Концентраторы солнечных лучей
В детстве, почти каждый из нас пробовал использовать энергию солнца через линзу, выжигая на дощечке имена или подпаливая бумагу. О линзе, как концентраторе солнечных лучей мы не знали. Ее воспринимали как игрушку или очередным детским увлечением.
Подготавливая материал очередной статьи, я все время ловлю себя на мысли, что масса полезной и познавательной информации приходит от моих коллег из социальных сетей. Вот и в этот раз, из группы facebook «Дом твоей мечты» пришла информация о концентраторах солнечного света, на основе сферических линз.
Да, да тех самых линз, которыми мы так любили играться в детстве. Но только линзы изготовлены по новой технологии, так называемые линзы Френеля (Август Френель – французский математик 19 век). Ранее линзы Френеля использовались только в маяках для усиления силы света от лампы для увеличения расстояния видимости.
Никто ранее не догадывался, что этот эффект можно применить для создания мощных солнечных батарей или солнечных печей. Результатом эксперимента, который провели ученые из НАСА с этими линзами, стала миниатюрная солнечная система, под названием SolarVolt.
Новая установка за счет линз Френеля увеличила световой поток в двадцать раз. При этом конечное производство электричества увеличилось на 15 процентов. В солнечных панелях использовали такие линзы толщиной всего в 0,2 миллиметра.
При помощи линз концентрация солнечного света происходит на меньшей площади, что дает возможность уменьшить габаритные размеры установки, не теряя при этом количество вырабатываемой электроэнергии. По новой технологии значительно уменьшаются размеры солнечных панелей, а при реконструкции уже существующих станций повысится их производительность при той же занимаемой площади.
Новая технология увеличения эффективности начала применяться в космической технике на космических кораблях для запуска ионного двигателя. Но опустимся с космических высот на землю и попытаемся разобраться, где же можно использовать эффект линзы, как концентратора солнечного света.
Для более детального описания данной новой технологии я использовал ту информацию, которые прислали мои коллеги.
«Концентраторы солнечных лучей могут быть использованы в двух направлениях. Одно из них – применение линз, которые помещаются поверх фотоэлементов. За счёт размещения на солнечной батарее этих специальных линз в восемь раз повышается концентрация светового потока. Таким образом, появляется возможность уменьшить количество фотоэлементов арсенида галлия, которые составляют основную часть стоимости солнечных батарей.
А второе, использование солнечного света для работы солнечных печей.
Солнечные линзовые панели.
Самодельные солнечные панели с применением линз были установлены в Калифорнии, еще в 1998 году, для обеспечения электричеством частного дома. Последние 10 лет учеными разных стран достигнуты большие успехи в технологиях по изготовления тонких линз для солнечных электрических панелей.
Самой известной крупной компанией, которая попыталась масштабно внедрить линзовые солнечные панели, стала компания SolFocus (Калифорния США). В 2006 году им удалось разработать компактные линзовые солнечные панели. На их создание использовалось гораздо меньше кремния, чем на обычные панели, так как они использовали линзы и зеркала, чтобы сконцентрировать солнечный свет.
Такие концентраторы солнечного света увеличивали солнечную энергию в 500 раз, и таким образом они наращивали продуктивность фотоэлементов. Что в то время сокращало расходы на производство солнечной энергии практически на 40%.
Однако, по заключению разработчиков, систем SolFocus, есть одно но: «При использовании системы фотогальванических панелей вы захватываете только небольшой кусочек неба, поэтому очень важно, чтобы система могла следовать за солнцем от рассвета до заката» (автор).
За последующие 5 лет компания SolFocus реализовала несколько крупных проектов и собрала около 230 млн. $ инвестиций. Системы SolFocus установлены и работают в 13 странах от США (на Гавайском острове Кона, а также в Калифорнии и Колорадо) до острова Крит, и вплоть до Саудовской Аравии, Малайзии и малонаселённых областей Австралии.
Это модульная система, и поэтому мощность комплексов фотогальванических панелей может быть от нескольких сотен киловатт до более 50 мегаватт. Однако, учитывая тот фактор, что для постоянного движения панели SolFocus нужен актуатор (механизм приводящий в движение солнечную панель, который находится в задней ее части), что связано с большими эксплуатационными расходами по техническому обслуживанию, данное направление не получило интенсивного развития.
Кроме американцев, в направлении создания концентраторов солнечных лучей для получения электрической энергии трудились российские ученые (Петербург) и немецкие. Последним удалось при помощи такой технологии увеличить КПД солнечных панелей до 40%, а в полевых испытаниях эффективность установки достигла 28,5%.»
В заключении можно сказать, что получение электроэнергии от солнечных панелей с применением линз, гораздо эффективней, чем традиционные плоские солнечные панели. Важен факт, что данная технология может применяться как в быту (частное домостроение) так и в промышленном масштабе, при строительстве солнечных электростанций. Мы надеемся, что данное направление займет достойное место среди возобновляемых источников энергии.
Понравилась статья, поделись с друзьями. Ваши отзывы и пожелания в комментариях всегда приветствуются.
Источник
Бизнес идея №4695. Сферическая линза как генератор солнечной энергии
Гигантская линза под названием – Rawlemon, установленная прямо на городской улице – таким видят наше будущее архитекторы-урбанисты и прочие активисты перехода на потребление исключительно альтернативной энергетики. А ведь всё так просто —стоит только вспомнить своё детство!
Как получить энергию для воспламенения бумажки – знал каждый мальчишка. Пока. пока у детей не появились мультики, приставки, компьютеры, консоли и планшеты.
В старину существовало такое ныне позабытое словечко, если вы читали детские сказки, то должны помнить – «зажигательное стекло». Именно зажигательное стекло поднёс Кай к своей рукавице, чтобы Герда смогла разглядеть на ней красивые симметричные снежинки.
Теперь редко кто, глядя на линзу, скажет: «Ба, да это ж зажигательное стекло!». Нет, скажут: «Это — лупа» или «Это – увеличительное стекло».
Но лишь те, кто помнит все эти «домашние опыты» точно скажет о главной функции любого хитро отшлифованного стекла – зажигательной его функции. Очевидно, немецкий архитектор-урбанист Andre Broessel, проживающий сейчас в солнечной Барселоне, – относится как раз к тем людям, кто будучи мальчишкой пользовался лупой как – зажигательным, а не как увеличительным стеклом.
Сферическая линза в вакууме для альтернативной энергетики
Как повысить эффективность солнечной панели, солнечной батареи? Да это же просто — собирать свет для солнечной панели с помощью – лупы, линзы. Вот эта простая выдумка – гигантская линза немецкого архитектора Andre Broessel – и увеличивает КПД солнечной батареи.
Свой тренинговый центр за 55 000 руб. Можно вести бизнес онлайн!
В стоимость входят комплект материалов для очного проведения всех программ + 2 дня живого обучения онлайн. Бессрочное право проведения 10 программ. Никаких дополнительных отчислений и платежей. Запуск за 2 дня.
Линза Rawlemon наполнена водой и представляет собой огромный изначально полый стеклянный шар ,котрый умеет вращаться «как надо» и ловить максимум лучей солнца. Линза Rawlemon похожа на школьный глобус, укреплённый на подставке, только – прозрачная и светится как хрустальный шар медиума.
С помощью такого архитектурного «украшения» (если вы ничего не имеете против) можно вырабатывать альтернативную энергию для всех систем в вашем доме, которые энергию и потребляют.
Уже существуют так называемые фотоэлектрические коллекторы – они работают так же, как и линза Rawlemon. Но эти фотоэлектрические коллекторы – не очень красивые, а главное — их КПД ниже КПД линзы Rawlemon аж на 30 процентов!
Немецкий архитектор Andre Broessel запатентовал своё изобретение – линзу для альтернативной энергетики Rawlemon, под техническим именем ?.torics или Beta Torics. Теперь вы знаете, как получать энергии из возобновляемых источников — ещё больше!
©www.1000ideas.ru – портал бизнес идей
1000 идей в Google+
Сохраните статью, чтобы внимательно изучить материал
Источник
«Лучи смерти»: здания с фокусирующими солнечный свет фасадами-линзами
В конце мая 2018 года в Ростове-на-Дону на парковке торгового центра «Горизонт» расплавились пластиковые детали обшивки и салона автомобиля Lexus.
Расследование показало, что причиной стал фасад здания: собранные в форме вогнутой линзы зеркальные панели сфокусировали солнечные лучи на парковочном месте, произведя эффект гигантской лупы. Общая сумма ущерба оценена в 1,4 млн руб.
Небоскреб в Лондоне
Первый аналогичный случай произошел в 2013 году в Лондоне. Тогда в британской столице расплавился автомобиль марки Jaguar, треснула плитка на тротуаре и обуглилась краска на фасаде здания. Причиной стал недостроенный на тот момент небоскреб на Фенчерч-стрит, 20, названный лондонцами из-за своей формы Walkie-Talkie («Рация»). Башня высотой 160 м была спроектирована в форме параллелепипеда с вогнутым зеркальным фасадом. Из-за этой конструктивной особенности солнечные лучи как в линзе фокусировались на соседней улице.
После инцидента поверхность небоскреба затонировали. В 2015 году башня была признана худшим зданием в столице Великобритании. В конце июля 2017 года Walkie-Talkie выкупил китайский девелопер за £1,3 млрд ($1,7 млрд или 107,3 млрд руб.), что стало рекордной суммой за всю историю недвижимости Лондона.
Отель в Лос-Анджелесе
Архитектором лондонской Walkie-Talkie был уругваец Рафаэль Виноли. Башня в Лондоне — не первый его зеркальный небоскреб: он также спроектировал отель Vrada в Лос-Анджелесе. Гостиничный комплекс на 1,5 тыс. номеров высотой 176 м был открыт в 2009 году. Из-за вогнутой формы зеркального южного фасада солнечные лучи концентрировались прямо на бассейне отеля. Из-за этого у посетителей плавились пакеты, стаканчики и подгорали волосы. Эффект линзы от фасада Vdara негласно прозвали «лучом смерти». Руководству гостиницы пришлось затонировать фасад матовой пленкой и почти полностью накрыть тентом зону бассейна.
Концертный зал в Лос-Анджелесе
Похожая история произошла с концертным залом имени Уолта Диснея в том же Лос-Анджелесе. Здание 2003 года постройки было спроектировано со множеством вогнутых элементов на металлическом фасаде. Большинство из них были матовыми, однако внешнюю поверхность двух строений комплекса оставили полированной. Из-за эффекта фокусирующей линзы асфальт перед концертным залом нагревался до опасных температур, отражение от фасада часто ослепляло проезжающих мимо водителей, а жители соседних домов жаловались на невообразимо высокие цены за кондиционирование воздуха. В 2005 году эти фасады тоже пришлось матировать.
Источник
Линза по имени Солнце: как получить фото экзопланеты
Если устроить конкурс на самую популярную у широкой публики область науки, то астрономия наверняка окажется в тройке победителей – точнее, та ее часть, которая занимается поиском жизни за пределами Земли. Особенно модной эта тема стала с середины 1990-х, когда астрономы нашли методы, позволяющие искать планеты у далеких звезд, оценивать их массу, расстояние до их светил и даже получать информацию о составе их атмосфер.
Лучше один раз увидеть
Сегодня счет открытых экзопланет идет на тысячи; любовь публики к новостям о них, а особенно о потенциально обитаемых планетах, позволила найти средства на строительство специализированных инструментов, таких как космические обсерватории Kepler и Gaia, и выделить на поиск экзопланет месяцы наблюдательного времени наземных телескопов. Мы уже очень много знаем об открытых экзопланетах, умеем оценивать температуру воды на их поверхности и количество кислорода в атмосфере. Но никто из живущих еще ни разу не видел экзопланеты так, как мы видели планеты Солнечной системы, – на фотографиях, где можно разглядеть детали рельефа или, например, облака. Большую часть экзопланет обнаруживают косвенными методами – измеряя скорость звезд, колебания их яркости и отклонения орбит. Напрямую наблюдать можно только очень немногие из планет – те, что находятся относительно близко. Их можно даже фотографировать, но качество таких снимков получается ниже, чем у наделавшей шуму первой фотографии черной дыры. Как правило, планеты выглядят на них как несколько ярких пикселей.
Однако получить четкие фотографии планет у других звезд теоретически возможно, и группа ученых из Лаборатории реактивного движения (JPL) предложила такой проект. Сейчас SGLP (Solar Gravity Lens Project) занимаются JPL и некоммерческая организация Aerospace. Идея заключается в том, чтобы использовать Солнце как гравитационную линзу и через нее получить увеличенные в сто миллиардов раз изображения планет, которые обращаются вокруг чужих звезд.
По предварительным расчетам, даже небольшой телескоп с зеркалом диаметром в метр и скромным по современным меркам коронографом (устройством, позволяющим блокировать свет Солнца), размещенный в фокусе солнечной гравилинзы, даст изображение экзопланеты, удаленной на сто световых лет, – такое, на котором каждый пиксель будет соответствовать километру поверхности экзопланеты. Для того чтобы снять аналогичное изображение без солнечной линзы, потребовался бы телескоп с зеркалом диаметром около 80 км.
Солнце как линза
Существование гравитационных линз предсказал еще Эйнштейн; из его общей теории относительности вытекает свойство массивных объектов искривлять пространство-время, а вместе с ним и траекторию распространения света. Вблизи очень тяжелых тел – галактик и их скоплений, черных дыр и даже отдельных звезд – фотоны летят по кривой, кривизна которой зависит от массы этих тел. Поэтому для наблюдателя, находящегося по другую сторону от наблюдаемого источника света, массивное тело может служить линзой, позволяющей увидеть очень далекие объекты. Сегодня гравитационное линзирование – распространенный астрономический метод; с его помощью получают, например, изображения галактик, расположенных далеко за пределами возможностей наших телескопов.
Согласно одному из концептов, предложенному командой SGLP, созвездия небольших космических аппаратов можно будет запускать на фокальную линию каждый год; те, что прилетят на место раньше, смогут поделиться с новоприбывшими данными и настройками. Кроме того, такая стратегия позволит наблюдать за экзопланетой в течение долгого времени.
Солнце – самый массивный объект в нашей планетной системе и единственный достаточно тяжелый для того, чтобы создаваемая им гравитационная линза позволила получить изображение тела планетных масштабов, удаленного на расстояние до ста световых лет. Но, чтобы воспользоваться способностью звезды искривлять пространство, нужно находиться в фокусе солнечной гравилинзы. В отличие от обычных линз, у гравитационных нет точки фокусировки – вместо этого у них есть фокальная линия; у Солнца она начинается на расстоянии 547,8 а. е. от звезды, то есть в 547,8 раза дальше, чем наша планета, и далеко за пределами Солнечной системы. Даже «Вояджер-1», самый далекий от Земли космический аппарат, одолел пока только 140 а. е. «Вояджер» – один из главных источников вдохновения для SGLP: запущенный сорок один год назад, он до сих пор подчиняется командам с Земли. В 2017-м астрономы ненадолго включили его двигатели, в последний раз работавшие за 37 лет до этого. Опыт «Вояджера» показывает, что современный уровень развития земных технологий позволяет создавать технику, способную работать в космосе десятилетиями, и управлять ей на огромных расстояниях.
Источник