Фотоелектричний концентратор і перетворювач сонячної енергії

Реферат: Фотоелектричний концентратор і перетворювач сонячної енергії включає лінзу, кріплення, сонячний фотоелемент, сонячно-променеві напрямні. Сонячно-променеві напрямні виконані у вигляді оптичних волокон. UA 83089 U (12) UA 83089 U UA 83089 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області сонячної енергетики й може бути використана для підвищення характеристики потужності фотоелектричних пристроїв. Відома сонячна батарея з механізмом автоматичної орієнтації, яка містить два чорних циліндри з рідким фторвуглецем і підвішених до двох протилежних кінців панелі з фотоелементами, при цьому циліндри з'єднані трубкою з двома запірними клапанами, по одному на кожному кінці, в трубці находиться поршень, температурний сенсор і підставка (Сонячна батарея з механізмом автоматичної орієнтації [Електронний ресурс]. - Електронні дані. - Спосіб доступу: http://science.compulenta.ru/689069/ - назва з екрана). Недоліком такого рішення є складність конструкції (механізм автоматичної орієнтації, джерело електроенергії), неможливість працювати при відсутності електроенергії і при мінусовій температурі, що зменшує можливість використання сонячної батареї і знижує її надійність. Найближчим аналогом є сферична сонячна батарея, яка включає лінзу у формі кулі, заповнену дистильованою водою, кріплення, панель із сонячними фотоелементами, електродвигуни, джерело електроенергії, систему слідкування за Сонцем (Сферическая солнечная батарея [Електронний ресурс]. - Електронні дані. - Спосіб доступу: http://www.youtube.com/watch?v=FQysYb6qVzw - назва з екрану). Недоліком такого рішення є велика вага, що обмежує її встановлення на будинках, складність конструкції (електродвигуни, джерело електроенергії, система слідкування за Сонцем), неможливість працювати при відсутності електроенергії і при мінусовій температурі, що зменшує можливість використання сонячної батареї і знижує її надійність. В основу корисної моделі поставлена задача розробити такий фотоелектричний концентратор і перетворювач сонячної енергії, в якому встановлення над лінзою сонячних променевих напрямних, виконаних у вигляді оптичних волокон, встановлення на їх верхніх торцях захисного прозорого покриття, виконання поперечного перерізу волокон у формі багатокутника, дозволяє зменшити його вагу, спростити конструкцію (відсутність електродвигунів, джерела електроенергії, системи слідкування за Сонцем), працювати при відсутності електроенергії і при мінусовій температурі, що збільшує можливість використання батареї і підвищує її надійність. Поставлена задача вирішується тим, що у фотоелектричному концентраторі і перетворювачі сонячної енергії, який включає лінзу, кріплення, сонячний фотоелемент, над лінзою встановлені сонячно-променеві напрямні, виконані у вигляді оптичних волокон, на верхніх торцях яких встановлене захисне прозоре покриття, при цьому поперечний переріз волокон має форму багатокутника. Встановлення над лінзою сонячних променевих напрямних, виконаних у вигляді оптичних волокон, дозволяє зменшити вагу пристрою за рахунок зменшення ваги лінзи, спростити конструкцію (відсутність електродвигунів, джерела електроенергії, системи слідкування за Сонцем), працювати при відсутності електроенергії, так як не потрібно постійно переміщувати фотоелемент під фокус лінзи, працювати при мінусовій температурі (відсутність в лінзі дистильованої води), що збільшує можливість використання батареї і підвищує її надійність. Встановлення на їх на верхніх торцях захисного прозорого покриття, дозволяє пропускати ультрафіолетове випромінювання, відбиваючи при цьому інфрачервоне, що зменшує перегрівання фотоелементів і забезпечує оптимальний режим їх роботи. Виконання поперечного перерізу волокон у формі багатокутника, дозволяє сформувати приймальну робочу поверхню з кінців оптичних волокон максимально наближену до 100 % площі, на якій вони розміщені. Все це підвищує надійність і ефективність роботи фотоелектричного концентратора і перетворювача сонячної енергії. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 - фотоелектричний концентратор і перетворювач сонячної енергії, поперечний розріз; на фіг. 2 - оптичне волокно, поперечний розріз. Пристрій включає, наприклад, плоско-опуклу лінзу 1, можливе використання лінз Френеля. Над лінзою встановлені сонячно-променеві напрямні, виконані у вигляді оптичних волокон 2. На їх верхніх торцях встановлене захисне прозоре покриття 3, наприклад, акрилове скло поліметилметакрилат (ПММА). В оптичних волокнах 2 поперечний переріз має форму багатокутника. Лінза 1 закріплена в корпусі 4, а оптичні волокна 2 розміщені в захисному корпусі 5, при цьому корпуси з'єднані між собою. На фокусній віддалі лінзи 2 розміщений в направляючому вузлі 6 сонячний фотоелемент 7 з можливістю зворотно-поступального переміщення. Направляючий вузол 6 за допомогою кріплення 8 сполучений з корпусом 4, який встановлений на шарнірі 9, закріпленому на підставці 10. Пристрій працює наступним чином. 1 UA 83089 U 5 10 В залежності від сезону і місця встановлення пристрою направляють його робочу поверхню в південному напрямку і виставляють оптимальні кут нахилу до Сонця, і віддаль між сонячним фотоелементом 7 і лінзою 2. При роботі пристрою потік сонячного випромінювання проходить через прозоре покриття 3, яке пропускає ультрафіолетове випромінювання, відбиваючи при цьому інфрачервоне, що зменшує перегрівання фотоелемента 7. Потім воно потрапляє на верхні кінці оптичних волокон 2 і за рахунок фізичного явища повного внутрішнього відбиття світло передається від одного до другого кінця цих волокон. З їх нижніх кінців світло потрапляє на лінзу 2 концентрується і фокусується на сонячному фотоелементі 7. Промениста енергія Сонця трансформується за його допомогою в електричну, яка відводиться за призначенням. Залишкове тепло від фотоелемента 7 за рахунок конвенції безперервно відводиться в атмосферу. При зміні положення Сонця протягом дня, сонячне випромінювання постійно потрапляє на оптичні волокна 2, лінзу 1 і фотоелемент 7 без його переміщення. Саме тому корисна модель, що заявляється в сукупності з новими суттєвими ознаками збільшує можливість використання батареї і підвищує її надійність. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 1. Фотоелектричний концентратор і перетворювач сонячної енергії, який включає лінзу, кріплення, сонячний фотоелемент, який відрізняється тим, що над лінзою встановлені сонячно-променеві напрямні, виконані у вигляді оптичних волокон. 2. Фотоелектричний концентратор і перетворювач сонячної енергії за п. 1, який відрізняється тим, що на оптичних волокнах на їх верхніх торцях встановлене захисне прозоре покриття. 3. Фотоелектричний концентратор і перетворювач сонячної енергії за п. 1, який відрізняється тим, що в оптичних волокнах поперечний переріз має форму багатокутника. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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