Концентрирование - солнечное излучение
Cтраница 2
В разделе 3.1 данной главы будут рассмотрены СЭ на основе Si для преобразования концентрированного солнечного излучения: пленарные кремниевые СЭ, разработанные для работы при невысоких степенях концентрирования солнечного излучения ( KCfvlQ-100), и многопереходные СЭ, оптимизированные для более высоких уровней облучения. [16]
Рассмотренные свойства элементов системы Солнце-концентратор-приемник при фотометрическом описании процесса полностью определяют закономерности переноса и распределения лучистых потоков в этой системе, а их обобщенное формализованное представление может служить основой для математической формулировки задачи концентрирования солнечного излучения в общем виде. [17]
Разработка таких моделей и методов является предметом прикладной теории концентрирования солнечного излучения, развитие которой направлено на решение следующих задач: 1) обоснование общих принципов формализованного описания процессов лучистого переноса в системах КСИ и разработка обобщенной математической модели концентрирования солнечного излучения в реальных гелиотехнических системах ( постановка задачи концентрирования в общем виде); 2) классификация и систематизация частных моделей концентрирования и обоснование рациональных областей их применения; 3) разработка методов расчета систем КСИ, необходимых для анализа характеристик и синтеза этих систем. [18]
В последнем случае СФЭУ может быть представлена в виде четырехуровневой иерархической структуры ( рис. 5.1), на первом, верхнем, уровне которой находится установка в целом, на втором - система управления, обеспечивающая слежение установки за Солнцем и другие контрольно-регулирующие функции, система генерирования электроэнергии и силовая конструкция, обеспечивающая механическое объединение всех систем в одно целое. На третьем уровне размещаются подсистемы концентрирования солнечного излучения, фотоэлектрического преобразования энергии и отвода тепла, а также подсистемы, обеспечивающие энергетические и механические связи между ними. На этом же уровне находятся подсистемы системы управления и блоки силовой конструкции, которые на схеме не представлены. На четвертом, нижнем, уровне расположены элементы всех перечисленных подсистем, в частности оптические элементы концентрирующей подсистемы, солнечные и электрокоммутационные элементы, развязывающие диоды, элементы теплоотводящей подсистемы, различные механические и прочие элементы. [19]
Расчет распределения плотности сконцентрированного излучения на поверхности фотопреобразователей и определение оптимальной концентрирующей системы для реализации требуемого распределения - достаточно сложные задачи, решение которых должно осуществляться на единой методологической основе, до сих пор находящейся еще в стадии формирования. В данной главе изложены принципиальные положения теории концентрирования солнечного излучения, кратко рассмотрены основные методы расчета концентрирующих систем и представлены их энергетические характеристики. [20]
Представленные в главах 2 и 3 модели фотоэлектрических преобразователей позволяют учесть влияние уровня освещенности на эффективность процесса преобразования, характеризуемую КПД. Однако это влияние проявляется в значительной степени лишь при высокой степени концентрирования солнечного излучения. В рамках рассматриваемой задачи, когда уровень освещенности не превышает - б Ес, ее влиянием на КПД и напряжение можно пренебречь и считать, что - цсэ ( KG) const и t / OTIT ( A - c) const. [21]
Это позволяет рассматривать / гд как параметр, содержащий в общем случае информацию о макро - и микронеровности отражающей поверхности. В целом проведенный анализ показывает, что все известные нам постановки задач концентрирования солнечного излучения, выполненные на основе различных фотометрических моделей, могут быть представлены как частные случаи сформулированной выше обобщенной постановки. [22]
Возникает вопрос, нельзя ли предложить формулы расчета дискретных координат нагрузочных ВАХ, пригодные для СЭ произвольной геометрии. Эти формулы могли бы быть использованы для прогнозирования формы ВАХ конкретных СЭ при увеличении степени концентрирования солнечного излучения. [23]
В заключение необходимо отметить, что получение высокоэффективных фотопреобразователей концентрированного солнечного излучения на основе AlGaAs-гетероструктур, позволило уже к настоящему времени разработать экономичные солнечные энергоустановки, предназначенные для обеспечения электроэнергией автономных потребителей. В этих электрогенераторах площадь фотоэлементов, а следовательно, и их суммарная стоимость снижены пропорционально степени концентрирования солнечного излучения, что открывает перспективы существенного снижения стоимости вырабатываемой электроэнергии. Промежуточное концентрирование солнечного излучения, а также возможность использования гетероструктур толщиной менее 10 мкм сокращают на несколько порядков потребность в дефицитных материалах, что позволяет прогнозировать внедрение гетероструктурных СЭ в крупномасштабную солнечную энергетику. [24]
Большая, чем в Si, ширина запрещенной зоны GaAs обеспечивают лучшую температурную стабильность параметров СЭ на основе AlGaAs-GaAs - гетероструктур. Величина температурного коэффициента фототока составляет di / i dTiO - s / C и практически не зависит от степени концентрирования солнечного излучения. [25]
Предлагаемая вниманию читателя книга рассматривает другой путь снижения стоимости солнечной электроэнергии - фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. В этом случае требуемая площадь солнечных элементов, а следовательно, и их стоимость могут быть снижены пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения дешевыми зеркалами или линзами. [26]
Сочетание фундаментальности и практической направленности изложения характерно и для четвертой главы книги, посвященной вопросам концентрирования солнечного излучения. Здесь на основе представлений теоретической фотометрии в наиболее общем виде описан процесс переноса и распределения лучистой энергии в концентрирующих системах и классифицированы все известные математические модели процесса концентрирования солнечного излучения. [27]
Наиболее существенным является при этом вопрос о величине дополнительных потерь, сопровождающих такое преобразование. Расчеты и эксперимент показывают [69, 125], что потери на промежуточное преобразование излучения могут быть сведены к величине - 10 % t при этом КПД увеличивается с увеличением степени концентрирования солнечного излучения вследствие насыщения безызлучатель-ных каналов рекомбинации при более высоком уровне возбуждения. Благодаря низкому внутреннему сопротивлению в ППИ-СЭ получен [70, 125] КПД более 20 % при с. [28]
Это свидетельствует о том, что процесс концентрирования излучения в гелиотехнических системах может рассматриваться как частный случай более общего процесса переноса лучистой энергии между телами, обладающими различными физическими и геометрическими характеристиками. Однако рассмотренные выше специфические свойства источника излучения и концентрирующих систем определяют целесообразность выделения вопросов, связанных с изучением и описанием рассматриваемого процесса, в самостоятельный раздел теории лучистого переноса - прикладную теорию концентрирования солнечного излучения. [29]
Страницы: 1 2 3