Недорогой серийный солнечный концентратор для домохозяйств

Компания Solartron Energy Systems Inc.  (Канада) разработала универсальный, мощный, эффективный и один из самых экономичных солнечных параболических концентраторов (CSP — Concentrated Solar Power) диаметром 7 метров, как для обычных домовладельцев, так и для промышленного использования. Компания специализируется на производстве механических устройств, оптики и электронной техники, что помогло ей создать конкурентный продукт.

По оценке самого производителя, солнечный концентратор SolarBeam 7M превосходит другие типы солнечных устройств: плоских солнечных коллекторов, вакуумных коллекторов, солнечных концентраторов типа «желоб».

soalrbeam

Внешний вид солнечного концентратора Solarbeam

Как это работает?

Автоматика солнечного концентратора отслеживает движение солнца в 2-ух плоскостях и направляет зеркало точно на солнце, позволяя системе собирать максимальную солнечную энергию с рассвета до позднего заката. Независимо от сезона или места использования, SolarBeam поддерживает точность наведения на солнце до 0,1 градуса.

Отслеживание солнца в двух плоскостях

Отслеживание солнца в двух плоскостях

Падающие на солнечный концентратор лучи фокусируются в одной точке.

Как работает солнечный концентратор

Как работает солнечный концентратор?

Расчеты и проектирование SolarBeam 7M

Стресс — тестирование

Для проектирования системы использовались методы 3D моделирования и программного стресс-тестирования. Тесты выполняются по методике МКЭ (анализ Методом Конечных Элементов) для расчета напряжений и перемещений деталей и узлов под воздействием внутренних и внешних нагрузок, чтобы оптимизировать и проверить конструкцию. Такое точное тестирование позволяет утверждать, что SolarBeam может работать в условиях экстремальных нагрузок от ветра и климатических условий.  SolarBeam успешно прошел моделирование ветровой нагрузки до 160 км/час (44 м/с).

Стресс тестирование соединения рамы параболи

Стресс -тестирование соединения рамы параболического отражателя и стойки

Узел крепления концентратора

Фотография узла крепления концентратора Solarbeam

Стресс-тестирование параболического зеркала

Стресс-тестирование параболического зеркала

Стресс-тестирование стойки солнечного концентратора Фотография узла крепления концентратора Solarbeam

Стресс-тестирование стойки солнечного концентратора

Уровень производства

Часто, высокая стоимость изготовления параболических концентраторов препятствуют их массовому использованию в индивидуальном строительстве. Использование штампов и больших сегментов из светоотражающего материала, сократили производственные издержки.  Solartron использовал много инноваций, используемых в автомобильной промышленности, для уменьшения стоимости и увеличения объема выпускаемой продукции.

Надежность

SolarBeam был протестирован в суровых условиях севера, обеспечивает высокую производительность и долговечность. SolarBeam разработан для любых состояний погоды, в том числе высокой и низкой температуры окружающей среды, снеговой нагрузки, обледенения и сильных ветров. Система предназначена для 20 -ти и более лет эксплуатации с минимальным техническим обслуживанием.

Снеговая, ледовая нагрузка

Параболическое зеркало SolarBeam 7M способновы удержать до 475 кг льда. Это примерно равно 12,2 мм толщине ледяного покрова по всей площади 38,5 м2.
Установка штатно работает в снегопады из-за изогнутой конструкции зеркальных секторов и способности автоматически выполнять «авто очистку от снега».

Производительность (сравнение с вакуумными и плоскими коллекторами)

Сравнение было основано на SRCC данных от SolarBeam концентратора, Heliodyne и Viessmann.

Анализ производительности и эффективности рассчитывался при различных показателях разницы температур dT: 0, 10, 30, 50, 60 градусов Цельсия (разница температур между наружным воздухом и температурой теплоносителя). Входные данные.

SolarBeamTM   Heliodyne   Viessmann MFG
Площадь коллектора 15,8м2 Площадь коллектора 15,8м2 Площадь коллектора 15,8м2
G Солнечная радиация 1000Вт  G Солнечная радиация 1000Вт  G Солнечная радиация 1000Вт
F Эффективность коллектора 0,73  F Эффективность коллектора 0,768  F Эффективность коллеетора 0,509
Kθb(θ) 1 Наклон 4,03  Наклон 1,09
K1 Фактор 1  K1 Фактор  1  K1 Фактор  1
dT различные  dT  различные  dT  различные
Эффективность различная  Эффективность  различная  Эффективность  различная
С1 0,733  Q  8313.96 Вт  Q  7008.88 Вт
С2 0,0204  SRCC #  2006006A  SRCC #  2005020B
С3 0
С4 0
С5 0
С6 0,085

Следующее уравнение используется для расчета производительности тепла  SolarBeam коллектора в соответствии с требованиями SRCC.

Q / A = F'(τα)en Kθb(θ) Gb + F'(τα)en Kθd Gd -c6 u G* — c1 (tm-ta) — c2 (tm-ta)2 – c5 dtm/dt

Эффективность для не-концентрирующих солнечных коллекторов была рассчитана по следующей формуле:

Efficiency = F Collector Efficiency – (Slope*Delta T)/G Solar Radiation

Кривая производительности для SolarBeam концентратора показывает общую высокую эффективность во всем диапазоне температур. Плоские солнечные коллекторы и вакуумированные показывают более низкую эффективность, когда требуются более высокие температуры.

Сравнительные графики Solartron и плоских/вакуумных солнечных коллекторов

sravnenie

Эффективность (КПД) Solartron в зависимости от разности температур dT

Важно отметить, что приведенная выше диаграмма не учитывает потери тепла от ветра. Кроме того, приведенные выше данные указывают максимальную эффективность (в полдень) и не отражает эффективность в течении для. Данные приведены для одного из самых лучших плоских и вакуумных коллекторов.  В дополнение к высокой эффективности, SolarBeamTM производит дополнительно до 30% больше энергии, из-за отслеживания солнца по двум осям. В географических регионах, где преобладают низкие температуры, эффективность у плоских и вакуумированных коллекторов значительно снижается из-за большой площади поглотителя. SolarBeamTM имеет абсорбер площадью только 0,0625 м2 относительно площади сбора энергии 15,8 м2, чем достигаются низкие потери тепла.

Обратите внимание также, что в связи с применением двухосевой системы слежения, SolarBeamTM концентратор всегда будет работать с максимальной эффективностью. Эффективная площадь коллектора SolarBeam всегда равна фактическая площадь поверхности зеркала. Плоские (неподвижные) коллекторы теряют потенциальную энергию согласно уравнения ниже:
PL = 1 – COS i
где PL потери в энергии в %, от максимальной при смещении в градусах)

Процент потерь энергии в неподвижных солнечных коллекторах в зависимости от угла отклонения от нормали

Процент потерь энергии в неподвижных солнечных коллекторах в зависимости от угла отклонения от нормали

Система управления

Управления SolarBeam использует технологию «EZ-SunLock». С помощью этой технологии, система может быть быстро установлена и настроена в любой точке земли. Система слежения отслеживает солнце с точностью до 0,1 градуса и использует астрономический алгоритм. Система имеет возможность общей диспетчеризации через удаленные сети.

Схема удаленного управления и диспетчеризации SolarBeam

Схема удаленного управления и диспетчеризации SolarBeam

Нештатные ситуации, при которых «тарелка» автоматически будет припаркована в безопасное положение.

 Мониторинг

В любом случае, и особенно для промышленного применения, очень важно знать состояние вашей системы для обеспечения надежности. Вы должны быть предупреждены прежде, чем возникнет проблема.

SolarBeam имеет возможность осуществлять мониторинг через удаленную панель мониторинга SolarBeam . Эта панель проста в использовании и предоставляет важную информацию о статусе SolarBeam, диагностику и информацию о производстве энергии.

Панель мониторинга Solarbeam

Панель мониторинга Solarbeam

Панель настроек Solarbeam

Панель настроек Solarbeam

Панель аварийных сообщений Solarbeam

Панель аварийных сообщений Solarbeam

Удаленная настройка и управление

SolarBeam можно дистанционно настраивать и оперативно менять установки. «Тарелкой» можно управлять дистанционно с помощью мобильного браузера или ПК, упрощающие или делающие ненужными системы управления на месте установки.

Оповещения

В случае тревоги или необходимости обслуживания, устройство посылает сообщение по электронной почте назначенному обслуживающему персоналу. Все предупреждения могут быть настроены в соответствии пользовательскими предпочтениями.

Диагностика

SolarBeam имеет возможности удаленой диагностики: температуры и давления в системе, производство энергии и т.д. С первого взгляда вы видите статус работы системы.

Отчетность и графики

В случае необходимости получения отчетов по производству энергии, они могут быть легко получены для каждой «тарелки». Отчет может быть в виде графика или таблицы.

Монтаж

SolarBeam 7М изначально был разработан для крупномасштабных CSP установок, поэтому монтаж сделали максимально простым. Конструкция позволяет быстро собрать основные компоненты и не требует оптической юстировки, что делает монтаж и запуск системы недорогим.

Время монтажа

Бригада из 3 человек, может установить один SolarBeam 7М от начала до конца в течение 8 часов.

Требования к размещению

Ширина SolarBeam 7М составляет 7 метров с 3,5 метровым отступом. При установке нескольких SolarBeam 7М, на каждую систему необходимо отвести площадь примерно 10 х 20 метров, чтобы обеспечить максимальный солнечный сбор с наименьшим количеством затенения.

Сборка

Параболический концентратор спроектирован для возможности сборки на земле с использованием механической системы подъема, что позволяет быстро и легко установить фермы, зеркальные сектора и крепления.

Области применения

Получение электроэнергии с помощью двигателя Стирлинга.

Получение электроэнергии с помощью двигателя Стирлинга

Получение электроэнергии с помощью двигателя Стирлинга

Получение электроэнергии с помощью установок ORC (Organic Rankine Cycle).

Внешний вид промышленных установок генерации электроэнергии ORC

Внешний вид промышленных установок генерации электроэнергии ORC

Установки промышленного опреснения воды

Тепловую энергию заводу по опреснению воды можно получать от SolarBeam

Тепловую энергию для завода по опреснению воды может поставлять  SolarBeam

В любой промышленности, где требуется много тепловой энергии для технологического цикла, таких как:

Место установки

Подходящим местом для установки являются регионы, получающие не менее 2000 кВт*ч солнечного света на м2 в год (кВт*ч/м2/год).  Наиболее перспективными производители считаю следующие регионы мира:

Спецификация модели Solarbeam-7M

dish_dimensions

Габаритные размеры рефлектора

Стоимость установки на заводе изготовителе Solartron Energy Systems Inc.  (Канада) 17300 USD.

bannerabout

Добавить комментарий


Почитать ещё по теме:


Новый рекорд эффективности солнечных элементов в 43,9%
Конструкция солнечной надувной трубы HelioTube
Сверхдешевые надувные концентраторы солнца
Новый тип солнечных коллекторов
коллектор 200 градусов
Высокотемпературные солнечные коллекторы

Template design by Joule Watt © 2014 Домашняя энергетика