ИССЛЕДОВАНИЕ КОГЕНЕРАЦИОННОГОСОЛНЕЧНОГО МОДУЛЯ С ПРИЗМЕННЫМ КОНЦЕНТРАТОРОМ

Д.C. СТРЕБКОВ¹, академик РАСХН, директор
И.В. МИТИНА¹, кандидат технических наук, зав. сектором
Я. ЧАРЫЕВ², зав. кафедрой
К. САРЫЕВ³, старший преподаватель
¹Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства
²Туркменский государственный институт транспорта и связи
³Туркменский государственный энергетический институт

E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Резюме. Исследования проводили с целью разработки оптической схемы и расчета оптических и энергетических характеристик когенерационного солнечного модуля с призменным концентратором и зеркальными отражателями на рабочей и тыльной поверхности для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию и теплоту. Оптическая схема предложенного солнечного модуля, в отличие от других известных, содержит зеркальные отражатели на рабочей поверхности, расположенные над неработающими зонами, которые возникают при возвращении лучей от зеркальных отражателей на тыльной поверхности к фокусирующей призме. Поэтому в рассмотренной оптической схеме оптические потери от неработающих зон отсутствуют. Получены аналитические выражения для размеров неработающих зон и зон перекрытия лучей зеркальными отражателями на рабочей и тыльной поверхности фокусирующей призмы. Расчеты проведены для хода лучей, перпендикулярных рабочей поверхности модуля и отклоняющихся от нормали к поверхности на угол β₀. Сформулированы условия полного внутреннего отражения лучей в фокусирующей призме в зависимости от угла наклона зеркального отражателя к нормали рабочей поверхности, острого угла δ фокусирующей призмы и угла φ наклона зеркального отражателя на тыльной поверхности к поверхности фокусирующей призмы. Из сравнения трех типов оптических сред фокусирующей призмы сделан вывод, что для когенерационного модуля можно использовать дистиллированную воду, для фотоэлектрического модуля целесообразно применение кремний-органических жидкостей и полисилоксанового геля. При КПД солнечных элементов 15%, оптическом КПД 80% полный электрический КПД солнечного модуля составит 12%, тепловой КПД 40%, пиковая электрическая мощность при освещенности 1 кВт/м2 и площади модуля 0,6 м2 72 Вт, пиковая тепловая мощность 240 Вт. Геометрический коэффициент концентрации к = ctg φ при δ =31,5о, φ= 8о, ψ = 25о составит к= ctg 8°= 7,15, реальный коэффициент концентрации с учетом оптических потерь будет равен к=5,72. Это означает, что площадь абсорбера и площадь солнечных элементов снижается, по сравнению с планарными модулями и солнечными коллекторами без концентраторов, в 5,72 раза.

Ключевые слова: солнечная энергия, призменный концентратор, когенерационный фотоэлектрический модуль.