Разработка и исследование модели гелиоэлектрического преобразователя солнечной энергии на основе двигателя Стирлинга и линзы Френеля

Использование солнечной энергии в качестве простого, доступного и практически неисчерпаемого источника энергии является одной из самых актуальных проблем современности. Существующие фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии отличаются низкой эффективностью по КПД и высокой стоимостью. Большой интерес представляют в использовании в качестве преобразователей тепловой энергии солнца в механическую энергию двигателя внешнего сгорания, а именно двигателя Стирлинга. В данной работе сделана попытка создания компактного и эффективного гелиоэлектрического преобразователя энергии солнца на основе двигателя Стирлинга и линзы Френеля. Объект исследования: Модель теплоэлектромеханического преобразователя солнечной энергии на основе двигателя Стирлинга с линзой Френеля. Цель исследования: Разработать и исследовать модель гелиоэлектрического преобразователя солнечной энергии на основе двигателя Стирлинга с линзой Френеля. Задачи исследования: • Исследовать возможные конструктивно-технологические схемы преобразователей солнечной энергии на основе двигателя Стирлинга с линзой Френеля • Сконструировать действующую модель преобразователя солнечной энергии на основе двигателя Стирлинга с линзой Френеля; • Разработать систему управления гелиоэлектрическим преобразователем • Провести ряд экспериментов с целью оценки эффективности выбранной конструктивно-технологической схемы гелиоэлектрического преобразователя.

Категория
Лучшая проектная идея - энергетика и энергосбережение
Автор проекта
Научный руководитель
Заммоев Аслан Узеирович
Научное направление
Альтернативные источники энергии
Описание

Линза Френеля имеет форму квадрата размерами 310x310мм и фокусным расстоянием 290мм. Ферма представляет собой прямоугольную усеченную пирамиду, большее основание которой является рамой линзы Френеля, а меньшее основание – несущей рамой двигателя Стирлинга с электромеханическим генератором, причем теплоприемная часть двигателя Стирлинга установлена в фокусе линзы Френеля. Верхние и нижние основания соединены металлическими прутками. Ферма сварена по классической конструкции с поперечными связями, для увеличения жесткости.

Ось механизма, обеспечивающего наклон фермы в вертикальной плоскости, проходит через центр тяжести собранной фермы и сопряжен с поворотным механизмом, роль которого выполняет вертлюг, выполненный из полос листовой стали. Нижняя часть вертлюга через игольчатый подшипник закрепляется к корпусу-основанию. К наружным сторонам корпуса-основания прикреплены четыре опорные лапы, обеспечивающие устойчивость модели.

Электрическая схема модели ГЭП приведена на рис. и включает в себя:

- аккумулятор напряжением 6В;

- микроконтроллерную плату системы управления на базе Arduino UNO (ATmega328p);

- два мото-редуктора механического привода трекера (на поворт и наклон фермы);

- 2х канальный драйвер электродвигателей L298N;

- два датчика положения поворотных осей на основе абсолютных энкодеров AS5048B;

- электронные часы реального времени с цифровым интерфейсом.

Практическая значимость

Существующие фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии отличаются низкой эффективностью по КПД и высокой стоимостью. Большой интерес представляют в использовании в качестве преобразователей тепловой энергии солнца в механическую энергию двигателя внешнего сгорания, а именно двигателя Стирлинга. В данной работе сделана попытка создания компактного и эффективного  гелиоэлектрического преобразователя энергии солнца на основе двигателя Стирлинга и линзы Френеля.  

Уровень активности
00






Отправить ссылку: