Преобразователь лучистой энергии солнца в электрическую и процесс утилизации лучистой энергии
Предложение относится к физико-химическим процессам получения электроэнергии от источников солнечного и космического излучений.
Преобразователь энергии выполнен в виде конического или пирамидального каркаса 1 с гибкой лентой 2, охватывающей его снаружи в виде спирали. Между кромками ленты выполнен электроизоляционный слой 3, а поверхность 4 ленты, обращенная к излучению (атмосфере) имеет специальное покрытие 5, предназначенное для поглощения излучений. Этот слой покрытия соединен контактно с токопроводящей подложкой 6 из полимерного слоя, концы ленты выполнены на конус 7 и 8 и оснащены разнополярными клеммами 9 и 10 в верхней и нижней частях ленты, закрепленной на каркасе посредством изоляторов 11. Корпус закреплен на основании посредством подшипникового узла 12, позволяющего осуществлять вращение корпуса за счет турбинных лопаток 13, закрепленных внутри каркаса, вращение корпуса осуществляется воздействием на эти лопатки восходящим конвективным атмосферным потоком. Эффективность преобразователя в том, что его покрытие способно принимать и трансформировать в электрозаряды любое излучение, воздействующее на него. Ил.-2; 2 з.п.ф.
Предложение относится к физико-химическим процессам получения электроэнергии от источников солнечного, космического и искусственного светотеплового излучений.
Современная индустрия свето-электротрансформирующих технических средств имеет несколько направлений их развития, наиболее представительными из которых являются преобразователи прямого светового излучения, например, - солнечного, в электроэнергию. Такие устройства содержат полупроводниковые фотопреобразователи в виде отдельных элементов, размещенных в ячейках и создающих конструкцию солнечной батареи, питающей системы жизнеобеспечения прямой передачей электроэнергии или - через аккумуляторные батареи [US 6034318, 2000; ЕР 0379961, 1990; RU 2230396, Н01L 31/042, 10.06.2004]. Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.
Существенным недостатком аналогов и прототипа является использование низкоэффективного материала по результату преобразования светового (и светотеплового) излучения в электроэнергию; технологическая сложность изготовления множества отдельных элементов, набора их в блоки на специальном кондукторе и подложке и последующего набора панелей необходимой площади приема и преобразования лучистой энергии. Низкие прочностные характеристики элементов не позволяют покрывать криволинейный и фасонные поверхности. Эти недостатки определяют высокую стоимость солнечных батарей и сужают возможные сферы их использования.
Технической задачей и положительным результатом предлагаемого преобразователя лучистой энергии в электрическую является повышение эффективности преобразования энергии светового и светотеплового излучения в электроэнергию; улучшение технологических операций изготовления и монтажа элементов преобразователя; придание мобильности конструкции с использованием также энергии атмосферных течений и конвективных потоков.
Преобразователь лучистой энергии в электрическую, выполненный в виде конического или пирамидального каркаса, снаружи на этот каркас нанесена гибкая лента, охватывающая его в виде спирали, между кромками ленты выполнен изоляционный токонепроводящий слой, поверхность ленты, контактирующая с атмосферой, имеет покрытие, поглощающее солнечное и космическое излучение и контактно соединенное с токопроводящим полимерным слоем ленты, концы которой имеют разнополярные клеммы, расположенные в верхней и нижней частях спирали ленты, при этом каркас преобразователя установлен с возможностью вращения посредством подшипникового узла, закрепленного в основании, причем вращение каркаса осуществляется за счет воздействия восходящего атмосферного потока на турбинные лопатки, закрепленные внутри каркаса.
Преобразователь энергии характеризуется также тем, что гибкая лента соединена с каркасом посредством электроизоляторов.
На фиг.1 - общий вид установки;
на фиг.2 - принципиальная конструкция устройства.
Преобразователь энергии выполнен в виде конического или пирамидального каркаса 1 с гибкой лентой 2, охватывающей его снаружи в виде спирали. Между кромками ленты выполнен электроизоляционный слой 3, а под поверхностью 4 ленты, обращенной к излучению (Солнца и др.) имеется специальное заполнение 5, предназначенное для поглощения и преобразования излучений. Этот слой покрытия соединен контактно с токопроводящей подложкой 6 из полимерного материала; концы ленты 7 и 8 выполнены на конус и оснащены разнополярными клеммами 9 и 10 в верхней и нижней частях ленты, закрепленной на каркасе посредством изоляторов 11. Корпус 1 закреплен на основании посредством подшипникового узла 12, позволяющего осуществлять вращение корпуса за счет турбинных лопаток 13, закрепленных внутри каркаса 1; вращение корпуса осуществляется воздействием на эти лопатки 13 восходящим конвективным атмосферным потоком. Эффективность преобразователя в том, что его покрытие 2 способно принимать и трансформировать в электрозаряды любое световое, светотепловое излучение, воздействующее на него, за счет выполнения слоя 4 светоэлектрочувствительным, а заполнения 5 - в виде композиции: фуллеренол - силурит.
Работа преобразователя осуществляется следующим образом. Корпус преобразователя с его каркасом 1 и лентой 2 монтируют на рабочей площадке (фиг.1) с помощью подшипникового узла 12. Излучение, например, солнечное, падает на поверхность 4 ленты и, ввиду ее светоэлектрочувствительности, проникает в структуру заполнения 5, выполненного из смеси фуллеренол - силурен слоем 0.01-0.2 мм на токопроводящей подложке 6 (фиг.2). Такой материал ленты 2 преобразует лучистую энергию в электрическую; КПД такого преобразователя находится в пределах 20-40% в зависимости от состава наполнителя 5, чувствительности к светопотоку покрытия 4 ленты, а также - способности материала подложки 6 эффективно проводить ток, который отводят с клемм 9 и 10 потребителю. Для более эффективной работы внутри каркаса 1 закреплены турбинные лопатки 13, предназначенные для вращения всего корпуса преобразователя за счет конвективного восходящего потока атмосферного воздуха, восходящего по полости снизу - вверх (по аналогии тяговой трубы). При воздействии солнечного облучения на ленту 2 и ее указанную конструкцию (фиг.2) вырабатывается электроэнергия из расчета на 1 м2 ленты: 320-450 мА, 18-26 В, 208-316 Вт. При этом конструкция (фиг.1) преобразователя позволяет не отчуждать территорию, ввиду точечной опоры и ориентирования вверх в виде мачты, башни, на которой возможно размещение дополнительного оборудования, питающегося вырабатываемой электроэнергией этого преобразователя.
Преобразователь лучистой энергии в электрическую, выполненный в виде конического или пирамидального каркаса, снаружи на этот каркас нанесена гибкая лента, охватывающая его в виде спирали, между кромками ленты выполнен изоляционный токонепроводящий слой, поверхность ленты, контактирующая с атмосферой, имеет покрытие, поглощающее солнечное и космическое излучение, выполненное на токопроводящей подложке и контактно соединенное с токопроводящим полимерным слоем ленты, соединенной с каркасом посредством электроизоляторов, концы которой имеют разнополярные клеммы, расположенные в верхней и нижней частях спирали ленты, при этом каркас преобразователя установлен с возможностью вращения посредством подшипникового узла, закрепленного в основании, причем вращение каркаса осуществляется за счет воздействия восходящего атмосферного потока на турбинные лопатки, закрепленные внутри каркаса.
