[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2300058C2 - Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system - Google Patents

Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system Download PDF

Info

Publication number
RU2300058C2
RU2300058C2 RU2005125937/06A RU2005125937A RU2300058C2 RU 2300058 C2 RU2300058 C2 RU 2300058C2 RU 2005125937/06 A RU2005125937/06 A RU 2005125937/06A RU 2005125937 A RU2005125937 A RU 2005125937A RU 2300058 C2 RU2300058 C2 RU 2300058C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrator
sun
absorber
height
rotation
Prior art date
Application number
RU2005125937/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005125937A (en
Inventor
Юлий Меркурьевич Рылов (RU)
Юлий Меркурьевич Рылов
Original Assignee
Юлий Меркурьевич Рылов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юлий Меркурьевич Рылов filed Critical Юлий Меркурьевич Рылов
Priority to RU2005125937/06A priority Critical patent/RU2300058C2/en
Publication of RU2005125937A publication Critical patent/RU2005125937A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300058C2 publication Critical patent/RU2300058C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

FIELD: solar power engineering, possible use in broad range depending on working area of concentrator, namely: ranging from production of hot water for home needs to production of high potential energy of overheated steam.
SUBSTANCE: solar energy concentrator is made in such a way that absorber located in its focus does not create a shadow in working mirror zone and allows positioning of concentrator rotation axis in gravity center of whole system. Absorber is represented by parabolic cylindrical concentrator with low focus distance, and focuses of concentrator and absorber do not coincide, between them, receiver with heat carrier is positioned, and system for tracking sun by azimuth and its elevation, based on calculated and constant characteristics, corresponding to geographical location where concentrator is mounted and provide required speed of rotation around polar axis and change of height during the day with consideration of time of the year. Device is a reverse mechanical drive, rotating a screw pair, to nut of which a toothed bar is rigidly fastened, during movement of which toothed sector turns and, simultaneously, turning the bar with the follower, which monitors daily sun height change.
EFFECT: production of maximal quantity of light stream energy, increased precision and reliability of device.
3 dwg

Description

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение в широком диапазоне использования в зависимости от рабочей площади концентратора, а именно: от получения горячей воды для бытовых нужд до получения высокопотенциальной энергии перегретого пара.The invention relates to solar energy and can find application in a wide range of uses depending on the working area of the concentrator, namely: from producing hot water for domestic needs to obtaining high potential energy of superheated steam.

Для того чтобы проследить систему, которая будет определять исходные данные для установки параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии в нужном географическом месте, и, тем более, обеспечить эффективность слежения за солнцем по азимуту и углу места, необходимо определить постоянные исходные величины, которые лягут в основу расчета для исполнительных механизмов, работающих в системе слежения за солнцем.In order to trace a system that will determine the initial data for installing a parabolocylindrical solar energy concentrator in the desired geographical location, and, moreover, ensure the efficiency of tracking the sun in azimuth and elevation, it is necessary to determine constant initial values that will form the basis of the calculation for actuators operating in the sun tracking system.

Известно что при вращении солнечного концентратора вокруг полярной оси, годовая инсоляция одного квадратного метра превышает в два и более раз инсоляцию квадратного метра, расположенного горизонтально. В течение суток земля поворачивается вокруг своей оси на 360 градусов, однако концентрация солнечной энергии в устройстве будет происходить в промежутке, когда солнце находится на небосклоне. Этот промежуток времени будет меняться в зависимости от широты и места установки солнечного концентратора. Для этой цели необходимо проследить за двумя условиями изменения высоты солнца в течение дня и условия изменения высоты солнца по временам года.It is known that when the solar concentrator rotates around the polar axis, the annual insolation of one square meter exceeds two or more times the insolation of a square meter located horizontally. During the day, the earth rotates around its axis 360 degrees, however, the concentration of solar energy in the device will occur in the interval when the sun is in the sky. This period of time will vary depending on the latitude and location of the solar concentrator. For this purpose, it is necessary to follow two conditions for changing the height of the sun during the day and the conditions for changing the height of the sun over the seasons.

1. Условия изменения высоты солнца в течение дневного времени.1. Conditions for changing the height of the sun during the daytime.

Используя данные метеослужбы о продолжительности дня, высоту солнца утром, максимальную высоту в полдень и вечером в заданное время, можно определить угол поворота параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии, когда съем энергии будет максимальным, при условии, если световой поток будет проходить параллельно фокальной плоскости параболы. Для этой цели фокальная плоскость параболоцилиндрического концентратора должна быть постоянно сориентирована строго перпендикулярно к эклиптике (перемещение солнца с запада на восток по большому кругу небесной сферы).Using weather service data on the length of the day, the height of the sun in the morning, and the maximum height at noon and in the evening at a given time, you can determine the angle of rotation of the parabolic-cylindrical solar energy concentrator when the energy removal is maximum, provided that the light flux passes parallel to the focal plane of the parabola. For this purpose, the focal plane of the parabolic cylindrical concentrator should be constantly oriented strictly perpendicular to the ecliptic (the movement of the sun from west to east in a large circle of the celestial sphere).

2. Условие изменения высоты солнца в зависимости от времени года.2. The condition for changing the height of the sun depending on the time of year.

Для каждого определенного места на земле существуют свои координаты. В связи с этим, чтобы привязать к местности установку параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии, необходимо проследить зависимость изменения экваториальных координат, влияющих на принцип установки солнечного концентратора с механизмом слежения.For each specific place on earth, there are coordinates. In this regard, in order to tie the installation of a parabolic cylindrical solar energy concentrator to the terrain, it is necessary to trace the dependence of the change in equatorial coordinates that affect the principle of installing a solar concentrator with a tracking mechanism.

Рассмотрим расположение объекта на широте - j (постоянная величина). Земная ось отклоняется под углом 23°27' от перпендикуляра к плоскости эклиптики, поэтому каждый из географических поясов земли часть года наклонен в сторону солнца, а другую часть года - в противоположную от него сторону.Consider the location of the object at latitude - j (constant value). The Earth's axis deviates at an angle of 23 ° 27 'from the perpendicular to the ecliptic plane, so each of the geographical zones of the earth is tilted for the part of the year towards the sun, and the other part of the year to the opposite side.

Полуденная высота солнца в день весеннего равноденствия на широте j равна h=90°-j.The midday height of the sun on the vernal equinox at latitude j is h = 90 ° -j.

В день летнего солнцестояния полуденная высота Солнца на данной северной широте достигает максимального значения hmax=90°-j+23°27'.On the day of the summer solstice, the noonday height of the Sun at this northern latitude reaches the maximum value hmax = 90 ° -j + 23 ° 27 '.

Когда солнце находится в точке осеннего равноденствия (23 сентября), то на всей земле солнце восходит в точке востока и заходит в точке запада и снова на всех широтах, кроме полюсов, продолжительность дня равна продолжительности ночи. Высота солнца в полдень на данной широте j в день осеннего равноденствия снова равна 90°-j.When the sun is at the point of the autumnal equinox (September 23), then on the whole earth the sun rises at the point of the east and sets at the point of the west and again at all latitudes except the poles, the length of the day is equal to the length of the night. The height of the sun at noon at a given latitude j on the day of the autumnal equinox is again 90 ° -j.

Когда солнце находится в точке зимнего солнцестояния (около 22 декабря), то оно восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе. Большая часть его суточного пути находится под горизонтом. На данной северной географической широте продолжительность дня минимальная, а ночи - максимальная. Высота солнца в день зимнего солнцестояния в данной северной широте достигает минимального значения hmin=90°-j-23°27'.When the sun is at the point of winter solstice (around December 22), it rises in the southeast, and sets in the southwest. Most of its daily route is below the horizon. At a given northern geographical latitude, the duration of the day is minimum, and nights are maximum. The height of the sun on the day of the winter solstice in this northern latitude reaches a minimum value hmin = 90 ° -j-23 ° 27 '.

В остальные дни года высота солнца в полдень лежит между значениями hmin hmax.On the remaining days of the year, the height of the sun at noon lies between the values of hmin hmax.

Таким образом, от hmax до hmin - это пределы изменения угла наклона параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии в зависимости от широты расположения концентратора и времени года. Эти существенные изменения в углах наклона концентратора находятся в пределах от 80 до 40 градусов (для г.Владивостока - это 43 градуса) к экваториальной плоскости земного шара, поэтому не учитывать ее нельзя, в противном случае, длину абсорбера потребуется увеличить почти на 20%, особенно в высоких широтах. Это является вторым из постоянных условий для конструирования устройства слежения за солнцем. Солнце идет по небосклону с востока на запад, поэтому продольную линию фокусов цилиндрического концентратора следует ориентировать строго с севера на юг перпендикулярно эклиптике с вершиной на север. Учитывая в конструктивных решениях высоту солнца по вышеуказанным причинам - параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, необходимо поворачивать вокруг полярной оси с востока на запад со скоростью, равной скорости движения солнца по небосклону.Thus, from hmax to hmin, these are the limits of the angle of inclination of the parabolic cylindrical solar energy concentrator, depending on the latitude of the concentrator and the time of year. These significant changes in the tilt angles of the concentrator are in the range from 80 to 40 degrees (for the city of Vladivostok it is 43 degrees) to the equatorial plane of the globe, therefore it cannot be ignored, otherwise, the length of the absorber will need to be increased by almost 20%, especially in high latitudes. This is the second of the constant conditions for constructing a sun tracking device. The sun is moving across the horizon from east to west, so the longitudinal focus line of the cylindrical concentrator should be oriented strictly from north to south perpendicular to the ecliptic with its apex to the north. Considering the height of the sun in the design solutions for the above reasons - the parabolic cylindrical concentrator of solar energy, it is necessary to turn around the polar axis from east to west at a speed equal to the speed of the sun in the sky.

Таким образом, основой для расчета являются постоянные величины.Thus, the basis for the calculation are constant values.

1. Географическая широта параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии - j.1. The geographical latitude of the parabolic cylindrical solar energy concentrator - j.

2. Данные метеостанции о продолжительности дня и высоты солнца в дневное время от восхода до заката.2. Weather station data on the length of the day and the height of the sun in the daytime from sunrise to sunset.

3. Данные по временам года в зависимости от географической широты, этот угол находится в пределах от hmin до hmax, который меняется за 180 дней и возвращается обратно также за 180 дней, изменяя свое положение в течение суток в пределах 0.18-0.23 градуса. Юстировка на такое смещение может происходить один раз в месяц вручную оператором, автоматизировать этот процесс не целесообразно, поэтому в устройстве предусматриваются юстировочные винты.3. Data on the seasons, depending on geographical latitude, this angle is in the range from hmin to hmax, which changes over 180 days and comes back also over 180 days, changing its position during the day within 0.18-0.23 degrees. Adjustment for such a shift can occur once a month manually by the operator, it is not advisable to automate this process, therefore, adjustment screws are provided in the device.

Из литературных источников известны различные концентраторы солнечной энергии с абсорберами и теплоприемниками, в которых постоянная ориентация на солнце в процессе слежения обеспечивается фотоэлектрическим датчиком и электронным блоком преобразования сигналов, электродвигателем с редуктором для поворота конструкции гелиоприемника (RU 2105936, RU 2061933, US 47949090).Various solar energy concentrators with absorbers and heat sinks are known from literature, in which constant orientation to the sun during tracking is provided by a photoelectric sensor and an electronic signal conversion unit, an electric motor with a gearbox for rotating the solar collector structure (RU 2105936, RU 2061933, US 47949090).

Основным недостатком этих устройств является невозможность слежения за солнцем при его частичном отсутствии в дневное время.The main disadvantage of these devices is the inability to track the sun with its partial absence in the daytime.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату концентратором солнечной энергии является Солнечная энергетическая установка по патенту RU № 2190810 С2, 7 F24J 2/14, F24J 2/52 «Солнечная энергетическая установка», которая представляет собой параболоцилиндрическое зеркало, в фокусе которого размещен тепловоспринимающий элемент (солнечный котел), через который циркулирует теплоноситель, содержит концентратор, расположенный в направлении с севера на юг, привод механизма поворота, обеспечивающего максимальную мощность концентратора независимо от склонения солнца и программное управление. В качестве теплоносителя используют воду или незамерзающую жидкость.The closest in technical essence and the achieved result to the solar energy concentrator is the Solar power plant according to patent RU No. 2190810 C2, 7 F24J 2/14, F24J 2/52 “Solar power plant”, which is a parabolic cylinder, in the focus of which a heat-receiving element is placed (solar boiler), through which the coolant circulates, contains a concentrator located in the direction from north to south, the drive of the rotation mechanism, providing maximum power concentrate ora irrespective of declination of the sun and program management. As a heat carrier, water or a non-freezing liquid is used.

Недостатками этого устройства слежения являются:The disadvantages of this tracking device are:

- даже при кратковременном затемнении солнца фотоэлектрические датчики не срабатывают, теряется ориентация, нарушается процесс слежения за солнцем;- even with short-term dimming of the sun, photoelectric sensors do not work, orientation is lost, the process of tracking the sun is disrupted;

- только в зенитном положении солнца световой поток перпендикулярен к поверхности параболического зеркала, а в его крайних положениях световой поток отклоняется на угол около 15 градусов в зависимости от географического положения гелиоустановки.- only in the zenithal position of the sun is the light flux perpendicular to the surface of the parabolic mirror, and in its extreme positions the light flux deviates by an angle of about 15 degrees, depending on the geographical position of the solar installation.

Целью предлагаемого изобретения является получение максимального количества энергии светового потока, повышение точности и надежности параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии.The aim of the invention is to obtain the maximum amount of energy of the light flux, increasing the accuracy and reliability of the parabolic cylinder concentrator of solar energy.

Поставленная цель достигается тем, что концентратор солнечной энергии выполнен таким образом, что размещенный в его фокусе абсорбер не создает тень в рабочей зеркальной зоне и позволяет разместить ось поворота концентратора в центре тяжести всей системы, при этом абсорбер представляет собой малый параболоцилиндрический концентратор с малым фокусным расстоянием, причем фокусы концентратора и малого параболоцилиндрического концентратора не совпадают; между ними расположен приемник с теплоносителем, а система слежения за солнцем по азимуту и углу места его, основания на расчетно-постоянных характеристиках, которые соответствуют географическому месту установки концентратора и изменению высоты солнца в течение дня с учетом времени года, обеспечивает необходимую скорость вращения вокруг полярной оси и представляет собой реверсивный механический привод, вращающий винтовую пару, к гайке которой жестко закреплена зубчатая рейка, при перемещении которой поворачивается зубчатый сектор, закрепленный на оси поворота концентратора, и одновременно поворачивающий штангу по копиру, который контролирует дневное изменение высоты солнца, а изменение высоты солнца по времени года обеспечивается винтовой парой, шарнирно установленной в опорных стойках, винт которой связан с кориром, для получения максимального количества энергии светового потока, повышения точности и надежности.The goal is achieved in that the solar energy concentrator is designed in such a way that the absorber placed in its focus does not create a shadow in the working mirror zone and allows you to place the axis of rotation of the concentrator in the center of gravity of the entire system, while the absorber is a small parabolic cylindrical concentrator with a small focal length moreover, the foci of the concentrator and the small parabolic cylinder concentrator do not coincide; between them there is a receiver with a coolant, and the tracking system for the sun in azimuth and elevation angle, the base on the calculated constant characteristics that correspond to the geographical location of the concentrator and the change in the height of the sun during the day, taking into account the time of year, provides the necessary speed of rotation around the polar axis and is a reversible mechanical drive that rotates a screw pair, to the nut of which the gear rack is rigidly fixed, when moving which the gear sector is rotated, mounted on the axis of rotation of the concentrator, and simultaneously turning the bar along the copier, which controls the daily change in the height of the sun, and the change in the height of the sun over the time of the year is provided by a screw pair pivotally mounted in the support posts, the screw of which is connected to the corridor, to obtain the maximum amount of light flux energy , improving accuracy and reliability.

На фиг.1 изображен параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии с полостным абсорбером солнечной энергии и механизмом слежения за солнцем.Figure 1 shows a parabolic cylindrical solar energy concentrator with a cavity absorber of solar energy and a sun tracking mechanism.

Фиг.2 - система слежения за солнцем.Figure 2 - system for tracking the sun.

Фиг.3 - абсорбер с теплоприемником.Figure 3 - absorber with a heat sink.

Предлагаемый параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии состоит из двухсточной опорной рамы 1 и поворотной оси 2 на подшипниковых опорах 3, закрепленных на концах опорных стоек 4. Несущая рама 5 параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии установлена на поворотной оси 2, проходящей через центр тяжести всей системы в уравновешенном положении, и может поворачиваться на подшипниковых опорах 3. На концах стоек несущей рамы 5 закреплены упорные подшипниковые опоры 6 оси вращения 7 параболоцилиндрического концентратора 8 с установленным над ним абсорбером 9. Ось вращения 7 параболы ориентирована в направлении юг-север и перпендикулярна поворотной оси 2 качания несущей рамы 5. На конце оси вращения 7 закреплен зубчатый сектор 10, который при перемещении зубчатой рейки 11 поворачивает параболу, например: за восемь часов на 120 градусов. Зубчатая рейка 11 жестко связана с гайкой 12 и перемещается при вращении ходового винта 13 от реверсивного привода 14, закрепленном на несущей раме 5. С гайкой 12 шарнирно связан верхний конец штанги 15, которая проходит через поворотный шарнир 16, закрепленный на несущей раме 5. Нижний конец штанги 15 находится в постоянном зацеплении направляющих копира 17, который шарнирно установлен на опорной раме 18. Опорная рама 18 жестко связана через рычаг 19 с поворотной осью 2 и ее угловое положение вместе с несущей рамой 5 и параболоцилиндрическим концентратором 8 относительно горизонта изменяется винтом 20, гайка 21 которого шарнирно закреплена между опорными стойками 4. Угол наклона оси вращения 7 параболоцилиндрического концентратора 8 относительно горизонта меняется периодически, например один раз в месяц. При этом световой поток должен быть перпендикулярен к поверхности следящей за солнцем параболы в течение, например с 9 до 17 часов, что соответствует 120 градусам поворота параболы в течение наиболее светового потока. Поскольку только в зените световой поток абсолютно перпендикулярен к оси вращения параболы, в начале и в конце работы параболы, например в 9 и 17 часов, световой поток незначительно отклоняется на угол.The proposed parabolic cylindrical solar energy concentrator consists of a two-column support frame 1 and a rotary axis 2 on the bearing bearings 3, mounted on the ends of the support posts 4. The carrier frame 5 of the parabolic cylindrical solar energy concentrator is mounted on the rotary axis 2, passing through the center of gravity of the entire system in a balanced position, and can be rotated on bearing bearings 3. At the ends of the racks of the supporting frame 5 are fixed thrust bearing bearings 6 of the axis of rotation 7 of the parabolic cylinder concentrator 8 with an absorber installed above it 9. The axis of rotation 7 of the parabola is oriented in the south-north direction and is perpendicular to the rotary axis 2 of the swing of the carrier frame 5. At the end of the axis of rotation 7 is fixed the gear sector 10, which rotates the parabola when moving the gear rack 11, for example: eight hours at 120 degrees. The gear rack 11 is rigidly connected to the nut 12 and moves when the spindle 13 is rotated from the reversing drive 14, mounted on the carrier frame 5. The nut 12 is pivotally connected to the upper end of the rod 15, which passes through the swivel joint 16, mounted on the carrier frame 5. Lower the end of the rod 15 is in constant engagement of the guides of the copier 17, which is pivotally mounted on the supporting frame 18. The supporting frame 18 is rigidly connected through the lever 19 with the rotary axis 2 and its angular position together with the supporting frame 5 and the parabolic cylinder The rum 8 relative to the horizon is changed by a screw 20, the nut 21 of which is pivotally mounted between the support posts 4. The angle of inclination of the axis of rotation 7 of the parabolic-cylindrical hub 8 relative to the horizon varies periodically, for example once a month. In this case, the luminous flux should be perpendicular to the surface of the sun-tracking parabola for, for example, from 9 to 17 hours, which corresponds to 120 degrees of rotation of the parabola during the most light flux. Since only at the zenith the luminous flux is absolutely perpendicular to the axis of rotation of the parabola, at the beginning and at the end of the parabola, for example, at 9 and 17 hours, the luminous flux slightly deviates by an angle.

Корректировка угла наклона оси вращения 7 параболы осуществляется штангой 15. В начале и в конце работы параболы штанга 15 занимает наклонное положение, а в середине работы, когда солнце находится в зените, - вертикальное положение. При этом нижний конец штанги 15, упираясь в направляющую копира 17, поднимает или опускает конец несущей рамы 5 относительно поворотной оси 2 на высоту h, соответствующую углу отклонения светового потока 15 градусов.Correction of the angle of inclination of the axis of rotation 7 of the parabola is carried out by the rod 15. At the beginning and at the end of the parabola, the rod 15 takes an inclined position, and in the middle of the work, when the sun is at its zenith, it is in a vertical position. In this case, the lower end of the rod 15, abutting against the guide of the copier 17, raises or lowers the end of the carrier frame 5 relative to the rotary axis 2 to a height h corresponding to the angle of deviation of the light flux of 15 degrees.

Абсорбер 9 (см. фиг.3) состоит из малого параболоцилиндрического концентратора с малым фокусным расстоянием 22, теплоприемника 23 из жаростойкого стекла 24, при этом абсорбер 9 выставлен таким образом, что его теплоприемник 23 расположен между фокусами малого и основного концентраторов. Отраженные лучи 25, 26 и 27 светового потока распределяются по ширине абсорбера 9.The absorber 9 (see Fig. 3) consists of a small parabolic-cylindrical concentrator with a small focal length 22, a heat sink 23 made of heat-resistant glass 24, while the absorber 9 is set so that its heat sink 23 is located between the foci of the small and main concentrators. The reflected rays 25, 26 and 27 of the light flux are distributed across the width of the absorber 9.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.The proposed device operates as follows.

Предварительно двухсточная опорная рама 1 параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии выставляется таким образом, чтобы ось вращения 7 поворота параболоцилиндрического концентратора 8 была ориентирована строго в направлении север-юг, а поворотная ось 2 несущей рамы 5 параболоцилиндрического концентратора должна быть горизонтальна. Ручным вращением ходового винта 13 вместе с рейкой 11 и зубчатым сектором 10 устанавливают в среднем положении, при котором фокальная плоскость параболоцилиндрического концентратора 8 должна быть вертикально и совпадать с осью штанги 15. В зенитном положении солнца винтами 20 через рычаг 19 поворотом на поворотной оси 2 несущей рамы 5 вручную устанавливается угол наклона оси вращения 7 параболы относительно горизонта таким образом, чтобы световой поток от солнца был строго перпендикулярен к поверхности параболы, при этом угол между несущей рамой 5 и неподвижным рычагом 19 будет максимальным и равным 15 градусам. Затем вручную вращением ходового винта 13 параболоцилиндрического концентратор 8 устанавливается в исходное положение, соответствующее началу рабочего сеанса, сигнал которому дает реле времени, например девять часов. Реле времени в начале сеанса включает реверсивный привод 14, который автоматически поворачивает параболоцилиндрический концентратор 8, обеспечивая точность слежения за солнцем. В конце сеанса конечным выключателем реверсивный привод 14 переключается на быстрый возврат параболоцилиндрического концентратора 8 в исходное положение, в котором другой конечный выключатель выключает реверсивный привод 14 и включает реле времени в режим ожидания начала сеанса. Таким образом, осуществляется автоматическое слежение за солнцем, которое не зависит от интенсивности светового потока.The preliminary two-line supporting frame 1 of the parabolic cylindrical solar energy concentrator is set so that the rotation axis 7 of the rotation of the parabolic cylindrical concentrator 8 is oriented strictly in the north-south direction, and the rotary axis 2 of the carrier frame 5 of the parabolic cylindrical concentrator should be horizontal. Manual rotation of the screw 13 together with the rack 11 and the gear sector 10 is set in the middle position, in which the focal plane of the parabolic-cylindrical concentrator 8 should be vertical and coincide with the axis of the rod 15. In the zenith position of the sun with screws 20 through the lever 19 by turning on the carrier rotary axis 2 of the frame 5, the angle of inclination of the axis of rotation of the parabola 7 relative to the horizon is set so that the light flux from the sun is strictly perpendicular to the surface of the parabola, while the angle between the supporting frames oh 5 and fixed lever 19 will be maximum and equal to 15 degrees. Then, manually rotating the spindle 13 of the para-cylinder concentrator 8 is set to the initial position corresponding to the beginning of the working session, the signal of which gives the time relay, for example, nine hours. The time relay at the beginning of the session includes a reversible drive 14, which automatically rotates the parabolic cylindrical hub 8, ensuring the accuracy of tracking the sun. At the end of the session, the reversing drive 14 switches with the end switch to quickly return the parabolic-cylindrical concentrator 8 to its original position, in which the other end switch turns off the reversing drive 14 and turns on the timer in standby mode for the start of the session. Thus, the automatic tracking of the sun, which does not depend on the intensity of the light flux.

Во время сеанса происходит автоматическое изменение угла наклона оси вращения 7 параболы в пределах +15 градусов за счет поворота вокруг поворотного шарнира 16 штанги 15, верхний конец которого шарнирно связан с гайкой 12, которая при вращении ходового винта 13 перемещается по нему с рейкой 11, осуществляющей поворот зубчатого сектора 10 на оси параболы. При этом обеспечивается постоянная направленность светового потока солнца перпендикулярно к поверхности зеркала параболического концентратора 8, от которой наиболее концентрированные лучи 25 попадают непосредственно на теплоприемник 23 абсорбера 9, а остальные лучи 26 попадают на теплоприемник 23 после отражения от зеркала малого параболического концентратора 22, причем некоторые отраженные лучи 27 часть своей тепловой энергии будут отдавать зеркалу абсорбера 9, не попадая на поверхность теплоприемника 23.During the session, the angle of inclination of the axis of rotation of the parabola 7 is automatically changed within +15 degrees due to rotation around the rotary hinge 16 of the rod 15, the upper end of which is pivotally connected to a nut 12, which, when the rotor 13 rotates, moves along it with a rail 11 rotation of the gear sector 10 on the axis of the parabola. This ensures a constant directivity of the light flux of the sun perpendicular to the surface of the mirror of the parabolic concentrator 8, from which the most concentrated rays 25 directly fall on the heat sink 23 of the absorber 9, and the remaining rays 26 fall on the heat sink 23 after reflection from the mirror of a small parabolic concentrator 22, some of which are reflected rays 27 will give part of their thermal energy to the mirror of the absorber 9, without falling onto the surface of the heat receiver 23.

Claims (1)

Параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии с абсорбером и системой слежения за солнцем, содержащий концентратор, расположенный в направлении с севера на юг, привод механизма поворота, обеспечивающего максимальную мощность концентратора независимо от склонения солнца, отличающийся тем, что концентратор солнечной энергии выполнен таким образом, что размещенный в его фокусе абсорбер не создает тень в рабочей зеркальной зоне и позволяет разместить ось поворота концентратора в центре тяжести всей системы, при этом абсорбер представляет собой малый параболоцилиндрический концентратор с малым фокусным расстоянием, причем фокусы концентратора и малого параболоцилиндрического концентратора не совпадают; между ними расположен приемник с теплоносителем, а система слежения за солнцем по азимуту и углу места его, основанная на расчетно-постоянных характеристиках, которые соответствуют географическому месту установки концентратора и изменению высоты солнца в течение дня с учетом времени года, обеспечивает необходимую скорость вращения вокруг полярной оси и представляет собой реверсивный механический привод, вращающий винтовую пару, к гайке которой жестко закреплена зубчатая рейка, при перемещении которой поворачивается зубчатый сектор, закрепленный на оси поворота концентратора и одновременно поворачивающий штангу по копиру, который контролирует дневное изменение высоты солнца, а изменение высоты солнца по временам года обеспечивается винтовой парой, шарнирно установленной в опорных стойках, винт которой связан с копиром, для получения максимального количества энергии светового потока, повышения точности и надежности.A parabolic cylindrical solar energy concentrator with an absorber and a tracking system for the sun, containing a concentrator located in the north-south direction, a drive of a rotation mechanism providing maximum power to the concentrator regardless of the declination of the sun, characterized in that the solar energy concentrator is designed in such a way that its focus, the absorber does not create a shadow in the working mirror zone and allows you to place the axis of rotation of the concentrator in the center of gravity of the entire system, while the absorber dstavlyaet a small parabolic trough concentrator with a small focal distance, the concentrator and small foci parabolic trough concentrator do not match; between them there is a receiver with a coolant, and the tracking system for the sun in azimuth and elevation angle, based on calculated constant characteristics that correspond to the geographical location of the concentrator and the change in the height of the sun during the day, taking into account the time of year, provides the necessary speed of rotation around the polar axis and is a reversible mechanical drive that rotates a screw pair, to the nut of which a gear rack is rigidly fixed, when moving which the gear sector is rotated, mounted on the axis of rotation of the concentrator and at the same time turning the bar on the copier, which controls the daily change in the height of the sun, and the change in the height of the sun during the seasons is provided by a screw pair pivotally mounted in the support posts, the screw of which is connected to the copier, to obtain the maximum amount of light flux energy, increase accuracy and reliability.
RU2005125937/06A 2005-08-15 2005-08-15 Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system RU2300058C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125937/06A RU2300058C2 (en) 2005-08-15 2005-08-15 Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125937/06A RU2300058C2 (en) 2005-08-15 2005-08-15 Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005125937A RU2005125937A (en) 2007-02-27
RU2300058C2 true RU2300058C2 (en) 2007-05-27

Family

ID=37990246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005125937/06A RU2300058C2 (en) 2005-08-15 2005-08-15 Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300058C2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009032917A3 (en) * 2007-09-05 2010-01-21 Skyline Solar, Inc. Dual trough concentrating solar photovoltaic module
WO2012036648A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-22 Berezhnoy Ivan Andreevich System for automatic year-round tracking of the sun in azimuth and elevation
RU2464694C2 (en) * 2010-11-30 2012-10-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Solar combined concentrating power plant
RU2466489C2 (en) * 2010-11-30 2012-11-10 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Solar multifunctional highly concentrating power plant
RU2466490C2 (en) * 2010-11-30 2012-11-10 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Solar photoelectric module with concentrator
WO2013016828A1 (en) 2011-08-04 2013-02-07 6637418 Canada Inc. Carrying On Business As Rackam Solar concentrators, method of manufacturing and uses thereof
RU2482401C2 (en) * 2011-05-26 2013-05-20 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Apparatus for automatic sun tracking with receiving panel
WO2013140225A1 (en) 2012-03-19 2013-09-26 DOUDENKOV, Igor, A. Device and method for disposing of solid domestic waste by means of high-temperature pyrolysis, using solar radiation
RU2561227C2 (en) * 2013-05-27 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Solar station orientation device
RU193323U1 (en) * 2019-07-24 2019-10-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Foldable thermal photovoltaic concentrator module with double-sided photocells
RU2716361C1 (en) * 2019-06-25 2020-03-11 Алексей Владимирович Панченко Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011103511U1 (en) 2011-07-20 2012-01-18 Juliy Rylov Device for the optical concentration of solar energy and its remote transmission with a later conversion to other types of energy at the consumer

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009032917A3 (en) * 2007-09-05 2010-01-21 Skyline Solar, Inc. Dual trough concentrating solar photovoltaic module
WO2012036648A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-22 Berezhnoy Ivan Andreevich System for automatic year-round tracking of the sun in azimuth and elevation
RU2464694C2 (en) * 2010-11-30 2012-10-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Solar combined concentrating power plant
RU2466489C2 (en) * 2010-11-30 2012-11-10 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Solar multifunctional highly concentrating power plant
RU2466490C2 (en) * 2010-11-30 2012-11-10 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Solar photoelectric module with concentrator
RU2482401C2 (en) * 2011-05-26 2013-05-20 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Apparatus for automatic sun tracking with receiving panel
WO2013016828A1 (en) 2011-08-04 2013-02-07 6637418 Canada Inc. Carrying On Business As Rackam Solar concentrators, method of manufacturing and uses thereof
WO2013140225A1 (en) 2012-03-19 2013-09-26 DOUDENKOV, Igor, A. Device and method for disposing of solid domestic waste by means of high-temperature pyrolysis, using solar radiation
RU2561227C2 (en) * 2013-05-27 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Solar station orientation device
RU2716361C1 (en) * 2019-06-25 2020-03-11 Алексей Владимирович Панченко Method of orientation of solar energy receiving device on the sun and its conversion into other types of energy
RU193323U1 (en) * 2019-07-24 2019-10-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Foldable thermal photovoltaic concentrator module with double-sided photocells

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005125937A (en) 2007-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hafez et al. Solar tracking systems: Technologies and trackers drive types–A review
US4649899A (en) Solar tracker
Nsengiyumva et al. Recent advancements and challenges in Solar Tracking Systems (STS): A review
US4284839A (en) Internal refractor focusing solar energy collector apparatus and method
US4297521A (en) Focusing cover solar energy collector apparatus
US3991741A (en) Roof-lens solar collector
Skouri et al. Design and construction of sun tracking systems for solar parabolic concentrator displacement
US3996917A (en) Solar heating apparatus
US20100282315A1 (en) Low concentrating photovoltaic thermal solar collector
US20080295883A1 (en) Adaptive solar concentrator system
RU2300058C2 (en) Cylindrical parabolic sun energy concentrator with absorber and sun tracking system
US4269168A (en) Focusing reflector solar energy collector apparatus and method
US20090078248A1 (en) Economical Polar-Axis Solar Tracker for a Circular Reflective Dish
Chang Tracking solar collection technologies for solar heating and cooling systems
CN101251641A (en) Transparent type solar energy condenser
Amadi et al. Design and performance evaluation of a dual-axis solar tracking system for rural applications
CN101610044B (en) Inexpensive high-precision two-dimensional sun tracking mechanism for concentrating to generate power
Hafez et al. A comprehensive review for solar tracking systems design in Photovoltaic cell, module, panel, array, and systems applications
RU2715901C1 (en) Sun tracking unit and method of its orientation
WO2013082872A1 (en) Rotating solar power station that simultaneously tracks and concentrates sunlight
US20210028742A1 (en) Hinged refelctors solar energy system
RU2206837C2 (en) Solar module with concentrator (alternatives)
FR2977010A1 (en) SOLAR CONCENTRATOR COMPRISING A HELIOSTAT AND A LENS OF FRESNEL
WO2003098125A1 (en) Solar reflector and assembly thereof
Anyaka et al. Improvement of PV systems power output using sun-tracking techniques

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20090119

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130816