DIY solar energy concentrator. Mga solar concentrator

(Canada) ay bumuo ng isang unibersal, makapangyarihan, mahusay at isa sa pinaka-ekonomiko solar parabolic concentrators(CSP - Concentrated Solar Power) na may diameter na 7 metro, kapwa para sa mga ordinaryong may-ari ng bahay at para sa pang-industriyang paggamit. Ang kumpanya ay dalubhasa sa paggawa ng mga mekanikal na aparato, optika at electronics, na tumulong dito na lumikha ng isang mapagkumpitensyang produkto.

Ayon sa mismong manufacturer, ang SolarBeam 7M solar concentrator ay mas mataas kaysa sa iba pang mga uri ng solar device: flat-plate solar collectors, vacuum collectors, at trough-type solar concentrators.

Panlabas na view ng Solarbeam solar concentrator

Paano ito gumagana?

Sinusubaybayan ng automation ng solar concentrator ang paggalaw ng araw sa dalawang eroplano at idinidirekta ang salamin nang eksakto sa araw, na nagpapahintulot sa system na mangolekta ng maximum na solar energy mula madaling araw hanggang huli ng paglubog ng araw. Anuman ang panahon o lokasyon ng paggamit, pinapanatili ng SolarBeam ang katumpakan ng sun pointing na hanggang 0.1 degrees.

Ang insidente ng sinag sa solar concentrator ay nakatuon sa isang punto.

Mga kalkulasyon at disenyo ng SolarBeam 7M

Pagsubok sa stress

Upang idisenyo ang system, ginamit ang 3D modeling at software stress testing method. Isinasagawa ang mga pagsusuri gamit ang mga diskarte ng FEM (Finite Element Analysis) upang kalkulahin ang mga stress at displacement ng mga bahagi at assemblies sa ilalim ng impluwensya ng panloob at panlabas na mga load upang ma-optimize at ma-verify ang disenyo. Ang tumpak na pagsubok na ito ay nagpapahintulot sa amin na kumpirmahin na ang SolarBeam ay maaaring gumana sa ilalim ng matinding pag-load ng hangin at klimatiko kondisyon. Matagumpay na na-simulate ng SolarBeam ang mga wind load hanggang 160 km/h (44 m/s).

Pagsubok ng stress sa koneksyon sa pagitan ng parabolic reflector frame at ng stand

Larawan ng Solarbeam concentrator mounting assembly

Stress testing ng isang solar concentrator rack

Antas ng produksyon

Kadalasan, ang mataas na halaga ng pagmamanupaktura ng parabolic concentrators ay pumipigil sa kanilang mass na paggamit sa indibidwal na konstruksiyon. Ang paggamit ng mga selyo at malalaking bahagi ng mapanimdim na materyal ay nabawasan ang mga gastos sa produksyon. Gumamit ang Solartron ng maraming inobasyon na ginamit sa industriya ng automotive upang bawasan ang gastos at pataasin ang output.

pagiging maaasahan

Ang SolarBeam ay nasubok sa malupit na kondisyon north, ay nagbibigay ng mataas na pagganap at tibay. Idinisenyo ang SolarBeam para sa lahat ng kondisyon ng panahon, kabilang ang mataas at mababang temperatura ng kapaligiran, karga ng niyebe, icing at malakas na hangin. Ang sistema ay dinisenyo para sa 20 o higit pang mga taon ng operasyon na may kaunting maintenance.

Ang SolarBeam 7M parabolic mirror ay may kakayahang humawak ng hanggang 475 kg ng yelo. Ito ay humigit-kumulang katumbas ng 12.2 mm na kapal ng yelo sa buong lugar na 38.5 m2.
Ang pag-install ay gumagana nang normal sa snowfalls dahil sa hubog na disenyo ng mga sektor ng salamin at ang kakayahang awtomatikong magsagawa ng "auto snow removal".

Pagganap (paghahambing sa mga kolektor ng vacuum at flat plate)

Q / A = F’(τα)en Kθb(θ) Gb + F’(τα)en Kθd Gd -c6 u G* - c1 (tm-ta) - c2 (tm-ta)2 – c5 dtm/dt

Ang kahusayan para sa mga di-concentrating solar collectors ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:

Efficiency = F Collector Efficiency – (Slope*Delta T)/G Solar Radiation

Ang performance curve para sa SolarBeam concentrator ay nagpapakita ng pangkalahatang mataas na kahusayan sa buong hanay ng temperatura. Ang mga flat solar collectors at mga lumikas ay nagpapakita ng higit pa mababang kahusayan kapag kinakailangan ang mas mataas na temperatura.

Mga chart ng paghahambing ng Solartron at flat plate/vacuum solar collectors

Efficiency (COP) ng Solartron depende sa pagkakaiba ng temperatura dT

Mahalagang tandaan na ang diagram sa itaas ay hindi isinasaalang-alang ang pagkawala ng init mula sa hangin. Bilang karagdagan, ang data sa itaas ay nagpapahiwatig ng pinakamataas na bisa (sa tanghali) at hindi nagpapakita ng pagiging epektibo sa araw. Ang data ay batay sa isa sa pinakamahusay na flat plate at vacuum manifold. Bilang karagdagan sa mataas na kahusayan, ang SolarBeamTM ay gumagawa ng karagdagang 30% na karagdagang enerhiya dahil sa dual-axis sun tracking. Sa mga heyograpikong rehiyon kung saan nananaig ang mababang temperatura, ang kahusayan ng mga flat-plate at lumilikas na mga kolektor ay makabuluhang nabawasan dahil sa malaking lugar ng absorber. Ang SolarBeamTM ay may absorber area na 0.0625 m2 lamang na may kaugnayan sa energy collection area na 15.8 m2, at sa gayon ay nakakamit ang mababang init na pagkawala.

Pakitandaan din na dahil sa dual-axis tracking system, ang SolarBeamTM concentrator ay palaging gagana sa pinakamataas na kahusayan. Ang epektibong lugar ng kolektor ng SolarBeam ay palaging katumbas ng aktwal na lugar sa ibabaw ng salamin. Nawawalan ng potensyal na enerhiya ang mga flat plate (stationary) collectors ayon sa equation sa ibaba:
PL = 1 – COS i
kung saan ang pagkawala ng enerhiya ng PL sa %, mula sa maximum sa displacement sa degrees)

Sistema ng kontrol

Ang mga kontrol ng SolarBeam ay gumagamit ng teknolohiyang EZ-SunLock. Gamit ang teknolohiyang ito, mabilis na mai-install at mai-configure ang system saanman sa mundo. Sinusubaybayan ng system ng pagsubaybay ang araw sa loob ng 0.1 degrees at gumagamit ng astronomical algorithm. Ang sistema ay may kakayahang pangkalahatang pagpapadala sa pamamagitan ng mga malalayong network.

Mga emergency na sitwasyon kung saan ang "plate" ay awtomatikong ipaparada sa isang ligtas na posisyon.

• Kung ang presyon ng coolant sa circuit ay bumaba sa ibaba 7 PSI
• Kapag ang bilis ng hangin ay higit sa 75 km/h
• Kung sakaling mawalan ng kuryente, inililipat ng UPS (uninterruptible power supply) ang plate sa isang ligtas na posisyon. Kapag naibalik ang kuryente, magpapatuloy ang awtomatikong pagsubaybay sa araw.

Pagsubaybay

Sa anumang kaso, at lalo na para sa mga pang-industriyang aplikasyon, napakahalagang malaman ang kalusugan ng iyong system upang matiyak ang pagiging maaasahan. Dapat kang bigyan ng babala bago mangyari ang isang problema.

Ang SolarBeam ay may kakayahang magmonitor sa pamamagitan ng SolarBeam Remote Dashboard. Ang panel na ito ay madaling gamitin at nagbibigay mahalagang impormasyon SolarBeam status, diagnostics at impormasyon sa produksyon ng enerhiya.

Malayong pagsasaayos at pamamahala

Maaaring malayuang i-configure ang SolarBeam at mabilis na baguhin ang mga setting. Ang "plate" ay maaaring kontrolin nang malayuan gamit ang isang mobile browser o PC, pinapasimple o ginagawang hindi kailangan ang mga on-site na control system.

Mga alerto

Sa kaso ng isang alarma o kailangan para sa pagpapanatili, ang aparato ay nagpapadala ng mensahe sa pamamagitan ng email itinalagang tauhan ng serbisyo. Ang lahat ng mga babala ay maaaring i-customize ayon sa mga kagustuhan ng user.

Mga diagnostic

Ang SolarBeam ay may malayuang diagnostic na kakayahan: temperatura at presyon ng system, paggawa ng enerhiya, atbp. Sa isang sulyap, makikita mo ang operating status ng system.

Pag-uulat at Mga Tsart

Kung kinakailangan ang mga ulat sa produksyon ng enerhiya, madali silang makukuha para sa bawat plato. Ang ulat ay maaaring nasa anyo ng isang graph o talahanayan.

Pag-install

Ang SolarBeam 7M ay orihinal na idinisenyo para sa malakihang pag-install ng CSP, kaya ang pag-install ay ginawa nang simple hangga't maaari. Ang disenyo ay nagbibigay-daan para sa mabilis na pagpupulong ng mga pangunahing bahagi at hindi nangangailangan ng optical alignment, na ginagawang mura ang pag-install at pag-commissioning ng system.

Oras ng pag-install

Ang isang pangkat ng 3 tao ay maaaring mag-install ng isang SolarBeam 7M mula simula hanggang matapos sa loob ng 8 oras.

Mga kinakailangan sa tirahan

Ang lapad ng SolarBeam 7M ay 7 metro na may 3.5 metrong setback. Kapag nag-i-install ng ilang SolarBeam 7M, ang bawat sistema ay dapat maglaan ng isang lugar na humigit-kumulang 10 x 20 metro upang matiyak ang maximum na koleksyon ng solar na may ang pinakamaliit na halaga pagtatabing.

Assembly

Ang Parabolic Hub ay idinisenyo upang tipunin sa lupa gamit ang isang mekanikal na sistema ng pag-angat, na nagbibigay-daan para sa mabilis at madaling pag-install ng mga trusses, mga sektor ng salamin at mga mount.

Mga aplikasyon

Pagbuo ng kuryente gamit ang ORC (Organic Rankine Cycle) installation.

Mga pang-industriyang desalination na halaman

Ang thermal energy para sa water desalination plant ay maaaring ibigay ng SolarBeam

Sa anumang industriya kung saan kailangan ng maraming thermal energy para sa cycle ng proseso, tulad ng:

• Pagkain (pagluluto, isterilisasyon, paggawa ng alkohol, paghuhugas)
• Industriya ng kemikal
• Plastic (Pag-init, tambutso, paghihiwalay, ...)
• Tela (pagpapaputi, paghuhugas, pagpindot, paggamot sa singaw)
• Petroleum (sublimation, paglilinaw ng mga produktong petrolyo)
• At marami pang iba

Lokasyon ng pag-install

Ang mga angkop na lokasyon para sa pag-install ay mga rehiyon na tumatanggap ng hindi bababa sa 2000 kWh sikat ng araw bawat m2 bawat taon (kW*h/m2/taon). Isinasaalang-alang ko ang mga sumusunod na rehiyon ng mundo bilang ang pinaka-promising na mga producer:

• Mga rehiyon ng dating Unyong Sobyet
• Southwestern USA
• Central at South America
• Hilaga at Timog Africa
• Australia
• Mga bansang Mediterranean sa Europa
• Gitnang Silangan
• Disyerto na kapatagan ng India at Pakistan
• Mga rehiyon ng Tsina

Detalye ng modelo Solarbeam-7M

• Peak power - 31.5 kW (sa lakas na 1000 W/m2)
• Ang antas ng konsentrasyon ng enerhiya ay higit sa 1200 beses (spot 18cm)
• Pinakamataas na temperatura sa focus - 800°C
• Pinakamataas na temperatura ng coolant - 270°C
• kahusayan sa pagpapatakbo - 82%
• Reflector diameter - 7m
• Ang lugar ng parabolic mirror ay 38.5 m2
• Focal length - 3.8m
• Pagkonsumo ng kuryente ng mga servomotor - 48W+48W / 24V
• Bilis ng hangin habang tumatakbo - hanggang 75 km/h (20 m/s)
• Bilis ng hangin (in safe mode) - hanggang 160 km/h
• Azimuth sun tracking - 360°
• Vertical sun tracking - 0 - 115°
• Taas ng suporta - 3.5m
• Timbang ng reflector - 476 kg
• Kabuuang timbang -1083 kg
• Laki ng absorber - 25.4 x 25.4 cm
• Lugar ng absorber -645 cm2
• Dami ng coolant sa absorber - 0.55 litro

Pangkalahatang sukat ng reflector

Sa madaling sabi:
1) Ang kapasidad ng mga istasyon ng CSP (Concentrated Solar Power) sa buong mundo ay tumaas ng 1 GW noong 2012. Bawat taon ang merkado na ito ay lumalaki ng >100% (hindi isang typo!).
2) Mga naka-install na kapasidad: 2.8 GW, 2.9 ay nasa ilalim ng konstruksiyon, 7 GW ay binalak.
3) Ang pinakasikat na teknolohiya ay parabolic reflectors, ngunit ang mga tower concentrator at Fresnel lens concentrator ay nagiging popular.

Ngayon higit pang mga detalye. Ang merkado ay lumalaki tulad nito:


(sa murang kayumanggi at kayumanggi: naka-install at taunang naka-install na kapasidad (GW) ng CSP. Pinagmulan: Photon International 12/2012)

Paano bubuo ang mga teknolohiya ng CSP? Tingnan natin ang larawang ito:


(paliwanag ng "alamat" mula kaliwa pakanan: pangkalahatan, parabolic reflector, tower, parabolic dish, linear Fresnel reflector. Ang unang diagram ay para sa katapusan ng 2012, ang pangalawa: under construction, the last: planned)

Malinaw, ang mga parabolic reflector ay "ngayon", ngunit ang mga concentrator tower ay magiging sikat "bukas". Ang pinakamalaking proyektong itinatayo sa lugar na ito ngayon ay ang 392 MW Ivanpah Solar Electric Generating Station sa southern California. 170,000 salamin ang magtutuon ng liwanag sa mga tore.

Ang CLFR ay unti-unting nanalo sa merkado: mayroong pagtaas mula 1 hanggang 7%. Ang pinakamalaking proyekto sa lugar na ito ay 100 MW sa Rajasthan ng Avera Solar.

Ano ang mga parabolic reflector?

Ito ay isang sistema kung saan ang mga parabolic na salamin, na lumiliko sa kanilang axis, ay nakatutok sinag ng araw sa tubo na sumisipsip ng init. Pinapayagan ka ng system na ito na mag-concentrate ng 100 beses at magpainit ng coolant (espesyal na langis) hanggang 400 degrees. Sa pamamagitan ng isang heat exchanger, ang mainit na langis ay naglalabas ng enerhiya sa singaw, na, sa turn, ay umiikot sa turbine. Ang mga mas bagong sistema sa lugar na ito ay maaaring may kasamang baterya sa anyo ng isang nilusaw na tangke ng asin (hanggang 8 oras). Ang sistema ay kilala na (mula noong 80s).

Mga disadvantages at advantages:

1. napatunayang teknolohiya.


2. Ngunit, mataas ang mga gastos na nauugnay sa iba, "berde" na mapagkukunan (halimbawa, PV).


3. Ngunit, mababang temperatura ng coolant.


4. Ngunit, sa ilang mga kaso, ang mga naturang sistema ay nangangailangan ng pagkakaloob ng tubig, na hindi madali sa mga kondisyon ng disyerto.


5. Ngunit, ang site ng pag-install ay hindi dapat magkaroon ng slope na higit sa 1%.

Mga disadvantages at advantages:

1. Nagbibigay-daan upang maabot ang mas mataas na temperatura, mas mataas na kahusayan, mas mababang gastos sa enerhiya kaysa sa mga parabolic reflector.


2. Hindi nangangailangan ng mga ultra flat na landscape (maaaring i-install sa gradient na 5%).


3. Ang reserbang enerhiya sa tangke na may tinunaw na asin ay hanggang 15 oras.


4. Ngunit, ang kasaysayan ng paggamit ng mga naturang sistema ay mas maikli at samakatuwid ang panganib ng pagpapahiram ay mas mataas.


5. Ngunit, mataas pa rin ang presyo.

Ano ang mga concentrator system na may mga linear na Fresnel reflector?
Ito ay higit pa mga simpleng sistema kumpara sa parabolic channels. Sila ay tumutok sa liwanag ng 30 beses, at gumagamit ng tubig sa halip na langis para sa paglipat ng init.

Mga disadvantages at advantages:
Simpleng disenyo, mababang gastos sa enerhiya.
Ngunit, mataas na teknolohikal na panganib: ang teknolohiya ay hindi pa nasusubukan tulad ng mga parabolic reflector.

Ngayon, ang mga concentrator ay nakikipaglaban para sa kanilang pag-iral: ang mga solar panel, na nagiging mas mura at naging karaniwan na, ay naglalagay ng presyon sa merkado na ito.

• 1 naka-install na watt mula sa concentrators ngayon ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang $5 (parabolic concentrators),


• Ang 1 naka-install na watt para sa mga concentrator tower ay humigit-kumulang $7 (ang presyo ay nananatiling pareho kung ang enerhiya ay nakaimbak sa sand melt sa loob ng 6-7 oras, $10 kung ang supply ay para sa 12-15 oras).


• Ang 1 naka-install na watt para sa mga regular na panel ay humigit-kumulang $1.

Gayunpaman, hindi natin dapat kalimutan na ito ay isang mas batang industriya na sumusunod sa landas ng tradisyonal na photovoltaics na ginawa 10 taon na ang nakakaraan. May potensyal para sa mga pagbabawas ng presyo sa lugar na ito, at tiwala ako na magkakaroon ng sapat na "lugar sa araw" para sa lahat ng mga teknolohiya.

Ngunit naaalala ko rin ang optimismo kung saan kinuha ng Siemens ang mga concentrators (kamakailan lamang ay inihayag ng Siemens ang pagtigil ng trabaho sa lugar na ito) at naaalala ko ang sigasig sa larangan ng thin-film silicon photovoltaics. Sa parehong mga kaso, ang window ng pagkakataon sarado na may isang putok para sa maraming mga bulsa.

Pag-usapan natin ang mga pagkukulang. Kailangang linisin ang mga salamin. Bukod dito, ang kanilang ibabaw ay dapat na perpekto at dapat na manatiling ganoon. sa lahat ng oras pagpapatakbo ng istasyon.


(paglilinis

Nai-publish noong 08/09/2013

Lahat ay interesado sa alternatibong enerhiya higit pa dakilang isip. Ako ay walang pagbubukod. 🙂

Nagsimula ang lahat sa isang simpleng tanong: "Maaari bang gawing generator ang isang brushless motor?"
-Maaari. bakit naman
-Gumawa ng wind generator.

Ang windmill para sa pagbuo ng kuryente ay hindi isang napaka-maginhawang solusyon. Pabagu-bagong lakas ng hangin, mga charger, baterya, inverters, maraming murang kagamitan. Sa isang pinasimple na pamamaraan, ang isang windmill ay nakayanan ang "mahusay" sa pag-init ng tubig. Dahil ang load ay sampu, at ito ay ganap na hindi hinihingi sa mga parameter ng kuryente na ibinibigay dito. Maaari mong alisin ang kumplikado, mamahaling electronics. Ngunit ang mga kalkulasyon ay nagpakita ng makabuluhang gastos sa disenyo upang paikutin ang isang 500-watt generator.
Ang kapangyarihan na dala ng hangin ay kinakalkula ng formula P=0.6*S*V 3, kung saan:
P– lakas, Watt
S– lugar, m 2
V– bilis ng hangin, m/s

Ang hangin na umiihip ng 1 m2 sa bilis na 2 m/s "nagdadala" ng 4.8 watts ng enerhiya. Kung tataas ang bilis ng hangin sa 10 m/s, tataas ang kapangyarihan sa 600 Watts. Ang pinakamahusay na wind generators ay may kahusayan ng 40-45%. Isinasaalang-alang ito, para sa isang 500 Watt generator na may hangin na, sabihin nating, 5 m/s. Ang lugar na natangay ng wind generator propeller ay kailangang humigit-kumulang 12 sq.m. Na tumutugma sa isang tornilyo na may diameter na halos 4 na metro! Ang maraming pera ay maliit na pakinabang. Idagdag dito ang pangangailangang kumuha ng permit (limitasyon ng ingay). Sa pamamagitan ng paraan, sa ilang mga bansa ang pag-install ng isang wind turbine ay dapat na coordinated kahit na sa ornithologists.

Ngunit pagkatapos ay naalala ko ang tungkol sa Araw! Nagbibigay ito sa atin ng maraming enerhiya. Una kong naisip ang tungkol dito pagkatapos lumipad sa ibabaw ng nagyeyelong reservoir. Nang makakita ako ng isang mass ng yelo na higit sa isang metro ang kapal at may sukat na 15 por 50 kilometro, naisip ko: "Napakaraming yelo!" Gaano katagal kailangan itong painitin para matunaw!?" At gagawin ng Araw ang lahat ng ito sa loob ng labinlimang araw. Sa mga sangguniang libro maaari mong mahanap ang density ng enerhiya na umaabot sa ibabaw ng mundo. Ang isang figure na humigit-kumulang 1 kilowatt bawat metro kuwadrado ay nakakaakit. Ngunit ito ay nasa ekwador sa isang maaliwalas na araw. Gaano ito kakaya na gamitin ang solar energy para sa pang-ekonomiyang pangangailangan sa ating mga latitude (gitnang bahagi ng Ukraine), gamit ang mga magagamit na materyales?

Anong tunay na kapangyarihan, na isinasaalang-alang ang lahat ng pagkalugi, ang maaaring makuha mula dito? metro kuwadrado?

Upang linawin ang isyung ito, ginawa ko ang unang parabolic heat concentrator mula sa karton (nakatuon sa parabola bowl). Tinakpan ko ang pattern ng mga sektor na may regular na foil ng pagkain. Ito ay malinaw na ang kalidad ng ibabaw, at kahit na ang mapanimdim na kakayahan ng foil, ay napakalayo mula sa perpekto.

Ngunit ang gawain ay tiyak na magpainit ng isang tiyak na dami ng tubig gamit ang mga pamamaraan ng "collective farm" upang malaman kung anong kapangyarihan ang maaaring makuha na isinasaalang-alang ang lahat ng mga pagkalugi. Ang pattern ay maaaring kalkulahin gamit ang isang Excel file na nakita ko sa Internet mula sa mga taong gustong bumuo ng parabolic antenna sa kanilang sarili.
Alam ang dami ng tubig, ang kapasidad ng init nito, ang paunang at panghuling temperatura, maaari mong kalkulahin ang dami ng init na ginugol sa pagpainit nito. At, alam ang oras ng pag-init, maaari mong kalkulahin ang kapangyarihan. Alam ang mga sukat ng concentrator, maaari mong matukoy kung anong praktikal na kapangyarihan ang maaaring makuha mula sa isang metro kuwadrado ng ibabaw kung saan bumagsak ang sikat ng araw.

Bilang dami ng tubig, kumuha kami ng kalahating lata ng aluminyo, pininturahan ng itim sa labas.

Ang isang lalagyan ng tubig ay inilalagay sa pokus ng isang parabolic solar concentrator. Ang solar concentrator ay nakatuon sa Araw.

Eksperimento Blg. 1

ay ginanap bandang 7 a.m. noong huling bahagi ng Mayo. Ang umaga ay malayo sa perpektong oras, ngunit sa umaga pa lamang ay sumisikat ang Araw sa bintana ng aking "laboratoryo".

Na may diameter ng parabola 0.31 m ang mga kalkulasyon ay nagpakita na ang isang kapangyarihan ng pagkakasunud-sunod ng magnitude ay nakuha 13.3 Watt. Yung. kahit man lang 177 Watt/sq.m. Dapat pansinin dito na ang pag-ikot bukas na garapon malayo sa pinakamahusay pinakamahusay na pagpipilian upang makakuha ng magandang resulta. Ang bahagi ng enerhiya ay napupunta sa pag-init ng lata mismo, ang bahagi ay radiated sa kapaligiran, kabilang ang pagkatangay ng mga agos ng hangin. Sa pangkalahatan, kahit na sa ganoong kalayuan sa perpektong mga kondisyon, maaari kang makakuha ng kahit ano.

Eksperimento Blg. 2

Para sa pangalawang eksperimento, isang parabola na may diameter na 0.6 m. Metallic tape na binili mula sa tindahan ng hardware. Ang mapanimdim na mga katangian nito ay bahagyang mas mahusay kaysa sa aluminum food foil.

Ang parabola ay may mas mahabang focal length (focus sa labas ng bowl ng parabola).

Ginawa nitong posible na i-project ang mga sinag sa isang ibabaw ng heater at makakuha ng mas mataas na temperatura na nakatutok. Ang isang parabola ay madaling masunog sa isang sheet ng papel sa loob ng ilang segundo. Naganap ang eksperimento bandang 7 a.m. noong unang bahagi ng Hunyo. Batay sa mga resulta ng eksperimento na may parehong dami ng tubig at parehong lalagyan, natanggap ko ang kapangyarihan 28 Watt., na katumbas ng humigit-kumulang 102 Watt/m2. Mas mababa ito kaysa sa unang eksperimento. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga sinag ng araw mula sa parabola ay hindi mahusay na nahuhulog sa bilog na ibabaw ng garapon sa lahat ng dako. Ang ilan sa mga sinag ay dumaan, ang ilan ay nahulog nang tangential. Ang garapon ay pinalamig ng sariwang simoy ng umaga sa isang tabi, habang nagpainit sa kabilang panig. Sa unang eksperimento, dahil sa ang katunayan na ang pokus ay nasa loob ng mangkok, ang garapon ay pinainit mula sa lahat ng panig.

Eksperimento Blg. 3

Napagtanto na ang isang disenteng resulta ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paggawa ng tamang heat sink, ang sumusunod na disenyo ay ginawa: isang lata sa loob ay pininturahan ng itim at may mga tubo para sa pagbibigay at pag-draining ng tubig. Hermetically selyadong may transparent double glass. Thermal insulated.

Ang pangkalahatang scheme ay:

Ang pag-init ay nangyayari tulad ng sumusunod: mga sinag mula sa solar concentrator ( 1 ) tumagos sa baso papunta sa heat sink lata ( 2 ), kung saan, nahuhulog sa isang itim na ibabaw, ito ay pinainit. Ang tubig, na nakikipag-ugnay sa ibabaw ng garapon, ay sumisipsip ng init. Ang salamin ay hindi nagpapadala ng infrared (thermal) radiation nang maayos, kaya ang pagkawala ng radiation ng init ay mababawasan. Dahil ang salamin ay umiinit sa paglipas ng panahon mainit na tubig, at nagsimulang magpainit ng init, inilapat ang double glazing. Tamang pagpipilian, kung mayroong vacuum sa pagitan ng mga baso, ngunit ito ay isang mahirap na gawain upang makamit sa bahay. Ang reverse side ng lata ay thermally insulated na may polystyrene foam, na nililimitahan din ang radiation ng thermal energy sa kapaligiran.

Heat sink ( 2 ) gamit ang mga tubo ( 4,5 ) ay konektado sa tangke ( 3 ) (sa aking kaso bote ng plastik). Ang ilalim ng tangke ay 0.3m sa itaas ng pampainit. Tinitiyak ng disenyong ito ang convection (self-circulation) ng tubig sa system.

Sa isip tangke ng pagpapalawak at ang mga tubo ay dapat ding thermally insulated. Ang eksperimento ay naganap bandang 7 a.m. sa kalagitnaan ng Hunyo. Ang mga resulta ng eksperimento ay ang mga sumusunod: Power 96.8 Watt, na katumbas ng humigit-kumulang 342 Watt/sq.m.

Yung. Ang kahusayan ng system ay bumuti ng higit sa 3 beses lamang sa pamamagitan ng pag-optimize ng disenyo ng heat sink!

Kapag nagsasagawa ng mga eksperimento 1,2,3, ang pagpuntirya ng parabola sa araw ay ginawa nang manu-mano, "sa pamamagitan ng mata". Ang parabola at mga elemento ng pag-init ay hawak ng kamay. Yung. ang heater ay hindi palaging nasa pokus ng parabola, dahil ang mga kamay ng tao ay napapagod at nagsimulang maghanap ng mas komportableng posisyon, na hindi palaging tama mula sa isang teknikal na pananaw.

Tulad ng maaaring napansin mo, ang mga pagsisikap ay ginawa sa aking bahagi upang magbigay ng kasuklam-suklam na mga kondisyon para sa eksperimento. Malayo dito perpektong kondisyon, ibig sabihin:
– hindi isang perpektong ibabaw ng concentrators
– hindi perpektong mapanimdim na katangian ng mga ibabaw ng concentrator
– hindi perpektong oryentasyon sa araw
– hindi perpektong posisyon ng pampainit
– hindi ang perpektong oras para sa eksperimento (umaga)

hindi kami mapipigilan na makakuha ng ganap na katanggap-tanggap na resulta para sa pag-install mula sa mga scrap na materyales.

Eksperimento Blg. 4

Susunod elemento ng pag-init ay naayos na hindi gumagalaw na may kaugnayan sa solar concentrator. Ito ay naging posible upang madagdagan ang kapangyarihan sa 118 Watt, na katumbas ng humigit-kumulang 419 Watt/m2. At ito ay nasa mga oras ng umaga! Mula 7 hanggang 8 ng umaga!

Mayroong iba pang mga paraan ng pagpainit ng tubig gamit ang solar collectors. Ang mga kolektor na may mga vacuum tube ay mahal, at ang mga flat ay may malaking pagkawala ng temperatura sa malamig na panahon. Ang paggamit ng mga solar concentrator ay maaaring malutas ang mga problemang ito, ngunit nangangailangan ng pagpapatupad ng isang mekanismo para sa oryentasyon sa Araw. Ang bawat pamamaraan ay may parehong mga pakinabang at disadvantages.

Maaaring kolektahin at magamit ang solar energy sa iba't ibang paraan. Isa sa pinakasimple at pinakaepektibo ay ang mirror reflector at concentrator. Hindi mahirap gawin ito sa iyong sarili.

Sinasalamin ng reflector ang sinag ng araw at itinutuon ang mga ito sa isang lalagyan ng tubig. Ito ay umiinit at kumukulo, na gumagawa ng isang stream ng singaw. Ang disenyo ng aparato ay medyo simple, ang pangunahing bagay ay ang mga salamin ay awtomatikong umiikot sa gustong anggulo at pinanood ang Araw.

Ang nagreresultang singaw ay ipinadala, halimbawa, sa isang hurno para sa pagluluto, sa pamamagitan ng mga tubo upang magpainit ng isang bahay, sa isang turbine upang makabuo ng kuryente, sa isang makina, isang refrigerator, atbp. Sa katunayan, kung titingnan mo ang anumang proseso ng pagmamanupaktura, halos anumang bahagi nito ay maaaring ma-convert sa singaw.

Homemade Solar-OSE steam generator sa mga linear na salamin na kinokontrol ng Arduino board sa French makers conference POC21, na nakatuon sa mga homemade environmental projects.

Kamakailan, gumawa ang mga may-akda ng mga tagubilin sa publiko para sa pag-assemble ng device sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Ang ganitong compact na 1 kW device ay perpekto para sa maliliit na negosyo, lalo na sa mga rural na lugar. Kung pagsasamahin mo ang ilang mga module, ang kapangyarihan ay tataas nang maraming beses.

Ayon sa mga gumagawa, ang halaga ng lahat ng bahagi ng steam generator ay humigit-kumulang $2000, ngunit mayroong iba't ibang mga pagpipilian pagtitipid.

Tinatayang oras ng pagpupulong: 150 oras. Isang linggo, tatlong tao.

Ang mga tagubilin ay nagbibigay buong listahan at mga sukat ng lahat ng mga materyales, pati na rin ang mga tool na kinakailangan para sa trabaho.

Ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo, ang mga solar concentrator ay ibang-iba mula sa. Bukod dito, ang mga thermal solar power plant ay mas mahusay kaysa sa mga photovoltaic dahil sa ilang mga tampok.

Ang gawain ng isang solar concentrator ay ituon ang mga sinag ng araw sa isang lalagyan na naglalaman ng coolant, na maaaring, halimbawa, langis o tubig, na sumisipsip ng solar energy nang maayos. Iba-iba ang mga paraan ng konsentrasyon: parabolic-cylindrical concentrators, parabolic mirror, o heliocentric tower-type na installation.

Sa ilang mga concentrator, ang radiation ng araw ay nakatutok sa kahabaan ng focal line, sa iba pa - sa focal point, kung saan matatagpuan ang receiver. Kapag ang solar radiation ay makikita mula sa isang mas malaking ibabaw patungo sa isang mas maliit na ibabaw (receiver surface), mataas na temperatura, ang coolant ay sumisipsip ng init habang ito ay gumagalaw sa receiver. Ang sistema sa kabuuan ay naglalaman din ng isang naiipon na bahagi at isang sistema ng paghahatid ng enerhiya.

Ang kahusayan ng mga concentrator ay lubhang nababawasan sa panahon ng maulap, dahil tanging direktang solar radiation ang nakatutok. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga naturang sistema ay nakakamit ng karamihan mataas na kahusayan sa mga rehiyon kung saan ang antas ng insolasyon ay lalong mataas: sa mga disyerto, malapit sa ekwador. Upang madagdagan ang kahusayan ng paggamit ng solar radiation, ang mga concentrator ay nilagyan ng mga espesyal na tracker at mga sistema ng pagsubaybay na tinitiyak ang pinakatumpak na oryentasyon ng mga concentrator sa direksyon ng araw.

Dahil ang halaga ng mga solar concentrator ay mataas at ang mga sistema ng pagsubaybay ay nangangailangan ng pana-panahong pagpapanatili, ang kanilang paggamit ay higit na limitado mga sistemang pang-industriya pagbuo ng kuryente.

Ang ganitong mga pag-install ay maaaring gamitin sa mga hybrid system sa kumbinasyon, halimbawa, sa hydrocarbon fuel, pagkatapos ay ang storage system ay magbabawas sa halaga ng nabuong kuryente. Ito ay magiging posible dahil ang henerasyon ay magaganap sa buong orasan.

Parabolic cylindrical solar concentrators Ang mga ito ay hanggang 50 metro ang haba at may hitsura ng isang pinahabang mirror parabola. Ang nasabing concentrator ay binubuo ng isang hanay ng mga malukong salamin, na ang bawat isa ay nangongolekta ng parallel solar ray at nakatutok ang mga ito sa isang tiyak na punto. Kasama ang gayong parabola, ang isang tubo na may coolant ay matatagpuan upang ang lahat ng mga sinag na sinasalamin ng mga salamin ay nakatutok dito. Upang mabawasan ang pagkawala ng init, ang tubo ay napapalibutan ng isang glass tube, na nakaunat kasama ang focal line ng silindro.

Ang ganitong mga concentrator ay nakaayos sa mga hilera sa isang hilaga-timog na direksyon, at sila, siyempre, ay nilagyan ng mga solar tracking system. Ang radiation, na nakatutok sa isang linya, ay nagpapainit sa coolant sa halos 400 degrees, ito ay dumadaan sa mga heat exchanger, na gumagawa ng singaw, na nagpapaikot sa generator turbine.

Upang maging patas, ito ay nagkakahalaga ng noting na ang isang photocell ay maaari ding matatagpuan sa lugar ng pipe. Gayunpaman, sa kabila ng katotohanan na sa mga photocells, ang laki ng mga concentrator ay maaaring mas maliit, ito ay puno ng pagbawas sa kahusayan at ang problema ng overheating, ang solusyon na nangangailangan ng pagbuo ng isang mataas na kalidad na sistema ng paglamig.

Sa disyerto ng California noong dekada 80, 9 na power plant ang itinayo sa parabolic-cylindrical concentrators na may kabuuang kapasidad na 354 MW. Pagkatapos, ang parehong kumpanya (Luz International) ay nagtayo din ng hybrid station na SEGS I sa Deggette, na may kapasidad na 13.8 MW, na kasama rin ang mga natural na gas furnaces. Sa pangkalahatan, noong 1990, ang kumpanya ay nagtayo ng mga hybrid power plant na may kabuuang kapasidad na 80 MW.

Ang pagbuo ng solar generation sa parabolic cylindrical power plants ay isinasagawa sa Morocco, Mexico, Algeria at iba pang umuunlad na bansa na may pondo mula sa World Bank.

Sa huli, napagpasyahan ng mga eksperto na ngayon ay mababa ang parabolic-cylindrical power plants sa parehong kakayahang kumita at kahusayan sa tower- at plate-type na solar power plants.

- Ito ay mga parabolic na salamin, katulad ng mga satellite dish, kung saan ang mga sinag ng araw ay nakatutok sa isang receiver na matatagpuan sa pokus ng bawat naturang pinggan. Kasabay nito, ang temperatura ng coolant na may ganitong teknolohiya ng pag-init ay umabot sa 1000 degrees. Ang coolant liquid ay agad na ibinibigay sa generator o engine, na pinagsama sa receiver. Dito, halimbawa, ang mga makina ng Stirling at Brayton ay ginagamit, na maaaring makabuluhang mapataas ang pagganap ng mga naturang sistema, dahil ang optical na kahusayan ay mataas at ang mga paunang gastos ay mababa.

Ang world record para sa kahusayan ng isang parabolic disc solar plant ay 29% na kahusayan na nakamit kapag nagko-convert ng thermal energy sa electrical energy sa isang disk plant na sinamahan ng isang Stirling engine sa Rancho Mirage.

Salamat sa modular na disenyo, solar system Ang uri ng disc ay napaka-promising; Ang isang halimbawa ay ang proyekto ng STEP, na binubuo ng 114 parabolic mirror na may diameter na 7 metro, na matatagpuan sa estado ng Georgia.

Ang sistema ay gumagawa ng daluyan, mababa at mataas na presyon. singaw mababang presyon ay ibinibigay sa air conditioning system ng pabrika ng pagniniting, medium-pressure na singaw para sa mismong produksyon ng pagniniting, at mataas na presyon ng singaw nang direkta para sa pagbuo ng kuryente.

Siyempre, ang mga solar dish concentrator na sinamahan ng isang Stirling engine ay interesado sa mga may-ari ng malalaking kumpanya ng enerhiya. Kaya't ang Science Applications International Corporation, sa pakikipagtulungan sa isang trio ng mga kumpanya ng enerhiya, ay bumubuo ng isang sistema gamit ang isang Stirling engine at parabolic mirror na makakapagdulot ng 25 kW ng kuryente.

Sa tower-type solar power plants na may central receiver, ang solar radiation ay nakatutok sa receiver, na matatagpuan sa tuktok ng tower. Sa paligid ng tore mayroong isang malaking bilang ng mga heliostat reflector. Ang mga heliostat ay nilagyan ng isang biaxial sun tracking system, salamat sa kung saan sila ay palaging pinaikot upang ang mga sinag ay walang tigil na puro sa heat sink.

Ang receiver ay sumisipsip thermal energy, na pagkatapos ay iikot ang generator turbine.

Ang coolant liquid, na nagpapalipat-lipat sa receiver, ay naglilipat ng singaw sa heat accumulator. Karaniwan, ang singaw ng tubig ay gumagana sa temperatura na 550 degrees, hangin at iba pang mga gas na sangkap na may temperatura na hanggang 1000 degrees, mga organikong likido na may mababang kumukulo - sa ibaba 100 degrees, at likidong metal - hanggang sa 800 degrees.

Depende sa layunin ng istasyon, maaaring paikutin ng singaw ang turbine upang makabuo ng kuryente, o direktang magamit sa ilang uri ng produksyon. Ang temperatura sa receiver ay nag-iiba mula 538 hanggang 1482 degrees.

Ang Solar One tower power plant sa Southern California, isa sa mga unang planta ng uri nito, ay unang gumawa ng kuryente sa pamamagitan ng water-steam system, na gumagawa ng 10 MW. Pagkatapos ay sumailalim ito sa modernisasyon, at ang pinabuting receiver, ngayon ay nagpapatakbo sa mga tinunaw na asing-gamot, at ang sistema ng pag-iimbak ng init ay naging mas mahusay.

Ito ay humantong sa thermal storage tower power plants na nagmamarka ng isang pambihirang tagumpay sa solar concentrator technology: ang kuryente sa naturang power plant ay maaaring gawin kung kinakailangan, dahil ang thermal storage system ay maaaring mag-imbak ng init nang hanggang 13 oras.

Ginagawang posible ng teknolohiyang molten salt na mag-imbak ng init ng araw sa 550 degrees, at maaari na ngayong gumawa ng kuryente sa anumang oras ng araw at sa anumang panahon. Ang Solar Two tower station na may kapasidad na 10 MW ay naging prototype ng mga pang-industriyang power plant ng ganitong uri. Sa hinaharap - ang pagtatayo ng mga istasyon ng pang-industriya na may mga kapasidad mula 30 hanggang 200 MW para sa malalaking pang-industriya na negosyo.

Ang mga prospect ay napakalaki, ngunit ang pag-unlad ay nahahadlangan ng pangangailangan para sa malalaking lugar at ang malaking gastos sa pagtatayo ng mga industrial-scale tower station. Halimbawa, upang mahanap ang isang 100 megawatt tower station, 200 ektarya ang kailangan, habang ang isang nuclear power plant na may kakayahang gumawa ng 1000 megawatts ng kuryente ay nangangailangan lamang ng 50 ektarya. Parabolic-cylindrical stations (modular type) na may mababang kapasidad, sa turn, ay mas cost-effective kaysa sa tower.

Kaya, ang mga tower at parabolic concentrator ay angkop para sa mga power plant na may kapasidad na 30 MW hanggang 200 MW, na konektado sa grid. Ang mga modular disc concentrator ay angkop para sa autonomous na supply ng kuryente mga network na nangangailangan lamang ng ilang megawatts. Ang parehong tower at disc system ay mahal sa paggawa, ngunit nagbibigay ng napakataas na kahusayan.

Tulad ng nakikita natin, ang mga parabolic concentrator ay sumasakop sa isang pinakamainam na posisyon bilang ang pinaka-promising na solar concentrator na teknolohiya para sa mga darating na taon.