РОЗРОБКА ФАCЕТНОГО КОНЦЕНТРАТОРА ДЛЯ КОМБІНОВАНОЇ ФОТОЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ

Автор(и)

  • Віктор Нікітін Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна
  • Роман Зайцев Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна
  • Тетяна Храмова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна
  • Аліна Хрипунова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2313-8890.2022.05.04

Ключові слова:

фасетний концентратор, сонячна енергія, лінзи Френеля, оптична ефективність, сонячні модулі

Анотація

У статті досліджені особливості концентраторів сонячної енергії. Надана характеристика нині існуючих типів систем концентрації сонячної енергії: система слабкої концентрації та система високої концентрації. Наведено їх конструктивні особливості та недоліки. Зазначено, що одними з найбільш застосовуваних концентраторів є лінзи Френеля, але оптична їх ефективність обмежена низькими або високими температурами, оскільки внаслідок теплового розширення спостерігається зміна показника заломлення або деформація структури лінзи Френеля. Лінзи Френеля, які фокусують сонячне випромінювання на площі до 1 см 2, не дають можливості утилізації надлишкової теплової енергії. Складна геометрична форма параболічних концентраторів обумовлює коштовну технологію їх виготовлення, що, в свою чергу, суттєво збільшує собівартість виробленої ними електричної енергії. Люмінесцентні сонячні концентратори мають низький коефіцієнт концентрації сонячної енергії. Проведений аналіз показав, що існуючі концентратори сонячного випромінювання не дозволяють створювати конкурентноздатні у порівнянні з традиційними джерелами електричної енергії фотоенергетичні установки, які працюють при високих ступенях концентрації сонячного опромінення та утилізують надлишкову теплову енергію. З метою вирішення зазначених проблем, авторами розроблено фасетний концентратор сонячного випромінювання, наведено його характеристики та представлено лабораторний зразок. Досліджено питання оптимізації налаштування концентратору. Оприлюднено звіт щодо проведених натурних випробувань макету.

Посилання

Available at: https://razumkov.org.ua/statti/perspektyvni-tekhnologii-fotoelektrychnoi-soniachnoi-energetyky.

Resolution of the National Commission, carrying out state regulation in the spheres of energy and communal services (НКРЕКП), 29/09/2021 No 1637 "On the establishment of "green" tariffs for electric energy produced by private household facilities".

Luque A. and Andreev V. Concentrator Photovoltaics, Springer, Heidelberg, Germany, 2007.

McConnell R., Kurtz S., and Symko-Davies M. Concentrator photovoltaic technologies. Refocus. 2005. vol. 6, no. 4. P. 35–39.

Andrews Rob W., Pollard Andrew, Pearce Joshua M. Photovoltaic system performance enhancement with non-tracking planar concentrators: Experimental results and BDRF based modelling. IEEE 39th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). 2013. P. 0229–0234.

Sasaki K., Agui T., Nakaido K., Takahashi N., Onitsuka R., Takamoto T. Development of InGaP/GaAs/InGaAs inverted triple junction concentrator solar cells. AIP Conference Proceedings. 2013. Volume 1556. P. 22–25.

Kasaeian A., Tabasi S., Ghaderian J., Yousefi H. A review on parabolic trough/Fresnel based photovoltaic thermal systems. Renew. Sustain. Energy Rev. 2018. 91. P. 193–204. doi: 10.1016/j.rser.2018.03.114.

Hornung T., Hornung T. Ph.D. Thesis. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE; Freiburg, Germany. Ein-und Mehrstufige Optische Konzentratoren für Photovoltaische Anwendungen. 2013.

Steiner M., Bösch A., Dilger A., Dimroth F., Dörsam T., Muller M., Hornung T., Siefer G., Wiesenfarth M., Bett A.W. FLATCON® CPV module with 36.7% efficiency equiPed with four-junction solar cells. Prog. Photovolt. Res. APl. 2015. 23. P. 1323–1329.

Awan A. B., Zubair M., Praveen R. P., Bhatti A. R. Design and comparative analysis of photovoltaic and parabolic trough based CSP plants. Sol. Energy. 2019. 183. P. 551–565. doi: 10.1016/j.solener.2019.03.037.

Widyolar B. K., Abdelhamid M., Jiang L., Winston R., Yablonovitch E., Scranton G., Cygan D., Abbasi H., Kozlov A. Design, simulation and experimental characterization of a novel parabolic trough hybrid solar photovoltaic/thermal (PV/T) collector. Renew. Energy. 2017. 101. P. 1379–1389.

Slooff L. H., Bende E. E., Burgers A. R., Budel T., Pravettoni M., Kenny R. P., Dunlop E. D., Büchtemann A. A luminescent solar concentrator with 7.1% power conversion efficiency. Phys. Status Solidi RRL Rapid Res. Lett. 2008. 2. P. 257–259.

Zaitsev R. V. APlication of a magnetic field to increase the efficiency of crystalline silicon photoelectric converters: thesis Ph.D. in technical science : 01.04.07 / R.V. Zaitsev; National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Department of Physical Materials Science for Electronics and Solar Energy. Ukraine, Kharkiv. 2013.

Climate of Ukraine. Edited by V. M. Lipinsky, V. A. Dyachuka, V. M. Babichenko. K. Rajevsky, 2003.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-11-30

Номер

Розділ

ЕНЕРГЕТИКА, ЕЛЕКТРОНІКА ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА