автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Исследование и разработка стационарных составных параболоцилиндрических концентраторов для фотоэлектрических и тепловых преобразователей солнечной энергии

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК (РАСХН)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (ГНУ ВИЭСХ)

На правах рукописи

ЛИТВИНОВ Павел Павлович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СТАЦИОНАРНЫХ СОСТАВНЫХ ПАРАБОЛОЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОНЦЕНТРАТОРОВ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.14.08-"Энергоустановки на основе возобновляемых

видов энергии"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук Тверьянович Эдуард Владимирович

доктор технических наук Тариижевский Борис Владимирович

доктор технических наук Харченко Валерий Владимирович

Московский энергетический институт (технический университет)

Защита состоится « / » 2005 г. в liT часов на заседании

Диссертационного совета Д' 006.037.01 в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) по адресу: 109456, г. Москва, 1-ый Вешняковский проезд, д. 2.

Тел.: (095) 171-19-20 Факс: (095) 170-51-01 E-mail: viesh@dol.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВИЭСХ.

Автореферат разослан «¿V » 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А. И. Некрасов

г.со б-*

206О

ШЧЧУО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РЛБО ГЫ

Актуальность работы. Уровень жизни любой общественной формации, развитие государства связаны с обеспечением энергией. В течение прошедших столетий по мере развития произюдственно-экономических отношений энергетика превретилась в базовую отрасль, от состояния которой зависит не только уровень сельскохозяйственного и промышленного производства, обеспечения продукцией населения страны, но и поддержание высокого уровня жизни.

В настоящее время более 86 % производимой электрической и тепловой энергии вырабатывается на АЭС и ТЭЦ работающих на органическом ископаемом топливе Производство электроэнергии на ТЭЦ сопровождается не только химическим загрязнением окружающей среды (ежегодно только углерода в форме углекислого газа выбрасывается в атмосферу около 5,5 Гт) и истощением ограниченных природных ресурсов, но и приводит к "тепловому загрязнению" Земли. Использование же АЭС сопряжено с проблемами обеспечения безопасности их эксплуатации, переработки радиационных отходов и опасностью радиационного загрязнения.

Исследования показали, что для решения возникших проблем перспективно использование возобновляемых источников энергии. Основное преимущество возобновляемых источников энергии - их неисчерпаемость и экологическая чистота.

Непрерывный рост цен на традиционные энергоносители и на электрическую энергию, получаемую в основном от сжигания ископаемого топлива, обуслоапен прежде всего ростом себестоимости добываемого топлива и увеличением затрат на его трансгортаровку В то же время, наметалась устойчивая тенденция снижения стоимости энергии, получаемой от возобновляемых источников.

Получение теплоты и электричества с помощью солнечной энергии, прежде всего, представляет интерес для автономных и удаленных потребителей в виде отдельных небольших поселков, фермерских хозяйств и отдельных домов. Задачи удовлетворения потребностей автономных и удаленных потребителей в энергии приводят к развитию солнечных тепловых и фотоэлектрических установок.

Использование концентраторов в солнечных установках позволяет повысить температуру теплоносителя в случае теплового преобразования энергии. При фотоэлектрическом преобразовании концентраторы позволяют увеличить эффективность и уменьшить количество дорогих солнечных элементов.

Использование концентрирующих систем, работающих на средних и высоких концентрациях, должны иметь системы слежения. Это приводит к удорожанию всей конструкции, усложнению эксплуатации и уменьшению надежности работы, В то же время, известны концентраторы, которые способны работать в стационарном режиме, не требующие слежения за солнцем.

Стимулом для выполнения данных исследований послужил контракт с Минэнерго России по проекту «Разработка солнечной тепловой электростанции с концентраторами солнечной энергии и гидропаровым турбогенератором мощностью 10-15 кВт» на создание солнечной электростанции с концентраторами солнечного излучения и гидропаровой

турбиной разработки НПВП 'Турбокон" (г. Калуга). По контракту ВИЭСХ должен был разработать солнечную тепловую установку для получения теплоносителя выше 100 °С.

Круг решаемых в работе вопросов затрагивает не только разработку солнечных тепловых модулей со стационарными концентраторами, но и создание солнечных фотоэлектрических модулей для комбинированного энергоснабжения.

Цепью работы является исследование и оптимизация энергетических характеристик отражающих оптических систем оо стационарными составными паработоцилиндрическими концентраторами и создание на их основе солнечных тепловых и фотоэлектрических модулей.

Задачи исследований:

1. Исследование работы стационарного и-образного гараболоциливдрического концентратора солнечного излучения для приемников с двухсторонней рабочей поверхностью, разработка адекватной математической модели стационарного концентратора солнечной энергии с целью определения опгаматьных параметрических углов, положения приемника и профиля отражателя.

2. Разработка теплового модуля со стационарными концентраторами для получения температуры теплоносителя выше 100 °С.

3. Разработка методики проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях.

4. Определение экспериментальных характеристик образцов солнечных модулей со стационарными концентраторами.

5. Проведение оптимизации компоновки солнечных модулей в составе солнечной станции (поля модулей).

6. Проведение технико-экономического обоснования использования разработанных модулей для электро- и теплоснабжения.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель расчета стац ионарных Ь'-образных концентраторов, позволяющая спроектировать новый более эффективный профиль стационарного концентратора с максимальной годовой выработкой энергии.

2. Аналитически исследовано влияние на выработку энергии концентратора с поверхностью, аппроксимированной плоскими зеркалами (фацетами) в составе фотоэлектрических модулей и предложена оптимальная конфигурация отражающей поверхности и положения приемника

3. Впервые проведены теплотехнические исследования солнечных модулей со стационарными и-образными концентраторами для получения теплоносителя выше 100°С.

4. Разработана методика проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях.

5. Разработаны три новых типа термостабилизации солнечных 'элементов в комбинированных солнечных модулях для выработки тепла и электричества.

6. Исследован вопрос и обосновано оггшматьное расположение солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе солнечной установки (поля модулей).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель U-образного стационарного концентратора

2. Результаты теплотехнического расчета солнечного модуля со стационарным концентратором и двухсторонним приемником излучения.

3. Методика проведения испытаний стационарного концентратора в натурных условиях.

4. Различные типы систем термостабилизации солнечных элементов в составе фотоэлектрических модулей.

5. Результаты экспериментальных исследований оптико-энергетических характеристик солнечных модулей со стационарными концентраторами.

6 Результаты исследований работы солнечных модулей со стационарными , концентраторами в составе установки (поля модулей).

Достоверность научных результатов и основных выводов подтверждена совпадением аналитических данных с данными испытаний солнечных модулей, а также i высокой воспроизводимостью экспериментальных данных.

Практическая ценность работы.

В результате проведенных исследований разработан новый тип стационарного U-образного параболоцилиндрического концентратора с геометрической концентрацией 3,45, на основе которого осуществлена разработка солнечных фотоэлектрических модулей для комбинированного энергоснабжения и солнечного теплового модуля для получения теплоносителя с рабочей температурой выше 100 °С.

Работа по исследованию солнечного теплового модуля со стационарным концентратором велась в рамках государственного контракта № 03-14-126 от 07 07.2003 i. с Минэнерго Российской Федерации по проекту «Разработка солнечной тепловой электростанции с концентраторами солнечной энергии и гидропаровым турбогенератором мощностью 10-15 кВт».

Работы по созданию солнечного модуля со стационарным концентратором для комбинированного элекгротсплоснабжения выполнялись в соответствии с контрактом № 5-04 с фирмой "Paolo Campolini & F.Ili Snc" (Италия).

Научные материалы диссертации, содержащие результаты проведенного исследования профиля стационарного симметричного параболоцшшндрического концентратора, переданы на "Ковровский механический завод" (Россия). Материалы использованы для выполнения солнечного модуля с приемником излучения с двухсторонней рабочей поверхностью.

В рамках диссертационной работы разработана методика проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях.

( Апробация.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях:

- 4-я Международная научно-техническая конференция «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (12-13 мая 2004 г., г. Москва, ГНУ ВИЭСХ).

- The 5th ISES EUROPE SOLAR CONFERENCE 14. Internationales Sonnenforum der DGS e.V. The Focal Point for Solar Science, Business and Industry in Europe co-ordinaled with Intersolar2004 (20-23 June 2004, Freiburg).

П Международная научная конференция «Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития байкальского региона» (17-21 июля 2004 г., г. Улан-Уд э). IV Научно-практический семинар «Малая и нетрадиционная энергетика, энергосберегающие технологии и новые методы передачи электроэнергии» (22 октября 2004 г., г. Москва, ВВЦ).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 9 работ, включая решение о выдаче патента Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы составляет 137 страниц, включая 2 страницы приложений, содержит 43 иллюстрации и 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность темы, рассматривается ее научная новизна и практическая ценность, приводятся положения, выносимые на защиту, кратко излагается содержание работы.

Первая глава диссертационной работы включает в себя анализ состояния вопроса преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, обзор разработок и исследований в области концентраторов солнечной энергии.

Анализ литературных данных позволил сделать следующие выводы.

Наиболее распространены отражающие (зеркала с образующими различной фермы) и преломляющие (линзы и линзы Френеля) концентраторы солнечного излучения

Использование отражающих зеркал с образующими различной формы, работающих на средних и высоких концентрациях, требуют применения систем слежения за солнцем, что увеличивает стоимость установок, усложняет эксплуатацию и обслуживание, уменьшает их надежность.

Из всех преломляющих систем наибольшее распространение получили системы с линзами Френеля. Это объясняется простотой их устройства Система слежения за солнцем для них мажет бьпъ более грубой, чем для отражающих систем, что делает ее более надежной. Недостатком является большие потери на френелевское отражение, а также наличие потерь энерпти за счет взаимного затенения преломляющих рисок (суммарные потери от затенения и френелевского отражения могут достигать 15 %).

Стационарные концентраторы позволяют исключить системы слежения, а также имеют возможность концентрировать не только излучение, идущее от солнца, но и излучение, рассеянное околосолнечными участками неба в пределах параметрического угла

Однако использование стационарных концентраторов ограничено либо из-за

значительной неравномерности плотности сконцентрированного солнечного излучения на поверхности выхода, которая усиливается при углах, близких к параметрическому (фоклины), либо из-за низкой степени концентрации (призмоконы); либо из-за больших оптических потерь и невозможности работы с приемниками солнечной энергии с двухсторонней рабочей поверхностью (У-образные линейный и сфероцилиндрический фоклины, составные фоклин-призматические концентраторы).

Недостатком стационарного концентратора с системой дослеживания светового потока является необходимость изменения положения вторичных отражателей в течение года. Проведенный анализ работы таких концентраторов показал, что д ля эффективной работы такого концентратора положение вторичных отражателей необходимо изменять в течение года не дискретно, как предполагалось ранее, а каждый день, для чего был спроектирован механизм ориентации. На механизм ориентации вторичных зеркал получен патент Однако такой концентратор не является в прямом смысле стационарным, т. к. имеет подвижные части, удорожающие конструкцию.

Составной параболоциливдрический стационарный концентратор может работать круглый год в неподвижном режиме, для него может быть использован двухсторонний приемник солнечного излучения. Геометрическая концентрация его порядка 3,5 крат.

Между тем, и-образный профиль стационарного концентратора остается слабо исследованным. Не исследовано время работы такого типа концентраторов в течение года, 1 те решены задачи выбора оптимальных параметрических углов, определения оптимального профиля отражающей поверхности.

Проведенный анализ позволил обосновать постановку задач диссертации.

Вторая глава диссертационной работы посвящена исследованию и разработке Ц-образных параболоцилиндрических отражающих поверхностей для стационарных концентраторов. В главе описана математическая модель и-образного концентратора приведены аналитические исследования его характеристик.

Идеальный профиль и-образного несимметричного стационарного концентратора со сплошным отражающим покрытием (рис. 1) образуется двумя ветвями параболы АВ и СО, развернутыми относительно общего фокуса И на параметрические углы <Х| и а2 соответственно и соединенных между собой по окружности ВС.

В концентраторе при улавливании солнечных лучей со склонением солнца 5, при условии: |6|<СХ|, |5|<а2> все лучи направляются на приемник ОГ, расположенный ниже фокуса концентратора Р.

ч- Рис. 2 Геометрическая интерпретация

Pw 1 Гюметрия идеи ыкео профитстярон^люгп U- лителитшесшйлюде.тфсщегтюй

образного несимметричного концентратора шщентрирукяцей пюжмы

Стационарный U-образный иараболоцилиндрический концентратор описывается

следующими расчетными формулами.

Ширина концетратора по миделю:

. - , , 1 , 1 1 , чта, +sina, tina, + sina, ,,,

L-2 f (- - (--+---tga, smat~tga2 una¡)-------+- - - J.(l)

tg(a,+a2) cosa, cosa2 2 -tg'fa,+a}) 2

Геометрическая концентрация:

h h con, ¡ Длина дуги:

„ _2-f / / / ígi,■ sim: +tgpt- um, sim, + sim, sim^siru,

/Су Q — " -" ~ (" — *{ - +--J— —________ —---|------—----------j _

h h con, tgfa,-ia2) cosx, cosa, íg(x,+a2) 2-tg(af+a2) 2

sh(2-arcsh ' ;

Iii I 1 tg2/i

K„„„~f (2 arah—— ckiarcsh —)-arcsh----ch2 arcsh— )л-------- —+«, +

tgla, igTa, tg?^ t&cti 2

sty2-arcsh

Iii I 1 tg2a,

+2-arcsh--chfarah- -)-arcsh--cH2 arcsh--Jh—---—+a,j

tg2a2 tgTxx, tg2a, tg2a, 2

Исследована рабога фацегных короткофокусных концентраторов Расчет фацстных сисгем, в отличие от систем со сплошным отражающим покрытаем, обладает рядом специфических особенностей. Как показывает анализ концентрирующей способности (¡зацеп, корректный расчет фацетной концентрирующей системы можно осуществить, только если учитывается вклад каждой фацеты в суммарный поток. Применительно к малофацетным системам, с числом фацет не более нескольких десятков, этот метод оказывается единственным, так как применение статистического подхода невозможно.

Фацелия концентрирующая система стационарного li-об разного параболоцилиндрического концентратора (рис 2) является разрывной функцией и в общем виде описывается совокупностью сисгем уравнений:

и

у; =4 /■х,,при_ута% >у, >0

УJ =/2 -(*, - /)\при_0>у, >утт . (4)

СУ, -У^,)1 -(*, -*к..)2

В работе был проведен расчет облученности приемника. В результате выполнения расчета по всем фацетам концентратора был получен массив данных о характере облученности приемника, в результате чего был определен эффективный размер приемника солнечного излучения и его положение по высоте фокальной плоскости.

Исследования показали, что фацетные стационарные концентраторы имеют меньшие мощность и концентрацию, чем стационарный концентратор со сплошным отражающим покрытием. Это связано, прежде всего, с частичной потерей излучения, выходящего за пределы приемника солнечного излучения. Причем, при уменьшении ашосительной ширины фацет t/£ увеличивается и мощность фацетного концентратора: lim^ Рф - Р. Кроме того,

наблюдается большая неравномерность работы фацетного стационарного концешрагора в течение года при расположении фацет по внутренней стороне шаблона с идеальным расчетным профилем. Увеличение высоты приемника фацетного стационарного концешрагора хотя и позволяет более полно утилизировал, солнечную энергию, однако, веде! к значительному снижению геометрической концентрации. Хорошие энергетические показатели наблюдаются при расположении фацет по касательной к наружной стороне шаблона с идеальным профилем.

Проведено математическое моделирование работы стационарного концентратора в течение года, которое необходимо, прежде всего, для определения его энергетических характеристик.

Одним из технических решений, направленных на повышение производателыюсти фацетного стационарного концентратора, является выполнение зазора между приемником солнечного излучения и концентратором в фокатьной плоскости. Резулыаты макетных исследований стационарного параболоцилиндрического концешрагора солнечной энергии с параметрическими углами а=23,5° показали, что между приемником солнечного излучения и коштентратором в фокальной плоскости целесообразно выполнять зазор величиной 20 % от фокального расстояния. Эффект увеличения мощности достигает при дам 9 %.

Описанная математическая модель показала, что использование стшдионарных концентраторов с параметрическими углами а—23,5° не оптимально При 8>а солнце в течение всего дня остается вне зоны видимости концентратора. 11ри угле cic ioi гсния солнца 5, близком к а, концентратор работает непродолжительное время Время работы концентратора согласно представленной схемы при различных углах а на широте местности г. Москва представлена на рис. 3. Анализ показал, чго чем больше параметрический угол концешрагора а, тем больше время его работы в году. Однако при увеличении параметрического угла снижается геометрическая концентрация К„ поскольку уменьшается ширина по миделю стационарного концентратора

!

В<

а ,

щ « -/Ж Г^Ч Ы-

—

г ^ . 1 Г с 1' ЧУ/ А» | с '1 1 я \\ V

} г в

■ а

1 1 1

* -Н-

{г

— Н\— И- М-Зй

11 1 } II 10} 121 141 Ш ! | ; II 201 231 241 291 301 321 } П 1.1. 1.1

МИ 1 и т

—. ¡—из 1—гб «—» 1—" '—1—™ "

л«- 3 Время работы стационарною и-сбразнпго -I Энергетические щхвощжпши

сштепцмчноюшщгнтраторавгоду

Оптимизация на ЭВМ при помощи среды математического моделирования МаЙаЬ 9.0 при различных геометрических размерах концентратора позволила получись графики энергетических характеристик стационарного концентратора (рис. 4).

Стационарный конце! пратор при параметрическом угле 0=23,5° в дни, близкие к летнему и зимнему солнцестоянию, имеет провал в выработке энергии. Максимальная выработка энергии в течение года приходится на стационарный концентратор с параметрическим углом 0=27,5°. В этом случае выработка энергии больше по сравнению с выработкой энергии стационарным концентратором с параметрическим углом о=23,5° на 9 %. Коэффициент геометрической конценфации такого профиля К,г=2,96. Увеличение геометрической концентрации возможно за счет наращивания боковых параболических стенок стационарного концентратора до анертурного угла (3=23,5° В этом случае геометрическая концентрация составляет КпгЗ,45. Увеличение суммарной выработай энергии составляет 38 % по сравнению с концентратором при од инаковых параметрическом и апертурном углах а=(3=27,50, или в 1,5 раза по сравнению с концентратором при одинаковых параметрическом и апертурном углах «={3=23,5 .

Распределение солнечной энергии по поверхности приемника в концентраторе с оптимизированным профилем более равномерно, что благоприятно сказывается на работе приемника солнечного излучения.

В третьей главе рассматривается энергетический анализ теплового солнечного модуля со стационарным И-образным концентратором солнечного излучения для получения температуры теплоносителя выше 100 °С, предложена методика и технические средства проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концешраторами в натурных условиях, учитывающая геометрические характеристики и условия работы стационарных концентраторов В третьей главе выполнено также определение основных параметров опьпных образцов солнечных модулей, а также представлены результаты их испытаний.

При проектировании солнечного теплового модуля была поставлена задача получения рабочей температуры теплоносителя на выходе выше 100 °С.

Тепловая схема замещения модуля, представлена на рис. 5.

rl

К-,»

rl

L—{=3-

«*.....

r'l,

r:„.

r'l

Pik 5 Схема замещения.

Тепловой баланс концентратора имеет вид: Qm =От„ *-Q„m. Определение КПД проектируемого теплового солнечного модуля ri :rQm/Qmu сводится к расчету схемы рис. 5 Расчет схемы удобнее всего производить методом итераций с применением ЭВМ.

Как показал анализ, стационарный U-образный параболоцилиндрический концентратор обеспечивает относительно невысокую концентрацию солнечной энергии. Однако эта концентрация позволяет получать на облучаемых поверхностях тепловые напряжения, достаточные для работы низко- и среднегемпературных потребителей.

По результатам анализа, КПД проектируемого теплового модуля при получении рабочей температуры 120 °С и интенсивности солнечной радиации 500 Вт/м2 составил 20 %, а ири температуре 70 °С - 48 % при том же уровне солнечной радиации.

Методика проведения шгурных испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами. Натурные испытания являются важным этапом в облает разработки и исследований солнечных модулей со стационарными концентраторами. Между тем, испытания солнечных модулей со стационарными концентраторами несколько отличаются от испытаний планарных модулей и солнечных установок с концентраторами, имеющими одтту (две) степени свобода

На рис. 6 приведена область зрения стационарного концентратора. При этом угол а ■зависит егг времени и периода работы стационарного концентратора в году.

Рис. 6. Область ареры рассеянной солнечной радиации, котораяуцавтшается апащюнсриым концентраторам. 1-плоскость горизонта, 2 секторщт офазованныйплоскостыожтттикив день равноденствия

Рис 7 Насадкадляпирсвюметра, имитирующая область сферыулавливанж рассеянной состаттяцейсолнечнойрадиации

Согласно изотропной модели интенсивность солнечной радиации на наклонной поверхности/,, воспринимаемая стационарным концентратором, определяется формулой:

Л =/.•*,+/,■*, (5)

где М),7-^+0,3 - коэффициент, учитывающий степень улавливания стационарным концентратором рассеянной составляющей солнечной радиации.

Коэффициент к', определяется как отношение части видимой стационарным концентратором сферы к общей ее площади:

90°

к'=--------г- . (6)

а (90°

к ,

-агсЦ -)

Для профиля с I ираметрическими углами а=27,5° £=0,7-0,275+0,3=0,49.

Для проведения натурных испытаний изготовлена специальная насадка (рис. 7), устанавливаемая на головку пиранометра и имитирующая область сферы улавливания рассеянной составляющей солнечной радиации. Насадка покрьпа черным лаком с поглощающей способностью, близкой к поглощающей способности абсолютно черного тела.

Разработан и построен экспериментальный образец теплового модуля ТСМК, который состоит из параболоцилинлрического стационарного концентратора с коэффициентом геомефической концентрации 3,45 и теплового приемника солнечного излучения типа "лист-труба". Внешний вид экспериментального образца теплового модуля ТСМК представлен на с. 8.

Р-,

__ - — —

.. . -1--^--

\- )—1

Рис. Я В/^шпмгшд эксперта 1гпшы1оэоп(раща теплового аптечного модуля ТСМК.

(|иы\-!ь\) к, град м /Вт

Рис, 9 Эффективность солнечного тегжяого модуля е ювисимости от отношения разности температур на входе и выходе к интенсивности солнечной радиации4

Приемник солнечного излучения представляет собой медную трубу внутренним диаметром 10 мм, соединенную со стальной листовой полосой толщиной 2 мм и шириной 100 мм. Приемник излучения покрыт черной эмалью. Концентратор закрыт стеклом марки М1 толщиной 4 мм. В качестве тешюизолягора используется тешюизолирующий материал "Тешюфлекс" на основе вспененного полиэтилена Теплоизолягор укладывается в два слоя по 5 мм каждый с прослойкой алюминиевой фольги. Теплоносителем является кремнийорганическая жидкость ПМС-10. Жидкость ПМС-10 не изменяет своего агрегатного состояния в пределах теш гератур -40-1200 °С, что способствует эксплуатации в зимний период и применению теплоносителя в области высоких температур.

Тепловые параметры образца теплового солнечного модуля определялись путем снятая тепловых характеристик. Измерялась температура теплоносителя на входе в приемник солнечного излучения и выходе из приемника солнечного излучения в каждом из положений, температура на поверхности приемника, темперапура окружающего воздуха, температура воздуха внутри модуля, а также расход теплоносителя за измеряемые промежутки времени. Одновременно измерялась интенсивность солнечного излучения. Измерение параметров тепловых характеристик и других сопутствующих величин проводилось при двух стационарных положениях экспериментального образца: при точной ориентации на солнце (имитация склонения 0°) и при имитации склонения 23,5°. Суммарная относительная погрешность расчета тепловой мощности составила дРтпк=8,6 %.

Эффективность солнечного тешювого модуля в зависимости от разности тем1 юратур на входе и выходе (4л-4х) представлена на рис. 9. Основные технические данные солнечного тепловою модуля представлены в табл. 1.

Значительного снижения полного коэффициента тепловых потерь (Ц =4,6 ВтДм^С)) по сравнению с плоскими модулями с одинарным остеклением без селективного покрытия удалось добиться путем уменьшения площади теплоприемника (посредством иcпoльзoвaíшя стационарных конце[праторов солнечного излучения), а также вследствие применения качественной теплоизоляции. Полный коэффициент тепловых потерь Ц может быть уменьшен, а равновесная температура увеличена, если в качестве прозрачного о!раждения использовать вакуумный стеклопакет. По расчетам, при использовании вакуумного стеклопакета полный коэффициент тепловых потерь сосшт Ц-3,5 Вг/^М^С) (при плотности потока солнечного излучения 565 Вт/м2, температуре окружающего воздуха -25 °С).

Таблица 1

_____Техническая характерна ика модуля 1СМК _ ____

Параметр Значение

Тип концетпратора

Коэффициент геометрической концентрации Равновесная температура1, "С

Полный коэффициент тепловых потерь Ц, Вт/(\Г°С)

Рк-(т-а-р)

Пиковая тепловая мощность при температуре теплоносителя на выходе 120 °С, Вт

Пиковая тепловая мощность при температуре теплоносителя на выходе 70 °С,Вт

Период эксплуатации

Масса сухая, кг

иараболоцилиндрический

стационарный__

_ 3,45_

145 4,6

400

круглый год

24

Примечание: 1 Характеристика приведете при плотности потока солнечного изучения 565 ВЛг, температуре окружающего воздуха +25 °С

2. Характеристика приведена при плотности потока солнечного излучения 1000 ВЛг, температуре окружающего воафха+25

Разработка и испытание систем термостабилизации солнечных элементов в составе фотоэлектрических модула? для комбинированного энергоснабжения. Разработано и построено два фогоалекгрических солнечных модуля ФСМК-50-6-ДФ(рис. 10)иФСМК-50-6-ДФ(И) (рис. 11) со стационарными концетпраторами для комбинированного

Рис 10 Общийвид модуля ФСМК-5(У6-ДФ

Солнечные элементы в этих модулях охлажд аются теплоотводащей жидкостью с двух сторон. В качестве теплоносителя может бьпъ использована любая оптически прозрачная жидкость. Предпочтение отдается воде в силу ее распространенности, низкой стоимости, а также с учете»! ее хороших теплотехнических показателей.

Солнечные элеменш герметизировшты светостойким полимером згсил-винил-ацетат (ЭВА), что исключает попадание воды на солнечные элемешы и коррозию контактов. Канал для циркуляции теплоносителя выполнен в виде стеклянных стенок.

Стационарный фацетный концентратор ФСМК-50-6-ДФ имеет угол зрения 47°, а ФСМК-50-б-ДФ(И) - 55°. Благодаря увеличенному углу зрения модуля ФСМК-50-6-ДФ(И) по сравнению с модулем ФСМК-50-6-ДФ достигается увеличение среднегодовой выработки энергии.

Длина концентраторов обеспечивает работу модулей в течение 8 часов в световой день. Между приемником солнечного излучения и концентратором в модуле ФСМК-50-6-ДФ выполнен зазор, равный 20 мм.

Электрические параметры образцов фотоэлектрических модулей определялись под непосредственным воздействием солнечной радиации путем снятия вольт-амперных характеристик методом амперметра-вольтметра с регулированием нагрузки реостатами. Од новременно с помощью пиранометра и гальванометра измерялась интенсивность прямого солнечного излучения. Измерение параметров вольт-амперных характеристик и других сопутствующих величин проводилось при трех стационарных положениях экспериментального образца: при точной ориентации на солнце (имитация склонения 0°), при имитации склонения 13° и при имитации склонения 23,5° (азимутальная ориентация на положение солнца во всех опытах одинакова - точно на Солнце А=0). По данным вольт-амперных характеристик были рассчитаны значения оптимального тока и оптимальной электрической мощности в каждом ив положений модуля. Приведение элеюрических параметров модуля к интенсивности ^-1000 Вт/к2 и температуре 1=+25 °С проводилось с использованием коэффициентов по графикам: 1=КДе, 1=^), 11=ср(Т=) и=^(Т). Суммарная

относительная погрешность расчета электрической мощности №я,ш =8,6 %.

Экспериментальные выходные мощностные характеристики модуля ФСМК-50-6-ДФ при различном склонении солнца представлены на рис. 12, а ФСМК-50-6-ДФ(И) - на рис. 13 Для солнечных фотоэлектрических модулей определялась температура перегрена

солнечных элементов по формуле: &t = ^—, где At^, - превышение температуры т

к, ■ п

солнечных элементов в момент времени от начала эксперимента, Uo - напряжение холостого хода модуля перед началом эксперимента, Ux - напряжение холостого хода модуля в конце эксперимента, к, - температурный коэффициент напряжения, для кремниевых солнечных элементов по АоУ" 103 В/град, п - число последовательно соединенных солнечных элементов в приемнике солнечного излучения

Технические данные модулей для комбинированного энергоснабжения представлены в табл. 2.

Комбинированный солнечный модуль ФСМК-50-6-ДФ(И) изготовлен в соответствии с контрактом № 5-04 с фирмой "Paolo Campolini & F.lli Snc" (Италия).

Таблица 2

Техническая характеристика фотоэлектрических модулей______

Параметр Значение

ФСМК- ФСМК-50-6- тщ ФСМК-50-12 ДФС

50-6-ДФ

Тип концентратора параболоцилиндрический фацетный стационарный

Коэффициент геометрической концентрации 3,5 3,45

КПД солнечных элементов, % 11 12 10

Пиковая электрическая мощность1, Вт 50 50,5 50

Пиковая тешювая мощность1, Вт 60 240 280

Рабочее напряжение', В 6,5 7 12(6)

Ток нагрузки, А 7,7 7Д 4,1(8,2)

Период эксплуатации круглый год

Масса, кг 35 34 39

Примечание: 1 Характеристика приведем для стандартных усхтт плотность потока со.печного излучения 1000 Вт\г, тшперлура окружающего водц)ха -^25 °С

В приемнике солнечного излучения модуля ФСМК-50-12 ДФ(И) принята противоточная схема движения теплоносителя.

Рис 12 Изменение мектрическоймоирюстимодуня Рис 13 РЬменемеэлетрьтскоймощ/юстимодуш

(РСМК-50-6-ДФ в зависимости отугпа склонения ФСМК-50-6-Д(Щ) в зависимости от угла сглонения сотт «х™*1 ,

11ют1<ктьтт)касжи&Ш1ХЮ№учаш1000Вт'м:, ^ютностьгютжасоттнаюизлучапа/ОООВп^лг

темперсщраок1узтт11его<юх)уш^2?С. ггшАтерсщра<жрр!са1ои1еговаздуш+2?С

Температура перегрева солнечных элементов находится в пределах нормы и при интенсивности солнечной радиации 1 ООО Вт/м2 составила доя модуля ФСМК-50-6-ДФ17 °С, а для ФСМК-50-6-ДФ(И) -19 °С. В результате проведенных экспериментов выяснено, что при жидкостной системе термосгабилизагтии более эффективна противоточная схема движения теплоносителя.

Рауабсггач и построен экспериментальный образец фотоэлектрического модуля ФСМК-50-12 ДФС (рис. 14) с воздушным охлаждением солнечных элементов, который состоит из двух симметричных тараболопилиндрических стационарных фацегных концентраторов с коэффициентом геометрической концентрации 3,45 и приемников излучения, каждый из которых собран из 18 последовательно соединенных солнечных элементов размером 100x50 мм с двухсторонней фогочувствигельностъю. Цепочка солнечных элемент ов помещай п стеклянный канал.

Солнечные элемешы защищены ог воздействия влажности и пыли. В одном из приемников солнечные элементы покрыты полимером этил-вшшл-ашгат (ЭВА), расположены но цешру воздушного канала шириной 25 мм и охлаждаются воздухом с двух сторон. В другом приемнике солнечные элементы ламинированы ЭВА на поверхности стекла и принудительное охлаждение осуществляется с одной стороны солнечных элементов.

I О-ЧЧ

—г+-1--И—Л

При пиитамиш> ч*н — П| и

Я

Рас 15 Изменение электрической мацности иодут ФСМК- 50-12 ДФС в зависимости отугла склонения солнца Плотность потока солнечного излучения 1000 Вт/м-Риа 14 Общийвид модуля ФСМК-50-12 ДФС температура окружающего воздуха +25°С

График изменения электрической мощности модуля представлен на рис. 15. По результатам опьпных и расчетных данных была построена номограмма зависимости расхода воздуха, необходимого для поддержания температуры перегрева солнечных элементов при уровне солнечной радиации 1е (рис. 16). Номограмма может быть использована при выборе вентиляторов охлаждения солнечных элементе®.

Pit: 16. Опредеиение величины расхода воздуха Q необхх]дшюгодтгюддера«хаштштерсщр,1трегрева солнечных элементов At }ри уровне no/ieriHou солнечнойрадисщии /а гриюдящей на поверю кхт, миделя

кащентраюра.

Для снятая теплоты с каждого из приемников используется вешшюторы марки XHY-8025 напряжением 12 В и номинш1Ыюй мощностью 1,2 Вт.

Техническая характеристика модуля ФСМК-50-12 ДФС при условии использования приемников с расположением солнечных элементов по центру теплоотподагцсго канала приведет в табл. 2

Как показали опьпные данные, условия охлаждения лучше в приемнике, где солнечные элементы расположены по центру воздушного канала. Превышение температуры солнечных элементов над температурой окружающей среды в приемнике с симметричным расположением цепочки солнечных элементов находится в пределах допустимого и при уровне солнечной радиации 1000 B'cV составляет 34 °С. Превышение температуры солнечных элементов, расположенных на поверхности стекла теттоотводящего канала, над окружающей, при уровне солнечной радиации 1 ООО Вт/м2 составляет 58 °С.

В четвертой главе проведен анализ работы солнечных модулей со стационарными концешрагорами в составе установки, выполнена оптимизация расстояния между рядами концешраторов, проведен эксерютиеский анализ и технико-экономическое обоснование использования солнечных модулей с концешрагорами солнечного излучения для эпектрслетлоснабжения. В четвертой главе также определены экшснические аспскш строительства и эксплуатации солнечных установок с концентраторами.

В сравнительно мощных установках и солнечных электростанциях мо^тыгото типа шнцеюраторы устанавливаются в ряды. При этом из-за взаимного затенения, не все солнечные лучи, отражаемые от концентратора, будут попадать на приемник солнечного излучения и, как следствие, не все концентраторы ряда будут вырабатывал, свою расчетную

мощность. Для уменьшения потерь энергии, вызванных "краевым эффектом", в торцах ряда концентраторов устанавливается добавленное отражающее покрытие. Кроме того, если ряды концентраторов расположены на одном уровне, то при определенном значении высоты Солнца, начиная со второго ряд а и д алее концентраторы будут затеняться предыдущим рядом. Ввиду этого, была оптимизирована длина добавленного отражающего покрытая концентратора и расстояние межцу радами концетраггороа

Произвольный луч, приходящий на поверхность концетрагора имеет две векторные составляющие: вектор луча в горизонтальной плоскости и вектор луча в вертикальной плоскости. Горизонтальная составляющая луча определяет длину добавленного бокового отражающего покрытия, а вертикальная составляющая луча - расстояние между рядами коллекторов.

Анализ выполнен для значения потерь энергопроизводительности от взаимного затенения, равных 10+15 % от суммарного поступления солнечной радиации на приемник излучения. Завышение потерь энфгопроизводигельности более 15 % ведет к снижению эффективности работы модуля, а занижение потерь энергопроизводительности менее 10%-к увеличению материалоемкости при незначительном изменении потерь энергопроизводительности. По точкам оптимальной относительной длины добавленного отражают пего покрытия Ш для городов различных широт построен график (рис. 17).

1 1 —Г"^

\ V

\ 1 ч ч.

\ 1 ч

\ ч

N 1 1 Nj

\ 1 1 . N

О 27 0.29 0 3! О 33 0 3} 0 37 g 39 0 4. С 42 0 4' 0 J' Относительная ширина добавленного отражающего покрытия 'Jd

Рис 17 Зависимость относительной длины бокового отражающего покрытия I'd от ишроты иестиостт при потерях энергопроизводительности 15% (слева) и 10% (cnpcmaj

Кривые изменения оптимальной относительной длины добавленного отражающего покрытия в зависимости от широты местности при различных потерях энергопроизводительности (рис. 17) хорошо описываются аналитическими выражениями: /4i=-6,85-Ю^'^рад+0,792, (при потерях энергопроизводительности 10%); //^3,43Ч0"3-ф(фш)+0,482, (при потерях энфгопроизводигельносго 15 %).

Результаты вычислений по формулам (7) имеют погрешности вычислений, не превышающие 1,5 % от значений графика (рис. 17).

Исходя из принятого значения потерь энфгопроизводигельности, равных 10-15 % от суммарного поступления солнечной радиации на приемник, проведен анализ оптимального относительного расстояния между рядами модулей Ц выраженного в относительных единицах, равных отношению расстояния межцу рядами модулей D к ширине по миделю концентратора с/.

Как показали результаты анализа, относительное расстояние D/d между рядами

модулей с концентраторами для Петрозаводска, Москвы и Астрахани при потерях энергопроизводительносш от взаимного затенения 1(М5 % равны соответственно /Уй?=ЗДт-2,8; 2,9*2,4; 2,6*2,1. Увеличение относительного расстояния ЕУс1 для высоких широт объясняется ростом доли прямой составляющей солнечной радиации в суммарной Кроме того, при более высоких широтах среднее значение высоты солнца меньше, чем для районов с меньшими широтами.

Эксергетический анализ. Эффективность энергетических устройств, которые могут быть использованы для производства полезной энергии в ввде рабспы, удобно оценивал, при помощи эксертетического анализа Проведенный эксергетический анализ солнечных модулей со стационарными концешраторами показал, что степень термодинамического совершенства для комбинированных фотоэлектрических солнечных модулей составляет 8,3-9,0 %, а дтя теплового солнечного модуля 4,9 %.

Дополнительное использование в комбинированных солнечных модулях теплоты приводит к повышению эксергии, а следовательно является оправданным техническим способом повышения эффективности энергоустановок. Расчеты показали, что дополнительное использование тепла увеличивает степень термодинамического совершенства фотоэлектрических модулей с концентраторами.

Вопрос технико-экономического обоснования целесообразности сооружений солнечных установок в развитых странах входит в ранг важнейших научно-технических исследований, проводимых в рамках национальных программ. Особенностью солнечных модулей в настоящее время является все еще высокая стоимость пиковой установленной мощности.

По проведенному анализу, применение спроектированных солнечных фотоэлектрических модулей с и-образными концентраторами, позволяет снизить стоимость установленной пиковой мощности с 3,8 долл/Вт пик (при использовании пленарных модулей) до порядка 2,5 долл/Вт пик.

Созданный солнечный тепловой модуль также является конкурентоспособным образцом. Стоимость образца солнечного теплового модуля ТСМК составляет 3870 руб/м2, а типичное значение удельной стоимости солнечных коллекторов отечественного производства состаатяет 100-250 долл/м2 (3000-7500 руб/м2).

Согласно Федеральной целевой программы "Энергоэффективная экономика" на 20022005 годы и на перспективу до 2010 год а усредненная цена органического топлива состаатяет 2800 руб/т.ут. Однако в регионах, удаленных от цешрализованных энергосетей, которые в России составляют свыше 70 % ее территории, стоимость традиционных видов топлива намного выше из-за транспортных расходов и потерь топлива при транспортировке.

Определены экологические аспекты строительства и эксплуатации установок с солнечными модулями с концентраторами. Одним из главных достоинств использования солнечных энергоустановок является экологическая чистота преобразования солнечной энергии.

Поскольку опыт строительства и эксплуатации установок со стационарными концентраторами еще незначителен, необходимо продолжать изучение их экологических воздействий. Однако не вызывает сомнений, что в экологическом отношении солнечная

энергия, как часть энергии возобновляемых источников, имеет значительные преимущества перед ископаемым топливом и атомной энергией.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатам выполненной работы были сделаны следующие выводы:

1. В результате проведенного анализа состояния вопроса использования концентрированного солнечного излучения в мире и в России, показана перспективность разработок солнечных тепловых и фотоэлектрических установок, в том числе со стационарными концентраторами. В качестве базового был принят стационарный и-образный параболоцилиндрический концешратор солнечной энергии, обладающий необходимыми характеристиками для достижения поставленной цели работы.

2. Предложены аналитические зависимости расчета 11-образных стационарных концентраторов, по которым проведено компьютерное моделирование с целью 01 пимизации их характеристик:

а Для фотоэлектрических модулей рекомендуется использовать фацетный концентратор, что позволяет получить более равномерное распределение облученности на солнечных элементах, снизить стоимость модуля и увеличить срок службы концентратора Для тепловых модулей рекомендуется использовать концентратор со сплошным отражающим покрытием.

b. Для увеличения среднегодовой мощности модуля со стационарным фацетаым концентратором, целесообразно выполнение зазора между приемником и поверхностью концешратора в фокальной плоскости, равного 0,2 от ширины приемника

c. Рекомендуемое значение утла зрения стационарного концентратора составляет 55°, что позволяет увеличить выработку энергии в течение года

3. Показана эффективность солнечных тепловых модулей со стационарными концентраторами. При работе солнечного теплового модуля с О-образным концентратором при геометрической концентрации 3,5 возможно получение температур теплоносителя выше 100 °С При этом, по результатам аналитических исследований при интенсивности солнечной радиации 500 Вт/\г и температуре теплоносителя 120 °С КПД модуля состаатяет 20 %, а при температуре теплоносителя 70 °С при том же уровне солнечной радиации - 48 %

4. Разработана методика проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях с учетом особенностей работы стационарных концентраторов Разработано и изготовлено техническое приспособление (насатка на пиранометр), позволяющее упростить проведение испытаний.

5. Разработаны и изготовлены четыре типа модулей со стационарными и-образными концентраторами: тепловой модуль, в соответствии с проектом по контракту с Министерством Энергетики РФ, два фотоэлектрических модуля с жидкостной

системой термостабилизации солнечных элементов, фотоэлектрический модуль с воздушной системой термостабилизации солнечных элементов.

6. Натурные испытания солнечного теплового и фотоэлектрических модулей показали возможность их работы в стационарных условиях, адекватность созданной математической модели и позволили сделать следующие выводы:

а при относительно небольших концентрациях, порядка 3-3,5 крш, в солнечном тепловом модуле создаются температурные напряжения, достаточные д,гш работы низко- и среднетемпературных потребителей; Ь. для термостабилизации солнечных элементов в фотоэлектрических модулях перспективно использовать как воздушную, так и жидкостную схемы теплосьема Наиболее оптимальной схемой жидкостной термостабилизации солнечных элементов является противогочная схема движеття теплоносителя, которая позволяет получить более равномерное распределение температур на поверхности приемника

Полученные результаты подтверждают аналитические выводы

7. По результатам исследований и оптимизации компоновки солнечных модулей в составе солнечной станции (поля модулей) рекомендуется длина концентратора больше на 0,54-1 м длины приемника, а расстояние между рядами солнечных модулей с концентраторами должно составлять 2,1-3 3 ширины модуля при значениях среднегодовых псперь энергоггроизюдительности от взаимного затенения 10-15 %.

8. Технико-экономический расчет спроектированных типов солнечных модулей со стационарными концентраторами показал, что благодаря использованию стационарных концентраторов для фотоэлектрических модулей возможно снижение стоимости установленной пиковой мощности с 3,8 до 2,5 долл. за 1 Вт по сравнению с плоскими фотоэлектрическими модулями, а для теплового моду.тя со стационарными концентраторами возможно снижение стоимости с 290-500долл до 130 долл за 1 м" по сравнению с зарубежными аналогами.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих

публикациях:

1. Лшвинов П. П., Стребков Д С., Тверьянович Э. В. Экспериментальное исследование работы фотоэлектрического модуля со стационарным концентратором. // Гетиогех! тка. 2004, №1.0.4-9.

2 Лшвинов П. П., Стребков Д. С., Тверьянович Э. В. Оптимизация параметров Ь'-образ! (ых стационарных концентраторов для фотоэлектрических модулей. // Гелиотехника 2004, №2. С. 52-56.

3. Литвинов П П. Исследование работы модулей с и-образными стационарными концентраторами в составе солнечной установки. / Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-й Международной научно-технической конференции (12-13 мая 2004 года, Москва, ГНУ ВИЭСХ) Часть 4 Возобноаляемые источники энергии. Местные энергоресурсы. Экология. - М.. ГНУ ВИЭСХ, 2004. С. 102-107.

4. Стребков Д. С., Тверьянович Э. В., Беленов А. Т, Литвинов П. П. Солнечный фотоэлектрический модуль с симметричным фацетным конце! пратором. / Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве Труды 4-й Международной научно-технической конференции (12-13 мая 2004 года, Москва ГНУ ВИЭСХ). Часть 4 Возобновляемые источники энергии. Местные энергоресурсы Экология. -М: ГНУ ВИЭСХ, 2004. С. 97-101.

5. ТверьяновичЭ В., Беленов А. Т., Литвинов П. П. Конценгрируюпий фотоэлектрический модуль для комбинированного энергоснабжения. // Возобновляемая энергия. Ежеквартальный информационный бюллетень. 2004, Март С. 10-11.

6. Тверьянович Э. В., Литвинов П. П. Стационарные солнечные концентрирующие модули для электро- и теплоснабжения. // Сборник научных трудов и инженерных разработок 5-й Российской выставки "Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК" 2 т, М: ИМАШ РАн, 2004. С. 434440.

7. Стребков Д. С., Тверьянович Э. В, Литвинов II П. Исследование фацетных короткофокусных стационарных концентраторов солнечного излучения.' Энергетика и электромеханизация сельского хозяйства Том 90. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. С. 82-91

8. Литвинов П. П., Стребков Д С., Тверьянович Э. В. Механизм ориентации для солнечного модуля с концентратором Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке 2003 !2О7О8/О6(О22455)0г09 07.2003.

9. Strebkov D., Litvinov P., Tver'janovich E. Research of functioning of a class of U-shaped stationary concentrators. / EuroSun2004. 14 Intern. Sonnenforum. Proceedings 3 - Freiburg-DGS е. V., PSE GmbH p 344-349.

Подписано в печать 15.12.2004г. Тираж 120 экз.

Формат 60х84\16

Уч. - изд. л. 1.7 Заказ № 24

РНБ Русский фонд

2006-4 2060 -2 6 4

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1.1. Обзор концентраторов солнечной энергии

1.1.1. Отражающие концентраторы

1.1.2. Преломляющие концентраторы

1.1.3. Стационарные концентраторы

1.2. Обзор концентрирующих систем для солнечных электростанций

1.2.1. Солнечные станции башенного типа

1.2.2. СЭС на основе параболоцилиндрических концентраторов

1.2.3. Станции на основе параболоидных концентраторов

1.3. Постановка задач диссертации

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО ПАРАБОЛОЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРАТОРА СОЛНЕЧНОЙ

ЭНЕРГИИ

2.1. Математическая модель стационарного параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии

2.2. Анализ фацетной концентрирующей системы стационарного U-образного параболоцилиндрического концентратора

2.3. Исследование работы и оптимизация параметров стационарных параболоцилиндрических концентраторов солнечной энергии

2.3.1. Моделирование работы стационарного концентратора в течение года

2.3.2. Оптимизация работы стационарного параболоцилиндрического концентратора за счет зазора между концентратором и приемником солнечного излучения

2.3.3. Оптимизация работы стационарного параболоцилиндрического концентратора за счет параметрического и апертурного углов

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДУЛЕЙ СО СТАЦИОНАРНЫМИ КОНЦЕНТРАТОРАМИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА

3.1. Тепловой расчет солнечной установки с U-образным параболоцилиндрическим концентратором солнечной энергии

3.2. Методика проведения натурных испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами

3.3. Экспериментальная проверка характеристик солнечных модулей в натурных условиях

3.4. Описание конструкций и результаты экспериментальных испытаний

3.4.1. Материалы для изготовления солнечных модулей

3.4.2. Тепловой солнечный модуль со стационарным концентратором

3.4.3. Фотоэлектрические солнечные модули со стационарными концентраторами для комбинированного электротеплоснабжения с жидкостным теплоносителем

3.4.4. Фотоэлектрический солнечный модуль со стационарным концентратором для комбинированного электротеплоснабжения с воздушным теплоносителем 94 Выводы по главе

ГЛАВА 4. СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОДУЛЕЙ СО СТАЦИОНАРНЫМИ КОНЦЕНТРАТОРАМИ

4.1. Исследование работы солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе установки

4.2. Эксергетический анализ солнечных модулей со стационарными концентраторами

4.3. Технико-экономическое обоснование использования солнечных модулей со стационарными концентраторами солнечной энергии

4.3.1. Оценка стоимости установленной пиковой мощности модулей со стационарными концентраторами для комбинированного энергоснабжения

4.3.2. Оценка стоимости площади апертуры теплового солнечного модуля со стационарным концентратором

4.4. Экологические аспекты строительства и эксплуатации солнечных установок с концентраторами 118 Выводы по главе

Уровень жизни любой общественной формации, развитие государства связаны с обеспечением энергией. В течение прошедших столетий по мере развития производственно-экономических отношений энергетика превратилась в базовую отрасль, от состояния которой зависит не только уровень сельскохозяйственного и промышленного производства, обеспечения продукцией населения страны, но и поддержание высокого уровня жизни.

В настоящее время более 86 % производимой электрической и тепловой энергии вырабатывается на АЭС и ТЭЦ, работающих на ископаемом топливе. Производство электроэнергии на ТЭЦ сопровождается не только химическим загрязнением окружающей среды (ежегодно только углерода в форме углекислого газа выбрасывается в атмосферу около 5,5 Гт) и истощением ограниченных природных ресурсов, но и приводит к "тепловому загрязнению" Земли. Однако для того, чтобы избежать необратимых изменений климата, суммарная выработка энергии на Земле не должна превышать 1% от всей энергии, приходящей на Землю от Солнца (около 1,5-1024 Дж в год) [71-73]. Использование же АЭС сопряжено с проблемами обеспечения безопасности их эксплуатации, переработки радиационных отходов и опасностью радиационного загрязнения.

Исследования показали [73, 74], что для решения возникших проблем перспективно использование возобновляемых источников энергии. Основное преимущество возобновляемых источников энергии - их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Теоретический потенциал солнечной энергии, приходящий на Землю в течение года, превышает все извлекаемые запасы органического топлива в 1СН-20 раз, экономический потенциал возобновляемых источников энергии в настоящее время оценивается в 20 млрд. тонн условного топлива т.у.т) в год, что в два раза превышает объём годовой добычи всех видов органического топлива.

В основе практически всех видов возобновляемых источников энергии лежит энергия излучения Солнца. Вклад Солнца в энергетический баланс Земли в несколько тысяч раз превышает вклад всех других источников. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превосходит энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана [68, 69]. На территории Российской Федерации солнечная энергия имеет валовый потенциал величиной более 2000 млрд. т.у.т. в год.

Актуальность темы.

Непрерывный рост цен на традиционные энергоносители и на электрическую энергию, получаемую в основном от сжигания ископаемого топлива, обусловлен прежде всего ростом себестоимости добываемого топлива и увеличением затрат на его транспортировку. В то же время, наметилась устойчивая тенденция снижения стоимости энергии, получаемой от возобновляемых источников.

Получение теплоты и электричества с помощью солнечной энергии прежде всего представляет интерес для автономных и удаленных потребителей в виде отдельных небольших поселков, фермерских хозяйств и отдельных домов [107-108]. Задачи удовлетворения потребностей автономных и удаленных потребителей в энергии приводят к развитию солнечных тепловых и фотоэлектрических установок.

Использование концентраторов в солнечных установках позволяет повысить температуру теплоносителя в случае теплового преобразования энергии. При фотоэлектрическом преобразовании концентраторы позволяют увеличить эффективность и уменьшить количество дорогих солнечных элементов.

Использование концентрирующих систем, работающих на средних и высоких концентрациях, должны иметь системы слежения. Это приводит к удорожанию всей конструкции, усложнению эксплуатации и уменьшению надежности работы. В то же время, известны концентраторы, которые способны работать в стационарном режиме, не требующие слежения за солнцем.

Стимулом для выполнения данных исследований послужил контракт с Минэнерго России по проекту «Разработка солнечной тепловой электростанции с концентраторами солнечной энергии и гидропаровым турбогенератором мощностью 10-Н5 кВт» на создание солнечной электростанции с концентраторами солнечного излучения и гидропаровой турбиной разработки НПВП "Турбокон" (г. Калуга). По контракту ВИЭСХ должен был разработать солнечную тепловую установку для получения теплоносителя выше 100 °С.

Круг решаемых в работе вопросов затрагивает не только разработку солнечных тепловых модулей со стационарными концентраторами, но и создание солнечных фотоэлектрических модулей для комбинированного энергоснабжения.

Целью работы является исследование и оптимизация энергетических характеристик отражающих оптических систем со стационарными составными параболоцилиндрическими концентраторами и создание на их основе солнечных тепловых и фотоэлектрических модулей.

Для достижения основной цели в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследование работы стационарного U-образного параболоцилиндрического концентратора солнечного излучения для приемников с двухсторонней рабочей поверхностью, разработка адекватной математической модели стационарного концентратора солнечной энергии с целью определения оптимальных параметрических углов, положения приемника и профиля отражателя.

2. Разработка теплового модуля со стационарными концентраторами для получения температуры теплоносителя выше 100 °С.

3. Разработка методики проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях.

4. Определение экспериментальных характеристик образцов солнечных модулей со стационарными концентраторами.

5. Проведение оптимизации компоновки солнечных модулей в составе солнечной станции (поля модулей).

6. Проведение технико-экономического обоснования использования разработанных модулей для электро- и теплоснабжения.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель расчета стационарных U-образных концентраторов, позволяющая спроектировать новый более эффективный профиль стационарного концентратора с максимальной годовой выработкой энергии.

2. Аналитически исследовано влияние на выработку энергии концентратора с поверхностью, аппроксимированной плоскими зеркалами (фацетами) в составе фотоэлектрических модулей и предложена оптимальная конфигурация отражающей поверхности и положения приемника.

3. Впервые проведены теплотехнические исследования солнечных модулей со стационарными U-образными концентраторами для получения теплоносителя выше 100 °С.

4. Разработана методика проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях.

5. Разработаны три новых типа термостабилизации солнечных элементов в комбинированных солнечных модулях для выработки тепла и электричества.

6. Исследован вопрос и обосновано оптимальное расположение солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе солнечной установки (поля модулей).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель U-образного стационарного концентратора.

2. Результаты теплотехнического расчета солнечного модуля со стационарным концентратором и двухсторонним приемником излучения.

3. Методика проведения испытаний стационарного концентратора в натурных условиях.

4. Различные типы систем термостабилизации солнечных элементов в составе фотоэлектрических модулей.

5. Результаты экспериментальных исследований оптико-энергетических характеристик солнечных модулей со стационарными концентраторами.

6. Результаты исследований работы солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе установки (поля модулей).

Практическая ценность работы.

В результате проведенных исследований разработан новый тип стационарного U-образного параболоцилиндрического концентратора с геометрической концентрацией 3,45 , на основе которого осуществлена разработка солнечных фотоэлектрических модулей для комбинированного энергоснабжения и солнечного теплового модуля для получения теплоносителя с рабочей температурой выше 100 °С.

Работа по исследованию солнечного теплового модуля со стационарным концентратором велась в рамках государственного контракта № 03-14-126 от 07.07.2003 г. с Минэнерго Российской Федерации по проекту «Разработка солнечной тепловой электростанции с концентраторами солнечной энергии и гидропаровым турбогенератором мощностью 10-И 5 кВт».

Работы по созданию солнечного модуля со стационарным концентратором для комбинированного электротеплоснабжения выполнялась в соответствии с контрактом № 5-04 с фирмой "Paolo Campolini & F.lli Snc" (Италия).

Научные материалы диссертации, содержащие результаты проведенного исследования профиля стационарного симметричного параболоцилиндрического концентратора, переданы "Ковровскому механическому заводу" (Россия). Материалы использованы для выполнения солнечного модуля с приемником излучения с двухсторонней рабочей поверхностью.

В рамках диссертационной работы разработана методика проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях.

Апробация.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях:

- 4-я Международная научно-техническая конференция «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (12-13 мая 2004 г., г. Москва, ГНУ ВИЭСХ).

- The 5th ISES EUROPE SOLAR CONFERENCE 14. Internationales Sonnenforum der DGS e.V. The Focal Point for Solar Science, Business and Industry in Europe co-ordinated with Intersolar 2004 (20-23 June 2004, Freiburg).

- II Международная научная конференция «Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития байкальского региона» (17-21 июля 2004 г., г. Улан-Удэ).

- IV Научно-практический семинар «Малая и нетрадиционная энергетика, энергосберегающие технологии и новые методы передачи электроэнергии» (22 октября 2004 г., г. Москва, ВВЦ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, включая решение о выдаче патента Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы составляет 137 страниц, включая 2 страницы приложений, содержит 43 иллюстрации и 20 таблиц.

Выводы по главе 4.

1. В результате исследования работы солнечных модулей со стационарными концентраторами в составе установки определены целесообразные ширина бокового добавочного отражающего покрытия и расстояние между рядами солнечных модулей с концентраторами при значениях потерь энергопроизводительности 10+15 %.

2. Проведенный эксергетический анализ солнечных модулей со стационарными концентраторами показал, степень термодинамического совершенства для комбинированных фотоэлектрических солнечных модулей составляет 8,3+9,0 %, а для теплового солнечного модуля 4,9 %.

3. Проведено технико-экономическое обоснование спроектированных типов солнечных модулей со стационарными концентраторами. Благодаря использованию стационарных концентраторов возможно снижение стоимости установленной пиковой мощности с 3,8 до 2,5 долл. за Вт по сравнению с планарными фотоэлектрическими модулями, для теплового модуля со стационарными концентраторами возможно снижение л стоимости с 290-500 долл. до 130 долл. за м по сравнению с зарубежными аналогами.

4. Определены экологические аспекты строительства и эксплуатации установок с солнечными модулями с концентраторами. Определена удельная землеемкость солнечной фотоэлектрической установки со стационарными концентраторами модульного типа, величина которой составляет 30^-50 м /кВт.

122

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам выполненной работы были сделаны следующие выводы;

1. В результате проведенного анализа состояния вопроса использования концентрированного солнечного излучения в мире и в России, показана перспективность разработок солнечных тепловых и фотоэлектрических установок, в том числе со стационарными концентраторами. В качестве базового был принят стационарный U-образный параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, обладающий необходимыми характеристиками для достижения поставленной цели работы.

2. Предложены аналитические зависимости расчета U-образных стационарных концентраторов, по которым проведено компьютерное моделирование с целью оптимизации их характеристик: a. Для фотоэлектрических модулей рекомендуется использовать фацетный концентратор, что позволяет получить более равномерное распределение облученности на солнечных элементах, снизить стоимость модуля и увеличить срок службы концентратора. Для тепловых модулей рекомендуется использовать концентратор со сплошным отражающим покрытием. b. Для увеличения среднегодовой мощности модуля со стационарным фацетным концентратором, целесообразно выполнение зазора между приемником и поверхностью концентратора в фокальной плоскости, равного 0,2 от ширины приемника. c. Рекомендуемое значение угла зрения стационарного концентратора составляет 55°, что позволяет увеличить выработку энергии в течение года.

3. Показана эффективность солнечных тепловых модулей со стационарными концентраторами. При работе солнечного теплового модуля с U-образным концентратором при геометрической концентрации 3,5 возможно получение температур теплоносителя выше 100 °С. При этом, по результатам аналитических исследований при интенсивности солнечной радиации 500

9 ft

Вт/м и температуре теплоносителя 120 С КПД модуля составляет 20 %, а при температуре теплоносителя 70 °С при том же уровне солнечной радиации

- 48 %.

4. Разработана методика проведения испытаний солнечных модулей со стационарными концентраторами в натурных условиях с учетом особенностей работы стационарных концентраторов. Разработано и изготовлено техническое приспособление (насадка на пиранометр), позволяющее упростить проведение испытаний.

5. Разработаны и изготовлены четыре типа модулей со стационарными U-образными концентраторами: тепловой модуль, в соответствии с проектом по контракту с Министерством Энергетики РФ, два фотоэлектрических модуля с жидкостной системой термостабилизации солнечных элементов, фотоэлектрический модуль с воздушной системой термостабилизации солнечных элементов.

6. Натурные испытания солнечного теплового и фотоэлектрических модулей показали возможность их работы в стационарных условиях, адекватность созданной математической модели и позволили сделать следующие выводы: a. при относительно небольших концентрациях, порядка 3-3,5 крат, в солнечном тепловом модуле создаются температурные напряжения, достаточные для работы низко- и среднетемпературных потребителей; b. для термостабилизации солнечных элементов в фотоэлектрических модулях перспективно использовать как воздушную, так и жидкостную схемы теплосъема. Наиболее оптимальной схемой жидкостной термостабилизации солнечных элементов является противоточная схема движения теплоносителя, которая позволяет получить более равномерное распределение температур на поверхности приемника.

Полученные результаты подтверждают аналитические выводы.

7. По результатам исследований и оптимизации компоновки солнечных модулей в составе солнечной станции (поля модулей) рекомендуется длина концентратора больше на 0,54-1 м длины приемника, а расстояние между рядами солнечных модулей с концентраторами должно составлять 2,1-3,3 ширины модуля при значениях среднегодовых потерь энергопроизводительности от взаимного затенения Ю-*-15 %.

8. Технико-экономический расчет спроектированных типов солнечных модулей со стационарными концентраторами показал, что благодаря использованию стационарных концентраторов для фотоэлектрических модулей возможно снижение стоимости установленной пиковой мощности с 3,8 до 2,5 долл. за 1 Вт по сравнению с плоскими фотоэлектрическими модулями, а для теплового модуля со стационарными концентраторами возможно снижение стоимости с 290-500 долл. до 130 долл. за 1 м2 по сравнению с зарубежными аналогами.

125

1. Survey Energy Resources. World Energy Council, 1995.

2. Solar Cells. Special Issue Speculations on Photovoltaics. 1984, June-July. V. 12, №1-2, 261 p.

3. Муругов В. П., Мартиросов Н. Солнечное электричество с 1000 крыш в Германии. // Возобновляемая энергия. 1998. №4. 3-6.

4. Кивалов Н. Исследование стационарных призматических концентраторов для фотоэлектрических модулей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 2000, 24 с.

5. Скоков Ю. В., Закс М. Б. и др. // Тез. Докл. II Всесоюзной конференции по возобновляемым источникам энергии. Черноголовка. Т. 2, 1985. 40-41.

6. Разгоняев Ю. В., Нагайкин А. Результаты натурных испытаний фотоэлектрической станции микрорайона "Солнечный". // Гелиотехника. 1991.№2. 33-37.

7. ИА REGNUM Тувинские ученые смонтировали первую в республике гелиоэлектростанцию. 9.09.2003 11:17

8. Dang А. Concentrators: а review. // Energy conversion and management. 1986, V. 26, p. 11-26.

9. Вейнберг В. Б. Зеркала, концентрирующие солнечные лучи. // Труды ГОИ том XXIII, вып 140. М.:1954.

10. Умаров Г. Я., Шарафи А. Ш. Концентраторы с фокальным изображением в виде кольца. // Гелиотехника. 1969, №4. 24.

11. Браславская М. В., Баранов В. К. Графический метод расчета конических фоконов. //Гелиотехника. 1968, №4. 26.

12. Захидов Р. А. Зеркальные системы концентрации лучистой энергии. Ташкент: ФАН, 1986, 176 с.

13. Захидов Р. А., Умаров Г. Я., Вайнер А. А. Теория и расчет гелиотехнических концентрирующих систем. Ташкент: ФАН, 1977, 144 с.

14. Захидов Р. А., Вайнер А. А. Параболоид-гиперболоидные концентрирующие системы и их точность. // Гелиотехника, 1977, №1. 42-49.

15. Yin Yi-fan, Cheng Kai, Chang Yong, Zuo Jin. Двухзеркальный концентратор солнечной энергии. // Тайяниэн Сюэбао. 1983, №4.

16. Апариси Р. Р., Тепляков Д. И. Солнечные печи. // Труды научно- технической конференции по гелиотехнике. Ереван, 1959.

17. Ягудаев М. Д. и др. // Гелиотехника. 1965, №1.

18. Умаров Г. Я. Вопросы концентрации солнечной энергии. // Гелиотехника. 1987, №5. 32-51.

19. Новиков В. В., Баранов В. К. Гелиотехника. 1965. №5.

20. Бузин Е. И. О коническом концентраторе с вторичным отражателем, дающим концентрацию в точке. // Гелиотехника. 1968. №2. 25.

21. Умаров Г. Я., Алавутдинов Дж. Н. Параболоцилиндрический концентратор с вторичным отражателем поверхности 4 порядка. // Гелиотехника. 1970. №3. 23-27.

22. Tabor Н. Broniki L. Rome paper, p. 54.

23. Умаров Г. Я. и др. Гелиотехника. 1965. №4-5.

24. Лидоренко Н. С, Жуков К. В., Набиуллин Ф. X., Тверьянович Э. В. Перспективы использования линз Френеля для концентрирующих систем гелиотехнических установок. // Гелиотехника. 1977. №4. 22-25.

25. Фаберов А. М., Васильева Л. Н. Концентраторы солнечной энергии на основе полимерных линз Френеля.// Концентраторы солнечного излучения для фотоэлектрических установок. Л.: Энергоатомиздат. 1986. 6-9.

26. Лидоренко Н. С, Жуков К. В., Набиуллин Ф. X., Тверьянович Э. В. Перспективы использования линз Френеля для концентрирующих систем гелиотехнических установок. // Гелиотехника. 1977. №4. 22-25.

27. Hastings L. J. Ргос. 1^* South Eastern Conf. Applications of solar energy. 1975, p. 333.

28. Тверьянович Э. В., Жуков К. В., Красина Е. А., Фаберов А. М. Оптико- энергетические характеристики линз Френеля. // Концентраторы солнечного излучения для фотоэлектрических установок. Л.: Энергоатомиздат. 1986. 9-11.

29. Арбузов Ю. Д. и др. Разработка фотоэлектрических систем на основе разложения солнечного излучения в спектр и использования фотопреобразователей различного типа. // Гелиотехника, 1995, № 4. 10-15.

30. Афян В. В. Концентрирующая способность голографической линзы. // Гелиотехника 1990 № 1. 19.

31. Баранов В. К. Методы расчета профилей фоконов и фоклинов. // Гелиотехника, 1976, №6.

32. Баранов В. К. Сочетание фоконов и фоклинов с приемниками излучения. // Гелиотехника, 1977, №1.

33. Winston R. J. Opt. Soc. Am. 60, 245. 1970.

34. Грилихес В. А., Орлов П. П., Попов Л. Б. Солнечная энергия и космические полеты. М.: Наука, 1984, 216 с.

35. Баранов В. К. Концентрация рассеянного излучения. // Гелиотехника, 1977, №2. 30-36.

36. Баранов В. К. Концентрация фоконами и фоклинами радиации, рассеянной околосолнечными участками неба. // Гелиотехника, 1977, №4. 14-21.

37. Hill J. F. е. а. Development of proposed standards for testing solar collectors and thermal storage. Technical note 899. National bureau of standards. Washington D. C, 1976.

38. Тверьянович Э. В. Экспериментальное исследование оптико- энергетических характеристик фоконов. Концентраторы солнечного излучения для фотоэлектрических энергоустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986. 11-14.

39. Баум И, В., Браславская М. В., Баранов В. К. Энергетические характеристики фоконов и фоклинов. / Тезисы и доклады всесоюзной конференции "Использование солнечной энергии". Часть 2. Ашхабад. 1977. 169-171.

40. Захидов Р. А., Огнева Т. А., Клычев Ш. И. и др. Исследование энергетических характеристик параболоторических фоконов. // Гелиотехника. 1984. №4, 30-33.

41. Mills D. R., Giutranich I. Е. Ideal prism solar concentrators. // Solar Energy, Vol 21, 1978, p. 423 ^ 3 0 .

42. Тверьянович Э. В. Выбор конструктивных параметров призменных концентраторов солнечной энергии. Гелиотехника №6, 1981г. 16-19.

43. Жуков К. В., Тверьянович Э. В. Светопотери в призменных концентраторах. Гелиотехника №6,1982. 17-21.

44. Harting Е., Mills D. R., Giutranich J. Е. Non tracking photoviltaic concentrators. // Solar world forum. Proc. Int. Solar Energy Soc. Congr. Brighton, 23-28 aug, 1981, v.4; Oxford e.a. 1982,2866-2870.

45. Зоколей Солнечная энергия и строительство: Пер. с англ., под ред. Ю. Н. Малевского. М.: Стройиздат, 1979. 21-36.

46. Haywood Н. Solar energy for water and space heating. // Inst of Fuel, July, 1954.

47. Mills D. R., Monger A., Morrison G. L. Comparison of fixed asymmetrical and symmetrical reflectors for evacuated tube solar receivers. // Solar Energy, 53, № 1, 1994, p. 91-104.

48. Апариси P. P., Баум Б. В., Гарф Б. А. "Солнечные установки большой мощности", в сб. Использование солнечной энергии, ЭНИН, АН СССР, 1957. 85. 52. lEA/Solar PACES, Techical Report 111-1/00, Catalog of Solar Heliostats, June 2000

49. Dr. M. Geyer, J. Benemann. "600 VW Solar Program in California an American Exception or a World Wide Breac Through for United Nation. ECE Solar Seminar Flushta, USSR, 1991.

50. Чернявский A. A. и др. Проект сооружения экспериментальной солнечной электростанции в Кисловодске. М.: Энергетическое строительство, №7, 1998. 35-39.

51. Тюменцев А. Г. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2000. 63-68.

52. Берковский Б. М., Козлов В. Б. Экология возобновляемых источников энергии: Обзорная информация. М.: 1986.

53. Васильев Ю. С, Хрисанов Н. И. Экология использования возобновляющихся энергоисточников. Л.: издательство Ленинградского университета, 1991. 233-246.

54. А. Luque ed., Adam Hilger. Solar Cells and Optics for Photovoltaic Concentration. - Bristol, UK, 1989, p. 381-395.

55. J. C. Minano. Static concentration. International Journal of Solar Energy, №6, 1988, p. 367-386.

56. Солнечная печь мощностью 1000 кВт Национального центра научных исследований Франции в Одейо (конструкция, параметры и первые результаты работ). // Гелиотехника, 1974, № 4. 29-32.

57. Sakurai Т., Kamada О., Shishido К., Inagaki К. Constructions of а Large Solar Furnace. // Solar Energy, 1964, 8, № 4, p. 117-126.

58. Trombe F., Le Phat Vinh A. Thousand kW Solar Furnace Built by the National Center of Scientific Research, in Odeillo (France). // Solar Energy, 1973, 15, p. 57-61.

59. Trombe F., Gion L., Royere C, Robert L F. First Results Obtained with the 1000 kW Solar Furnace. // Solar Energy, 1973,15, p. 63-66.

60. Шарафи A. Ш., Ягудаев M. Д. Сб. Исследования по использованию солнечной энергии. - АН УзССР, 1963. 58-63.

61. Ландсман А. П., Ягудаев М. Д. и др. Гелиотехника, №1. - 1965. 16-21.

62. Лидоренко Н. С, Набиулин Ф. X., Герцик Е. М., Тарнижевский Б. В., Родионов Ю. Т. Гелиотехника, №2. - 1966. 20-24.

63. Хромов П., Мамонтова Л. И. Метеорологический справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

64. Энергетика мира: уроки будущего. Под ред. Башмакова И. А., М.: МТЭА, 1992.

65. Стребков Д. С , Муругов В. П. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии. Вестник сельскохозяйственной науки. -М., Агропромиздат, 1991, № 2, (413). 117-125.

66. Безруких П. П. Научно-техническое и методологическое обоснование ресурсов и направлений использования возобновляемых источников энергии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, М.: 2003, 40 с.

67. Андреев В. М, Грилихес В. А., Румянцев В. Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Л.: Наука. 1989,310 с.

68. Стребков Д. Сельскохозяйственные энергетические системы и экология. Альтернативные источники энергии: Эффективность и управление. 1990, №1. 39-40.

69. Праведников Н. К. Об энергетике завтрашнего дня. // Теплоэнергетика. 1993,№6. 8-11.

70. Волков Э. П. Прогноз развития нетрадиционной энергетики в начале XXI века по данным Конгресса Мирового энергетического совета. // Теплотехника, 1993, №6. 28-34.

71. Колтун М. М. Оптика и метрология солнечных элементов. - М.: Наука, 1985. 280.

72. Даффи Дж. А., Бекман У. А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. М.: Мир, 1977.

73. Хасс Г., Тун Р. Э. Физика тонких пленок. Т. 2, М.: Мир, 1967, 396 с.

74. Новицкий Л. А., Степанов Б. М. Оптические свойства материалов при низких температурах. М.: Машиностроение. 1980.

75. Чесноков А. Г., Емельянова О. А. Можно ли заменить стекло марки Ml на стекло марки М4? Светопрозрачные конструкции. М.: ОАО "Институт стекла", 2000, №4 (12).

76. Костецкий Б. И., Колесниченко Н. Ф. Качество поверхности и трение в машинах. Киев, «Техника», 1969.

77. Ломакин В. А. Статистические задачи механики твердых деформируемых тел. М., «Наука», 1970.

78. Хусу А. П., Виттенберг Ю, Р., Пальмов В. А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностный подход). М.: Наука, 1975.

79. Beckman Р., Spizzichino А. The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces. McMillan, New York, 1963.

80. Стребков Д. С, Тюхов И. И., Тверьянович Э. В., Содномов Б. И. Солнечные установки для энергоснабжения сельскохозяйственных объектов. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003, №8. 14-17.

81. Стребков Д. С , Тверьянович Э. В., Кивалов Н. Концентраторы для фотоэлектрических станций. // Возобновляемая энергетика для сельского хозяйства. Научные труды ГНУ ВИЭСХ. т. 86. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2000. 26-34.

82. Пивоварова 3. И., Стадник В. В. Климатические характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР. Научно-справочное пособие. Л.: Гидрометеоиздат, 1988, 292 стр.

83. Стребков Д. и др. Методика расчета технико-экономических характеристик электростанций в условиях рыночной экономики (на примере солнечной фотоэлектрической станции) - М.: ВИЭСХ, 1998. 6.

84. Коваленко П. П., Орлова Л. Н. Городская климатология. - М.: Стройиздат, 1993, 144 с.

85. Спэрроу Э. М., Сэсс Р. Д. Теплообмен излучением. Л.: Энергия, 1971.

86. Амерханов Р. А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии. - М.: КолосС,2003.

87. Авезов Р. Р. Эксергетическая эффективность плоских солнечных тепловых коллекторов. // Гелиотехника. 1999, № 5. 66-72.

88. Блох А. Г. Основы теплообмена излучением, М., Госэнергоиздат,1962.

89. Лыков А, В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.

90. Колос Я. Г. Исследование тепловых характеристик параболоцилиндрических солнечных установок при различных температурах и давлениях воды в котле. // Труды IV конференции молодых ученых АН СССР, ЭНИН, вып. 1, 1957. 206-207.

91. Бекман У., Клейн С, Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения: Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982, 80 с.

92. Solar Electricity. Edited by Tomas Markvart. University of Southampton, UK, 1998, p. 81-82.

93. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: Сборник аналитических, методических и программных материалов. Книга II. // Под общей ред. Безруких П. П., М.: АМИПРЕСС, 2002. 5-33.

94. Hollands К. G. Т., Brunger А. Р., Mikkelsen J. V. The "Mega-Epsilon" collector: a low concentration, non-imaging solar collector for CIPH in Canada. // In energy Solutions for Today. Proceedings of SESCI, Ottawa, June, 1988, p. 150-154.

95. Шаргут Я., Петела P. Эксергия. М.: Энергия, 1968.

96. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. -М. : Энергоатомиздат, 1990. 28-29.

97. Уваров В. В., Жабо В. В., Роганков М. П. Сельскохозяйственная теплоэнергетика и окружающая среда. - М.: Колос, 1984. 3.

98. Kleith F., Norton P., Brown D. CO2 Emissions from Coal-Fired and Solar Electric Power Plants. - Solar Energy Research Institute, May 1990.

99. Безруких П. П. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. - СПб.: Наука, 2002. 19-54.

100. Концепция развития сельского хозяйства России. М.: Россельхозакадемия, 2001.

101. Шпилько А. В. и др. Экономическая эффективность механизации сельскохозяйственного производства. М.: Россельхозакадемия, 2001. 18.

102. Литвинов П. П., Стребков Д. С , Тверьянович Э. В. Экспериментальное исследование работы фотоэлектрического модуля со стационарным концентратором. //Гелиотехника. 2004, № 1. 4-9.

103. Strebkov D., Litvinov P., Tver'janovich E, Research of functioning of a class of U-shaped stationary concentrators. / EuroSun2004. 14 Intern. Sonnenfomm. Proceedings 3. - Freiburg: DGS e. V., PSE GmbH. p. 344-349.

104. Литвинов П. П., Стребков Д. С , Тверьянович Э. В. Механизм ориентации для солнечного модуля с концентратором. Решение о вьщаче патента РФ на изобретение по заявке № 2003120708/06(022455) от 09.07.2003.