SA111320205B1 - نظام شمسي فلطائي ضوئي مركز - Google Patents
نظام شمسي فلطائي ضوئي مركز Download PDFInfo
- Publication number
- SA111320205B1 SA111320205B1 SA111320205A SA111320205A SA111320205B1 SA 111320205 B1 SA111320205 B1 SA 111320205B1 SA 111320205 A SA111320205 A SA 111320205A SA 111320205 A SA111320205 A SA 111320205A SA 111320205 B1 SA111320205 B1 SA 111320205B1
- Authority
- SA
- Saudi Arabia
- Prior art keywords
- photovoltaic solar
- solar system
- concentrated photovoltaic
- concentrator
- lenses
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 44
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000004224 protection Effects 0.000 claims 9
- 101100478119 Caenorhabditis elegans spe-6 gene Proteins 0.000 claims 1
- 241000276425 Xiphophorus maculatus Species 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000010977 jade Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0076—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a detector
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0038—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light
- G02B19/0042—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light for use with direct solar radiation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
يتعلـق الاختـراع الراهـن بنظـام شمـسي فلطائـي ضوئـي مركِّـز concentrated photovoltaic solar systems يحتوي على مركز يشتمل على عدسة فريسنل Fresnel lens concentrator (1) لها سماكة ثابتة للسطيح constant facet thickness في منطقة أولى، وبالتحديد المنطقة المركزية central area للعدسة (1)، ولها ارتفاع سطيحي ثابت constant facet height في منطقة ثانية، وبالتحديد المنطقة المحيطية peripheral area للعدسة (1)، لزيادة الفعالية البصرية optical efficiency للعدسة (1) إلى الحد الأقصى، والمحافظة على انحرافات aberrations النظام النموذجية تحت السيطرة. كما يشتمل النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركز على عنصر بصري ثانوي secondary optical element (2) يحتوي على وجه امتصاص intake face دائري (3) وانحناء محدب، مقطع لاستيعاب الحافة rim (4)، ومقطع هرمي pyramidal section (6)، ويتغير المقطع المستعرض من دائري إلى مربع في الطرف السفلي (7) حيث يوجد المستقبل الفلطائي الضوئي photovoltaic receiver. ويحسن هذا النظام الفعالية البصرية والفعالية الدينامية الحرارية thermodynamic efficiency للأنظمة الحالية، مما يسهل عمليتي الإنتاج والتركيب في الوحدة الفلطائية الضوئية photovoltaic module، ويقلل تكاليف التصنيع.
Description
نظام شمسي فلطائي ضوئي Fon Concentrated photovoltaic solar system الوصف الكامل خلفية الاختراع يتعلق الاختراع الراهن بالمجال التقني لأنظمة شمسية فلطائية ضوئية مركّزة concentrated photovoltaic solar systems لاستخدام الطاقة الشمسية solar energy لتوليد طاقة كهربائية celectric energy وتحديداً يتعلق الاختراع بأنظمة شمسية فلطائية ضوئية عالية التركيز high- «concentration photovoltaic solar systems ° وا لأكثر تحديداً بأنظمة مشكلة غالباً بواسطة مركّز يشتمل على عدسات فريسئل «Fresnel lens concentrator عنصر بصري ثانوي secondary optical element ومستقبل فلطائي ضوثي .photovoltaic receiver ولقد تم اقتراح وتطوير العديد من الأنظمة الشمسية الفلطائية المركّزة concentrated photovoltaic solar systems (CPV) خلال القرن العشرين وحتى أيامنا هذه. وعلى الرغم من هذا ٠ التاريخ الطويل؛ فإن هذه الأنظمة ليست تنافسية في الوقت الحاضر من حيث التكلفة والكفاءة بالنسية للأُشكال التقليدية لإنتاج الطاقة. وتبين براءة الاختراع الدولية رقم 111440 »٠٠١ براءة الاختراع الأمريكية رقم ٠٠١11144 وبراءة الاختراع الدولية رقم 7008094507 مخطط العمل النموذجي لنظام شمسي فلطائي ضوئي مركّز. ويتكون النظام المذكور من مركّز للضوء يشتمل على عدسات Vo فريسئل Fresnel lens light concentrator وعنصر بصري ثانوي يزود النظام بتركيز أكبر. وقد اقترحت عدة أنظمة تستخدم عدسات فريسنل مع وبدون عناصر بصرية ثانوية. وتوجد أنظمة شمسية فلطائية ضوئية مركّزة أخرى تعتمد على تقنية كاسيجرين Cassegrain technology وتتكون الأنظمة المذكورة من زوج من المرايا وعنصر بصري مجانس ثلاثي tertiary Lads homogenizing optical element هناك عناصر بصرية مركّزة concentrated optical elements Y: أخرى أساسها مرايا على شكل قطع مكافئ parabolic mirrors ويمكن تشكيل الأنظمة المذكورة بواسطة مرايا أو يمكن أن تكون عبارة عن نظام مصمت بالكامل يعتمد على الانعكاس الداخلي الكلي «Total Internal Reflection (TIR) كما هو موضح في وثيقتي براءعتي الاختراع الدوليتين بالرقمين ٠٠١0648107 و Ferd ATYAT اا ١
وفي الآونة الأخيرة» وجدت أنظمة 0 55% موجهة للضوء light-guiding concentrated مسجلة؛ كما هو مبين في وثيقة براءة الاختراع الدولية رقم 7000171907. وتتميز الأنظمة المذكورة بتراصها الكبير الاكتناز مقابل الأنظمة التقليدية. ويجب أن يكون للنظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز المثالي الخصائص التالية ليكون ٠ قادراً على المنافسة: أقل فقدان في الأنظمة المركزة البصرية؛ أي؛ يحقق كفاءة بصرية optical efficiency أكبر؛ Sa Juss فعالاً من حيث التكلفة والوثوقية على المدى الطويل؛ يكون مضغوطاً ويحقق أقصى كفاءة حرارية دينامية thermodynamic efficiency أي يحقق أقصى درجة ممكنة من التركيزء مع الحفاظ على أدنى خلوص للتصنيع manufacturing clearances وفضلاً عن ذلك؛ يجب أن يعمل النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز المثالي على ٠ زيادة استخدام الامتداد etendue إلى الحد الأقصى ٠ وقد تم وصف مفهوم الامتداد من قبل دكتور وينستون Dr.
Winston وشريكه في المرجع Non Imaging Optics ويعد مهماً بدرجة كبيرة في نظام شمسي فلطائي ضوئي مركّز ٠ وتعني زيادة الامتداد إلى الحد الأقصى زيادة زاوية القبول acceptance angle لنظام معين إلى الحد ا لأقصى للحصول على درجة تركيز معينة؛ أو زيادة التركيز إلى الحد الأقصى لزاوية قبول معينة. ولوحدة ذات استخدام أقصى للامتداد القدرة على ve تركيز الإشعاع الشمسي solar radiation على نحو فعال؛ مما يقلل من تكلفة العنصر شبه الموصل semiconductor element وبالتالي تكلفة الوحدة؛ وتزود النظام بالتفاوت المسموح به اللازم ليتم تركيبه في أنظمة حقيقية لتتبع الطاقة الشمسية «real solar tracking systems واتاحة خلوص تصنيع للوحدة دون التأثير على أدائها. وتحدد أقصى درجة للتركيز يمكن الوصل إليها لزاوية قبول معينة من خلال المعادلة vs. التالية: قبق مانن وى (sin (&)" حيث يمثل « معامل الانكسار refractive index للوسط الذي يتم فيه غمر المستقبل الفلطائي الضوئي photovoltaic receiver وتمثل 01 زاوية الامتصاص intake angle في الخلية الفلطائية الضوئية photovoltaic cell وتمثتل 2 زاوية القبول في النظام. Yo وتعتبر الأنظمة الشمسية الفلطائية الضوئية المركّزة من خلال عدسات فريسئل الأكثر استخداماً على نطاق واسع؛ نظراً لأنها تمثل تقنية معروفة؛ قياسية ومجدية من الناحية الاقتصادية. ومع ذلك؛ فهي لا تعتبر أنظمة متراصة بشكل مفرط ولا تزيد من استخدام الامتداد إلى الحد لا ١
-¢ a الأقصى. ومع ذلك؛ 238 تم نشر بعض الوثائق فميا يتعلق بزيادة استخدام الامتداد إلى الحد مرتفعة جداً وعناصر ثانوية focal lengths الأقصى باستخدام أنظمة عدسات ذات أطوال بؤرية ْ ذات انحناء معين عند واجهة الامتصاص. تدريجياً وتكون بشكل عام متراصة reflexive systems ويتم إدخال الأنظمة | لانعكاسية وباستخدام التصميم الملاثم تعمل على 802010076 systems بدرجة أكبر من الأنظمة الانكسارية 0 زيادة استخدام الامتداد إلى الحد الأقصى بالمقارنة مع العدسات. إلا أن لها كفاءات بصرية أقل وتشمل عدد أكبر من العناصر. إلى حد بعيد؛ الأكثر ترإصاً. dlight-guiding systems وتعتبر الأنظمة الموجهة للضوء ومع ذلك؛ فإنها لا تزال بحاجة إلى إظهار كفاءتها البصرية؛ تكلفتها ووثوقيتها على المدى الطويل. ولذلك من المرغوب الحصول على نظام يحقق تركيز مرتفع للطاقة الشمسية الفلطائية ١ الضوئية مع تفادي عدم التلاوم الموجود في الأنظمة السابقة للتقنية السابقة. الوصف العام للاختراع يحل الاختراع الراهن مشاكل التقنية عن طريق نظام شمسي فلطائي ضوئي مركز مشكل عن طريق مركز يشتمل على عدسة فريسنل؛ عنصر بصري ثانوي ومستقبل فلطائي ضوئي. constant facet Ail ويمكن عموماً تحديد عدسات فريسنل بشكلين : بسماكة سطيحية Vo (عمق مكافئ). ولكل constant facet height (ميل مكافئ)؛ أو بارتفاع سطيحي ثابت 85 من الشكلين ميزاته وعيوبه. ويميل كل تصميم لعدسة فريسنل لمعادلة عاملين مع بعضهما البعض: أولاً» جعل العدسة حيث يتم تحقيق ذلك عن طريق زيادة النسبة بين سماكة السطيح واستدارته في (SY) فعالة قدر القمة إلى الحد الأقصى؛ بسبب عملية إنتاج الغشاء أو القالب. ٠ يتم تحقيق ذلك بشكل أساسي عن Cus clens aberrations التحكم بانحرافات العدسة dats بحيث تكون قيمه ملائمة وجعل سماكة السطيح أقل ما focal length طريق التحكم بالطول البؤري وتكون معادلة التأثيرين متضادة. وإذا كان الغرض زيادة السماكة إلى الحد الأقصى بالنسبة للقمة؛ فإنه ينبغي استخدام تصميم ثابت الارتفاع. وفي تصميم ثابت الارتفاع؛ يكون للسطيحات ve حيث يكون الأداء خارج المحور للعدسة بسبب الانحرافات doa المركزية في العدسة سماكة عالية غير مرغوباً. وذلك يقلل من زاوية القبول للنظام. ل
وبالمقابل يتم عادة صنع تصميم ثابت السماكة في كل السطيحات التي يقل طولها عن ١ ملم؛ مما يؤدي إلى أن يكون السلوك خارج المحور أفضل نسبياً من الحالة السابقة؛ إلا cad] تشغل القمة المستديرة حيزاً أكبر نسبياً في العدسة الكلية مما يجعله أقل فعالية. والحل المقترح في الاختراع الراهن هو عدسة هجينة hybrid lens لها ميزات كل من نوعي ٠ التصميم. وسيكون للجزء المركزي من العدسة سماكة ثابتة لا تزيد عن ١ ملم. وعندما يتم إدخال عدد أكبر من السطيحات؛ سيتم الوصول إلى أقصى نقطة ارتفاع للسطيح المذكور (الذي سيعتمد على ماذا سيحدد كل مزود وفقاً لعمليته). وعند الوصول إلى هذه النقطة؛ يصبح التصميم تصميماً ثابت الارتفاع. ولذلك؛ تكون عبارة عن عدسات هجينة؛ لها سماكة ثابتة في المنتصف وارتفاع ثابت في المنطقة المحيطية.
١ ويكون لهذا النوع من التصاميم ميزة تحسين نقطتين وهما فعالية العدسة؛ إظهار سلوك مقبول فيما يتعلق بالانحرافات خارج المحور coff-axis aberrations وبالتالي زيادة زاوية القبول للنظام.
وينبغي وضع العناصر البصرية الثانوية في الموقع الملائم لزيادة استغلال الامتداد إلى الحد الأقصى. ولقد وصف الدكتور ونستون Winston التصاميم التي تمكن من الوصول إلى
٠ الحدود البصرية optical limits وتم الوصول إلى الحدود المذكورة باستخدام =F# 2 #ترحع/ص حيث: =f الطول البؤري للعدسة؛ =D قطر وجه امتصاص الضوء للعدسة.
وتصل العناصر البصرية للعدسات لهدف الأنظمة المركزة للاختراع الراهن إلى الحدود في Ye مدى ل 2# أقل إلى حد بعيد. ويضفي Fi منخفض أنظمة مدمجة بدرجة أكبر وأجزاء صغيرة الحجم؛ مما ينتج حلول فعالة بدرجة أكبر من الناحية الاقتصادية. ويبين الجدول التالي زيادة استخدام النظام للامتداد بزيادة 1#. للامتداد ل
- أ ve [a] oe | | يعد | Lowen عه | an وتلاحظ زيادة مهمة في كفاءة النظام عندما يتغير 17# من 9 (أدنى قيمة عملية في الأنظمة الحقيقة) إلى DY ومن وجهة النظر هذه؛ يصبح التحسين نسبياً على نحو nS ويظهر المنحنى سلوكاً مقارباً. ولذلك؛ من غير الملائم استخدام العدسات التي لها FH يزيد عن 1,5 في هذه الأنظمة؛ لأن ذلك سيزيد من تكلفة النظام بدون تزويد أي تحسين كبير. ولقد تم تقدير حالة وسطية حيث NY =F# وتتميز العناصر البصرية الثانوية المراد قرنها مع العدسات التي تقع بين 7# محدد بامتصاص لمنحنى مقعر؛ مقطع لاستيعاب الحافة والهرم المقطوع؛ ويتغير المقطع المستعرض من دائري إلى مربع؛ حيث سيتم وضع المستقبل الفلطائي الضوئي. ويشتمل وجه الامتصاص على مقطع امتصاص دائري ويكون محدباً بحيث يضيف سعة ٠ بصرية للعنصر البصري الثانوي » مما يتيح بنيات مدمجة بدرجة أكبر ويحسن الكفاءة. ويكون الوجه المذكور ily بسبب حقيقة أن التشكيلة المذكورة تمكن الالتقاط الأفضل للأشعة من السطح المربع المكافئ. وزيادة بالتالي التحمل الزاوي للنظام الثانوي للعدسة الكاملة. ومن ثم تكون هناك منطقة غير فعالة أو فعالة حيث توجد الحافة. وتستلزم الحافة المذكورة ميزة عمليات تصنيع بالقولبة manufacturing processes 8 وتتيح القرن الميكانيكي mechanic coupling ٠ للعنصر الثانوي داخل القالب. cially تسهل المعالجة اللاحقة للأجزاء عندما تتم قولبتها ٠ ويمكن دمج الحافة في القالب أو عدم دمجها. Dsl هنالك مقطع هرمي الشكل به مقطع دائري أولي مقترن بالحافة؛ ومقطع مربع خارجي ضروري للاقتران بالرقاقة. وهذا النوع من العناصر الثانوية يتيح إجراء عمليات التشكيل بالقولبة باستخدام أدنى متطلبات للتلميع؛ مع تقليل فترات التشغيل وكلف القطع. وكذلك ويمكن ve إثبات الكفاءة الحرارية الدينامية المرتفعة للغاية والتي يمكن التوصل إليها من هذه التصاميم. ولهذه العناصر الثانوية ميزة كبيرة بالنسبة للتصاميم التقليدية بدرجة كبيرة حيث يمكن التوصل إلى درجات عالية من التركيز مع تزويد زاوية قبول جيدة بدون تسوية تصميم المتعقب وعملية التركيب للقالب نفسه؛ مما يجعل هذه التقنية مجدية للغاية. ض شرح مختصر للرسومات لا
١ فيما يلي وصف لأحد تجسيدات الاختراع الذي يعتبر مثالاً غير محدّد له يساعد على فهم الاختراع بالرجوع إلى مجموعة الرسومات. يبيّن مخطط تشغيل نموذجي لنظام شمسي فلطائي ضوئي مركّز معروف في ١ الشكل التقنية السابقة. ا : يبيّن تشغيل نظام شمسي فلطائي ضوئي مركّز آخر بناء على تقنية كاسغرين oe معروف أيضاً في التقنية السابقة. «Cassegrain تعتمد على concentration optical elements الشكل ؟ : يبيّن عناصر تركيز بصرية على شكل قطعي مكافئ؛ موجودة في التقنية السابقة. Ls موجّه للضوء؛ موجود في التقنية السابقة. Roe نظام chy: الشكل ؛ العلاقة بين سماكة واستدارة المركّز الذي يشتمل على عدسات فريسئل. Ch : o الشكل ٠ للاختراع الراهن. ai, العلاقة بين عدد 7# وامتداد جسم النظام pw : + الشكل مناظر مختلفة لجسم عنصر بصري ثانوي وفقاً للاختراع الراهن. Gn: ١ الشكل بين وسائط تجسيد مفضل لعدسات جسم النظام وفقاً للاختراع الراهن. : A الشكل يبيّن تجسيد مفضّل لعنصر بصري ثانوي لجسم النظام وفقاً للاختراع الراهن. : q الشكل وفي هذه الأشكال يُشار إلى مجموعة العناصر التالية: ٠
Fresnel lens concentrator مركّز عدسات فريسئل ١ ' secondary optical element عنصر بصري ثانوي ٠. للعنصر البصري التثانوي intake face واجهة امتصاص .* للعنصر البصري الثانوي rim ؛. حافة circular transverse section مقطع مستعرض دائري .© Ye للعنصر البصري الثانوي pyramidal section مقطع هرمي 7 ا. الطرف السفلي للمقطع الهرمي للعنصر البصري الثانوي فيما يلي وصفاً تفصيلياً لتجسيد مفضل لوسائط التصميم يصف المركّز الذي يشتمل على .7 والعنصر البصري الثانوي ١ عدسات فريسنل YO يركز الإشعاع في خلية ٠ ويحدّد النظام الموصوف بواسطة التركيز الهندسي ١ ويحدد هذا مركّز يشتمل على عدسات فريسئل J ملم 0,0 X 0,0 فلطائية ضوئية مساحتها ١ لا
- بمساحة تبلغ Cy fale ١74 X AVE 1# للعدسات ١ عند 7,. وتعتبر القيمة المذكورة قيمة وسطية بين تراص النظام واستخدام الامتداد. ويثبّت تصميم العدسات ١ بالطريقة التالية: يكون للجزء المركزي من العدسات تصميم ذو سماكة محددة تبلغ ١ ملم. وتسمح السماكة المذكورة بالحصول على عدسة بفعالية جيدة وسلوك جيد بعيداً عن المحور» وبالتالى تحسن زاوية قبول النظام. وحالما يتم الوصول إلى أقصى ارتفاع يبلغ ١,4 ملم لواجهة العدسات؛ تتم المحافظة على القيمة القصوى المذكورة إلى أن يتم الوصول إلى الحافة الخارجية للواجهة. ويبين الشكل A جانبية العدسات الهجينة المذكورة. ٠ وتم استمثال العنصر البصري الثانوي Y لزاوية قبول تبلغ ."٠,4 ويبين الشكل 4 تصميم للعنصر البصري الثانوي "؛ يكون مع المركز الذي يشتمل على عدسات ١ Jia قادراً على تثبيت الأداء عند X ٠٠٠١ وبزاوية قبول تبلغ "١,4 ويحدد تجسيد مفضل آخر لجسم النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز وفقاً للاختراع الراهن بتركيز هندسي يبلغ X 7٠0٠0 بحيث FE cy للعدسات ١ عند ١,7 ويكون للعنصر البصري ve الثانوي ؟ زاوية قبول تبلغ )21,4 ويبين الشكل 6 العلاقة بين Fé وامتداد جسم النظام وفقاً للاختراع الراهن. ووفقاً لتجسيد مفضل للاختراع يمكن ملاحظته في الرسوم؛ يشتمل العنصر البصري الثانوي ¥ على واجهة امتصاص محدبة المنحنى oF ومقطع بشكل هرمي مقطوع 7 من جزئه السفلي. وبالإضافة إلى ذلك؛ يشتمل النظام على Ala ؛ حول واجهة الامتصاص ؟ للعنصر البصري Ye الثانوي "» ويكون للحافة المذكورة شكل مربع أو دائري. ويمكن أن تكون هذه الحافة ؛ فعالة بصرياً أو غير Add ويمكن تشكيلها في جزء مكمل للعنصر البصري الثانوي 7 أو بشكل ويفضل أن يشتمل العنصر البصري الثانوي ؟ بجانب واجهة الامتصاص * على مقطع مستعرض دائري ©؛ محول بشكل تدريجي إلى مقطع مستعرض مربع حتى يتم الوصول إلى ve الطرف السفلي لا للمقطع الذي يشكل هرم مقطوع oF ويوجد الطرف السفلي 7 المذكور حيث ey المستقبل الفلطائي الضوئي. لاع ؟
وفي حين وصف الاختراع بشكل واضح أعلاه؛ ينبغي التأكيد على أن التجسيدات المحددة الموصوفة أعلاه يمكن تعديلها بشكل Jade شريطة عدم تغيير المبدأ الأساسي والعنصر الجوهري
للاختراع. ل
Claims (1)
- Nee عناصر الحماية على Jad concentrated photovoltaic solar system Kye نظام شمسي فلطائي ضوئي -١ ١ )١( Fresnel lens concentrator يشتمل على عدسات فريسئل Kye - Y و ¢(Y) secondary optical element عنصر بصري ثانوي - Y «photovoltaic receiver (Asa مستقبل فلطائي - ¢ ويتميز النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز المذكور بأن المركّز الذي يشتمل على تشتمل على hybrid lens يكون عبارة عن عدسة هجينة )١( عدسات فريسنل 1 «constant facet thickness منطقة أولى على الأقل ذات سماكة سُطيحية ثابتة - 7 constant facet height منطقة ثانية على الأقل ذات ارتفاع سُطيحي ثابت - A وفقاً concentrated photovoltaic solar system النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز -* ١ constant المنطقة الأولى ذات السماكة السُطيحية الثابتة oly يتميز ١ لعنصر الحماية Y Fresnel هي المنطقة المركزية للمركز الذي يشتمل على عدسات فريسئل facet thickness Y .(1) lens concenirator ¢ وفقاً concentrated photovoltaic solar system النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز -* ١ لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأنه يكون للمنطقة الأولى للمركز الذي يشتمل على Y التي لها سماكة سُطيحية ثابتة سماكة لا )١( Fresnel lens concentrator Jia yd عدسات 1 ملم. ١ تزيد عن ¢ وفقاً concentrated photovoltaic solar system النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز —¢ ١ constant facet لعنصر الحماية ١٠؛ يتميز بأن المنطقة ذات الارتفاع السّطيحي الثابت Y Fresnel تتمثل في المنطقة المحيطية للمركّز الذي يشتمل على عدسات فريسئنل height y .)١( lens concentrator 1 {a concentrated photovoltaic solar system النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز —o ١ لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأن المركّز الذي يشتمل على عدسات فريسئل لا أ١١٠ - - )١( Fresnel lens concentrator 1 الموجود في المنطقة المركزية ذات السماكة الثابتة يعمل 1 على زيادة ارتفاع السُطيح ليصل إلى نقطة ارتفاع قصوى,؛ بازدياد عدد السُطيحات للمركّز ° الذي يشتمل على عدسات فريسنل ) ١ ( . ١ = النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز concentrated photovoltaic solar system وفقاً Y لعنصر الحماية ١؛ يتميز بأن العنصر البصري الثانوي (Y) secondary optical element 1 يشتمل على حافة rim )£( مرتبة حول واجهة الامتصاص .)١( intake face -١ ١ النظام الشمسي (Salil الضوئي المركّز concentrated photovoltaic solar system وفقاً Y لعنصر الحماية السابق؛ يتميز بأنه يكون للحافة rim (4) شكل هندسي يختار بين المربع 0 والدائرة. —A ١ النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز concentrated photovoltaic solar system وفقاً Y لأي من عنصري الحماية ١ إلى ؛ يتميز بأن الحافة rim )£( للعنصر البصري الثانوي )١( secondary optical element Y تكون غير فعالة بصرياً. ١ 4- النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز concentrated photovoltaic solar system وفقاً 1 لأي من عنصري الحماية ١ إلى 7 تتميز بأن الحافة rim )£( للعنصر البصري الثانوي (Y) secondary optical element ¥ تكون غير فعالة بصرياً. -٠ ١ النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز concentrated photovoltaic solar system وفقاً ' لأي من عناصر الحماية 1 إلى 8( يتميز بأنه تكون الحافة rim )£( متكاملة مع العنصر 3 البصري الثانوي .(Y) secondary optical element -١ ١ النظام الشمسي الفلطائي (gall المركّز concentrated photovoltaic solar system وفقاً 0 لأي من عناصر الحماية 1 إلى 9؛ يتميز بأنه الحافة rim (4) تكون مستقلة عن العنصر Y البصري الثانوي .)١( secondary optical element لاع أ١١ - - -٠ ١ النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز concentrated photovoltaic solar system وفقاً ل لأي من عناصر الحماية BL يتميز بأن نسبة استخدام الامتداد ctendue في النظام y الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز المذكور تتراوح بين 240 و S90 -٠ ١ النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز {a y concentrated photovoltaic solar system Y لعنصر الحماية السابق؛ يتميز بأن : - المركّز الذي يشتمل على عدسات فريسنل Fresnel lens concentrator )1( له 1 - طول بؤري focal length للعدسات المذكورة )١( إلى العنصر البصري الثانوي «f (Y) secondary optical element ° 1 و 7 - قطر لواجهة امتصاص الضوء light intake face في العدسات )1( D A وتتراوح النسبة 1# 0/87 بين ,+5 1,0 9 - وبأن العنصر البصري الثانوي )7( يكون له زاوية قبول acceptance angle تتراوح بين ٠ ١ و كرك -٠ ١ النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز La concentrated photovoltaic solar system لعنصر الحماية GAD يتميز بأنه يشتمل على 3 - تركيز geometrical concentration (guid بمقدار +++ (XY 1 - مركّز يشتمل على عدسات فريسنل )١( Fresnel lens concentrator له نسبة ل F# RE ; 1 - عنصر بصري ثانوي )١( secondary optical element ذو زاوية قبول acceptance v 6د تبلغ ¢ LY, -٠ ١ النظام الشمسي الفلطائي الضوئي المركّز {ay concentrated photovoltaic solar system 1 لعنصر الحماية السابق؛ يتميز بأنه Y - لا تزيد السماكة الثابتة constant thickness للسطيح في المنطقة المركزية من المركّز ¢ الذي يشتمل على عدسات فريسنل )١( Fresnel lens concentrator عن ١ ملم. aly - : في المنطقة المركزية المذكورة يزداد ارتفاع السُطيح تدريجياً إلى أن يصل YEAYSY ملم؛ ويتم الحفاظ على الارتفاع الأقصى المذكور البالغ ١٠4 ارتفاع اقصى يبلغ 1 الحافة الخارجية للمركّز الذي يشتمل على عدسات platy ملم ثابتاً وحتى 4 v . ( \ ) Jig yd A وفقاً concentrated photovoltaic solar system المركّز (signal النظام الشمسي الفلطائي - ١ لعنصر الحماية السابق؛ يتميز بأنه يشتمل على Y XV + بمقدار geometrical concentration تركيز هندسي - 1 F# له نسبة ل )١( Fresnel lens concentrator Jiu يشتمل على عدسات Spe - ¢ 6و ١ y y= هت acceptance ذو زاوية قبول (Y) secondary optical element بصري ثانوي pale - 1 ." ١,11 ald angle 7لا
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201030241A ES2364310B1 (es) | 2010-02-19 | 2010-02-19 | Sistema de concentracion solar fotovoltaica |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SA111320205B1 true SA111320205B1 (ar) | 2014-07-02 |
Family
ID=44454530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SA111320205A SA111320205B1 (ar) | 2010-02-19 | 2011-02-19 | نظام شمسي فلطائي ضوئي مركز |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130042915A1 (ar) |
| EP (1) | EP2538261A4 (ar) |
| CN (2) | CN104868006A (ar) |
| AU (1) | AU2011217138A1 (ar) |
| BR (1) | BR112012020838A2 (ar) |
| CL (1) | CL2012002273A1 (ar) |
| ES (1) | ES2364310B1 (ar) |
| IL (1) | IL221465A0 (ar) |
| MA (1) | MA33997B1 (ar) |
| MX (1) | MX2012009566A (ar) |
| PE (1) | PE20130953A1 (ar) |
| SA (1) | SA111320205B1 (ar) |
| WO (1) | WO2011101516A1 (ar) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201122092D0 (en) * | 2011-12-21 | 2012-02-01 | Univ Heriot Watt | Energy device |
| CN103165717A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-06-19 | 苏州百纳思光学科技有限公司 | 一种由小型菲涅尔透镜阵列组成的聚光太阳能模组 |
| RU197957U1 (ru) * | 2019-12-23 | 2020-06-09 | Открытое акционерное общество "Элеконд" | Концентраторный фотоэлектрический модуль с регулируемой вторичной оптикой |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4114592A (en) * | 1976-08-16 | 1978-09-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Cylindrical radiant energy direction device with refractive medium |
| US4848319A (en) * | 1985-09-09 | 1989-07-18 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Refracting solar energy concentrator and thin flexible Fresnel lens |
| US5255666A (en) * | 1988-10-13 | 1993-10-26 | Curchod Donald B | Solar electric conversion unit and system |
| DE19600813A1 (de) * | 1996-01-11 | 1996-07-18 | Michael Dr Eckert | Photovoltaik-Vorrichtung, die gleichzeitig Licht konzentriert und Solarzellen kühlt |
| CN1198538A (zh) * | 1997-05-05 | 1998-11-11 | 牛伟民 | 复合聚光装置 |
| US7081584B2 (en) * | 2003-09-05 | 2006-07-25 | Mook William J | Solar based electrical energy generation with spectral cooling |
| US20050092360A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-05 | Roy Clark | Optical concentrator for solar cell electrical power generation |
| WO2006065246A1 (en) * | 2004-12-18 | 2006-06-22 | Cobert David M | Solar energy collection system |
| US20060185713A1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-08-24 | Mook William J Jr | Solar panels with liquid superconcentrators exhibiting wide fields of view |
| ES2267382B1 (es) | 2005-04-27 | 2008-03-01 | Sol3G, S.L. | Submodulo para modulos de concentracion fotovoltaica, modulo de concentracion fotovoltaica, instalacion de energia solar, metodo de empaquetado y procedimiento de calibracion de posicion para modulos de concentracion fotovoltaica. |
| US20080087323A1 (en) * | 2005-05-09 | 2008-04-17 | Kenji Araki | Concentrator Solar Photovoltaic Power Generating Apparatus |
| DE102006044603A1 (de) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Solar Dynamics Gmbh | Solarer Mehrstufenkonzentrator |
| AU2008243623B2 (en) | 2007-05-01 | 2014-09-11 | Morgan Solar Inc. | Light-guide solar panel and method of fabrication thereof |
| US20090106648A1 (en) | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Microsoft Corporation | Positioning content using a grid |
| CN101425547A (zh) * | 2007-11-02 | 2009-05-06 | 台达电子工业股份有限公司 | 太阳能电池模块 |
| US20090114213A1 (en) | 2007-11-03 | 2009-05-07 | Solfocus, Inc. | Solar concentrator with square mirrors |
| US20090165842A1 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-02 | Mcdonald Mark | Solid concentrator with total internal secondary reflection |
| US8242350B2 (en) * | 2008-05-16 | 2012-08-14 | Cashion Steven A | Concentrating photovoltaic solar panel |
-
2010
- 2010-02-19 ES ES201030241A patent/ES2364310B1/es not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-02-02 CN CN201510170988.0A patent/CN104868006A/zh active Pending
- 2011-02-02 BR BR112012020838A patent/BR112012020838A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2011-02-02 PE PE2012001262A patent/PE20130953A1/es not_active Application Discontinuation
- 2011-02-02 EP EP11744305.1A patent/EP2538261A4/en not_active Withdrawn
- 2011-02-02 AU AU2011217138A patent/AU2011217138A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-02 MA MA35136A patent/MA33997B1/fr unknown
- 2011-02-02 CN CN201180019252.3A patent/CN102834758B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-02-02 US US13/579,647 patent/US20130042915A1/en not_active Abandoned
- 2011-02-02 WO PCT/ES2011/070065 patent/WO2011101516A1/es active Application Filing
- 2011-02-02 MX MX2012009566A patent/MX2012009566A/es active IP Right Grant
- 2011-02-19 SA SA111320205A patent/SA111320205B1/ar unknown
-
2012
- 2012-08-15 IL IL221465A patent/IL221465A0/en unknown
- 2012-08-17 CL CL2012002273A patent/CL2012002273A1/es unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CL2012002273A1 (es) | 2013-01-25 |
| MA33997B1 (fr) | 2013-02-01 |
| US20130042915A1 (en) | 2013-02-21 |
| BR112012020838A2 (pt) | 2016-07-05 |
| CN102834758B (zh) | 2015-06-03 |
| ES2364310B1 (es) | 2012-04-02 |
| AU2011217138A1 (en) | 2012-09-06 |
| EP2538261A4 (en) | 2018-05-16 |
| EP2538261A1 (en) | 2012-12-26 |
| CN102834758A (zh) | 2012-12-19 |
| IL221465A0 (en) | 2012-10-31 |
| ES2364310A1 (es) | 2011-08-31 |
| PE20130953A1 (es) | 2013-09-14 |
| CN104868006A (zh) | 2015-08-26 |
| WO2011101516A1 (es) | 2011-08-25 |
| MX2012009566A (es) | 2012-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7697219B2 (en) | Non-imaging facet based optics | |
| US20090114213A1 (en) | Solar concentrator with square mirrors | |
| US20080047605A1 (en) | Multi-junction solar cells with a homogenizer system and coupled non-imaging light concentrator | |
| US20160043259A1 (en) | Non-Imaging Light Concentrator | |
| US9000293B2 (en) | Reflective photovoltaic solar concentration system | |
| WO2010059657A2 (en) | Köhler concentrator | |
| Fu et al. | Secondary optics for Fresnel lens solar concentrators | |
| JP2013545260A (ja) | 集束太陽光誘導モジュール | |
| EP2122820A2 (en) | Concentrating photovoltaic system using a fresnel lens and nonimaging secondary optics | |
| WO2013010496A1 (en) | Light concentration system | |
| JP5734803B2 (ja) | 太陽集光システム及び太陽熱発電システム | |
| SA111320205B1 (ar) | نظام شمسي فلطائي ضوئي مركز | |
| Leutz et al. | Developments and designs of solar engineering Fresnel lenses | |
| TWI473279B (zh) | 太陽能集光器 | |
| AU2015221500A1 (en) | Photovoltaic solar concentration system | |
| US20090293935A1 (en) | Solar collector capable of receiving light rays with different incident angles | |
| KR102481842B1 (ko) | 맞춤형 초점을 형성할 수 있는 다층렌즈 | |
| KR101295040B1 (ko) | 광가이드 집광형 태양광 발전장치 | |
| Jiménez-Rodríguez et al. | Design and fabrication of a linear Fresnel-type reflector for solar concentration based on caustic surfaces by reflection | |
| WO2012033132A1 (ja) | 集光装置、光発電装置及び光熱変換装置 | |
| TWM459498U (zh) | 抗反射式聚光元件 | |
| WO2012169980A1 (en) | A waveguide for concentrated solar collectors and a solar collector thereof | |
| JP2009290037A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| TW201905396A (zh) | 用於高倍率聚光化合物太陽能模組的交錯對位反射鏡結構 | |
| CN105759412A (zh) | 一种由190个非球面反射镜组成的太阳能聚光*** |