Сонячний генератор тепла і електрики

Реферат: UA 73624 U UA 73624 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області енергетики, зокрема до термоелектричних генераторів електричної енергії, і може бути використана для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію. Відомі сонячні генератори тепла та електрики, що використовують перетворення сонячної енергії в теплову та електричну, зокрема US 3130084, US 20100186794 A1, US 2984696, US 20080251111 A1, US 4251291. Найближчим аналогом до корисної моделі, що заявляється, є сонячний термоелектричний генератор US 20100186794 A1, який складається з параболічного дзеркала та збірної лінзи, що концентрують сонячну енергію на вертикально розміщені приймальні площадки, які перебувають у тепловому контакті з гарячою стороною термоелектричного перетворювача. Тепло від холодного спаю термоелектричного перетворювача відводиться рідинним теплообмінником для подальшої рекуперації. Для зменшення теплових втрат приймальні площадки, термоелектричний перетворювач та рідинний теплообмінник розміщені в герметичній ізоляційній камері. Недоліком такої конструкції є те, що сонячна енергія до моменту перетворення в тепло на вертикальних приймальних площадках термоелектричного перетворювача проходить через збірну лінзу та стінку ізоляційної камери, що спричиняє додаткові втрати сонячної енергії на елементах конструкції. При цьому поглинута енергія параболічним концентратором не відводиться системою охолодження, що сприяє розігріву конструктивних елементів. В основу корисної моделі поставлена задача створення сонячного генератора тепла та електрики, який би зменшив втрати сонячної енергії на елементах конструкції, та забезпечив оптимальний температурний режим генерування енергії для термопарного елемента. Задача вирішується тим, що простір між герметизуючою пластиною та захисною поверхнею утворює рідинний теплообмінник для відводу тепла від концентраторів, внутрішні об'єми яких заповнені інертним газом для зменшення теплових втрат, приймальні площадки термоелектричних перетворювачів виконані у вигляді зрізаних куль та як альтернативна система відводу тепла від концентраторів може використовуватися рідинний теплообмінник, який представляє собою сукупність послідовно-паралельно з'єднаних трубок, що кріпляться до нижніх частин концентраторів. У корисній моделі запропоновано нове рішення для зменшення втрат сонячної енергії на конструкції пристрою та забезпечення оптимального режиму генерування енергії, яке полягає у тому, що простір між герметизуючою пластиною та захисною поверхнею утворює рідинний теплообмінник для відводу тепла від концентраторів, внутрішні об'єми яких заповнені інертним газом для зменшення теплових втрат, приймальні площадки термоелектричних перетворювачів виконані у вигляді зрізаних куль та як альтернативна система відводу тепла від концентраторів може використовуватися рідинний теплообмінник, який представляє собою сукупність послідовно-паралельно з'єднаних трубок, що кріпляться до нижніх частин концентраторів. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій, його реалізація можлива на підприємствах машинобудівного напрямку. Суть корисної моделі представлена на кресленні. Фіг. 1 - Схема сонячного генератора тепла і електрики. Фіг. 2 - Схема альтернативної системи охолодження сонячного генератора тепла і електрики. Сонячний генератор тепла і електрики (на фіг. 1) містить необхідні складові, для генерування сонячної енергії в електричну. Він складається з компактно розташованих концентраторів 1, до яких кріпляться термоелектричні перетворювачі 5 так, що їх приймальні площадки 3 знаходяться у фокусах концентраторів, простір між герметизуючою пластиною 4 та захисною поверхнею 2 утворює рідинний теплообмінник 6 для відводу тепла від концентраторів, що представляють собою холодні радіатори для термоелектричних перетворювачів. Об'єм 7 обмежений параболічними концентраторами та захисною поверхнею герметичний й заповнений інертним газом. Кулясті приймальні площадки 3 термоелектричних перетворювачів виконані у відповідних розмірах для компенсування неточностей фокусування параболічного. Робота сонячного генератора тепла і електрики полягає в наступному. Сонячне випромінювання проходить крізь захисну поверхню 2 сонячного генератора тепла і електрики (фіг. 1), потрапляє на компактно розташовані параболічні концентратори 1, відбивається від них та фокусується на приймальних площадках 3, виконаних у вигляді зрізаних куль, де перетворюється в теплову енергію. Генероване тепло, проходячи через термоелектричний перетворювач 5, перетворюється в електричну енергію. Об'єм 7 обмежений параболічними концентраторами 1 та захисною поверхнею 2 герметичний і заповнений інертним газом разом з нанесеною дзеркальною поверхнею на бічні поверхні 1 UA 73624 U 5 10 15 20 25 термоелектричного перетворювача, мінімізує як конвективні втрати тепла, так і шляхом випромінювання. Тепло від холодних спаїв термоелектричних перетворювачів розсіюється на параболічних концентраторах, які водночас виступають елементами конструкції рідинного теплообмінника 6. Також як альтернативний рідинний теплообмінник (Фіг. 2) можливе використання сукупності послідовно-паралельно з'єднаних трубок 7, що кріпляться до нижніх частин концентраторів 8, в яких прокачується теплоносій. Відомі наступні способи перетворення сонячної енергії в електричну та теплову фотоелектричний [1], сонячні колектори [2] та термоелектричний [3]. Не дивлячись на значення ККД таких способів важливу роль відіграє економічна сторона, тобто вартість генерованої енергії ($/Вт). Провівши економічний аналіз кожного з цих методів перетворення енергії встановлено, що вартість генерованої енергії фотоелектричним способом становить 1-2,5 $/Вт, сонячними колекторами - 0,25-1,5 $/Вт, за допомогою термоелектрики - 0,5 $/Вт. Такий аналіз дає можливість стверджувати, що термоелектричний спосіб перетворення сонячної енергії в електричну є економічно вигіднішим для практичного застосування в різних галузях народного господарства. Таким чином, запропонована конструкція сонячного генератора тепла і електрики зменшує теплові втрати на елементах конструкції в порівнянні з аналогом, що дозволяє збільшити коефіцієнт корисної дії генератора. Література: 1. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения - Л.: Наука, 1989. - 310 с. 2. А.И. Капралов Рекомендации по применению жидкостных солнечных коллекторов. ВИНИТИ, 1988. 3. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наук. думка, 1979. - 768 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 1. Сонячний генератор тепла і електрики, який складається з компактно розташованих концентраторів, до яких кріпляться термоелектричні перетворювачі так, що їх приймальні площадки знаходяться у фокусах концентраторів, захисної поверхні, герметизуючої пластини, який відрізняється тим, що простір між герметизуючою пластиною та захисною поверхнею утворює рідинний теплообмінник для відводу тепла від концентраторів. 2. Сонячний генератор тепла і електрики за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішні об'єми концентраторів заповнені інертним газом для зменшення теплових втрат з бічних поверхонь термопарних елементів та параболічних концентраторів. 3. Сонячний генератор тепла і електрики за п. 1, який відрізняється тим, що приймальні площадки термоелектричних перетворювачів виконані у вигляді зрізаних куль. 4. Сонячний генератор тепла і електрики за п. 1, який відрізняється тим, що як система відводу тепла від концентраторів використовується рідинний теплообмінник, який представляє собою сукупність послідовно-паралельно з'єднаних трубок, що кріпляться до нижніх частин концентраторів. 2 UA 73624 U 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 3