Модуль сонячної батареї з охолодженням

Реферат: UA 78483 U UA 78483 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сонячних батарей (СБ) з прямим перетворенням сонячної енергії в електричну за допомогою сонячних елементів (СЕ), а саме до сонячних батарей з охолоджуючими модулями. Відомо, що енергетичний ККД СЕ, що використовуються в теперішній час, складає не більше 15 %-18 %, решта світової енергії переходить в тепло і ККД СЕ з ростом температури падає. Відомий багатоцільовий комбінований перетворювач сонячної енергії [1], що перетворює сонячну енергію в електричну і теплову, який містить корпус з кришкою, задніми та боковими стінками, панель СЕ, декілька з'єднаних між собою труб з рідиною, що охолоджує СЕ і передає теплову енергію зовнішнім споживачам. Недоліком цієї конструкції є знижена ефективність знімання теплоти за рахунок нерівномірності охолодження СЕ. СЕ, що знаходяться всередині між трубами охолоджуються гірше, ніж ті, що прилеглі до труб. До недоліків також слід віднести малу площу, що займають СЕ, завдяки тому, що корисна площа занята трубами з охолоджувачем, одномодульність конструкції, що при потужності більш 100 Вт погіршує технологічність, збільшує масу та вартість конструкції. Відомий модуль [2], що містить канали для проходження охолоджувача, основу яких складають два скла з пінопластовим наповнювачем. Недоліком відомої конструкції є зменшення площі, що займають СЕ, завдяки використанню частини площі під канали охолодження. В конструкції не використовуються концентратори сонячного випромінювання, що робить неможливим використання надлишків тепла. Відома багатоцільова СБ [3], що вибрана як найбільш близький аналог, яка перетворює сонячну енергію в електричну та теплову, виконана багатомодульною. СЕ кожного модуля розміщено на перегородці, через яку проходять канали для протікання охолоджувача. Модулі закріплені на спільних силових колекторах, через які підводиться та відводиться охолоджуюча рідина. Ці колектори виконані у вигляді двох профілів, які жорстко з'єднані між собою. По периметру модулів в місці їх з'єднання з колекторами установлені пружні ущільнення, набірні вкладиші для зменшення ущільнень в бічному напрямку, обмежувачі переміщення модулів в поздовжньому напрямку. Недоліком відомої конструкції є технологічна складність виготовлення, проблематичність використання концентраторів, що зменшує загальний температурний режим установки та робить неможливим організацію ефективного високопотенційного теплового циклу. Задачею корисної моделі є підвищення ефективності перетворення сонячної енергії за рахунок двостороннього охолодження СЕ, які знаходяться під впливом концентрованого сонячного випромінювання та можливості використання залишкової теплоти, що знімається охолоджувачем з СБ. Поставлена задача вирішується тим, що в модулі сонячної батареї з охолодженням, що перетворює сонячну енергію в електричну та теплову, з панеллю СЄ, розташованих на жорсткій перегородці вздовж каналу з теплоносієм, новим є те, що СЕ закріплені на перегородці з освітленої потоком концентрованого сонячного випромінювання сторони через прозорий отвір, виконаний вздовж каналу, який зовні теплоізольований. Конструкція модуля у вигляді круглого каналу, вздовж якого на перегородці розміщені СЕ, дозволяє використовувати в таких системах параболоциліндричні концентратори, які в десятки разів збільшують щільність теплового потоку від Сонця, що приводить до суттєвого збільшення теплового режиму енергетичної установки в цілому. Нагріта за допомогою концентрованого сонячного випромінювання охолоджуюча рідина може бути використана як первинний теплоносій класичного паротурбінного циклу для видобутку електроенергії, яка разом з електроенергією, що генерується СЕ, суттєво покращить загальні енергетичні показники перетворення. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де показано загальний вид модуля сонячної батареї з охолоджуванням. Модуль виконано у вигляді круглого каналу 1, який покрито з зовнішньої сторони високотемпературною анізотропною ізоляцією 2. Канал має вільний від ізоляції отвір 3, вкритий шаром селективного матеріалу з високим ступенем пропускання сонячного світла. В середині канал має поздовжню перегородку 4 з вмонтованими на ній СЕ 5 та силовим обладнанням 6. В каналі знаходиться оптично прозорий охолоджувач 7. Концентроване сонячне випромінювання надходить в канал 1 через вільний від ізоляції 2 вхідний отвір 3, проходить скрізь оптично прозорий теплоносій 7, нагріваючи його, й падає на СЕ 5, які розташовано з освітленої сторони перегородки 4. Електричний струм, що генерується в СЕ, надходить до споживача по силових каналах 6. Охолоджувач, що рухається в каналі, відводить залишкове тепло від СБ, стабілізуючи її тепловий режим. Це тепло може бути 1 UA 78483 U 5 10 використане в парогенераторі для вироблення насиченої пари, яка може служити робочим тілом термодинамічного паротурбінного циклу перетворення теплової енергії в електричну. Крім того, отримане тепло може бути використане в теплофікації та інших подібних сферах. Використання запропонованої конструкції СБ з охолодженням дозволить суттєво підвищити ККД енергетичної установки за рахунок використання в ній високотемпературних СЕ високої ефективності, зменшити масу СЕ за рахунок застосування концентрованого сонячного випромінювання, покращити проектні характеристики силової системи СБ, створить можливість утилізації залишкового тепла для подальшого перетворення в паротурбінному циклі. СБ з охолоджуванням може стати як частиною автономної енергетичної установки, так і складовим елементом багатомодульної промислової сонячної електростанції великої потужності. Джерела інформації: 1. Патент США № 5522944 А, кл. H01L31/058, 1995 2. Патент Німеччини № 4021339 А, кл. H01L31/058, 1992 3. Патент Російської федерації № 2164722, H01L31/058, 2001 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Модуль сонячної батареї з охолодженням, що перетворює сонячну енергію в електричну та теплову, з панеллю сонячних елементів, розташованих на жорсткій перегородці вздовж каналу з теплоносієм, який відрізняється тим, що сонячні елементи закріплені на перегородці з освітленої потоком концентрованого сонячного випромінювання сторони через прозорий отвір, виконаний вздовж каналу, який зовні теплоізольований. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2