ПАНЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ С КОНЦЕНТРАТОРОМ

Полезная модель относится к области солнечной энергетики наземного применения и может найти применение в устройствах солнечных батарей, предназначенных для электроснабжения домов, коттеджей, зданий сельскохозяйственного и промышленного назначения.
При использовании солнечных батарей требуется получать максимальную мощность с единичной площади фото активной поверхности. Эта цель может быть достигнута путем увеличения плотности светового потока на фотоэлектрические преобразователи. Одним из средств, решающим данную задачу, является концентратор, устанавливаемый на панель солнечной батареи.
Известна конструкция панели солнечной батареи с концентратором по US Patent, May 28, 1996, №5220747.
Концентратор этой панели солнечной батареи состоит из отражателей солнечного света, установленных по одному с обеих сторон панели. Отраженный поток от отражателя падает на половину ширины панели солнечной батареи, а сам отражатель выполнен в половину размера панели. Суммарный отраженный поток увеличивает освещенность солнечных элементов в 1,5 раза.
Известна конструкция, описанная в работе «Innovate solar panels pose many tests challengers» / Dunke Dick, Goerlitz Kurt // Sound and Vibr. 1337-31. NIO - с. 6, 8, 10. В отличие от рассмотренного выше варианта, здесь отражатели концентратора выполнены в размер панели, и суммарный световой поток на солнечные элементы удваивается.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является конструкция панели солнечной батареи по патенту RU №2282271, которая выбрана в качестве прототипа.
В отличие от предыдущих конструкций отражатели выполнены в виде составного концентратора, состоящего из двух отражателей, с одной или более сторон панели солнечной батареи.
Недостатком является то, что в данном случае необходимо постоянное падение солнечных лучей перпендикулярно поверхности солнечной батареи, а в случае изменения траектории падения солнечных лучей будет возникать тень, и конструкция не будет эффективна, так как изменение положения отражателей в течение дня не предусмотрено.
Задачей полезной модели является повышение эффективности за счет увеличения коэффициента концентрации солнечных лучей при эквивалентной суммарной ширине отражателей, установленных на подвижных шарнирах.
Технический результат изобретения: повышение коэффициента концентрации солнечных лучей на поверхности солнечной батареи при эквивалентной суммарной ширине отражателей. Сущность: концентратор, установленный по одной или более сторонам панели, прикрепленный к солнечной батарее с помощью подвижного шарнира, выполнен из отражателя, установленного с возможностью изменения угла наклона концентратора к панели таким образом, чтобы потоки солнечного света, отраженные от концентратора, равномерно падали на поверхность солнечной батареи.
При использовании одного концентратора с одной стороны панели (или нескольких концентраторов) солнечной батареи, установленного с возможностью изменения угла наклона по отношению к панели на подвижных шарнирах, при увеличении/уменьшении угла установки (угол между тыльной поверхностью отражателя и плоскостью панели солнечной батареи) в зависимости от угла падения солнечных лучей на поверхность солнечной батареи, увеличивается коэффициент концентрации, коэффициент полезного действия и эффективность солнечной батареи.
Поставленная цель достигается предлагаемой панелью солнечной батареи с концентратором, содержащей солнечную панель и один или несколько концентраторов, установленных с одной или нескольких сторон панели, причем концентраторы прикреплены к солнечной батарее с помощью подвижного(ых) шарнира(ов) и выполнены из отражателя, установленного с возможностью изменения угла наклона концентратора к панели в течение суток таким образом, чтобы потоки солнечного света, отраженные от отражателя, равномерно падали на поверхность солнечной батареи. Панель солнечной батареи снабжена микроэлектродвигателями, соединенными с концентраторами передаточным механизмом. Концентраторы снабжены системой нагрева для борьбы с наледью и снегом, например, в виде сетки из электропроводящего материала. Управление работой микроэлектродвигателей и системой нагрева производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, географические координаты места установки панели. Суммарная площадь всех концентраторов составляет от 0,5 до 2,0 площади панели. Панель солнечной батареи снабжена также кондиционером, предназначенным для охлаждения солнечной батареи в случае нагрева ее прямыми солнечными лучами до температуры свыше 100 градусов C.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой панели солнечной батареи с концентратором, на фиг. 2 - панель с концентраторами со всех четырех сторон, на фиг. 3 показана панель с измененными углами наклона концентраторов.
Панель солнечной батареи с концентратором (фиг. 1-3) содержит панель солнечной батареи 1, к которой посредством подвижных шарниров 3 прикреплены концентраторы 2. Для борьбы с наледью и снегом концентраторы снабжены системой нагрева 8 в виде металлической медной сетки, расположенной под отражательной поверхностью. Концентраторы 2 посредством передаточных механизмов соединены с микроэлектродвигателями 4, которые по команде компьютера поворачивают концентратор вокруг подвижного шарнира 3 и изменяют угол наклона концентратора относительно панели 1. Управление работой микроэлектродвигателей 4, системой кондиционирования 7 и системой нагрева 8 производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, географические координаты места установки панели. Суммарная площадь всех концентраторов составляет от 0,5 до 2,0 площади панели и зависит в основном от наличия свободного места. При установке панели на земле площадь концентраторов может быть больше, при установке панели на крыше дома - меньше. Указанный интервал является оптимальным. Солнечные лучи могут падать на панель 1 под разными углами. При падении вертикальных солнечных лучей 5 панель 1 может нагреться до высоких температур (свыше 150 градусов), что может привести к выходу панели из строя. Для охлаждения панели в таких случаях используется система кондиционирования 7, например, в виде трубок с циркулирующей водой. Такая система является необходимой при использовании солнечной батареи в южных широтах. При падении солнечных лучей 5 под углом к панели 2 они отражаются от концентратора 2 в виде лучей 6 и падают на панель 1 (фиг. 3).
Использование предлагаемой полезной модели позволяет снизить требуемую площадь солнечных элементов при эквивалентной мощности солнечной батареи, повысить эффективность и снизить стоимость солнечных батарей, что особенно важно при использовании для бытовых целей.