Солнечный концентратор Sun Simba

После статьи, не так давно опубликованной в поддержку краудфандингового проекта солнечной батареи “PlanarSun”, с удивлением обнаружил, что обошли стороной, по-моему, более интересный и перспективный проект плоского солнечного концентратора Sun Simba компании Morgan Solar, о котором и хочу поведать хабра сообществу.



На первый взгляд может показаться, что это обычная Линза Френеля, однако это не так и принцип его действия совсем другой.
Необходимость концентраторов была уже рассказана в статье о PlanarSun, поэтому перейду сразу к описанию.
Morgan Solar является канадским энергетическим стартапом, в который вложены десятки миллионов долларов.
В патенте есть множество вариантов фокусировки солнечного излучения с использованием 1-3 асферических поверхностей, но наиболее наглядный представлен на рисунке:

Принцип действия очень прост. Концентратор Sun Simba состоит из асферических бороздок, расположенных по кругу. Они фокусируют параллельно падающее излучение в маленькие «промежутки». Далее излучение попадает в клин, из которого не может выбраться, и распространяется до солнечного элемента.

Кроме явных достоинств:
1. Компактность по сравнению с той же линзой Френеля, параболическим зеркалом и системой Кассегрена
2. Малая потеря энергии



Существует и недостаток:
1. Необходимо строго ориентировать концентратор на солнце, с чем вполне справятся следящие системы.

По сравнению с “PlanarSun” у Sun Simba намного больше концентрация излучения — практически в точку, а не в две противоположные плоскости. С другой стороны, у “PlanarSun” больше угловое поле по одной координате, что облегчает слежение за солнцем.
Не хочу сказать, что концентратор “PlanarSun” хуже, но он явно недоработан.

И немного видео о проекте компании Morgan Solar:


AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 49

  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      +3
      Материал отмеченный на рисунке как 114 — может быть газ, воздух или любое вещество с другим показателем преломления. И он не контактирует с внешней средой.
        0
        Так их же можно закрыть плоским стеклом сверху, а внутренности сделать герметичными.
        +1
        Нужна система слежения по двум координатам? В PlanarSun нужно поворачивать по одной оси.
          0
          Да, для Sun Simba слежение должно быть по двух углам.
          0
          Интересно, за счёт многократного отражения внутри щели, потерь интенсивности не будет?
          +1
          Интересно, как делаются такие маленькие, точные криволинейные поверхности
            0
            В ролике говорят, что весь отражатель сделан стандартным литьём пластика под давлением.
              0
              Интересно, как делаются такие маленькие, точные криволинейные поверхности пресс-форм.
            +3
            я так понимаю, эта штука сможет работать и в обратную сторону как оптика для светодиодного фонаря, например?
              +4
              Насколько я понимаю нет
                +3
                Один из фундаментальных оптических принципов — обратимость хода лучей.
                  +2
                  Свет, попавший внутрь клина, выходит из него в точке концентрации. Т.е. многократно отражается внутри клина и сходится в центре. Обратный же пучок скорее затухнет внутри этого клина, чем эффективно выйдет наружу. В этом весь смысл.
                    +2
                    Вынужден настаивать
                      +2
                      Отличное знание оптики не освобождает от использования собственной логики.
                      Далее излучение попадает в клин, из которого не может выбраться, и распространяется до солнечного элемента.

                      А ещё можно посмотреть на изображение, на котором видна геометрия распространения лучей.
                      Хотя, возможно, что вы и правы.
                        +2
                        Полностью согласен с Grox
                        +3
                        Описанная в статье конструкция «на выходе» дает неравномерно распределенный свет. Из любой выбранной точки выходной поверхности свет под одними углами будет выходить, а под другими — нет. Для прижатого к выходной поверхности фотоэлемента эта неравномерность не принципиальна, однако если Вы захотите обратить схему, то это удастся только для света падающего на эти точки выходной поверхности под теми же самыми углами. Если просто равномерно осветить схему рассеянным светом, то «на выход» пройдет лишь та небольшая часть света которой посчастливится упасть под правильными углами. Для лампочки или иного источника света который обладает направленностью на выход, возможно, не пройдет вообще ничего (если углы падения входного света не совпадут с нужными).

                        То же самое, но коротко: обратить схему можно, но на вход ей понадобится очень специальный источник света :)
                        Для обычного источника большая часть света будет в схеме потеряна
                          –1
                          Дык речь идет именно об обратимости хода луча. Если же в «концентраторе» некая часть лучей не находит дорогу на выход, это означает, что она так или иначе поглощается материалом. В топике про это ни слова, а это кстати, чуть ли не основной показатель данного устройства. Судя по вашему комментарию, данная величина совсем не маленькая и очень даже немного лучей находит себе выход. Я не вникал в принцип действия концентратора, но, если оно действительно так, мне это непонятно. Такая куча денег угрохана непонятно на что.
                            +1
                            Обратимость хода луча работает, только попробуй запусти все лучи так как они пришли.
                              0
                              Какой там не выход лучей — на фото отчетливо видна рука за дивайсом.
                  0
                  Интересно, до какой температуры нагревается чип (и окружающий пластик).
                    0
                    Пишут, что чип может нагреваться до 120 град. С и даже выше.
                    +4
                    Возможно, я заблуждаюсь, но это какой-то обман и развод :)
                    Это блестящие пластины, прикинуть на глазок — они отражают процентов 70 света, что они там куда фокусируют?

                    По идее, если в фокусе таких линз/зеркал находится какой-то темный поглощающий объект — то и сами эти линзы/зеркала должны выглядеть темными, ну хотя бы в том случае, если смотреть на них под прямым углом

                      +1
                      Не просто под прямым углом, но ещё и на бесконечном удалении. :)
                        0
                        Достаточно и 8 световых минут

                        Ну а на близком расстоянии должно быть или темное кольцо по периметру или темное пятно в центре.
                        А на видео мы видим просто блестящие блюдца
                        0
                        Предлагаю взглянуть на первый рисунок — тень полная, как от руки. Тем более сверху концентратор можно покрыть антиотражающими покрытиями. А то, что они блестят — это ещё ничего не значит. Блеск на картинках — это отражение лучей падающих на концентратор под углом. Данный же концентратор фокусирует «всё» при перпендикулярном падении луча.
                        –13
                        Мне кажется, что все солнечные батареи как и аккумуляторы — тупиковая ветвь. С открытием эфира и работой с лептонами надо двигаться в сторону TPU. Ссылка на видео.
                          +3
                          Почитайте пожалуйста
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                            +3
                            Ужас какой, антинаука :( На видео, имхо, обычная беспроводная зарядка. И вообще, объясните пожалуйста почему эти устройства не стоят до сих пор везде, если их можно изготовить на коленке, ведь схема единожды попавшая в интернет будет скопирована и распространена, тут уже даже никакие отговорки про мифические заговоры не помогут.
                              –6
                              Мой пост тут заминусовали :), посему тема обсуждения TPU закрыта. Вообще если можно, модераторы, удалите, пожалуйста, мой пост.
                                +2
                                Вот всегда так, никто из говорящих о подобной «магии» не разглашает её принципов, да и я вообще сомневаюсь, что хоть кто то из последователей понимает суть, все просто верят. В общем обычные фокусы, и никакой пограничной науки, а жаль :(
                                  0
                                  можно посмотреть цикл хороших лекций «Механическая вселенная» там подробно рассказывается эта тема. Вообще очень всем советую посмотреть просто так.
                                  +1
                                  А вообще сорвите покровы, напишите статью с обоснованиями с характеристиками, и т.д., с исследованием вопроса :) Вот это точно сообщество оценит, а если ещё видео приложите с работающим прототипом, то ещё похвалят, и денег на кикстартере дадут :)
                                    0
                                    Нужно призывать не к модераторам, а к НЛО. И, поверьте, если бы в вашем комментарии содержалась хоть доля Истины, то его бы уже не было. Да и он бы не появился тут никогда. Так то! :)
                                  0
                                  Вы забыли тег <сарказм>.
                                  0
                                  А так ли уж нужно фокусировать свет в одну точку? Солнечные батареи и прожечь ведь можно. А ещё и необходимость наведения в двух плоскостях… PlanarSun мне кажется более перспективным.
                                    0
                                    Полагаю несложно сделать конструкцию не круглой, а плоской (с тем же сечением). Тогда если на боковых торцах установить зеркала — получится что лучи собираются не в точку, а в плоскость на торце.
                                    В этом случае не будет перегрева, и нет необходимости следить за солнцем в двух плоскостях…

                                    Думаю так как есть делают по объективным причинам — дешевле и проще.
                                      0
                                      Дается мне тут идет не столько на полупроводниковый солнечный элемент, сколько на тупую грелку. Так эффективней получается.
                                        0
                                        На сколько мне известно, КПД полупроводниковых элементов при перегреве сильно падает. Так что скорее всего действительно на грелку.
                                          0
                                          Была статья на хабре об устройстве этого п/п элемента, правда, без детального объяснения. Каждый слой поглощает свой спектр излучения.
                                            0
                                            А какой вы тут «грелке» говорите? Элемент Пельтье Зеебека? Так у них КПД как у паровоза — 7%, и разность температур надо обеспечить порядка 100 градусов Цельсия.
                                            Правда, я на видео разглядел какой-то хилый радиатор за панелью…
                                        0
                                        Не совсем понял какой элемент они там применяют. Площадь собирающей линзы, на глазок, 20 кв/см. Грубо говоря, это 200 Вт в хороший солнечный день на этот элемент будет «давить».
                                          0
                                          Скорее всего арсенид галлия (GaAs).
                                            0
                                            Пишут просто: triple-junction (III-V).
                                          0
                                          Интересно какой общий КПД у такой системы?
                                            0
                                            Про общий не знаю, но у них на сайте пишут, что на 30% эффективнее чем существующие.

                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                          Самое читаемое