Солнечные концентраторы

Как сделать концентратор солнечного излучения самому?

Для изучения данного вопроса можно обратиться к опыту изобретателя из Владивостока Юрия Рылова, имеющего патент на созданную им отопительную систему. Уже на протяжении долгого времени его большой загородный дом, общая площадь которого составляет более 400 квадратных метров, полностью обогревается на основе системы батарей, где теплоноситель разогревается солнечным концентратором.

Концентратор Юрия Рылова работает более чем в два раза эффективней солнечных батарей

Всю систему, на которую он в результате получил патент, умелец разработал сам. Его концентратор работает более чем в два раза эффективней солнечных батарей.

Однако с внедрением системы в массовое производство возникли проблемы. Под созданное устройство уже более чем пять лет назад изобретателем был получен патент Российской Федерации, но до настоящего времени оно не получило широкого промышленного распространения. Это довольно странно, так как со слов Рылова, его концентратор позволяет обогревать подъезд дома в пять этажей, обеспечивая его горячей водой. За восемь часов работы оборудование разогревает кубометр воды. За это же время концентратор выдаст 80 кВт электроэнергии. В дополнение изобретатель столкнулся с проблемой защиты интеллектуальной собственности на территории России. Заниматься закреплением права собственности на свое устройство в тех странах, где возможно наладить такое производство, надо самостоятельно, чиновники не помогают получить патент за границей.

Самый легкий способ для сборки собственного самодельного концентратора – это сделать его на основе старой спутниковой тарелки

Итак, самый легкий способ для сборки собственного самодельного концентратора – это сделать его на основе старой спутниковой тарелки. До начала сборки механизма определитесь с целями его применения, после чего выберите место установки концентратора. Хорошенько вычистите антенну и на рабочую сторону прикрепите отражающую пленку.

Для ровной укладки пленки и во избежание возможного появления складок, разрежьте пленку на полоски, размером не больше пятидесяти миллиметров. Если вы надумали применять концентратор в роли печи, использующей солнечное излучение, будет лучше, когда в центральной части тарелки вы проделаете отверстие около 70 миллиметров диаметром. Через него пропустите крепление емкости с пищей. Приспособление гарантирует фиксированное положение тары с разогреваемым объектом во время разворотов устройства за солнцем.

Если в вашем распоряжении только тарелка с малым диаметром, здесь стоит нарезать ленту полосками по 100 миллиметров. Каждую полоску необходимо клеить отдельно, внимательно и аккуратно выравнивая стыки.

Самодельный солнечный концентратор, поверхность которого покрыта кусочками отражающей серебряной плёнки

Когда вы закончите оклейку отражающего элемента, определите, где находится точка концентрации лучей. Это надо сделать потому, что форма тарелки зачастую не гарантирует совпадения точки фокуса и места расположения головки приема сигнала.

Солнечный концентратор Ripasso — самый эффективный способ преобразования солнечной энергии

Подробности

Опубликовано: 18.05.2015 13:23

Когда дело касается вопросов генерации солнечной энергии, эффективность процесса является ключевым моментом. Новый южноафриканский «солнечный» проект в пустыне Калахари, возможно, является наиболее эффективной системой в мире на сегодняшний день. Шведская энергокомпания Ripasso, пользуясь выгодами яркого африканского солнца, намерена испытать свой солнечный концентратор, сочетающий в себе современные военные технологии и идеи инженера-священника из Шотландии 19 века. В результате технического «симбиоза» система способна конвертировать 34% солнечной энергии в электричество, отправляемого прямо в сеть. Такое КПД почти в два раза превышает эффективность традиционных солнечных батарей.

На данный момент существует единственный рабочий экземпляр Ripasso солнечного концентратора с подобными характеристиками, но его создатели надеются, что система войдет в число самых востребованных возобновляемых источников на планете. Устройство оснащено зеркальным отражателем с общей площадью 100 м2, гигантский диск вращается вслед за движением солнца и постоянно подстраивается для извлечения максимума солнечной энергии.

Независимые тестирования проекта показали, что один такой отражатель может сгенерировать 75-85 мегаватт часов «зеленой» энергии в год — достаточно, чтобы обеспечить электричеством на год десять среднестатистических домохозяйств. Для сравнения: при производстве такого-же количества электроэнергии, от сожженного угля на теплоэлектростанциях, в атмосферу будет выброшена 81 тонна CO2.

Статья по теме: Солненые панели станут более эффективными, изобретено супергидрофобное стекло

Солнечная электростанция Ripasso работает за счет зеркал, фокусирующих, как гигантские линзы, солнечный свет в маленькой точке. Энергия тепла приводит в действие Двигатель Стирлинга, запатентованный шотландским инженером Робертом Стирлингом в 1816 году. В то время он стал первой альтернативой паровому двигателю. Работа устройства основана на попеременном нагревании и охлаждении газа в замкнутом пространстве, который приводит в движение поршень, вращающий маховик. Из-за недостатка подходящих материалов в те годы двигатель массово не производился. Коммерческий выпуск изобретения стартовал лишь в 1988 году, когда шведское минобороны стало производить их для подводных лодок. Прежде чем найти применение двигателю в возобновляемой энергетике, менеджер проекта Гуннар Ларсон (Gunnar Larsson) проработал 20 лет на оборонных предприятиях Швеции.

Система проходила испытания в суровых условиях пустыни более 4 лет, а до этого были годы успешных тестов на военно-морском флоте . Создатели солнечного коллектора отмечают, что для достижения коммерческого успеха, определяющим фактором, помимо эффективности, станет невысокая стоимость технологии — она должна на равных конкурировать с фотогальватическими системами, цены на которые с каждым годом опускаются все ниже. К недостаткам нового концентратора  можно отнести нецелесообразность его применения в районах, где отсутствует постоянное солнечное излучение.

Источник theguardian.com

• Назад

• Вперёд

Смотрите еще интересные материалы:

Новости партнеров:

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Как построить солнечный концентратор своими руками из подручных средств, бесплатное руководство от GoSol видео

Подробности Опубликовано: 12.10.2015 08:32

Стартаповская компания GoSol намерена сделать солнечную энергию доступной для каждого в глобальном масштабе. Для этого ею была создана инициатива по разработке и распространению инструкций по сборке солнечных концентраторов из местных материалов, которые могли стать эффективными источниками тепла для приготовления пищи, стирки, нагрева воды и отопления.

«Миссия GoSol.orgсостоит в том, чтобы искоренить энергетическую нищету и минимизировать последствия глобального потепления путем распространения нашей DIY-технологии (DIYот англ. Do It Yourself — рус. «сделай это сам») и разрушения всяких барьеров на пути к свободном доступу к солнечной энергии. С вашей помощью мы хотим привлечь сообщества, предпринимателей и умельцев к использованию самого мощного в мире источника энергии. Все материалы и инструменты, необходимые для реализации этих технологий уже произведены и в изобилии присутствуют во всех уголках мира» — говорится на сайте GoSol.

Энтузиасты GoSol запустили компанию, с помощью которой намереваются собрать 68 000 долларов для воплощения в жизнь своей цели. На данный момент инициатива привлекла около 27 000 долларов и совсем недавно GoSol выпустила свою первую инструкцию по созданию солнечного концентратора.

Бесплатное пошаговое руководство содержит всю необходимую информацию для создания своими руками солнечного концентратора мощностью 0,5 кВт. Отражающая поверхность устройства будет иметь площадь около 1 квадратного метра, а стоимость его производства обойдется от $79 до $145 в зависимости от региона проживания.

Sol1, такое название получила солнечная установка от GoSol, займет приблизительно 1,5 кубических метра пространства. Работы по его изготовлению займут около недели. Материалами для его конструкции послужат железные уголки, пластмассовые коробки, стальные прутья, а основной рабочий элемент – отражающую полусферу – предлагается выполнить из кусков обычного зеркала ванных комнат.

Солнечный концентратор может быть использован для выпечки, жарки, нагрева воды или консервации продуктов питания, посредством обезвоживания. Устройство также может служить демонстрационным примером эффективной работы солнечной энергии и поможет многим предпринимателям развивающихся стран начать собственное дело. В дополнение к содействию снижению вредных выбросов в атмосферу, солнечные концентраторы GoSol помогут сократить вырубку лесов, заменив сжигаемую древесину чистой энергией солнца.

Инструкция GoSol может быть использована не только для создания и практического применения, но и для продажи солнечных концентраторов, которые помогут значительно снизить порог доступа к солнечной энергии, которая, главным образом, сегодня генерируется посредством фотогальванических солнечных панелей. Их стоимость остается на крайне высоком уровне в регионах, где добыть энергию другими способами зачастую просто не возможно.

Солнечные электростанции башенного типа

Все башенные электростанции работают на воде, превращающейся в пар под влиянием солнечных лучей. В центре установки располагается башня, на вершине которой установлена емкость с водой. Данный резервуар окрашивается черным цветом, усиливающим его способность к поглощению солнечных лучей. Подача воды в емкость осуществляется насосами. В результате нагрева, вода превращается в пар с температурой более 500 градусов, приводящий в действие турбогенератор, установленный неподалеку от башни.

Максимальная концентрация солнечной энергии в нужной точке достигается за счет гелиостатов в количестве нескольких сотен, расположенных вокруг башни. Каждый из них направляет отраженный солнечный луч в точном направлении к емкости с водой. Гелиостат по своей сути является зеркалом с различной площадью, в зависимости от общей конструкции установки. Все зеркала устанавливаются и закрепляются на опорах.

Точное направление луча обеспечивается автоматическими системами фокусировки, определяющими позицию гелиостатов в соответствии с положением солнца в конкретное время дня. В наиболее жаркие дни величина температуры пара может достигать 700 градусов, и турбина функционирует в стабильном рабочем режиме.

В башенных электростанциях может использоваться не только вода. В некоторых зарубежных установках используются жидкие теплоносители в виде соляного раствора, сохраняющие тепло даже с наступлением темноты. Вначале соль разогревается до 565 градусов, после чего она поступает в емкость с жидким теплоносителем. Жидкость нагревается, и вся дальнейшая работа происходит оп общей схеме.

Действие тарельчатых электростанций

Электростанции тарельчатого типа включают в себя различное количество модулей. Они образуют самостоятельные группы, способные выдавать повышенную мощность, от сотен киловатт до нескольких мегаватт.

Каждый модуль конструктивно включает в себя несколько основных компонентов:

• Опоры для крепления ферм. Они же используются как основание для других элементов.
• Отражатель, концентрирующий солнечные лучи. Конструктивно изготовлен в форме тарелки, что и послужило названием для всей системы. Настройка каждого отражателя осуществляется в индивидуальном порядке. Максимальный диаметр зеркала составляет 2 метра.
• Приемник. Располагается непосредственно под отражателем и принимает на себя сконцентрированные солнечные лучи. Чаще всего в качестве приемника используется парогенератор или двигатель Стирлинга.

В целом, солнечные тарельчатые установки являются своеобразной батареей, включающей в себя параболические зеркала, напоминающие своей формой спутниковую тарелку. Они располагаются таким образом, чтобы сфокусированные лучи могли нагревать теплоноситель в приемнике до 1000 градусов. Такая температура обеспечивает работу генератора и производство электроэнергии практически в любых условиях.

Решение

1. Определение числа Френеля

Поскольку диаметры зеркал резонатора одинаковы, то для вычисления числа Френеля необходимо воспользоваться формулой (10) работы :

, (26)

где a

– радиус зеркал. Подставляя значение входящих в формулу (26) величин, получаем

(27)

2. Определение коэффициента потерь

Согласно условию полные потери в основном определяются потерями на пропускание зеркал, потерями из-за неточности юстировки резонатора и дифракционными потерями. Каждому виду потерь соответствует свой коэффициент потерь. Следовательно, коэффициент полных потерь будет суммой этих коэффициентов:

(28)

Для вычисления первого слагаемого в (28) можно воспользоваться формулой (4), второго — формулой (5), а третьего — формулой (6) работы. Тогда

(29)

Подставляя в (29) значения соответствующих величин, получаем (a=0,4 см)

(30)

3. Определение добротности резонатора

Известно, что добротность резонатора определяется величиной потерь излучения, распространяющегося внутри него. Поскольку требуется определить добротность для основной поперечной моды, то можно использовать для этого вычисленный выше коэффициент полных потерь (30). В этом случае, согласно работе , добротность можно записать формулой (26)

. (31)

Подставляя в (31) значения соответствующих величин, получаем

(32)

Время жизни фотона в основной поперечной моде резонатора легко определить из формулы (25) работы :

, (33)

где — центральная частота этой моды, — ее длина волны, с

— скорость света в вакууме. Из (33) следует . (34) Ширина резонансной кривой, описывающей форму спектральной линии резонатора на частоте основной поперечной моды, может быть вычислена из формулы (37) работы :

(35)

4. Определение степени устойчивости резонатора

Известно, что в геометрическом приближении условие устойчивости резонатора имеет вид (см. формулу (53) в работе )

, (36)

где являются обобщенными параметрами резонатора. Вычисление этих параметров дает

, (37)

Произведение удовлетворяет условию (36), следовательно, резонатор является устойчивым.

5. Определение частотного спектра лазерного излучения

Резонатор лазера существенным и даже принципиальным образом влияет на свойства выходного излучения. Дело в том, что при своем распространении внутри резонатора между его зеркалами излучение формируется в определенное состояние электромагнитного поля, которые называются типами колебаний резонатора

илимодами . Каждая мода характеризуется определенной пространственной структурой этого поля (т. е. определенным распределением амплитуды и фазы) в поперечном к оси резонатора направлении, в частности на поверхности зеркал резонатора. Кроме того, каждая мода характеризуется определенным сдвигом фазы за двойной проход резонатора.

Башенная конструкция.

Следующий тип конструкции – башенное устройство, снабженное приемником. В ней энергия собирается приемником, размещенным на башне. Вокруг нее размещены гелиостаты для отслеживания солнца и ориентации на него для концентрации на приемнике. Он предназначен для накопления энергии, которая в дальнейшем приводит в движение турбину. Роль теплоносителя играет пар с температурой 1000С, металл с – 800С.

Причем, теплоноситель вращает турбину, и участвует в технологическом процессе. Данный тип концентратора является довольно эффективным, но слишком дорогостоящим. Чтобы повысить КПД установки, нужны большие поверхности. По этой причине для малых мощностей предпочтительнее применять параболоцилиндрические концентраторы. Тарелочный тип наиболее эффективен, когда необходимо обеспечить электроэнергией малую автономную установку.

Что представляет собой солнечный концентратор и каково его назначение?

Это устройство, фокусирующее свет на теплоноситель, является альтернативным источником энергии, наравне с энергией ветра. Бак с жидкостью в этом случае является, как правило, теплоносителем, впитывающем солнечную энергию. Виды приборов различаются на параболоцилиндрические, тарельчатые устройства, в которых применяются зеркала, а также башенного типа гелиоцентрические конструкции. Солнечные лучи, в соответствии с устройством, фокусируется в точке или распределяется по линии. Следует отметить, что солнечный концентратор способен нормально функционировать исключительно, когда светит солнце, что в отечественных природных условиях недостаточно эффективно.

Российский климат настолько изменчив, что значительно затрудняет расчет прибора. По этой причине солнечный концентратор может применяться только в областях с большим количеством солнечных дней в году: в степных районах и пустынях. При использовании приборов в промышленности они снабжаются аппаратами слежения, позволяющими качественно ориентировать устройства по солнцу.

Работа концентратора основана на передаче энергии сфокусированного солнечного света приемником, который нагревается и отдает тепло теплоносителю. Так как данный концентратор довольно дорогой, а аппараты слежения нуждаются в регулярном обслуживании, его использование весьма ограничено. Для повышения эффективности солнечный концентратор применяется в гибридных системах, использующих, кроме энергии солнца, топливные ресурсы. Энергия, при этом, вырабатывается круглосуточно и постоянно, независимо от дня или ночи.

Физика 8 класс

«Теория реактивного движения» — Реактивные двигатели. Pр. P=M·V Импульс топлива-Pт равен импульсу ракеты Рр, но направлен в противоположную сторону. О=mpvp+mтvт mpvp=mтvт Vp=mт·vт. Реактивное движение в природе. Летательные аппараты. Примеры реактивного движения. Реактивное движение. Кальмар. Константин Эдуардович Циолковский. Выполнил: Ученик 8 «А» класса Гимназии № 363 Журкин Алексей. Формула Циолковского. Теория реактивного движения. Цели работы. Pт. mp. Ракетное оружие Катюша (БМ-13).

«Электроизмерительные приборы» — ВОЛЬТМЕТР – прибор для измерения напряжения на участке электрической цепи. Классификация. 3)Омметры- для измерения электрического сопротивления. 6)Мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы. Вольтметр: стрелка поворачивается в магнитном поле магнита. Имеет чувствительный элемент, называемый гальванометром. 4)Электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии.

«Деятельность Ломоносова» — В следующее пятилетие (1750—1755) деятельность Ломоносова развертывается также широким фронтом. Родители Ломоносова. М. В. Ломоносов начал учиться читать и писать в 11 — 12 лет. Славяно-греко-латинская академия. Ломоносов в начале января 1731 года прибыл в Москву. Работу выполнила ученица 8 «б» класса Гурьянова Анастасия. Школа размещалась в здании Сухаревой башни. Новый период в жизни. Физика. Труды Ломоносова в области языка. Обучение велось круглый год. Ломоносову 300 лет. Не менее ценными были исследования Ломоносова в области физики. Отзывы о Ломоносове. Долгий путь……..

«Строение электронных оболочек атомов» — Интеграция физики с химией 8 класс. Максимальное число электронов на энергетическом уровне. Научить составлять электронные формулы атомов. . Обобщение изученного материала. °. В ядре атома углерода содержится 12 частиц. Атом хлора принял один электрон. Интегрированный урок.

«Тепловые явления 8 класс» — Мама права, когда называет своего ребёнка «Солнышко ты моё»? Суточных цыплят нельзя держать под новыми энергосберегающими лампами? МБОУ «Верх-Чебулинская СОШ». Луна светит, но не греет? Вы задумывались над вопросом: Почему в современном доме жить комфортно? Цель проекта: Известно ли вам, как в быту человек учитывает тепловые явления? Оказывается, что тепловые явления сопровождают нас повсюду! 2. Не понятно, почему…?

«Плоское зеркало» — Стол зрителям кажется стоящим на четырёх ножках. С какой стороны у вашего зеркального двойника находится сердце? Как получается изображение точки в плоском зеркале? Солнечные концентраторы. Плоские зеркала используют при постановке некоторых фокусов в цирке. Установки используются для получения водяного пара с высокой температурой. Использование зеркал в технике. Урок физики в 8 классе на тему «Плоское зеркало».

«Физика 8 класс»

Плюсы и минусы солнечных электростанций

После рассмотрения различных типов установок, можно выделить общие преимущества солнечных электростанций:

• Работают на возобновляемых источниках энергии.
• Большинство СЭС могут действовать во многих местах земного шара с доступом к солнечному свету.
• Практически не наносят время окружающей среде.
• В СЭС отсутствуют движущиеся механизмы и узлы, используемые в большом количестве. Исключение составляют лишь приводы, регулирующие положение установки.
• Солнечные установки сохраняют свои достоинства и параметры не менее 25 лет. После этого отдельные показатели могут снизиться, но станция все равно будет работать.
• Существенные плюсы солнечных электростанций заключаются в возможности их использования в труднодоступных местах без централизованного электроснабжения.
• При необходимости может использоваться гибридная солнечная электростанция, сочетающая в себе детали, компоненты, параметры и технические характеристики нескольких типов электроустановок.

Рассматривая минусы солнечных электростанций следует остановится на некоторых недостатках:

• Сильная зависимость от погодных условий и времени суток.
• Необходимость в периодическом техническом обслуживании. Поверхности гелиопанелей должны своевременно очищаться от пыли и других загрязнений. Некоторым системам может потребоваться вентиляция или принудительное охлаждение.
• Недостатки солнечных электростанций заключаются в отрицательном влиянии на экосистему. Например, птицы, пролетающие над установкой, погибают мгновенно.
• Недостаточный КПД гелиопанелей, их сравнительно высокая стоимость, необходимость в дорогостоящем дополнительном оборудовании.

Портативная солнечная электростанция

Солнечная электростанция для дома на 5 кВт и 10 кВт

Электростанция на солнечных батареях

Газотурбинная электростанция (ГТЭС)

Геотермальные электростанции (ГТЭС)

Ветряные электростанции

Последовательность изготовления параболического зеркала своими руками

Прежде чем конструировать модель промышленных размеров, лучше потренироваться, сделав своими руками параболическое зеркало небольшого диаметра. При минимуме затрат вы получите пользу в виде действующей конструкции и отработки возможных ошибок.

• Основой будущего параболического зеркала может стать пластиковая посуда небольшого размера, например, глубокая тарелка или миска, внутренняя поверхность которой имеет выпуклую форму.
• Края выбранной посуды покрывают слоем быстродействующего клея типа «Момент».
• На обработанную клеем поверхность укладывают покрывающий слой пленки. Сделать это лучше следующим образом: фрагмент пленки диаметром, превышающим размеры тарелки, укладывается на стол зеркальной стороной вниз, а посуда кладется сверху и надежно придавливается грузом для быстрой фиксации поверхностей.
• Необходимо выждать, чтобы пленка надежно приклеилась к посуде.

• Теперь получившаяся емкость полностью герметична, напоминает стаканчик йогурта с припаянной сверху крышкой из фольги. Чтобы заставить отражающую пленку принять нужную форму и ровно покрыть внутреннюю поверхность тарелки, необходимо откачать воздух из внутреннего пространства. Для этого подойдет обычный велосипедный насос. Просверлив небольшое отверстие в тарелке, в него вставляется золотник, который фиксируется универсальным клеем. Вставлять золотник нужно обратной стороной, поскольку требуется не накачать, а выкачать воздух из внутренней емкости.
• По мере удаления воздуха образующийся внутри вакуум надежно притягивает пленку к стенкам тарелки.

Конструкция компактного параболического зеркала готова. Остается аккуратно снять насос и заделать отверстие под золотник. Испытать изделие можно в ближайший солнечный день, разместив небольшую металлическую емкость с холодной водой в расчетной точке концентрации солнечного света. Следите, чтобы параболическое зеркало было направлено на светило – это ускорит процесс кипячения. И не забывайте о технике безопасности, своевременно убрав от полезной конструкции легкоплавкие предметы и воспламеняющиеся жидкости.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Практическое использование солнечного концентратора

Существуют два вариант использования солнечного концентратора в частном секторе:

• Производство электроэнергии;
• Обогрев.

Если теплоноситель будет использоваться напрямую, без генерации электроэнергии, то схема очень проста в реализации и не потребует больших финансовых вложений. В расчёт принимается и тот факт, что кроме обогрева дома, можно получать горячую воду, а с небольшой модернизацией, солнечным теплом охлаждают жильё в жаркие летние дни. Для этого в систему встраивают абсорбционный холодильник (чиллер).

Генерировать электричество можно с помощью двигателя внешнего сгорания (Стирлинга).

Но полученную тепловую энергию нужно ещё и хранить в течении продолжительного времени. Эффективность в этом случае будет зависеть от правильного выбора теплового аккумулятора.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте , Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ   (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Схема сборки и подключения

Солнечная электростанция своими руками собирается так:

• Найдите выходные клеммы контроллера заряда, к нему подключите АКБ. После этого проводники, которые отходят от каждой панели, присоедините к входной клемме устройства для контроля над зарядом. Если к панелям прилагается в комплекте кабель, этот шаг не нужен.
• Присоединять проводники требуется по схеме «+» к «+», а также «-» к «-». После этого на клеммы, расположенные у входа инвертора, подается питание от АКБ.
• Включив контроллер за зарядом и инвертор, вы увидите, что электричество, которое начнет вырабатывать панель, будет заряжать аккумулятор.

Схема подключения солнечных панелей и бытовой нагрузки