Концентраторы и системы слежения

Для повышения эффективности использования энергии солнечного излучения в солнечных электростанциях применяются концентраторы и системы слежения за Солнцем, представляющие периферийные устройства.

Для определения параметров концентратора введем понятие граничного луча. Граничный луч – это луч, падающий перпендикулярно плоскости приемника, попадающий на верхнюю границу концентратора, и после n отражений попадающий на границу приемника. Очевидно, что после n отражений направление луча должно быть перпендикулярно образующей концентратора. В этом случае граничный луч отразится от образующей концентратора в ее нижней точке и, повторив свой ход в обратном направлении, выйдет из концентратора. Все остальные лучи, попадающие в приемное отверстие концентратора, после не более n отражений попадут на приемник.

На рисунке 4.12 показан ход граничного луча при двукратном отражении в четырехгранном или коническом концентраторе.

Рисунок 4.12. Ход граничного луча в четырехгранном

концентраторе при двукратном отражении

D – диаметр или сторона входного отверстия, d – диаметр или сторона выходного отверстия, H – высота концентратора, α – угол раскрытия.

Параметры концентраторов с линейной образующей связаны между собой соотношениями:

                                                                           (4.17)

                                                                            (4.18)

                                                                                (4.19)

Здесь K – коэффициент концентрации;

n – количество отражений граничного луча до попадания на приемник;

L – длина образующей, м

Плоские концентраторы не допускают больших разориентаций. Так при угле разориентации более 2 градусов их ширина возрастает в десятки раз.

Гораздо бόльшую разориентацию допускают параболические фоконы.

любой луч, попадающий в фокон со стороны входного отверстия под углом не более α, дойдет до его выходного отверстия, при больших углах падения луча, он, многократно отразившись, выйдет из фокона.

Рисунок 4.21. Параболический фокон

Таким образом, параболические фоконы допускают разориентацию на Солнце вплоть до угла α. Это и определяет целесообразность применения параболического фокона.

Геометрические параметры параболического фокона связаны между собой соотношениями /2, 4/:

d = D sinα                                                                                   (4.31)

H = 0,5 (D + d) ctgα                                                                   (4.32)

Коэффициент концентрации параболического фокона равен:

                                                                      (4.33)