Концентрирующая система для солнечной электростанции на основе ориентированных вторичных отражателей

Одним из недостатков поля гелиостатов является необходимость осуществлять слежение по разным параметрам для каждого гелиостата. Была предпринята попытка исправить этот недостаток путем разработки ниже описываемой концентрирующей системы, в которой первичные концентраторы осуществляют одинаковое движение, а направление отраженных световых потоков постоянно ориентировано на приемник излучения^[1].

Принцип работы системы

Предложенная оптическая схема является развитием известной системы Мерсена, в которой вторичные отражатели неподвижны и ориентированы своими главными оптическими осями на приемник излучения, а первичные отражатели совершают одинаковые движения вокруг своих оптических фокусов, отслеживая положение Солнца.

На рис. 11.1 показана схема трансформации системы Мерсена (параболоид + параболоид) в систему концентрации по предлагаемому принципу. Первичный концентратор 1 (параболоид) с фокусом в точке F_x имеет вторичный софокусный отражатель в виде параболоида 2 (классическая схема Мерсена). Работает такая система следующим образом: солнечный световой поток от первичного отражателя направляется на вторичный отражатель, где преобразуется в параллельный световой поток меньшего поперечного сечения. Таким образом, на вторичном отражателе происходит преобразование сходящегося светового пучка в световой поток, направленный вдоль оптической оси вторичного отражателя, т. е. оси 3. Поэтому если оптическую ось вторичного отражателя направить на приемник излучения 4, то для получения направленного светового потока уменьшенного диаметра необходимо на вторичный отражатель подавать сходящийся световой поток в общий фокус F_b при этом существенной роли не играет, каким образом сформирован конический световой пучок, а именно от линзы Френеля 5 или от параболоидных отражателей 6. Таким образом, в концентрирующей системе на приемник направляют оптические оси вторичных отражателей, а первичные концентраторы в виде линз Френеля или параболоидов должны совершать слежение за положением Солнца, вращаясь вокруг точки фокуса F_l.

Рис. 1 1.1. Принцип преобразования системы Мерсена в систему с неподвижным вторичным отражателем:

• 1 — первичный концентратор в системе Мерсена; 2 — неподвижный вторичный отражатель, направленный оптической осью F⁰₁ на приемник излучения;
• 3 — линза Френеля, вращающаяся вокруг точки фокуса F_v показана в двух положениях: «ВС» — высокое Солнце, «НС» — низкое Солнце; Z₀ — поперечное сечение отраженного светового пучка потока от линзы Френеля в положении «ВС»; ось F, 0, расположена к горизонту под углом у

В качестве вторичных постоянно направленных отражателей могут быть использованы гиперболоиды вращения, в этом случае отраженный поток будет сходящимся, как и должно быть в системах Кассегрена.

• [1] Патент РФ № 2 044 226. Солнечная установка / Э. В. Тверьянович // БИ. 1995.№ 26.