заведующий лабораторией ВИЭСХ, канд. техн. наук
VIESH, head of laboratory, Ph.D., senior research associate
директор ГНУ ВИЭСХ, академик РАН, д-р техн. наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ
VIESH, director, academician RAS
ведущий научный сотрудник ВИЭСХ, канд. техн. наук, старший научный сотрудник
leading research associate, higher education, Ph.D., senior research associate
В данной работе исследованы новые фотоэлектрические модули, включающие трапециевидные приемники, на гранях которых смонтированы фотоэлементы, и полупараболоцилиндрические концентраторы, обеспечивающие эффективное преобразование солнечной энергии в тепловую и электрическую. Проведено математическое моделирование для создания алгоритма расчета конструкции теплофотоэлектрического модуля с заданными энергетическими параметрами с использованием законов геометрической оптики, а также тепло- и массообмена. При использовании подобных модулей, в основе которых находится параболоцилиндрический концентратор c фотоприемником и системой протока теплоносителя, воз-можно создание когенерационных установок для выработки электричества и тепла. Разработанные и изготовленные макетные образцы модулей исследовались на соответствующих стендах и испытывались в натурных условиях. Отклонение экспериментальных значений от расчетных не превышало 10%. Такой солнечный модуль с полупараболоцилиндрическим концентратором с линейчатым трапециевидным фотоприемником концентрированного излучения и системой протока теплоносителя при испытаниях генерировал максимальную мощность 254 Вт при температуре ФЭП 43 °С, 219 Вт при температуре 74 °С и 236 Вт – при 58 °С. Конструкция обеспечивает работу солнечного фотоэлектрического модуля при высоких (до 50 крат) концентрациях и равномерном (до 0,25 от среднего значения) освещении фотоприемника. Отдельно на экспериментальном модуле проведены исследования матричного высоковольтного фотопреобразователя, состоящего из 3 параллельно соединенных фотоэлементов, закрепленных на трапецеидальном фотоприемнике. Показано, что матричные высоковольтные элементы при концентрированном облучении более эффективны, чем при непосредственном освещении солнечным светом, значения коэффициентов заполнения ВАХ m = 0,728 и 0,660 соответственно.
In this paper some new photovoltaic modules, including trapeziform with mounted photoсells receiver and half-parabolocylindrical concentrator, to ensure efficient conversion of solar energy into heat and electricity, was investigation. The mathematical modeling to creation a computational algorithm design thermo-photoelectrical module the specified power parameters using laws of geometrical optics, as well as heat and mass transfer. When using such modules, in which basis is half-parabolocylindrical concentrator and photocell system with coolant flow can create cogeneration plants to generate electricity and heat. Developed by this method of model samples are examined for appropriate stands and tested in field conditions. The heat and electrical parameters become defined according to the calculation results to within 10%. The solar module with half-parabolocylindrical concentrator, trapeziform concentrated radiation receiver with mounted photoсells and coolant flow system delivers maximum output 254 W at 43 °C, 219 W at 74 °С and 236 W at 58 °С. Concentrating solar radiation to 50, uniformly of insolation 0.25. The solar module with half-parabolocylindrical concentrator, trapeziform concentrated radiation receiver with mounted matrix high-photovoltaic сells and coolant flow system was investigated also. Coefficients of occupy volt-amperes characteristic was m = 0,728 and 0,660 for concentrate and non concentrate solar stream correspondingly.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.