Информация о нахождении мощности солнечного концентратора и эффективности

Задача солнечного концентратора – сфокусировать солнечные лучи на емкости с теплоносителем. Эффективность солнечных концентраторов зависит от точной ориентации на солнце и свойств отражающей поверхности. Первое достигается использованием установок, следящих за солнцем, а второе – использованием покрытий с наибольшим коэффициентом отражения.

Высокую температуру, полученную с помощью солнечного концентратора можно использовать для опреснения воды, получения водорода, переработки пластиковых ТБО, в печах для плавки металлов, для приготовления пищи, и т. д.[2]

В качестве основания солнечного концентратора использована стандартная офсетная спутниковая антенна d = 0,55 м. Отражающая поверхность которой была выполнена из металлического скотча.

Антенна с помощью специального устройства закреплена на поворотном трекере, снабженном системой управления для ориентации на солнце. Наведение выполняется путем разворотов и последующего поддержания требуемой ориентации средствами СУД (система управления движением) и поворота солнечного концентратора электромеханическими устройствами. Внешний вид готовой установки приведен на рисунке.[3]

Солнечный концентратор на поворотной установке

Управление ориентацией на солнце выполнено с помощью пакета SolarOrientation, состоящего из двух программ: SOAutomatic и SOManual [1]. SOManual обеспечивает ручное управление поворотной системой с использованием текстовых команд. SOAutomatic призвана обеспечить автоматическое управление поворотной системой и автоматическое наведение солнечного концентратора на солнце (в направлении, параллельном направлению падения солнечных лучей).Для автоматического наведения установки на солнце, SOAutomatic использует численные алгоритмы, позволяющие определить текущее положение солнца на небосводе в зависимости от координат местности, времени суток и даты.[5,8]

На вход алгоритма поступают данные о времени и координаты местности. Время подразумевает под собой год, месяц, день, час, минуты и секунды (универсальное время). Расположение задается как широта и долгота в градусах.Оценка эффективности солнечного концентратора,установленного на поворотной установке, выполнялась путем измерения температуры воды в теплоизолированной алюминиевой емкости объемом 0,33л (приемник излучения), размещенной в точке фокуса концентратора. Система настроена так, что каждые 2 минуты происходит поворот установки по азимуту и элевации, сохраняя точку фокуса постоянной, относительно концентратора. Коэффициент концентрации солнечного концентратора [6] определяется по формуле (1)

к =

^солн где К - коэффициент концентрации; дпр- плотность излучения на поверхность приемника в фокальной плоскости, Вт/м2; дсолн-плотноеть солнечного излучения, Вт/м2 ; дпр и дсолн определены с помощью измерений и составили соответственно 14,3^ 103 и 940 Вт/м2 . Таким образом коэффициент концентрации равен

_ 14,3 • 103 _

^К =  940  =

15,2

Количество теплоты Q, использованное на нагрев воды в приемнике излучения, полученное излучением от концентратора (2)

Q = С вод • ^ вод • (^ 2 - ^ 1 )

где Q - количество теплоты, кДж; Свод- удельная теплоемкость водыДж/кг , ^;

т_вод- масса воды, кг; (Т 2 - Т 1 ) - разность температур.Q = 132,6 - 41,7 = 90,9 кДж

Тепловая мощность за интервал времени τ 2 - τ 1 в режиме нагрева воды (3)

Р =

^2—^1’

где Р - тепловая мощность, Вт.

КПД установки (4)

90,9 • 10 3

Р =-------

21 • 60

= 72 Вт.

_    Р

''уст = Чсолн • К • Л р где P - тепловая мощность, Вт; дсолн - плотность солнечного излучения Вт/м2;

К - коэффициент концентрации; Лпр— площадь поверхности приемника излучения.

'^уст 828-15.2-2.2-10 -2       '

Низкий КПД солнечного

качеством отражающей приемника излучения. В

концентратора, η = 26 %, объясняется низким поверхности и недостаточной теплоизоляцией дальнейшем предполагается совершенствование отражающего покрытия, с целью повышения КПД установки. [6,9,10]

Максимальная температура, полученная при испытании солнечного концентратора составила 205 °С