Імітаційне моделювання роботи концентраторів світлового потоку

Анотація

Одним із найпоширеніших напрямків відновлювально енергетики заснованих на безпосередньому використанні сонячного випромінювання є сонячна енергетика, а саме використання сонячних батарей. Незважаючи на вагомий внесок сонячної енергетики в енергетичний стан світу, продуктивність даного способу отримання енергії на невисокому рівні. Підвищення ефективності застосування сонячних батарей шляхом розробки та застосування автоматичної системи збільшення світлового потоку на поверхні панелі є важливим науково-практичним завданням.

У якості методів дослідження використовується імітаційне моделювання в середовищі ZEMAX.

В роботі проведено дослідження можливості застосування концентраторів світлового потоку для підвищення продуктивності сонячних панелей. Дослідження базується на визначенні оптимальної геометрії конусоподібних концентраторів. Розглядається можливість застосування п’яти особливих геометрій, а саме, два варіанта “багатогранного призмового конуса”, “багатогранний дзеркальний конус” та два варіанта “дзеркальних воронок”, що з застосуванням трекера положення сонця дозволить збільшити продуктивність енергетичних установок. В результаті дослідження отримано, що застосування “багатогранного зеркального конуса” недоцільно в якості концентраторів, оскільки при його використанні значна кількість променів заломлюється таким чином, що рухаються в сторону протилежну до розташування сонячної панелі. При розміщенні джерела світла під кутом 90° та застосуванні “багатогранних призмових конусів” значна кількість променів залишається у воронці. Застосування геометрії “дзеркальна воронка” при розміщенні джерела світла під кутом 90° обумовлює найкраще фокусування променів на поверхні сонячної панелі. Особливістю даної геометрії є те, що при розташуванні джерела світла під кутом 45° зовсім відсутній світловий потік.

Запропонована геометрія концентратора - “дзеркальна воронка” разом із застосуванням трекера положення джерела світла може бути використана при розробці автоматичної системи збільшення світлового потоку, а відтак підвищення продуктивності сонячних установок.