Экспериментальное исследование энергетических характеристик фоконов и модулей на их основе

Сложный путь лучей в фоконе при угловых отклонениях приводит к формированию неравномерного поля облученности поверхности выхода. Теоретическим исследованиям энергетических характеристик параболоторических фоконов посвящена статья Р. А. Захидова с соавторами^[1].

Светопропускание фоконов также зависит от ориентации на солнечный поток, что объясняется разными путями солнечных лучей при разных углах дефокусировок. Исследование светопропускания проводилось путем измерения суммарного светового потока на выходном сечении методом калориметрирования (рис. 5.6). Анализ результатов показывает, что точность изготовления отражающих стенок фокона и состояние поверхности (класс чистоты) существенно сказывается на характере распределения облученности выходной поверхности: наивысшая чистота и качество формы у фоконов, изготовленных гальванопластикой (кривая 3), наихудшая поверхность удавленных фоконов с электрополированной поверхностью (кривая 2).

Рис. 5.6. Светопропускание фоконов, изготовленных разными способами, в зависимости от углов дефокусировки а, полученное методом калориметрирования:

• 1 — стеклянный фокон; 2 — алюминиевый фокон (метод выдавливания);
• 3 — алюминиевый фокон (метод гальванопластики); все фоконы с параметрическими углами 26,5°

Исследование на распределения плотности излучения на поверхности выхода фоконов, где установлены СЭ, проводилось путем сканирования поверхности выхода точечным фотоэлектрическим датчиком диаметром 1 мм, при этом фокон, установленный на поворотном устройстве, по разному ориентировался по отношению к солнечному излучению. Результаты приведены на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Распределение плотности облучения выходного отверстия стеклянного фокона (а) и алюминиевого фокона (б) при разных углах ориентации к солнечному потоку (0° — прицельное положение).

Фокон на поворотном стенде устанавливался по отношению к направлению на Солнце с соответствующими углами дефокусировки и в каждом положении поперек выходного отверстия проводился датчик по диаметру, при этом фиксировались его показания, предварительно тарированные на прямом солнечном излучении.

Острые микровыбросы концентрации на стеклянном фоконе объясняются тем, что стеклянная поверхность фокона, изготовленного методом выдувания, имеет кольцевую разнотолщинность, что приводит к локальным микроконцентрациям.

Характер выработки энергии фотоэлектрическим модулем на основе стеклянного фокона с, а = 26,6° представлен на рис. 5.8.

По результатам этого эксперимента можно сделать следующие выводы.

• 1. Облученность приемника излучения крайне неравномерна, что отрицательно сказывается на работе СЭ, в данном случае локальная концентрация достигла значений более 12.
• 2. Концентрация при крайнем параметрическом угле носит характер пикового скачка.

Рис. 5.8. Выработка электроэнергии модулем на основе фокона при углах дефокусировок в пределах параметрического угла (а = ±26,5°)

На основе стеклянных фоконов с, а = 24° была изготовлена фотоэлектрическая установка пиковой мощностью 150 Вт (рис. 5.9). Слежение за положением Солнца проводилось дискретно через каждые 2 ч.

Рис. 5.9. Фотоэлектрическая установка на основе стеклянных фоконов пиковой электрической мощностью 150 Вт.

• [1] Захидов Р. А. и др. Исследование энергетических характеристик параболоторических фоконов // Гелиотехника. 1977. № 3. С. 30—33.