Низко концентрированные солнечные энергетические

Низко концентрированные солнечные
энергетические установки с КПД более 50%
Александр Худыш
Рязань, 2015
Баланс мощности в кристаллическом солнечном
модуле
Анализ домохозяйств не имеющих централизованного
водоснабжения в таких странах как Швеция, Финляндия,
Норвегия, странах Балтики и др. показал, что 70%
электроэнергии в этих домохозяйствах идет на получение
горячей воды.
В жарких странах при температуре окружающей среды
+ 30 °С – 60% электроэнергии расходуется на
получение холода, в том числе с помощью
абсорбционных холодильных машин из горячей воды.
2
Группа компаний СОЛЭКС®
Группа компаний СОЛЭКС® более 20 лет специализируется на рынке солнечной энергетики в области технологий и методов
конструирования солнечных фотоэлектрических элементов и солнечных модулей с двухсторонней чувствительностью, а
также низко концентрированных солнечных энергетических установок (СЭУ) на их основе. Компания сформировалась на базе
крупного оборонного научно-производственного предприятия г. Рязани. Большинство сотрудников компании имеют
большой опыт работы в области микроэлектроники и солнечной энергетики.
1992
Создан отдел солнечной энергетики (19 человек) на Рязанском оборонном предприятии
1995
Начата разработка технологии и конструкции двухсторонних солнечных элементов и модулей
2000
Создано специализированное предприятие ООО «Солэкс» (50 человек)
2005
Начаты работы по созданию высокоэффективных солнечных элементов с использованием нанотехнологий
2007
Объем выпуска двухсторонних модулей достиг 2 МВт в год
2008
Начаты работы по созданию низко концентрированной солнечной энергетической установки с утилизацией тепла, выделяемого
кристаллическими двухсторонними солнечными модулями
2010
Создана компания ООО «СОЛЭКС-Р». Основной целю компании является разработка инновационных технологий и конструкций
двухсторонних элементов, модулей и солнечных энергетических установок
2012
Создана компания ООО «СОЛЭКС-С» и получила статус участника Фонда Сколково с проектом "Разработка энергоэффективных
технологий и оборудования для нанесения диффузантов и создания мелких и резких p-n переходов в производстве солнечных
элементов"
Компания ООО «СОЛЭКС-С» привлекла финансирование в размере €640 000, включая грант Сколково (€320 000) и инвестирования
от частных инвесторов (€320 000)
2014
2015
3
Компания ООО «СОЛЭКС-С» изготовила образцы оборудования для проведения операции лазерной диффузии в производстве
солнечных элементов
В этом же году был изготовлен макетный образец солнечной энергетической установки с использованием тепла, выделяемого
кристаллическими двухсторонними солнечными модулями
Опыт по созданию низко концентрированных СЭУ
Группа компаний СОЛЭКС® имеет 20-летний опыт разработки низко концентрированных СЭУ на основе двухсторонних солнечных
элементов
Низко концентрированная СЭУ 800КД с модулем
наведения на солнечных модулях с двухсторонней
чувствительностью
Модуль наведения СЭУ на
двухсторонних солнечных элементах
4
Преимущества от СОЛЕКС
Низко концентрированные солнечные энергетические установки на двухсторонних охлаждаемых
модулях с использованием тепла, выделяемого солнечными модулями.
Установка от СОЛЭКС® обладает следующими конкурентными преимуществами по отношению к существующим солнечным PV
установкам:
- вырабатываемая мощность за 10 часов работы при солнечной инсоляции 1000 Вт/м2 и температуре окружающей среды 25 °С:
электрическая 46 кВт х час;
тепловая
133 кВт х час;
суммарная
179 кВт х час.
- расход охлаждающей жидкости с температурой +70 °C - 690 л/час;
- высокая удельная электрическая мощность модуля более 400 Вт/м2 при температуре окружающей среды +25 °C;
- падение электрической мощности при высокой температуре окружающие среды в два раза меньше;
- работа при высоких температурах окружающей среды (до +55 °C), при этом температура солнечных элементов будет
не более +85 °C;
- рост КПД солнечных элементов при солнечной концентрации в 3 солнца, изготовленных по новой технологии компании СОЛЭКС®;
- существенно меньшая цена за ватт суммарно вырабатываемой электрической и тепловой мощности СЭУ.
5
Инновации от СОЛЕКС
1.
Гибкий солнечный модуль помещен между двух прозрачных листов, между которыми движется охлаждающая жидкость.
2.
Охлаждающая жидкость вытекает из модуля и может использоваться далее для обогрева.
3.
В установке участок охлаждения солнечных элементов внутри модуля и дополнительного нагрева жидкости в
параболическом концентраторе конструктивно разделены.
5. Гибкая панель с двухсторонними СЭ.
6. Прозрачные листы.
1. Двухсторонний охлаждаемый солнечный модуль.
2. Плоский зеркальный концентратор.
3. Параболический зеркальный концентратор.
4. Теплообменник.
6
7. Стеклянная проставка.
8. Разделительные пластины.
9. Обрамление модуля.
10. Охлаждающая жидкость.
Технические характеристики установок
Параметр
Тип СЭУ
СЭУ 1200КДО
СЭУ 2500КДО
СЭУ 4000КДО
Электрическая пиковая мощность СЭУ при температуре модулей 25 ºC,
не менее, Вт
1200
2300
4000
Электрическая пиковая мощность СЭУ при температуре окружающей
среды 25 ºC, не менее, Вт
1080
2070
3600
Количество плоских зеркал в СЭУ размером 1000х1000 мм, шт.
24
44
64
Количество двухсторонних солнечных модулей в СЭУ, шт.
2
4
6
1480 х 1080 х 50
Размеры двухсторонних модулей, мм
Пиковая мощность двухстороннего модуля, не менее, Вт
590
590
640
Удельная пиковая мощность двухсторонних модулей, не менее, Вт/м2
370
370
400
Количество двухсторонних солнечных элементов размером 78х156 мм в
модуле, шт.
96
Максимальная температура двухсторонних модулей в СЭУ при
температуре окружающей среды 55 °C, не более, °C
85
Расход охлаждающей жидкости, л/час
7
230
460
Температура охлаждающей жидкости без параболического
концентратора, ºC
70
Температура охлаждающей жидкости с параболическим концентратором,
ºC
100
690
Тепловая пиковая мощность без параболического концентратора при
температуре охлаждающей жидкости, поступающей в модули, 55 ºC, Вт
3500
6900
10400
Тепловая пиковая мощность с параболическим концентратором при
температуре охлаждающей жидкости, поступающей в модули, 55 ºC, Вт
10000
20000
30000
Данные приведены для
СЭУ 1200КДО,
СЭУ 2500КДО,
СЭУ 4000КДО
в условиях: солнечная
инсоляция 1000 Вт/м2,
T=25 ºC, AM=1.5
Технические характеристики установок
Параметр
Тип СЭУ
СЭУ 1200КДО
Слежение за положением солнца
СЭУ 2500КДО
СЭУ 4000КДО
в полярных координатах
0 – 30
Угол наклона по азимуту (варианты, градусов)
Максимальный угол слежения, не менее, градусов
± 60
Точность слежения, не более, градусов
±3
Время возврата в исходное положение, не более, мин
30
Коэффициент концентрации солнечной энергии на двухсторонних
модулях, не менее, раз
3,0
Диапазон рабочих температур окружающей среды, ºC
-40 … +55
Максимальная скорость силового напора ветра при установленных
двухсторонних модулях, не более, км/ч
140
Вес СЭУ, не более, кг
600
1000
1400
Апертура СЭУ, Д х Ш, м
5х5
9х5
11 х 5
Эффективная площадь апертуры солнечного излучения, м2
9
17
26
Габариты размещения при наклоне по азимуту 30 градусов,
Д х Ш х В, м
7,6 х 4,1 х 4,8
11,5 х 5,8 х 6,7
15,5 х 7,5 х 8,6
8
Данные приведены для
СЭУ 1200КДО,
СЭУ 2500КДО,
СЭУ 4000КДО
в условиях: солнечная
инсоляция 1000 Вт/м2,
T=25 ºC, AM=1.5
Система преобразования и утилизации тепла
9
Интеллектуальная собственность
Патент РФ № 2406043 от 12 марта 2009 «Солнечная энергетическая установка с
концентратором солнечной энергии из плоских отражающих пластин»
Патент РФ № 2426954 от 17 мая 2010 «Фотоэлектрический солнечный модуль с системой
плоских зеркальных концентраторов для управления положением солнечных
фотоэлектрических станций»
Заявка на изобретение № 201510918 от 29.01.2015 г «Комбинированная концентраторная
фотоэлектрическая установка». По данной заявке предполагается получить
международные патенты в странах экспортерах создаваемой технологии
10
Действующая низко концентрированная СЭУ
СЭУ 1200КДО
11
Контакты
За дополнительной информацией обращайтесь:
Александр Худыш
Директор
390010 Россия, г Рязань,
Ул. Октябрьская, д. 61,
Тел.: +7 (4912) 38-60-30
Моб.: +7 (910) 641-86-31
E-mail: solex-r@yandex.ru
Сайт: http://solex-r.ru/
12
Причины снижения эффективности низко
концентрированных СЭУ
Снижение вырабатываемой мощности от температуры
Температура PV модуля возрастает пропорционально концентрации солнечной энергии. При температуре окружающей среды
30 ºС и концентрации солнечной энергии равной 3.1, температура модуля будет существенно превышать максимально
допустимую рабочую температуру PV модуля, равную +85 ºС. Рост температуры PV модуля ведет также к снижению
производства электроэнергии на 30-40%.
КДП по лицевой стороне, %
Снижение вырабатываемой мощности от концентрации солнечной энергии
20
19,5
Rs – удельное последовательное
сопротивление солнечного элемента.
19
18
1/Rs = 0.72 Ом*см2
17,5
Двухсторонний солнечный
элемент EarthON-192
1/Rs = 0.24
компании PVG Solution,
Ом*см2
Япония
17
16,5
0
13
Для работы в установке с концентрацией
3,1 необходимо иметь 1/Rs ≤ 0.24. Новая
технология группы компании СОЛЭКС®
позволяет достичь указанных параметров.
18,5
1
2
3
3,1
4
5
6
концентрация, солнц