум целочисленным моделям планировщика и методу решения задачи с использованием концепции функции принадлежности толерантности и набора оптимальных по Парето решений. Лян (2008) [21] изучал нечеткие многоцелевые решения по планированию производства/распределения с несколькими продуктами и несколькими периодами времени в цепочке поставок.В статье основное внимание уделялось модели нечеткого многокритериального программирования (FMOLP) с линейной функцией принадлежности для решения комплексных задач планирования производства/распределения (PDPD) для нескольких продуктов и периодов времени (PDPD) с нечеткими целями. Дубей и др. (2012) [22] и Razmi et al. (2016) [23] изучали общие процедуры решения задач многокритериального программирования. В этих работах основное внимание уделялось использованию концепции интуиционистской нечеткой оптимизации в процессе решения задач нелинейного программирования.Рэнди и др. (2016) [24] использовали два численных примера в областях транспортных и производственных систем для решения многокритериальных задач нелинейного программирования с использованием интуиционистского нечеткого подхода. Джафарян и др. (2018) [25] предложил поддержку процесса решения многокритериальных задач нелинейного программирования с учетом строгих или гибких ограничений с использованием метода геометрического программирования. Эта статья включает в себя предложение интегральных интуиционистских нечетких множеств в процедуре решения и неопределенных вероятностях с точки зрения множества целей и ограничений.

При сборе максимального количества солнечной энергии наиболее важными факторами в солнечной энергетической системе являются углы возвышения, склонения и азимута. Хотя горизонтальная поверхность солнечной энергетической системы поглощает солнечную энергию для максимальной производительности летом, количество солнечного излучения не всегда максимально из-за конкретного местоположения и времени года, как показано на рисунке 1.

(a) Изменение солнечной энергии плотности солнечного излучения по отношению к месяцу
(b) Изменение солнечной продолжительности суток по месяцам
(a) Изменение плотности солнечного излучения по отношению к месяцу
месяца

Угол падения солнечного луча на концентратор является основной задачей при сборе как можно большего количества солнечного света. Благодаря высокому коэффициенту концентрации возможно использование многопереходного фотоэлектрического элемента с максимальной эффективностью. Технология рефлектора может быть применена к системам фотоэлектрических модулей с низкой концентрацией для сбора солнечного света через солнечный элемент. Определение угла зеркал зависит от направления системы фотогальванических модулей, которая фиксируется, и включает в себя наклон установки и расположение.

Основная задача фотоэлектрических коллекторов CPC состоит в том, чтобы максимизировать количество собираемого коллекторами солнечного излучения, как показано на рис. 2.Таким образом, максимизация среднегодовой месячной падающей солнечной энергии и средней падающей солнечной энергии за самый низкий месяц определяется конструкцией солнечного коллектора CPC PV. Максимизация производительности солнечных фотоэлектрических систем имеет важное значение при проектировании любого солнечного коллектора.

Составные параболические концентраторы (CPC) являются частью концентрирующих коллекторов, которые содержат параболические отражатели и плоские приемники, как показано на рисунке 3. Применение CPC зависит от коэффициента концентрации.Это отношение представляет собой коэффициент концентрации площади, определяемый как отношение площади апертуры к площади приемника. Более высокий коэффициент концентрации указывает на более высокую температуру, и, следовательно, может быть доставлено больше солнечной энергии. Применение коллекторов CPC с низким коэффициентом концентрации можно разделить на тепловые и оптические коллекторы CPC. В случае тепловых коллекторов CPC основной задачей является повышение производительности за счет снижения потерь тепла. В случае оптических коллекторов CPC более высокая рабочая температура солнечного элемента и неравномерное освещение солнечного элемента влияют на снижение производительности фотогальванических солнечных элементов.

(a) Наклонная установка одинарного фотоэлектрического коллектора CPC с учетом высоты, склонения и азимута
(b) Многорядные составные параболические коллекторы с эффектом затенения на заданной площади
(a) Наклонная установка одиночного CPC Фотоэлектрический коллектор с учетом высоты, склонения и азимута
(b) Многорядные составные параболические коллекторы с эффектами затенения в заданной области

В этом исследовании исследуется неопределенный анализ системы солнечных фотоэлектрических коллекторов CPC с использованием теории нечетких множеств. Методология нечеткого анализа считается подходящей для неоднозначных задач для прогнозирования вариаций и предоставляет более полный набор информации о неопределенности как часть решения, а также неопределенность, связанную только с исходными неопределенными входными данными. Теория нечетких множеств связана с принадлежностью к точно определенным множествам и представляет собой механизм описания объективных вещей с исчисляемыми событиями. Теория нечетких множеств полезна по трем очевидным причинам. Во-первых, теория способствует реалистичному анализу неопределенности, поскольку она обеспечивает жесткие границы решений возможной оптимизации и представляет метод расчета риска (отклонения), определяемого уровнем интервальной неопределенности.Во-вторых, функция принадлежности может быть установлена для каждого из этих лингвистических значений с использованием определенной формы в определенном диапазоне в соответствии с заданными условиями с использованием треугольников, которые были наиболее популярной формой множества для аппроксимации нелинейных систем. Наконец, теория нечетких множеств обеспечивает полезную основу для лучшего представления информации о желаемых проектах и явных преимуществах моделирования рисков для лучшего отображения ситуационной реальности. Графически функция принадлежности может быть представлена различными формами, но обычно она выпуклая.Эти функции принадлежности могут быть определены субъективно; чем ближе элемент удовлетворяет требованиям набора, тем ближе его степень принадлежности к 1, и наоборот. Теория нечеткости может помочь инженерам-проектировщикам прогнозировать и анализировать эффективность целей с вариациями проектных параметров и/или неопределенными входными значениями неопределенности, а также проектными и поведенческими ограничениями. Например, утверждение «солнечная коллекторная система CPC PV вырабатывает 100 кВт с вероятностью 0,8» является неточным из-за случайности ввода неопределенных параметров со свойствами материалов, производственными процессами и условиями окружающей среды системы. Точно так же в оптимальном расчете ширины плоского приемника найденная длина содержится в значении верхней границы ( как . Если m, это означает, что проект с m приемлем, тогда как дизайн с m неприемлем. Представляется, что целесообразнее иметь переходную стадию от абсолютного разрешения к абсолютной недопустимости, что подразумевает формулировку ограничения в нечетких терминах, поэтому подход нечеткой логики призван упорядочить процесс анализа решений и произвести оценку в соответствии с система ценностей и суждений лица, принимающего решения, при сохранении простоты и уступчивости.Это указывает на то, что принадлежность элемента из множества к этому множеству измеряется функцией, которая пытается проанализировать неопределенность и двусмысленность, а элемент нечеткого множества отображается во множество значений членства с использованием теоретико-функциональной операции. Таким образом, неопределенный анализ проводится по результатам трех целей, включая максимизацию среднегодовой падающей солнечной энергии, максимизацию падающей солнечной энергии в зимние сезоны и минимизацию затрат.

Концентратор CPC Фотоэлектрические массивы используют отражатели для концентрации солнечного света на фотоэлементах. Этот метод приводит к уменьшению площади ячейки, необходимой для выработки желаемого количества энергии. В задаче математической оптимизации для поиска решения используются значения двух разных типов: проектные параметры и переменные для проектных и поведенческих ограничений. Они сведены в Таблицу 1. Расчетные параметры не могут быть выбраны произвольно; скорее, они должны удовлетворять определенным заданным функциям и другим требованиям.Эти ограничения должны быть удовлетворены, чтобы найти приемлемые проектные характеристики. Чтобы определить подходящую производительность системы, переменные для проектных и поведенческих ограничений должны быть представленными ограничениями производительности системы коллектора CPC PV.

91 275

9127 7


Расчетные параметры	Переменные для проектирования и поведения ограничений
Расчетные параметры	Блок КОП конструкции	Сезонное характеристикой	Стоимость




			—
			—
			—
			—
		—	—
—		—	—

В случае плоского приемника геометрия блока КПК рассчитывается в соответствии с двумя основными факторами: углом приема и шириной плоского приемника . Это управляет коэффициентом концентрации, который регулирует соотношение высоты (высота усеченного CPC/высота полного CPC). Длину апертуры и высоту следует учитывать при ширине плоского приемника и приемном угле . Для анализа эффектов частичного затенения, прилегающих к многорядным коллекторам, все солнечные коллекторы рассматриваются с углом наклона β по горизонтальной площади. Конструктивные параметры коллектора КТК приведены как Назначение солнечного коллектора – собрать через систему максимальное количество солнечной энергии в условиях сезонного спроса.Таким образом, целевая функция для максимизации формулируется как [26] Целевая функция для минимизации принимается как отрицательная среднегодовая месячная падающая солнечная энергия , так что среднегодовая падающая солнечная энергия максимизируется. Изменение солнечных углов оказывает большое влияние на количество падающей солнечной энергии, собираемой солнечным коллектором. Наиболее важными конструктивными параметрами в солнечной энергетической системе являются углы возвышения, склонения и азимута для сбора максимального количества солнечной энергии, чтобы гарантировать, что зимние сезонные характеристики влияют на зимнее потребление электроэнергии. Потребление электроэнергии зимой возрастает, потому что дни короче, а ночи длиннее; таким образом спрос на использование электроэнергии увеличивается. Установка и потребление энергии в течение этого сезона должны быть главными соображениями. Следовательно, максимизация падающей солнечной энергии должна быть фактором для самого низкого месяца в качестве целевой функции. Параметры конструкции и ограничения поведения применяются в случае задачи оптимизации максимизации среднегодовой падающей солнечной энергии.

можно получить из использования Для ограничений максимальная ширина отдельного стационарного коллектора должна отражать количество многорядных отражателей CPC и не может превышать длину апертуры () одиночного коллектора с учетом эффектов частичного затенения. Это означает, что геометрия блоков КТК определяет землю, выбранную для установки. Чтобы установить солнечные фотоэлектрические коллекторы с единицами CPC на данной земле, боковые ограничения выражаются вместе с требованием положительного целого числа (ограничением) для количества коллекторов в ряду и количества рядов коллектора.

При изучении роли целевой функции затрат в задаче оптимизации есть три компонента стоимостных эффектов: отражатели CPC для концентрации световой энергии, солнечные фотоэлементы и заданная площадь установки. В частности, поскольку стоимость площади установки зависит от местоположения, стоимость земли применяется к трем различным значениям, 1/20/50 $/м ² соответственно. Таким образом, целевая функция стоимости системы коллектора CPC может быть минимизирована и задана как где — стоимость единицы сотового приемника, — стоимость единицы отражателя и — стоимость единицы земли.

Оптимальная конструкция солнечной коллекторной системы CPC PV предназначена для эффективного сбора и концентрации солнечных лучей с углом приема. Как только угол приема отрегулирован, солнечные коллекторные системы CPC PV могут концентрировать солнечный свет на солнечных батареях.

Когда мы используем метод математической оптимизации, нам необходимо предоставить начальное предположение в качестве отправной точки для алгоритма. Оптимизация итеративно улучшает начальное предположение в попытке прийти к оптимальному решению.Следовательно, начальное предположение параметров проекта определяет, как начальное предположение сходится к решению в рамках алгоритма. С помощью программы MATLAB находятся результаты задач одноцелевой оптимизации максимизации среднегодовой падающей солнечной энергии, максимизации наименьшего месячного падающей солнечной энергии и минимизации стоимости. Программирование MATLAB может реализовать оптимизацию производительности солнечной коллекторной системы CPC PV с использованием программы ga, , которая находит смешанные целые значения путем минимизации скалярной функции нескольких переменных, начиная с начального набора значений параметров проекта.Генетические алгоритмы (ГА) подходят для оптимизации сложных нелинейных задач для поиска глобальных оптимальных решений с высокой вероятностью.

Предполагается, что солнечный коллектор установлен в определенном месте, Майами, Флорида (США) и указано начальные векторы проектирования задаются как Результаты задач одноцелевой оптимизации f ₁ , f ₂ и f ₃ находятся с использованием программы MATLAB ga , которая ищет смешанные целочисленные значения путем минимизации скаляра функция нескольких переменных, начиная с исходного набора значений проектных параметров вместе с исходным проектом.Они перечислены в таблицах 2(а) и 2(б).

(а) Первоначальный дизайн и однооценные результаты оптимизации (переменные дизайна)



целей и других Выходы
Задачи						D	K	N
Задачи		(M)	(M)	(M)	(DEG )	(м)	K	N

Начальный		0. 10	40.00	25.00	40.00	1000	70	10	0,5000
Мин		0,11	89,54	30.00	52,98	0,806	100	9	0,0036
		89,82 29,98		53,79 0,807	101	6

	Мин	0.11	25,62	28,81	21,69	0,802	76	4	0,6136
		0,14	25,03	29,37	21,26	0,800	69	4	0,2622
		0,25	89,97	29,48	20,35	0,801	64	4	0,0012


CPC соотношение
CPC соотношение	(	(	(	($/ Вт) )

Начальный номер		1. 4450		-1,2675 -1,0230 0,5517
		Мин 1		-1,3790 -1,1462		0.7190 0.5214
		Мин 1		-1.1480	-1.1480	0.7257	0.5267

min		2.1921	-1.1032	-0.8421	0.3063
			1,7963 -1,1032 -0,8833			0,4007 0,3632
			1 -1,1032 -0,8927			0,4689 0,4250

В случае максимизации среднегодовой месячной падающей солнечной энергии (f ₁ ), для сбора максимальной средней падающей солнечной энергии в течение всех сезонов года геометрические расчетные параметры коллекторов КТК такие как L, β , D и K доминируют в целевой функции для данной области. Для единственной целевой функции максимизации падающей солнечной энергии наименьшего месяца (f ₂ ) расчетные параметры имеют аналогичную роль в обеспечении увеличения количества солнечной энергии, за исключением значения коэффициента усечения () за счет учет сезонных особенностей. Наконец, когда дело доходит до минимизации затрат (f ₃ ), целевая функция зависит от CPC фотоэлектрических приемников и отражателей и площади установки с тремя различными значениями, 1/20/50 $/м ² .Следовательно, мы могли наблюдать переходы значений от начального предположения к оптимальной точке каждой цели, находя допустимое решение, удовлетворяя ограничениям поведения для каждой целевой функции.

Неопределенные входные параметры блока коллектора КПК имеют длину ресивера, угол приема усеченного по высоте отношения (высота усеченного КПК/высота полного КПК), габариты Д×Ш (длина×ширина), и расстояние D между соседними рядами. Солнечный коллектор должен быть установлен в определенном месте (Майами, Флорида), поэтому высота над уровнем моря (A) и солнечная постоянная () считаются неопределенными входными параметрами. Неопределенные входные проектные параметры. Для целей анализа неопределенности солнечной коллекторной системы CPC нечеткие доверительные интервалы необходимы, в частности, для решения задач оптимизации с нечеткой целевой функцией или нечеткими ограничениями и исследования некоторых неоднозначностей в теории нечетких множеств. ±1 %, ±2 %, ±3 %, ±4 % и ±5 % нечетких доверительных интервалов применяются к солнечной коллекторной системе CPC PV для наблюдения отклонений трех однокритериальных задач относительно нечеткого интервала уровней от каждого четкого значения.

Отображение неопределенных входных данных на неопределенный ответ называется анализом нечетких множеств. Теория нечетких множеств обеспечивает постепенную принадлежность от области количественных и точных явлений к расплывчатым, качественным и неточным концепциям. Нечеткий элемент может быть представлен с использованием концепции интервала доверительного интервала. Теория нечетких множеств допускает постепенные функции принадлежности по отношению к множеству. Это постепенное членство объясняется функцией принадлежности.Принадлежность к классическому подмножеству A множества X может быть определена как характеристическая функция от X к as. Множество A называется нечетким множеством, если множество оценки может быть действительным интервалом. Нечеткое множество А полностью характеризуется функцией принадлежности, , количественно определяет степень принадлежности элементов к А. Чем ближе значение к 1, тем больше принадлежит А. А — нечеткое подмножество X, не имеющее резкой границы. Когда X является конечным множеством, нечеткое множество на X может быть определено как Принцип расширения играет решающую роль в переводе понятий, основанных на множествах, в аналоги нечетких множеств для преобразования нечетких множеств через функцию принадлежности.Метод -level используется для анализа нечетких множеств. Все нечеткие входные параметры дискретизируются с использованием ряда -уровней. В -уровневом подходе оптимальное решение рассматривается как решение, имеющее по крайней мере определенную степень принадлежности к нечеткой допустимой области. -Отрезка -уровневого множества нечеткого множества А представляет собой множество, состоящее из тех элементов вселенной X, значения принадлежности которых превышают пороговый уровень и могут быть выражены как Функция принадлежности, связанная с нечетким множеством, может быть объяснена его треугольной формой.Это нечеткое число, представленное тремя точками как , и ) и показанное на рисунке 4. Это представление интерпретируется как функции принадлежности и определяется как Метод интервальной арифметики используется для применения интервальной достоверности нижних и верхних значений неопределенных входных параметров. и может быть определено по принципу расширения. Принцип расширения можно использовать для расширения четырех стандартных арифметических операций: сложения, вычитания, умножения и деления для использования с нечеткими числами.Нижние и верхние граничные значения задаются как ; . является базовым значением и означает допуск на . Вещественное число y эквивалентно диапазону интервалов [y, y], который имеет нулевой допуск. Интервальный арифметический метод используется для создания значений нижней и верхней границ с допуском с использованием интервальных арифметических операций «•». Таким образом, интервальное арифметическое значение X•Y может быть сформировано из двух интервалов и . Основные арифметические операции с интервалами выражаются в виде анализа солнечных коллекторных систем CPC PV с помощью теории нечетких множеств с использованием функции принадлежности в нечетком доверительном интервале.Отклонение определяется разницей между функцией принадлежности фактической производительности фотоэлектрической системы CPC Solar и четким значением производительности фотоэлектрической системы, полученным с использованием интервального нечеткого множества, и функции принадлежности детерминированной оптимизации систем фотоэлектрических коллекторов Solar CPC. . Функция принадлежности фактической производительности солнечного элемента помещает Lb (нижняя граница) для левого сегмента и Ub (верхняя граница) для правого сегмента. Функция принадлежности четкой производительности солнечной фотоэлектрической системы выражается как CP (четкая производительность).Левая и правая ошибки могут быть рассчитаны как Отклонение обоих разделов может быть получено из и Таким образом, отклонение как процентная абсолютная ошибка по отношению к производительности солнечной фотоэлектрической системы рассчитывается как в нижней, так и в верхней границе раздела от результата четкое значение производительности солнечной фотоэлектрической системы. Уровни интервала α -cut 0, 0,25, 0,50, 0,75 и 1 применяются к солнечным фотоэлектрическим системам для прогнозирования отклонений и вариаций.

В случае и значения отклонений составляют 39,37 % по нижней границе и 52,02 % по верхней границе от четкого значения . Значения отклонений составляют 33,14 % по нижней границе и 22,39 % по верхней границе от четкого значения . Эти результаты показывают, что неопределенные входные параметры связаны со сбором количества солнечной энергии в определенном месте и с сезонными характеристиками, как показано на рисунке 5.

Неопределенные входные параметры , , , и являются основными факторами, влияющими на значения отклонения в.Другие неопределенные входные параметры составляют менее 2 %, как показано на рисунке 5(а). Четыре параметра , , , и вносят вклад в количество средней месячной падающей солнечной энергии. длина ячейки приемника, которая связана с . Значение отклонения является наивысшим значением, влияющим на производительность CPC PV, поскольку этот фактор помогает определить размер системы массива. Значение вносит вклад в отклонение 7,92 % по нижней границе и 1,46 % по верхней границе.В этом случае 1,46 % отклонения от четкого значения меньше отклонения верхней границы, поскольку этот неопределенный параметр влияет на количество солнечной энергии, а это означает, что нижний граничный участок от четкого значения более чувствителен, чем верхний. связанный раздел. солнечного коллектора CPC вносит 10 % отклонения в обе границы. составляет 10 % по нижней границе и 9,98 % по верхней границе.

В случае значения отклонения составляют 42,34 % по нижней границе и 30.34 % в верхней границе от четкого значения . Значения отклонения в неопределенных входных параметрах аналогичны за исключением и β . Угол наклона ( β ) является критическим фактором в неопределенных входных параметрах, поскольку количество падающей солнечной энергии колеблется при различных углах наклона массива из-за наклона оси Земли на 23,5°. Также неопределенный параметр вносит вклад в 3,47 % отклонения, поскольку наклонные решетки чувствительны к расстоянию между двумя соседними рядами с углом наклона оси Земли в самый низкий месяц (зима).

В случае значения отклонения составляют 25,24 % по нижней границе и 34,48 % по верхней границе от четкого значения . Неопределенные входные параметры , , , и вносят свой вклад в результаты реакции стоимости. и неопределенных параметров влияют в основном на 9,64 % отклонения по нижней границе и 10,24 % по верхней границе, поскольку стоимость коллектора КТК оценивается размером (площадью) установки, включая гелиоприемник, землю и отражатели. На рисунках 6 и 7 показаны отклонения этих трех объективных проблем.

Методы анализа нечетких множеств, используемые в солнечных коллекторных системах CPC PV, были оценены. Результаты анализа нечетких множеств получают путем применения значений α -уровня среза и нечетких доверительных интервалов. Эта работа иллюстрирует параметрическое исследование, связанное с вероятностными характеристиками солнечных коллекторных систем CPC PV. Оптимальная конструкция солнечного коллектора CPC PV исследуется с учетом солнечного излучения с затеняющими эффектами. Наиболее яркими критическими факторами, контролирующими значения отклонений в верхних границах на 12, являются сотовый приемник и углы приема единиц КПК.65 % по сравнению с нижними границами в годовом сезоне, но два расчетных параметра, включая угол установки, преобладают над значениями отклонения в нижних границах на 10,75 % по сравнению с верхними границами. Наблюдается, что среднемесячная падающая солнечная энергия (годовой сезон) и падающая солнечная энергия для самого низкого месяца (зима) отличаются от значений отклонения от четких значений. Как видно из представленных результатов, когда солнечная коллекторная система CPC PV устанавливается в годовой сезон, разница между значением отклонения нижней границы сечения и значением верхней границы сечения меньше, чем зимой.Основная причина заключается в том, что установка КТК чувствительна к сезонным характеристикам, в том числе солнечному излучению в сочетании с эффектом затенения от соседних рядов. В случае стоимости верхние границы отклоняются на 9,24 % по сравнению с нижними границами, так что размер массива, приемника ячеек и отражателя должен отражаться в оценке стоимости, как видно из результатов.

С практической точки зрения, значения отклонений конструктивных параметров блоков CPC и фотогальванических коллекторов предсказывают, как отклонения от абсолютных значений оптимальных конструктивных параметров влияют на различные отклонения четких значений объективных характеристик.Варианты могут графически описывать несколько точек в переходном диапазоне, от абсолютной возможности до абсолютной невозможности, с различными формами, полученными из описаний неопределенности теории нечетких множеств.

Мобильный гребневый концентратор | Солнечные концентраторы | Продукция «TRAXLE»

Солнечные концентраторы

Новый подвижный солнечный концентратор

Новый подвижный солнечный концентратор

Зеркало может быть изготовлено

Каким бывает коллектор для отопления и где его применять

Особенности монтажа коллекторной системы

Радиаторное отопление

Система «теплый пол»

Использование солнечной энергии

Воздушные солнечные коллекторы

Подвижные солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы плоского типа

Трубчатые коллекторы солнечного типа

Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы

Солнечные концентраторы

Распределительный коллектор

Американцы разработали конусные солнечные панели, которые производят 20% больше электроэнергии. Новости компании «MAGUS

Конусообразная вращающаяся солнечная батарея генерирует на 20% больше энергии, чем плоские панели

Солнечные концентраторы – обзор

2.6.2 Базовая конструкция концентрирующего солнечного коллектора

(PDF) Инновационный солнечный концентратор с неподвижным зеркалом для технологического тепла

Солнечные концентраторы | Учебники по электрике | Мепиц

Что такое солнечный концентратор?

Солнечный концентратор с полукруглым желобом без отслеживания — Ratissmith — 2021 — International Journal of Energy Research

1 ВВЕДЕНИЕ

1.1 Составные желоба параболического концентратора (CPC)

1.2 Корыто полукруглое (ПКТ)

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖЕЛОБА

3 ФОРМА ЖЕЛОБА И PCF

4 ПКТ; ЖЕЛОБ С ПОЛУКРУГЛЫМ СЕЧЕНИЕМ

5 ПОВЫШЕНИЕ ПРИРАБОТКИ КОНЦЕНТРАЦИИ

6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

6.1 Термическая эффективность

7 ВЫВОДЫ

БЛАГОДАРНОСТЬ

НОМЕНКЛАТУРА

Солнечный концентратор для производства водорода и электроэнергии

Генерация водорода

Солнечное электричество

Солнечное опреснение воды

Технология солнечного концентратора CPV с электролизером

Концентрированная солнечная энергия Технологический прорыв

Солнечный концентратор Всемирная история установки

Экспериментальный анализ производительности улучшенного приемника для солнечного концентратора Scheffler

Неопределенный анализ стационарной солнечной коллекторной системы с составным параболическим концентратором с использованием теории нечетких множеств

1. Введение

2.Формулировка отдельных задач оптимизации и результаты

3. Анализ нечетких множеств

4.Численные результаты

5. Заключение

alexxlab

Вам также может понравиться

Постоянный ток это ток: Постоянный электрический ток: определение, механизм, характеристики

Схема дифавтомата: Подключение дифавтомата — назначение, основные схемы подключения с заземлением и без заземления

Западное отделение энергосбыт: Отделения и клиентские офисы

Добавить комментарий Отменить ответ