คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องทำความร้อนที่บ้านด้วยตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ DIY หัวทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ DIY

เขียนหลังจากอ่านบทความใน Photon International 12/2012 รูปภาพและข้อมูลทั้งหมดมาจากแหล่งนี้

สั้นๆ:
1) กำลังการผลิตของสถานี CSP (Concentrated Solar Power) ทั่วโลกเพิ่มขึ้น 1 GW ในปี 2555 ตลาดนี้เติบโต >100% ทุกปี (ไม่ใช่ตัวพิมพ์ผิด!)
2) กำลังการผลิตติดตั้ง: 2.8 GW, 2.9 อยู่ระหว่างการก่อสร้าง, 7 GW ที่วางแผนไว้
3) เทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือเทคโนโลยีของพาราโบลารีเฟล็กเตอร์ แต่คอนเซนเตอร์ทาวเวอร์และคอนเดนเซอร์บนเลนส์ Fresnel กำลังเพิ่มขึ้น

ตอนนี้มากขึ้น ตลาดกำลังเติบโตเช่นนี้:


(เป็นสีน้ำตาลอ่อนและสีน้ำตาลอ่อน: กำลังการผลิตติดตั้งและติดตั้งประจำปี (GW) ของ CSP ที่มา: Photon International 12/2012)

เทคโนโลยี CSP จะพัฒนาอย่างไร? ลองดูภาพนี้:


(คำอธิบายของ "ตำนาน" จากซ้ายไปขวา: ทั่วไป, ตัวสะท้อนแสงพาราโบลา, หอคอย, จานโค้ง, ตัวสะท้อนแสง Fresnel เชิงเส้น แผนภาพแรก - ณ สิ้นปี 2555 ที่สอง: อยู่ระหว่างการก่อสร้าง ล่าสุด: วางแผน)

เป็นที่ชัดเจนว่าแผ่นสะท้อนแสงพาราโบลาคือ "วันนี้" แต่หอคอยคอนเซนเตอร์จะได้รับความนิยม "ในวันพรุ่งนี้" โครงการที่ใหญ่ที่สุดที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างในพื้นที่นี้คือสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Ivanpah ขนาด 392 เมกะวัตต์ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ กระจก 170,000 ดวงจะโฟกัสแสงไปที่หอคอย

CLFR ค่อยๆ เอาชนะตลาด: มีการเพิ่มขึ้นจาก 1 เป็น 7% โครงการที่ใหญ่ที่สุดในพื้นที่นี้คือโครงการขนาด 100 เมกะวัตต์ในรัฐราชสถานจาก Avera Solar

แผ่นสะท้อนแสงพาราโบลาคืออะไร?

นี่คือระบบที่กระจกพาราโบลาหมุนไปตามแกนของพวกมัน โฟกัสรังสีของดวงอาทิตย์บนท่อดูดซับความร้อน ระบบดังกล่าวช่วยให้คุณมีสมาธิ 100 เท่าและให้ความร้อนแก่ตัวพาความร้อน (น้ำมันพิเศษ) สูงถึง 400 องศา ผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน น้ำมันร้อนจะปล่อยพลังงานให้กับไอน้ำซึ่งในทางกลับกันจะหมุนกังหัน ระบบใหม่ในพื้นที่นี้อาจรวมถึงแบตเตอรี่ในรูปของถังเกลือหลอมเหลว (นานถึง 8 ชั่วโมง) ระบบนี้เป็นที่รู้จักกันดี (ตั้งแต่ยุค 80)

ข้อเสียและข้อดี:

1. เทคโนโลยีที่พิสูจน์แล้ว


2. แต่ค่าใช้จ่ายสูงเมื่อเทียบกับแหล่ง "สีเขียว" อื่นๆ (เช่น PV)


3. แต่อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นต่ำ


4. แต่ในบางกรณี ระบบดังกล่าวจำเป็นต้องมีการจัดหาน้ำ ซึ่งไม่ใช่เรื่องง่ายในสภาพแวดล้อมแบบทะเลทราย


5. แต่สถานที่ติดตั้งไม่ควรมีความชันเกิน 1%

Concentrators คืออะไร?
นี่คือระบบที่กระจกหมุนหลายพันตัวติดตามดวงอาทิตย์และโฟกัสพลังงานไปที่เครื่องรับพลังงาน คุณสามารถรวมพลังงาน 1,000 ครั้ง ทาวเวอร์สูงจาก 5 ถึง 165 ม. กระจกจาก 1.1 ถึง 120 ตรม. อุณหภูมิตั้งแต่ 440 ถึง 550 องศาเซลเซียส น้ำหรือเกลือหลอมเหลวใช้ถ่ายเทความร้อน

ข้อเสียและข้อดี:

1. ช่วยให้บรรลุอุณหภูมิที่สูงขึ้น ประสิทธิภาพสูงขึ้น ต้นทุนพลังงานต่ำกว่าแผ่นสะท้อนแสงพาราโบลา


2. ไม่ต้องการภูมิประเทศที่ราบเรียบเป็นพิเศษ (สามารถตั้งค่าได้ที่ความลาดชัน 5%)


3. พลังงานสำรองในถังที่มีเกลือหลอมเหลวนานถึง 15 ชั่วโมง


4. แต่ประวัติการใช้ระบบดังกล่าวนั้นสั้นกว่า ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงในการให้กู้ยืมสูงขึ้น


5. แต่ราคายังสูงอยู่

ระบบ Concentrator ที่มีตัวสะท้อน Fresnel เชิงเส้นคืออะไร?
ระบบเหล่านี้เป็นระบบที่ง่ายกว่าเมื่อเทียบกับช่องสัญญาณพาราโบลา แสงมีความเข้มข้น 30 เท่า และใช้น้ำในการถ่ายเทความร้อนแทนน้ำมัน

ข้อเสียและข้อดี:
การออกแบบที่เรียบง่าย ต้นทุนพลังงานต่ำ
แต่ความเสี่ยงด้านเทคโนโลยีสูง: เทคโนโลยียังไม่ได้รับการทดสอบว่าเป็นตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลา

ทุกวันนี้ Concentrators กำลังต่อสู้เพื่อดำรงอยู่: แผงโซลาร์เซลล์ที่มีราคาถูกลงและคุ้นเคยอยู่แล้วกำลังสร้างแรงกดดันต่อตลาดนี้

• 1 วัตต์ที่ติดตั้งจากหัวจ่ายไฟในปัจจุบันมีราคาประมาณ 5 ดอลลาร์ (หัวพาราโบลา)


• 1 วัตต์ที่ติดตั้งสำหรับเสาหัววัดอยู่ที่ประมาณ 7 ดอลลาร์ (ราคายังคงเท่าเดิมหากเก็บพลังงานไว้ในทรายเป็นเวลา 6-7 ชั่วโมง และ 10 ดอลลาร์หากสำรองไว้ 12-15 ชั่วโมง)


• 1 วัตต์ที่ติดตั้งสำหรับแผงทั่วไปคือประมาณ 1 เหรียญ

การสร้าง 1 kWh จะมีราคา 14-35 เซ็นต์ ตามเป้าหมายของกระทรวงพลังงานสหรัฐ ในปี 2020 ค่าใช้จ่ายของพลังงาน พลังงานจากฮับในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ควรเป็น 6 เซนต์

อย่างไรก็ตาม อย่าลืมว่านี่เป็นอุตสาหกรรมที่อายุน้อยกว่ามาก ซึ่งเป็นไปตามเส้นทางของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมเมื่อ 10 ปีที่แล้ว มีศักยภาพในการลดราคาในพื้นที่นี้ และฉันแน่ใจว่าจะมี "ที่กลางแดด" เพียงพอสำหรับเทคโนโลยีทั้งหมด

แต่ฉันยังจำการมองโลกในแง่ดีที่ซีเมนส์ใช้คอนเดนเซอร์ (เมื่อเร็ว ๆ นี้ซีเมนส์ประกาศสิ้นสุดการทำงานในพื้นที่นี้) และฉันจำความกระตือรือร้นสำหรับโฟโตโวลตาอิกซิลิกอนฟิล์มบาง ในทั้งสองกรณี หน้าต่างแห่งโอกาสปิดลงพร้อมกับกระเป๋าเงินจำนวนมาก

มาพูดถึงข้อเสียกัน กระจกต้องทำความสะอาด ยิ่งกว่านั้นพื้นผิวจะต้องสมบูรณ์แบบและต้องคงสภาพเช่นนั้น ตลอดเวลาการทำงานของสถานี


(ทำความสะอาด

จำนวนพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่ไปถึงพื้นผิวโลกในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์นั้นเกินพลังงานสำรองของน้ำมัน ยูเรเนียม ถ่านหิน และก๊าซทั่วโลก มีหลายวิธีในการประหยัดความร้อนจากแสงอาทิตย์ หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวคือเครื่องผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นอุปกรณ์พิเศษสำหรับเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่วัสดุถ่ายเทความร้อน มักใช้สำหรับการทำความร้อนในพื้นที่และความต้องการน้ำร้อน มันอยู่ในคุณสมบัตินี้ที่แตกต่างจากแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าโดยตรง

อุปกรณ์

หน้าที่หลักของเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์คือการเน้นการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ไปยังเครื่องรับอีซีแอล ซึ่งอยู่บนเส้นโฟกัสหรือจุดโฟกัสของตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์

อุปกรณ์ของหัวแสงอาทิตย์ถือว่ามีองค์ประกอบต่อไปนี้:

• เลนส์หรือรีเฟล็กเตอร์ที่ใช้เป็นคอนเดนเสทของแสงแดด
• โครงสร้างฐานซึ่งติดตั้งเลนส์หรือแผ่นสะท้อนแสง
• องค์ประกอบรับความร้อนซึ่งมักทำหน้าที่เป็นตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์
• ท่อส่งน้ำหล่อเย็น
• กลไกการขับเคลื่อนระบบติดตาม กลไกนี้ในกรณีส่วนใหญ่รวมถึง:
  - หน่วยแปลงสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์
  - เซ็นเซอร์ทิศทางดวงอาทิตย์
  – มอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมกระปุกเกียร์ที่หมุนโครงสร้างของหัวแสงอาทิตย์ในระนาบสองระนาบ

อุปกรณ์อาจรวมถึงเลนส์ Fresnel, เทอร์โมมิเตอร์, วาล์วควบคุม, วงจรทำความร้อน, ปั๊มหมุนเวียนและองค์ประกอบอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์นั้นอยู่ที่การโฟกัสของแสงอาทิตย์บนภาชนะที่มีสารหล่อเย็น

การทำงานของสารหล่อเย็นคือการดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ ขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้ในการรวมพลังงานแสงอาทิตย์ สามารถใช้สิ่งต่อไปนี้:

• คอนเดนเซอร์รางน้ำแบบพาราโบลาที่เน้นการแผ่รังสีแสงอาทิตย์บนท่อน้ำมันหรือท่อน้ำ
• หอคอยเฮลิโอเซนทริค
• กระจกโค้งพิเศษ.

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในหัววัดบางรุ่นสามารถทำให้เข้มข้นได้:

• ที่จุดโฟกัส.
• ตามแนวโฟกัสที่เครื่องรับตั้งอยู่

ทุกอย่างมีลักษณะดังนี้:

• การบรรลุอุณหภูมิสูงในเครื่องผลิตคอนเดนเสททำได้โดยการสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์จากพื้นผิวที่ใหญ่ขึ้นสู่พื้นผิวที่เล็กกว่าของเครื่องรับ-ดูดซับ
• ของเหลวตัวพาความร้อนที่ไหลผ่านตัวรับจะดูดซับความร้อนให้ได้มากที่สุดและส่งต่อไปยังผู้บริโภค

อุณหภูมิในเครื่องรับถึงค่าที่สูง แต่หัววัดสามารถโฟกัสได้เฉพาะการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงเท่านั้น เป็นผลให้ประสิทธิภาพของพวกเขาในสภาพอากาศที่มีเมฆมากหรือมีหมอกลดลงอย่างมาก ตัวชี้วัดประสิทธิภาพสูงสุดจะแสดงในพื้นที่ที่มีไข้สูง เช่น ในบริเวณเส้นศูนย์สูตรหรือในทะเลทราย

ในการใช้รังสีดวงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องผลิตแสงอาทิตย์มีทิศทางไปในทิศทางของดวงอาทิตย์ เพื่อจุดประสงค์นี้ฮับมีการติดตั้งตัวติดตามซึ่งก็คือระบบติดตามพิเศษ เปลี่ยนระบบให้ "หัน" เข้าหาดวงอาทิตย์โดยตรง

ระบบเซอร์โวแกนเดี่ยวหมุนระบบจากตะวันออกไปตะวันตก ในทางกลับกันระบบแกนสองแกนจากเหนือจรดใต้เพื่อปรับทิศทางระบบไปยังดวงอาทิตย์ตลอดทั้งปี

ในระดับอุตสาหกรรม หัวกระจกพาราโบลาทรงกระบอกให้การโฟกัสของรังสีดวงอาทิตย์ โดยให้ความเข้มข้นมากกว่าร้อยเท่า เป็นผลให้ของเหลวร้อนขึ้นเกือบ 400 องศา เมื่อผ่านชุดแลกเปลี่ยนความร้อน ของเหลวจะสร้างไอน้ำ ซึ่งจะหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไอน้ำ เพื่อลดการสูญเสียความร้อน ท่อรับจะถูกล้อมรอบด้วยหลอดแก้วใสที่ขยายไปตามเส้นโฟกัสของกระบอกสูบ

ชนิด

ตามรูปแบบการทำงานที่สร้างสรรค์ Concentrators แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆดังนี้:

• คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์แบบพาราโบลา

• คอนเดนเซอร์แบบรางพาราโบลา

• หอคอยพลังงานแสงอาทิตย์

• Concentrators บนเลนส์ทรงกลม

• Concentrators บนเลนส์ Fresnel นั่นคือเลนส์แบน

คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ยังแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

• มีความเข้มข้นสูง (Ks≥100) และมีสมาธิน้อย (Ks<100). Это зависит от уровня повышения плотности излучения, либо степени его концентрации.
• ระบบคัดเลือกและไม่คัดเลือก กล่าวคือ ตามระดับอิทธิพลของการแผ่รังสีเข้มข้นต่อลักษณะสเปกตรัม
• ระบบหักเห (เลนส์) และระบบสะท้อนแสง (กระจก) - ตามลักษณะของปฏิกิริยาของแสงแดดกับ
  องค์ประกอบทางแสงของหัวแสงอาทิตย์
• โดยไม่ต้องติดตาม, เส้นศูนย์สูตร, ระบบแอซิมัท-ซีนิทัล - ตามรูปแบบการติดตามดวงอาทิตย์
• ระบบองค์ประกอบเดียวและหลายองค์ประกอบ - ตามจำนวนขององค์ประกอบแสงที่มีส่วนร่วมในกระบวนการความเข้มข้นของรังสีตามลำดับ
• ด้วยตัวรับการติดตามพร้อมตัวสะท้อนแสงติดตาม - ตามวิธีการติดตามดวงอาทิตย์
• การกำจัดความร้อนด้วยของเหลวหรืออากาศหมุนเวียน - ตามวิธีการกำจัดความร้อน

ลักษณะเฉพาะ

• การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ในเครื่องรวมความเข้มข้นบางส่วนจะโฟกัสที่จุดโฟกัส ในส่วนอื่นๆ - ตามแนวโฟกัสที่เครื่องรับตั้งอยู่ เมื่อรังสีสะท้อนจากพื้นผิวที่ใหญ่กว่าไปยังพื้นผิวที่เล็กกว่า อุณหภูมิสูงถึงตัวรับ ความร้อนนี้จะถูกลบออกโดยสารหล่อเย็น
• ประสิทธิภาพของคอนเดนเซอร์จะลดลงอย่างมากในช่วงที่มีเมฆมาก เนื่องจากมีโฟกัสเฉพาะการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงเท่านั้น ในเรื่องนี้ ระบบดังกล่าวมีประสิทธิภาพสูงในภูมิภาคที่มีไข้แดดสูงเป็นพิเศษ: ในบริเวณเส้นศูนย์สูตรและทะเลทราย เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการใช้รังสีดวงอาทิตย์ คอนเดนเซอร์มักจะติดตั้งระบบติดตามที่ให้ทิศทางที่ถูกต้องกับดวงอาทิตย์
• เนื่องจากต้นทุนของเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูง และระบบติดตามต้องบำรุงรักษาเป็นระยะ ในกรณีส่วนใหญ่ การใช้งานจะจำกัดเฉพาะระบบผลิตไฟฟ้าทางอุตสาหกรรมเท่านั้น นอกจากนี้ การติดตั้งดังกล่าวยังสามารถใช้ในระบบไฮบริดได้ เช่น ร่วมกับเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ในกรณีนี้ระบบจัดเก็บจะช่วยลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้า

แอปพลิเคชัน

• เครื่องผลิตพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาราโบลาทรงกระบอกและเสาทำงานอย่างเหมาะสมในโครงสร้างของระบบขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายโรงไฟฟ้าที่มีความจุ 30-200 เมกะวัตต์
• ระบบประเภทดิสก์สร้างจากโมดูลและสามารถใช้ในการติดตั้งแบบสแตนด์อโลนและกลุ่มที่มีกำลังไฟรวมหลายเมกะวัตต์

เครื่องผลิตพลังงานแสงอาทิตย์แบบรางพาราโบลาเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ที่ล้ำหน้าที่สุดในปัจจุบัน มีแนวโน้มว่าจะใช้ในอุตสาหกรรมในอนาคตอันใกล้นี้ ด้วยความจุความร้อนที่มีประสิทธิภาพ สถานีประเภทหอคอยจึงสามารถกลายเป็นสถานีแห่งอนาคตอันใกล้ได้ เนื่องจากลักษณะโมดูลาร์ของ "ถาด" จึงสามารถใช้ในการติดตั้งขนาดเล็กได้

"เพลท" และเสาทำให้สามารถให้ค่าประสิทธิภาพสูงขึ้นในขณะที่ได้พลังงานด้วยต้นทุนที่ต่ำลง อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ต้องการการลดต้นทุนทุนอย่างมาก ปัจจุบัน เฉพาะพาราโบลาคอนเซนเตอร์เท่านั้นที่ได้รับการทดสอบแล้วและจะปรับปรุงในเร็วๆ นี้ คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์แบบทาวเวอร์ต้องการการสาธิตความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพในการปฏิบัติงาน สำหรับระบบแบบก้านวาล์ว จำเป็นต้องมีการพัฒนาหัวจ่ายแรงดันต่ำและการสร้างเครื่องมือเชิงพาณิชย์

หัวพาราโบลา

ประโยชน์ที่ได้รับ - เทคโนโลยีที่พิสูจน์แล้ว

ข้อเสีย:

• ค่าใช้จ่ายสูง
• อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นต่ำ
• เราต้องการภูมิประเทศที่ราบเรียบเป็นพิเศษ

หอคอย

ข้อดี:

• ประสิทธิภาพสูงขึ้น
• อุณหภูมิที่สูงขึ้น
• ต้นทุนพลังงานที่ต่ำกว่า
• คุณไม่จำเป็นต้องมีภูมิประเทศที่ราบเรียบเป็นพิเศษ

ข้อเสีย:

• ราคาสูง.
• ความชุกต่ำ

คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์พร้อมตัวสะท้อนแสง Fresnel เชิงเส้น

ข้อดี:

• ต้นทุนพลังงานต่ำ
• การออกแบบที่เรียบง่าย

นับตั้งแต่เริ่มต้นสหัสวรรษของเรา ความเป็นไปได้และวิธีการใช้พลังงานของรังสีของดวงอาทิตย์เป็นความกังวลเกี่ยวกับจิตใจที่โดดเด่นที่สุดของมนุษยชาติ ถึงอย่างนั้น ผู้คนก็เข้าใจดีว่าเทห์ฟากฟ้าที่ชื่อดวงอาทิตย์เป็นแหล่งรังสีของพลังงานที่ไม่สิ้นสุด อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครรู้วิธี "ทำให้เชื่อง" และใช้มันให้เป็นประโยชน์ในเวลาอันไกลโพ้นนั้น ตามแหล่งข่าวที่รอดชีวิตมาได้จนถึงทุกวันนี้ นักเขียนสมัยโบราณ Plutarch และ Polybius ระบุว่า คนแรกที่เขียนภาพวาดด้วยมือของเขาเองและประกอบสิ่งประดิษฐ์ที่ใช้งานได้คืออาร์คิมิดีส

มันเป็นอุปกรณ์ที่ใช้อุปกรณ์บางอย่างที่มีพื้นฐานเกี่ยวกับทัศนศาสตร์รวมการแผ่รังสีของรังสีดวงอาทิตย์เป็นกระแสอันทรงพลัง ต่อจากนั้น การประดิษฐ์นี้ถูกใช้เพื่อทำลายกองเรือจักรวรรดิโรมันซึ่งมาถึงโดยมีเป้าหมายที่กินสัตว์อื่น

แก่นแท้ของมัน การประดิษฐ์ของวิศวกรชาวกรีกผู้เฉลียวฉลาดซึ่งเขาประกอบขึ้นเองด้วยมือของเขาเองนั้น เป็นเครื่องสร้างพาราโบลาเครื่องแรกที่มีพื้นฐานจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่สร้างขึ้นบนดาวเคราะห์โลก ซึ่งหลักการคือการรวมรังสีไว้ในลำแสงขนาดเล็กหนึ่งลำ

ในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากลำแสงดังกล่าว ระดับอุณหภูมิอาจสูงถึง 300 ถึง 400 องศาเซลเซียส พลังงานดังกล่าวซึ่งมุ่งไปที่ตัวเรือของกองทัพเรือโรมัน (ซึ่งในเวลานั้นประกอบด้วยไม้ทั้งหมด) ก็เพียงพอแล้วที่จะจุดไฟให้กับเรือเดินทะเล ทุกวันนี้ เราทำได้เพียงตั้งสมมติฐานว่าสิ่งประดิษฐ์ใดที่อาร์คิมิดีสมอบให้กับโลก แต่จากความรู้และแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับเทคโนโลยีและความสำเร็จในด้านพลังงานนี้ มีเพียงสองทางเลือกที่เป็นไปได้

เริ่มจากความจริงที่ว่าชื่อที่สิ่งประดิษฐ์ได้รับคือเครื่องผลิตแสงอาทิตย์ชื่อนี้พูดเพื่อตัวเอง

เลนส์นูนทั้งสองด้านเป็นตัวอย่างของเครื่องรวมหัวแบบง่าย

นี่คืออุปกรณ์ที่ดักจับรังสีดวงอาทิตย์โดยการโค้งงอของพื้นผิวบางส่วน ให้รวมรังสีไว้ที่จุดหนึ่ง บรรลุตัวบ่งชี้หลายประการของการเพิ่มพลังงาน เราทุกคนจำได้ตั้งแต่อายุยังน้อยว่าเลนส์ธรรมดานูนทั้งสองด้าน - นี่คือตัวอย่างของคอนเดนเสทที่ง่ายที่สุด ในสภาพอากาศที่มีแดดจัด โดยการปรับมุมตกกระทบของการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ด้วยมือของคุณเอง เป็นไปได้ที่จะเผาทุกอย่างที่นึกขึ้นได้ ไม่ว่าจะเป็นร่างหรือจารึกใดๆ บนพื้นผิวไม้หรือบนกระดาษ

เลนส์ดังกล่าวอยู่ในกลุ่มหัววัดแสงหักเห นอกจากเลนส์นูนแล้ว เลนส์ Fresnel ซึ่งเป็นปริซึมยังอยู่ในกลุ่มหัวพิมพ์เดียวกันด้วย หัววัดโฟกัสยาวประกอบขึ้นโดยใช้เลนส์เชิงเส้นที่เรียกว่าเลนส์เชิงเส้น ฮับดังกล่าวมีราคาไม่แพงมากและประกอบง่ายด้วยมือของคุณเองโดยไม่ต้องใช้วิศวกรที่ผ่านการรับรอง (หากคุณตัดสินใจที่จะทำเช่นนี้มีวิดีโอเพียงพอที่อัปโหลดบนเครือข่ายคำขอคือแผ่นสะท้อนแสงแบบโฮมเมด) อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติมีการใช้งานไม่บ่อยนักสาเหตุหนึ่งมาจากขนาดที่ค่อนข้างใหญ่ สารตั้งต้นดังกล่าวรวมถึงของที่ทำเองใช้ในสถานที่ที่พื้นที่และพื้นที่ที่พวกเขาครอบครองซึ่งไม่สำคัญสำหรับเจ้าของของมัน

ข้อเสียดังกล่าวไม่มีอยู่ในหัวปริซึมของรังสีดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ อุปกรณ์นี้ยังสามารถรวมส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีได้บางส่วน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มพลังของฟลักซ์ของรังสีพลังงานที่สร้างขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ปริซึมสามหน้าโดยใช้กลไกนี้สร้างขึ้นพร้อมกันทำหน้าที่ของทั้งผู้ริเริ่มการแผ่รังสีของจุดความเข้มข้นของลำแสงและการรับรังสีนี้ นอกจากทุกอย่างแล้ว ใบหน้าด้านหลังของรูปทรงหลายเหลี่ยมยังสะท้อนการไหลของพลังงานของรังสีดวงอาทิตย์ที่ได้รับจากใบหน้าด้านหน้า และใบหน้าด้านข้างมีหน้าที่ในการปล่อยรังสี หลักการทำงานของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับกลไกการสะท้อนแสงสูงสุดบนรังสีของดวงอาทิตย์จนกว่าจะกระทบกับใบหน้าด้านข้าง

เมื่อเทียบกับตัวหักเหของแสง การทำงานโดยการรวมพลังงานของลำแสงของรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนกลับเข้าไว้ด้วยกัน ขึ้นอยู่กับรูปร่างของโครงสร้าง หัววัดดังกล่าวแบ่งออกเป็นชนิดย่อยและเรียกว่าพาราโบลาและพาราโบลา หากคุณเข้าใจประสิทธิภาพของอุปกรณ์เหล่านี้ แหล่งพลังงานที่ทรงพลังที่สุดก็คือพาราโบลาคอนเซนเตอร์ ซึ่งจะให้ความเข้มข้นสูงถึง 10,000 หน่วย

หัวพาราโบลาให้ความเข้มข้นสูงถึง 10,000 หน่วย

อย่างไรก็ตาม เพื่อสร้างระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ (โดยเฉพาะสำหรับทำความร้อนในฤดูหนาว) ส่วนใหญ่จะหันไปใช้การติดตั้งอุปกรณ์แบบพาราโบลาหรือแบบแบน นอกจากนี้ ระบบดังกล่าวยังติดตั้งง่ายด้วยมือของคุณเอง

คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ การใช้งานจริงและการประยุกต์ใช้

โดยหลักการแล้ว หน้าที่หลักของเครื่องผลิตแสงอาทิตย์สำหรับการออกแบบใดๆ คือการรวบรวมรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์และมุ่งไปที่จุดหนึ่ง การกำหนดขอบเขตของพลังงานนี้คือทางเลือกของเจ้าของอุปกรณ์นี้ ด้วยการใช้พลังงานที่ปราศจากพลังงานหมุนเวียนอย่างสมบูรณ์ จึงสามารถให้ความร้อนแก่น้ำสำหรับใช้ในครัวเรือนและความต้องการด้านสุขอนามัย ปริมาณน้ำอุ่นจะขึ้นอยู่กับขนาดของเพลตและการออกแบบโดยรวมของหัวชงเท่านั้น หัวพาราโบลาขนาดเล็กสามารถใช้เป็นเตาอบทำอาหารที่จะทำงานกับรังสีแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นเพียงอย่างเดียว

ในฤดูหนาว คอนเดนเซอร์สามารถใช้เป็นแหล่งแสงแดดเพิ่มเติมสำหรับแผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มกำลังขับในสภาวะที่ไม่มีรังสีดวงอาทิตย์

หัวพาราโบลาสามารถใช้เป็นเตาอบสำหรับเตรียมอาหารได้

อันที่จริง การใช้แบตเตอรี่แบบผลึกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเป็นความคิดที่ดีทีเดียว เนื่องจากหัววัดมีต้นทุนต่ำ นอกจากนี้ คุณไม่จำเป็นต้องมีสิทธิบัตรสำหรับการออกแบบดังกล่าว มันจะกลายเป็นระบบจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฮมเมด

นอกจากนี้ยังสามารถใช้อุปกรณ์นี้เป็นแหล่งพลังงานอิสระสำหรับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง (ผู้ประดิษฐ์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องยนต์ดังกล่าวเมื่อนานมาแล้ว) Concentrators ของกลุ่มพาราโบลาสร้างอุณหภูมิในช่วง 300 ถึง 400 °C ที่จุดสะสมแสงแดด

หากคุณวางขาตั้งโลหะสำหรับจานและวางกาต้มน้ำในบริเวณที่มีความเข้มข้นของรังสีที่มาจากจานที่ค่อนข้างเล็ก คุณสามารถต้มน้ำได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าโดยไม่มีปัญหาใดๆ การวางฮีตเตอร์ไว้ที่จุดที่มีความเข้มข้นของพลังงาน คุณจะให้ความร้อนแก่น้ำที่ไหลผ่านในปริมาณมากอย่างรวดเร็วเพียงพอสำหรับใช้ในบ้านต่อไป คุณสามารถรดน้ำสวน ล้างจาน อาบน้ำ

ด้วยการวางเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ถูกเลือกอย่างถูกต้องในแง่ของกำลังในโฟกัสของลำแสง คุณจะได้สถานีระบายความร้อนและไฟฟ้าขนาดเล็ก

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้รับการออกแบบให้ทำงานควบคู่กับเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์

ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งชื่อ Qnergy ได้พัฒนาและยื่นสิทธิบัตร โดยเปิดตัวเครื่องยนต์ QB-3500 Stirling ซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อทำงานควบคู่กับเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์แบบสะท้อนแสง ที่แกนกลางของอุปกรณ์ดังกล่าวถือได้ว่าเป็นเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าซึ่งเครื่องยนต์สเตอร์ลิงทำหน้าที่หลัก โปรดทราบว่าระบบดังกล่าวยังต้องการแบตเตอรี่เพื่อเก็บพลังงานที่ได้รับ โรงไฟฟ้าดังกล่าวผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีกำลัง 3500 วัตต์ อินเวอร์เตอร์เอาท์พุตสร้างแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 220 โวลต์ ความถี่ 50 เฮิรตซ์ พลังของกระแสไฟฟ้านี้เพียงพอสำหรับคุณที่จะตอบสนองความต้องการของบ้านที่ครอบครัวสี่คนอาศัยอยู่ได้อย่างเต็มที่ การใช้แบตเตอรี่ดังกล่าวยังมีประสิทธิภาพสำหรับบ้านในชนบท คอนเดนเซอร์ที่ติดตั้งบนไซต์ของคุณจะมีลักษณะเป็นจานดาวเทียมโดยไม่กระทบต่อความสวยงามภายนอก

อย่างไรก็ตาม หนึ่งในผู้ผลิตได้จดทะเบียนสิทธิบัตรสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้หลักการของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง คุณสามารถสร้างระบบที่โดยทั่วไปจะใช้การเคลื่อนที่แบบลูกสูบหรือแบบหมุนได้ (ไม่ต้องติดตั้งแบตเตอรี่) ตัวอย่างของระบบดังกล่าวคือเครื่องสูบน้ำสำหรับบ่อน้ำหรือเพื่อวัตถุประสงค์อื่น

หัวพาราโบลาต้องหมุนอย่างเป็นระบบเพื่อให้ตามรัศมีของดวงอาทิตย์ในขณะที่โลกหมุนในระหว่างวัน

ข้อเสียเปรียบหลักที่มีพาราโบลาคอนเซนเตอร์คือต้องได้รับการตรวจสอบอย่างเป็นระบบโดยหมุนไปในทิศทางของรังสีดวงอาทิตย์ในขณะที่โลกหมุนในระหว่างวัน ในกรณีที่มีการใช้คอนเดนเซอร์ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่ในระดับอุตสาหกรรม ระบบพิเศษสำหรับการติดตามการเคลื่อนไหวของดวงอาทิตย์จะถูกติดตั้งเพิ่มเติมในกลุ่มแบตเตอรี่ ระบบดังกล่าวจะหมุนกระจกตามการเคลื่อนที่ สิ่งนี้รับประกันการรับรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามาอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพในมุมที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แต่การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวในที่ส่วนตัว ไม่น่าจะเหมาะสมนัก เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการซื้อกิจการจะสูงกว่าต้นทุนของแผ่นสะท้อนแสงแบบมาตรฐานมาก

วิธีทำคอนเดนเสทรังสีแสงอาทิตย์ด้วยตัวเอง?

เพื่อศึกษาปัญหานี้ สามารถอ้างอิงถึงประสบการณ์ของนักประดิษฐ์จากวลาดิวอสต็อก ยูริ ไรลอฟ ผู้มีสิทธิบัตรสำหรับระบบทำความร้อนที่เขาสร้างขึ้น เป็นเวลานาน บ้านในชนบทหลังใหญ่ของเขาซึ่งมีพื้นที่รวมมากกว่า 400 ตารางเมตร ได้รับความร้อนอย่างสมบูรณ์โดยใช้ระบบแบตเตอรี่ซึ่งสารหล่อเย็นได้รับความร้อนจากหัวแสงอาทิตย์

หัวเผาของ Yury Rylov ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแผงโซลาร์เซลล์ถึงสองเท่า

ระบบทั้งหมดซึ่งเขาได้รับสิทธิบัตรเป็นผลให้ช่างฝีมือพัฒนาขึ้นเอง คอนเดนเซอร์ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าแผงโซลาร์เซลล์ถึงสองเท่า

มีหลายสาเหตุ หนึ่งในนั้นคือระบบของ Concentrator ซึ่งนักประดิษฐ์ได้รับสิทธิบัตรจะสะสมพลังงานของรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามาเกือบทั้งหมด เหตุผลถัดไปคือระบบเสริมด้วยกลไกติดตามดวงอาทิตย์ (หากพิจารณาจากขอบเขตของอุปกรณ์ในกรณีนี้ อาจมีเหตุผล)

อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่เกิดขึ้นกับการนำระบบเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก ภายใต้อุปกรณ์ที่สร้างขึ้นเมื่อห้าปีที่แล้วผู้ประดิษฐ์ได้รับสิทธิบัตรของสหพันธรัฐรัสเซีย แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่ได้รับการกระจายอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง สิ่งนี้ค่อนข้างแปลกเนื่องจากตามที่ Rylov หัวของเขาช่วยให้คุณร้อนที่ทางเข้าบ้านห้าชั้นโดยให้น้ำร้อน สำหรับการใช้งานแปดชั่วโมงอุปกรณ์จะอุ่นน้ำหนึ่งลูกบาศก์เมตร ในเวลาเดียวกัน หัวผลิตไฟฟ้าจะผลิตไฟฟ้าได้ 80 กิโลวัตต์ นอกจากนี้นักประดิษฐ์ยังประสบปัญหาในการปกป้องทรัพย์สินทางปัญญาในรัสเซีย จำเป็นต้องจัดการกับการแก้ไขความเป็นเจ้าของอุปกรณ์ของคุณในประเทศเหล่านั้นซึ่งเป็นไปได้ที่จะสร้างการผลิตดังกล่าว เจ้าหน้าที่ไม่ได้ช่วยให้ได้รับสิทธิบัตรในต่างประเทศ

วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างฮับแบบโฮมเมดของคุณเองคือสร้างจากจานดาวเทียมเก่า

ดังนั้น วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างฮับแบบโฮมเมดของคุณเองคือสร้างจากจานดาวเทียมแบบเก่า ก่อนประกอบกลไก ให้กำหนดวัตถุประสงค์ในการใช้งาน แล้วเลือกตำแหน่งของหัวพ่น ทำความสะอาดเสาอากาศอย่างทั่วถึงและติดฟิล์มสะท้อนแสงที่ด้านการทำงาน

สำหรับการวางฟิล์มอย่างสม่ำเสมอและเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยยับ ให้ตัดฟิล์มเป็นเส้นขนาดไม่เกินห้าสิบมิลลิเมตร หากคุณตัดสินใจที่จะใช้หัวเผาเป็นเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ จะดีกว่าเมื่อคุณเจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 70 มม. ที่ส่วนกลางของจาน ผ่านการขันของภาชนะบรรจุอาหารเข้าไป อุปกรณ์รับประกันตำแหน่งคงที่ของภาชนะด้วยวัตถุที่ให้ความร้อนระหว่างการหมุนอุปกรณ์หลังดวงอาทิตย์

หากคุณมีจานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กเท่านั้น ก็คุ้มค่าที่จะตัดเทปเป็นเส้นยาว 100 มม. แต่ละแถบจะต้องติดกาวแยกกัน จัดตำแหน่งข้อต่ออย่างระมัดระวังและแม่นยำ

เมื่อคุณวางองค์ประกอบสะท้อนแสงเสร็จแล้ว ให้พิจารณาว่าจุดความเข้มข้นของรังสีอยู่ที่ใด ต้องทำเพราะรูปทรงของจานมักจะไม่รับประกันความบังเอิญของจุดโฟกัสและตำแหน่งของหัวรับสัญญาณ

เตาอบ Concentrator Solar แบบโฮมเมด

ในการเริ่มต้นควรระบุสถานที่ที่มีสมาธิด้วยเหตุนี้ให้สวมแว่นกันแดด ใช้กระดานไม้และถุงมือแน่น หันกระจกสะท้อนแสงไปทางดวงอาทิตย์และโฟกัสรังสีที่จับได้บนกระดาน จากนั้นปรับระยะห่างจนกว่าคุณจะได้ลำแสงพลังงานที่มีประสิทธิภาพและเข้มข้นที่สุด ทำเช่นนี้จนกว่าคุณจะได้ขนาดที่เล็กที่สุด ถุงมือที่คุณใส่จะปกป้องผิวจากการถูกแดดเผาหากคุณเผลอเอามือไปสัมผัสบริเวณโฟกัสของรังสี หลังจากที่คุณกำหนดจุดที่มีความเข้มข้นแล้ว คุณจะต้องแก้ไขโครงสร้างและติดตั้งให้เสร็จสิ้นในที่ที่เหมาะสมเท่านั้น อย่างที่พวกเขาพูดกันในแวดวงนักประดิษฐ์ "สิ่งเดียวที่ต้องทำคือขอสิทธิบัตร" ใช้ผลงานของคุณหาแหล่งพลังงานที่ไม่สิ้นสุดและเป็นอิสระ

สามารถประกอบเครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้โดยใช้วัสดุธรรมดาทั่วไป

มีตัวเลือกมากมายสำหรับการผลิตคอนเดนเซอร์ตามการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ ในทำนองเดียวกัน ตัวคุณเองโดยใช้วัสดุทั่วไปที่ชั่วคราวสามารถประกอบเครื่องยนต์สเตอร์ลิงได้ (เป็นไปได้จริง ๆ แม้ว่าในแวบแรกดูเหมือนว่าจะไม่สามารถบรรลุได้) และคุณสามารถใช้ความสามารถของเอ็นจิ้นนี้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย เป็นเวลานาน. ข้อจำกัดทั้งหมดขึ้นอยู่กับความอดทนและจินตนาการของคุณเท่านั้น

รายละเอียด Published: 10/12/2015 08:32

คำแนะนำทีละขั้นตอนฟรีนี้มีข้อมูลทั้งหมดที่คุณต้องการเพื่อสร้างหัวแสงอาทิตย์ขนาด 0.5 กิโลวัตต์ของคุณเอง พื้นผิวสะท้อนแสงของอุปกรณ์จะมีพื้นที่ประมาณ 1 ตารางเมตรและต้นทุนการผลิตจะมีราคาตั้งแต่ 79 เหรียญถึง 145 เหรียญขึ้นอยู่กับภูมิภาคที่พำนัก

Sol1 ตามชื่อโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ของ GoSol จะใช้พื้นที่ประมาณ 1.5 ลูกบาศก์เมตร การผลิตจะใช้เวลาประมาณหนึ่งสัปดาห์ วัสดุก่อสร้างจะเป็นมุมเหล็ก กล่องพลาสติก เหล็กเส้น และองค์ประกอบการทำงานหลัก - ซีกโลกสะท้อนแสง - เสนอให้ทำจากกระจกห้องน้ำธรรมดา

หัวแสงอาทิตย์สามารถใช้สำหรับการอบ ทอด น้ำร้อน หรือถนอมอาหารผ่านการคายน้ำ อุปกรณ์นี้ยังสามารถใช้เป็นการสาธิตการทำงานที่มีประสิทธิภาพของพลังงานแสงอาทิตย์และจะช่วยให้ผู้ประกอบการในประเทศกำลังพัฒนาจำนวนมากในการเริ่มต้นธุรกิจของตนเอง นอกจากจะช่วยลดการปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศแล้ว GoSol Solar concentrators ยังช่วยลดการตัดไม้ทำลายป่าด้วยการแทนที่ไม้ที่ถูกเผาด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะอาด

คำสั่ง GoSol สามารถใช้ได้ไม่เพียงแต่สำหรับการสร้างและการใช้งานจริง แต่ยังสำหรับการขายเครื่องผลิตแสงอาทิตย์ด้วย ซึ่งจะช่วยลดเกณฑ์ในการเข้าถึงพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมาก ซึ่งส่วนใหญ่สร้างขึ้นในปัจจุบันผ่านแผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ ค่าใช้จ่ายของพวกเขายังคงอยู่ที่ระดับที่สูงมากในภูมิภาคที่มักจะเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับพลังงานด้วยวิธีอื่น

คู่มือการใช้เครื่องผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ฟรีมีอยู่ในเว็บไซต์ GoSol และหากต้องการรับคู่มือนี้ คุณจะต้องให้ที่อยู่อีเมลของคุณเพื่อส่งข้อมูลที่อัปเดต หากคุณต้องการให้ความคิดริเริ่ม "โซลาร์" เคลื่อนไหวเร็วขึ้นและมีขนาดใหญ่ขึ้น คุณสามารถสนับสนุนบริษัททางการเงินได้ - การเริ่มต้นยังคงรับการบริจาคเป็นเงินสด รางวัลจะขึ้นอยู่กับจำนวนเงินบริจาค

ปัญหาการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ครอบงำจิตใจของมนุษย์ตั้งแต่สมัยโบราณ เป็นที่ชัดเจนว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานอิสระที่ทรงพลังที่สุด แต่ไม่มีใครเข้าใจวิธีใช้พลังงานนี้ หากคุณเชื่อว่านักเขียนโบราณ Plutarch และ Polybius คนแรกที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์คืออาร์คิมิดีสซึ่งใช้อุปกรณ์ออปติคัลบางอย่างที่เขาคิดค้นขึ้นสามารถรวบรวมรังสีของดวงอาทิตย์ลงในลำแสงอันทรงพลังและเผากองเรือโรมัน

โดยพื้นฐานแล้ว อุปกรณ์ที่คิดค้นโดยชาวกรีกผู้ยิ่งใหญ่คือเครื่องกำเนิดรังสีดวงอาทิตย์ชุดแรก ซึ่งรวบรวมรังสีของดวงอาทิตย์ไว้ในลำแสงพลังงานเดียว และที่จุดโฟกัสของหัวพ่นนี้ อุณหภูมิอาจสูงถึง 300 ° C - 400 ° C ซึ่งเพียงพอแล้วที่จะจุดไฟให้กับเรือไม้ของกองเรือโรมัน เราสามารถเดาได้ว่าอุปกรณ์ชนิดใดที่อาร์คิมิดีสประดิษฐ์ขึ้น แม้ว่าตามแนวคิดสมัยใหม่แล้ว เขามีเพียงสองทางเลือกเท่านั้น

ชื่ออุปกรณ์ - คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ - พูดเพื่อตัวเอง อุปกรณ์นี้รับรังสีของดวงอาทิตย์และรวบรวมเป็นลำแสงพลังงานเดียว ทุกคนรู้จัก Concentrator ที่ง่ายที่สุดตั้งแต่วัยเด็ก นี่คือเลนส์สองด้านธรรมดาที่สามารถเผาไหม้ร่างต่าง ๆ จารึก แม้แต่รูปภาพทั้งหมด เมื่อรังสีของดวงอาทิตย์ถูกรวบรวมโดยเลนส์ดังกล่าวเป็นจุดเล็ก ๆ บนกระดานไม้ แผ่นกระดาษ

เลนส์นี้เป็นของหัววัดการหักเหของแสงที่เรียกว่า นอกจากเลนส์นูนแล้ว เลนส์ Fresnel และปริซึมยังเป็นของ Concentrator ประเภทนี้อีกด้วย หัววัดโฟกัสยาวที่ใช้เลนส์เชิงเส้น Fresnel แม้จะมีต้นทุนต่ำ แต่ก็ใช้ในทางปฏิบัติน้อยมาก เนื่องจากมีขนาดใหญ่ การใช้งานนั้นสมเหตุสมผลเมื่อขนาดของหัวไม่มีความสำคัญ

คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์ทนไฟ

หัวปริซึมของรังสีดวงอาทิตย์ปราศจากข้อบกพร่องนี้ นอกจากนี้ อุปกรณ์ดังกล่าวยังสามารถรวมส่วนของการแผ่รังสีกระจาย ซึ่งเพิ่มพลังของลำแสงได้อย่างมาก ปริซึม trihedral บนพื้นฐานของการสร้างหัวดังกล่าวเป็นทั้งเครื่องรับรังสีและแหล่งที่มาของลำแสงพลังงาน ในกรณีนี้ ใบหน้าด้านหน้าของปริซึมได้รับรังสี ใบหน้าด้านหลังสะท้อนแสง และมีรังสีออกมาจากใบหน้าด้านข้างแล้ว การทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับหลักการของการสะท้อนภายในทั้งหมดของรังสีก่อนที่มันจะกระทบกับด้านข้างของปริซึม

หัวรีเฟล็กเตอร์ทำงานบนหลักการของการรวบรวมแสงแดดที่สะท้อนเข้าสู่ลำพลังงาน ตามการออกแบบของพวกเขา พวกเขาจะแบ่งออกเป็นหัวแบน พาราโบลา และพาราโบลาทรงกระบอก ถ้าเราพูดถึงประสิทธิภาพของแต่ละประเภทเหล่านี้ ความเข้มข้นสูงสุด - มากถึง 10,000 - จะได้รับจากพาราโบลา แต่สำหรับการสร้างระบบทำความร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะใช้ระบบทรงแบนหรือรูปทรงกระบอกโค้ง

พาราโบลา (รีเฟลกเตอร์) คอนเดนเซอร์พลังงานแสงอาทิตย์

การประยุกต์ใช้คอนเดนเสทพลังงานแสงอาทิตย์ในทางปฏิบัติ

ที่จริงแล้ว งานหลักของเครื่องผลิตแสงอาทิตย์คือการรวบรวมรังสีของดวงอาทิตย์ให้เป็นลำแสงพลังงานเดียว และคุณสามารถใช้พลังงานนี้ได้หลายวิธี เป็นไปได้ที่จะทำน้ำร้อนด้วยพลังงานอิสระ และปริมาณของน้ำร้อนจะถูกกำหนดโดยขนาดและการออกแบบของหัวพ่น อุปกรณ์พาราโบลาขนาดเล็กสามารถใช้เป็นหม้อหุงพลังงานแสงอาทิตย์ได้

หัวพาราโบลาเป็นเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์

คุณสามารถใช้พวกมันเพื่อเพิ่มแสงสว่างให้กับแผงโซลาร์เซลล์เพื่อเพิ่มกำลังขับ และสามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนภายนอกสำหรับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง หัวพาราโบลาให้อุณหภูมิโฟกัสประมาณ 300 °C - 400 °C ตัวอย่างเช่น หากวางขาตั้งสำหรับกาต้มน้ำหรือกระทะไว้ที่โฟกัสของกระจกที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก แสดงว่าคุณมีเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งคุณสามารถปรุงอาหารและต้มน้ำได้อย่างรวดเร็ว เครื่องทำความร้อนที่มีตัวพาความร้อนอยู่ที่จุดโฟกัสจะทำให้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วแม้น้ำไหล ซึ่งสามารถใช้สำหรับใช้ในครัวเรือน เช่น อาบน้ำ ล้างจาน

รูปแบบที่ง่ายที่สุดสำหรับการทำน้ำร้อนด้วยหัวแสงอาทิตย์

หากวางเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีกำลังที่เหมาะสมไว้ที่โฟกัสของกระจกพาราโบลา ก็สามารถหาโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดเล็กได้ ตัวอย่างเช่น Qnergy ได้พัฒนาและเปิดตัวเครื่องยนต์ QB-3500 Stirling ซึ่งออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับเครื่องผลิตแสงอาทิตย์ อันที่จริง เป็นการถูกต้องมากกว่าที่จะเรียกพวกเขาว่าเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าโดยใช้เครื่องยนต์สเตอร์ลิง หน่วยนี้สร้างกระแสไฟฟ้าที่มีกำลังไฟ 3500 วัตต์ เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์คือแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 220 โวลต์ 50 เฮิรตซ์ เพียงพอที่จะจ่ายไฟฟ้าให้กับบ้านสำหรับครอบครัว 4 แห่งเดชา

โดยวิธีการโดยใช้หลักการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงช่างฝีมือหลายคนสร้างอุปกรณ์ด้วยมือของพวกเขาเองที่ใช้การเคลื่อนไหวแบบหมุนหรือแบบลูกสูบ ตัวอย่างเช่น ปั๊มน้ำสำหรับกระท่อมฤดูร้อน

ข้อเสียเปรียบหลักของหัวพาราโบลาคือต้องมุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง ในการติดตั้งฮีเลียมในอุตสาหกรรม มีการใช้ระบบติดตามพิเศษที่หมุนกระจกหรือตัวหักเหแสงตามการเคลื่อนไหวของดวงอาทิตย์ ดังนั้นจึงรับประกันการรับและความเข้มข้นของปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด สำหรับการใช้งานส่วนบุคคล แทบจะไม่แนะนำให้ใช้อุปกรณ์ติดตามดังกล่าว เนื่องจากราคาของอุปกรณ์ดังกล่าวอาจสูงกว่าค่ารีเฟลกเตอร์ธรรมดาบนขาตั้งกล้องทั่วไปอย่างมาก

วิธีทำหัวโซลาร์เซลล์ของคุณเอง

วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเครื่องผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์แบบโฮมเมดคือการใช้จานดาวเทียมแบบเก่า ก่อนอื่นคุณต้องตัดสินใจว่าจะใช้ฮับนี้เพื่อวัตถุประสงค์ใด จากนั้นจึงเลือกไซต์การติดตั้งและเตรียมฐานและตัวยึดตามนั้น ล้างเสาอากาศให้ทั่ว เช็ดให้แห้ง ติดฟิล์มกระจกที่ด้านรับของจาน

เพื่อให้ฟิล์มนอนราบไม่มีรอยยับและพับ ควรตัดเป็นเส้นกว้างไม่เกิน 3-5 เซนติเมตร หากคุณต้องการใช้หัวเผาเป็นเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ แนะนำให้เจาะรูตรงกลางจานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 - 7 ซม. ผ่านรูนี้จะมีวงเล็บที่รองรับจาน (เตา) วิธีนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าภาชนะที่ปรุงสุกแล้วจะเคลื่อนที่ไม่ได้เมื่อสะท้อนแสงอาทิตย์

หากแผ่นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ขอแนะนำให้ตัดแถบเป็นชิ้นยาวประมาณ 10 ซม. ติดแต่ละชิ้นแยกกัน ปรับข้อต่ออย่างระมัดระวัง เมื่อรีเฟลกเตอร์พร้อมก็ควรติดตั้งบนฐานรองรับ หลังจากนั้น คุณจะต้องกำหนดจุดโฟกัส เนื่องจากจุดโฟกัสแบบออปติคัลที่จานดาวเทียมไม่ตรงกับตำแหน่งของหัวรับเสมอไป

หัวแสงอาทิตย์แบบโฮมเมด - เตาอบ

ในการกำหนดจุดโฟกัส คุณต้องสวมแว่นตาดำ ไม้กระดาน และถุงมือหนา จากนั้นคุณจะต้องส่องกระจกไปที่ดวงอาทิตย์โดยตรง รับแสงตะวันบนกระดาน และนำกระดานเข้าใกล้หรือห่างจากกระจกมากขึ้น หาจุดที่แสงตะวันนี้จะมีขนาดต่ำสุด - จุดเล็กๆ ต้องใช้ถุงมือเพื่อป้องกันมือของคุณจากการไหม้หากเผลอไปโดนบริเวณลำแสง เมื่อพบจุดโฟกัสจะเหลือเพียงการแก้ไขและติดตั้งอุปกรณ์ที่จำเป็น

มีตัวเลือกมากมายสำหรับหัวแสงอาทิตย์ที่ผลิตเองได้ ในทำนองเดียวกันคุณสามารถสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงจากวัสดุชั่วคราวได้ด้วยตัวเอง และคุณสามารถใช้เอ็นจิ้นนี้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย จินตนาการ ความปรารถนา และความอดทนมากเพียงใดก็เพียงพอแล้ว