CC BY
57УДК 620.92
ТЕПЛОФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫРАБОТКИ
ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
В.В. Кувшинов, Э.А. Бекиров
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», ул. Университетская, 33,
г. Севастополь, 299053, Россия, [email protected]; [email protected]
Аннотация. С развитием мирового технического потенциала и значительными объемами увеличения производства энергетических установок для солнечной энергетики появилась новая возможность использования комбинированных солнечных установок для термофотоэлектрического преобразования потока падающей солнечной радиации. На кафедре Возобновляемые источники энергии» Севастопольского государственного университета, института ядерной энергии и промышленности бала разработана и исследована теплофотоэлектрическая установка для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии с одной приемной поверхности. Предложенная установка состоит из абсорбера теплового гелиоколлектора, поверх которого расположены монокремниевые солнечные элементы. Вся установка представляет собой комбинированный гелиопрофиль, который монтируется в кровлю зданий и сооружений. Данная конструкция предназначена для увеличения мощностных характеристик преобразователей солнечной энергии. Результаты проведенных экспериментальных исследований показали значительную эффективность предложенной конструкции, а также увеличение суммарного КПД установки при учете КПД работы фотоэлектрических преобразователей и КПД теплового абсорбера, используемого для нагрева теплоносителя. Увеличение суммарного КПД установки происходит за счет различий в преобразовании солнечной радиации абсорбером и фотоэлементами. Если кремниевые элементы преобразуют в основном ультрафиолетовую и незначительную часть коротковолнового видимого излучения, то тепловой абсорбер преобразует инфракрасную и длинноволновую часть видимого излучения. Принцип работы установки заключается в следующем: солнечные лучи падают на монокремниевые фотоэлектрические преобразователи, которые имеют селективное покрытие и поглощают до 95 % всего падающего спектра, при этом фотоэлементы преобразовывают ультрафиолетовую и коротковолновую видимую солнечную радиацию с КПД преобразования около 15-17 %, а остальная энергия идет на их нагрев, что только ухудшает их рабочие характеристики и оставляет почти 80 % поглощенной энергии спектра невостребованной. Далее тепловой абсорбер поглощает невостребованную при фотоэлектрическом преобразовании энергию и происходит нагрев теплового носителя, который может использоваться потребителями.
Предмет исследования. Тепловые и электрические характеристики комбинированного абсорбера термофотоэлектрической установки.
Материалы и методы. В работе были проведены исследования действующей модели термофотоэлектрической установки в натурных условиях, использовались методы прямых измерений значений тока и напряжения фотоэлектрических преобразователей при изменяемом нагрузочном сопротивлении, а также методы измерений тепловых характеристик жидкого теплоносителя.
Результаты. Значительно повышен суммарный коэффициент преобразования потока падающей солнечной радиации при комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.
Выводы. По результатам экспериментов можно сделать заключение об эффективности работы солнечных установок с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии.
Ключевые слова: абсорбер, фотоэлектрические преобразователи, теплофотоэлектрическая установка, кремниевые солнечные элементы, гелиопрофиль, термофотоэлектрическое преобразование солнечной энергии.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из проблем солнечной энергетики является недостаточный энергетический потенциал падающей солнечной радиации и низкий КПД фотопреобразователей и других солнечных установок. Для повышения эффективности работы данных систем необходимо более полное использование потока энергии падающего на рабочие поверхности солнечных установок.
Да данном этапе для преобразования солнечной энергии в гелиотехнике используют в основном фотоэлектрические модули, для выработки электрической энергии и тепловые гелиоколлектора для нагрева теплоносителя. Однако с современным развитием науки и техники все больше стало появляться солнечных установок, при работе которых с одной и той же рабочей поверхности одновременно может вырабатываться тепловая и электрическая энергия. Такие установки можно с уверенностью отнести к новому классу
гелиотехники термофотоэлектрические солнечные установки. Эти установки одновременно преобразуют всю падающую на них солнечную радиацию в тепло и электроэнергию, т.е. одновременно нагревают теплоноситель и являются электрическим генератором постоянного тока [1].
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
В различных литературных источниках описаны исследования солнечных
фотоэлектрических и тепловых установок [2-4]. При этом в некоторых источниках приводятся различные комбинации комбинированных гибридных фототепловых установок [1, 3].
Использование комбинированных тепло -фотоэлектрических установок дает заметную экономию материалов для их изготовления на единицу мощности, увеличивает их суммарный КПД и эффективность использования [1]. Это объясняется тем, что абсорберы тепловых гелиосистем и фотоэлектрические преобразователи солнечных батарей преобразуют различные длины волн солнечного спектра, поэтому с одной рабочей поверхности можно получать как тепловую, так и электрическую энергию. Производство гелио-фотоэлектрических панелей на основе серийных установок позволит сократить затраты на выпуск абсорберов с дорогими селективными покрытиями и на материалы для производства конструкций фотоэлектрических модулей, объединив их в одну установку [2].
Главной проблемой применения солнечных установок является невысокая плотность потока солнечной радиации, преобразовываемой в тепловую и электрическую энергию, их низкий КПД и эффективность использования, как следствие высокая себестоимость за единицу мощности. Невысокий термический потенциал солнечной энергетики определяет более высокие требования к эффективности использования солнечных установок для электрообеспечения и теплоснабжения, к методам определения основных параметров эффективности, как
фотоэлектрических модулей, так и гелиоколлекторов. За счет комбинирования плоского теплового абсорбера и фотоэлектрической батареи можно создать конструкцию, позволяющую более эффективно использовать падающую солнечную радиацию и повысить коэффициент преобразования.
Современные промышленные монокремниевые и поликремневые солнечные элементы имеют плоскую конструкцию, их КПД составляет 17-20 %, при коэффициенте поглощения до 95 %. При преобразовании солнечной энергии 80 % энергии идет в основном на тепловой нагрев элементов, что только ухудшает их качественную работу. Расположив солнечные элементы поверх теплового абсорбера гелиоколлектора, при эффективном теплообмене создается возможность для
увеличения КПД всей установки. Отвод тепла теплоносителем, циркулирующим по контуру гелиосистемы, препятствует перегреву
фотопреобразователей и соответственно повышает суммарную выработку электрической энергии. Высокий коэффициент поглощения солнечных элементов дает возможность до 80 % поглощенной ими солнечной энергии пойти на нагрев приемной поверхности теплового абсорбера. Коэффициент преобразования до 80 % является высоким показателем для многих абсорберов промышленных тепловых солнечных установок.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В статье описаны исследования и рассмотрен принцип работы, комбинированной
термофотоэлектрической установки, произведен расчет её тепловых и электрических характеристик.
Целью проведенного исследования было теоретическое и экспериментальное
подтверждение повышения эффективности использования потока падающей солнечной радиации, термофотоэлектрической установкой и увеличения коэффициента преобразования с единицы площади её приемной поверхности.
Все эксперименты проводились на территории кафедры «Возобновляемые источники энергии» Севастопольского государственного университета, института ядерной энергии и промышленности в сходных условиях, а именно при постоянной солнечной освещенности во время проведения эксперимента, с одними и теми же измерительными приборами [6].
При проведении исследований использовался метод прямых измерений по току и напряжению фотопреобразователя при переменном нагрузочном сопротивлении и методы температурных измерений теплоносителя. Эксперименты проводились в натурных условиях на открытой площадке, при естественном солнечном освещении.
Комбинированная тепло-фотоэлектрическая установка (рис.1) представляет собой полноразмерный промышленный гелиопрофиль, предназначенный непосредственно для монтажа кровельного покрытия жилых домов. внутри гелиопрофиля находятся трубки для жидкого теплоносителя и полости (каналы) для воздуха или теплоаккумулирующего материала.
Такие гелиопрофиля способны покрывать до 7 м кровли по высоте и неограниченную площадь по ширине. На приемной поверхности гелиопрофиля находятся солнечные элементы, спаянные последовательно в цепочку по 36 шт. Фотоэлементы, крепятся к приемной поверхности при помощи специальной теплопроводящей пасты с большим омическим сопротивлением. Элементы покрывают от 1/3 до 1/2 нижней части гелиопрофиля (рис. 1).
Рис. 1 Теплофотоэлектрическая установка 1 - падающая солнечная радиация; 2 -теплопоглощающая поверхность; 3 - солнечные элементы; 4 - стенки поглощающей поверхности гелиопрофиля; 5 - воздушный канал; 6 - канал для воды; 7 - выходные электрические контакты солнечных элементов.
Fig. 1 Thermoelectric installation 1 - incident solar radiation; 2 - heat-absorbing surface; 3 -solar cells; 4 - walls of the absorbing surface of the helioprofile; 5 - air channel; 6 - channel for water; 7 - output electrical contacts of solar cells.
За счет низкой температуры и циркуляции теплоносителя происходит охлаждение элементов, что улучшает качество из работы. Т.к. кремниевые солнечные элементы преобразуют отличную от теплового абсорбера часть спектра, происходит общее увеличение энерговыработки.
Теоретическое описание работы абсорбера термофотоэлектрической установки описывается по формулам (1-4) по следующей методике [7]:
Максимальная мощность Pmax, вырабатываемая солнечной батареей выражается:
Р = F Т U = Т U
1 max 1 ffT КЗи ХХ Т maxU max
(1)
где Fff -фактор заполнения ВАХ; 1кз - ток
короткого замыкания; ихх - напряжение холостого хода; Imax - ток в рабочей точке; Umax - напряжение в рабочей точке.
КПД фотоэлектрической солнечной батареи рассчитывается по известной формуле:
I U Р
_ max max _ max .-^ч
= SэлЕо ~
где: Sm. - полезная площадь солнечных элементов (м2); Ео - освещенность рабочей поверхности (Вт/ м2).
Соответственно расчет теплового абсорбера производится также известным методом. Полезная энергия Qu, отводимая из коллектора в единицу времени (Вт), равна [13]:
0И = FrA[IT-)-ULT -Ta)] (3)
где: A - площадь коллектора, м2; Fr -коэффициент отвода теплоты из коллектора; IT -плотность потока суммарной солнечной радиации в
плоскости коллектора (с учетом углового коэффициента R), Вт/м2; т - пропускательная способность прозрачных покрытий по отношению к солнечному излучению; а - поглощательная способность пластины коллектора по отношению к солнечному излучению; Пь - полный коэффициент тепловых потерь коллектора, Вт/(м2 град); Т -температура жидкости на входе в коллектор, оС (на номинальном режиме); Та - температура окружающей среды, оС.
Упрощенный вариант этой формулы более применим для практических расчетов:
а = ССр (твых - т1) (Вт), (4)
где Scк - площадь коллектора, м2. Соответственно КПД солнечного коллектора определяется формулой:
а
Лак =
S СК Ео
(5)
Для комбинированной установки освещенность Ео одинакова для тепловой и электрической части, а величины площадей Scк и Бэл., эквивалентны, т.е. можно записать:
Р.
Лак =
ак
Р
S КСК Ео
Лав =
СБ
S КСК Ео
(6)
где ]ск - тепловой, а ]сб - электрический КПД комбинированной установки, РСК и РСБ, мощность отводимая от теплового коллектора и солнечной батареи, Бкск - полезная площадь комбинированной солнечной установки, заполненная солнечными элементами.
Общая мощность комбинированной установки равна сумме мощностей тепловой и фотоэлектрической частей установки:
Ркак = Рак + Рав = S кск Ео (лак +Лав)
— SvnуЕ
кскеолкак
(7)
где г] кск - общий суммарный КПД комбинированной установки (комбинированного солнечного коллектора).
Отсюда видно, что при увеличении отбираемой мощности от солнечной установки за счет фотоэлектрической составляющей возрастает её суммарный КПД, т.к. площадь и освещенность рабочей поверхности остаются постоянными.
При неполном покрытии приемной поверхности комбинированной установки солнечными элементами формулу (7) необходимо заменить следующей формулой:
РКСК ~ -КСКЕо (ЛсК + /кСуЛсБ ) (8)
где /ксу - коэффициент заполнения солнечными элементами приемной поверхности
комбинированной установки. В нашем случае он изменяется в пределах от 1/2 до 1/3.
КПД солнечных элементов при нагреве уменьшается по формуле (9):
Р == S F
1 КСК S КСК Fo
+
/б = /кСу/о (1 - к(Т1- То ) (9)
где /о - КПД фотоэлемента при Т0 = 25 оС, Т -
температура нагретого фотоэлемента (считаем её равной температуре жидкости на входе в коллектор), падение КПД солнечного элемента, зависит от температурного градиента к, и составляет от 0,3 до 0,5 %/ оС [5].
С учетом этого формула принимает вид (10):
вс (т - т.)
р \ въгх г /
Е0 (10)
+ ^КСКЕо/ксу/о (1 - к(Т1- То ))
По формулам (1 -10) можно определить все параметры и характеристики КСУ с учетом тепловой и электрической части.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Для проведения экспериментов использовались две солнечные установки равных размеров, с одинаковыми тепловыми абсорберами, расположенными под одинаковыми углами к Солнцу (рис.2). На абсорбере одной установки находились солнечные элементы, длина установок составляла 3 м, а ширина 1 м. Фотоэлектрическая часть установки состояла из трёх фотоэлектрических модулей с одинаковой мощностью. Т.к. площади установок были равны, то обе установки получали одинаковый приход солнечной радиации и находились в одинаковых условиях.
всего на 1-2 градуса, т.е. по выработке тепла установки почти не отличаются. Однако при этом комбинированная термофотоэлектрическая
установка вырабатывает электроэнергию. Различия 1-2 градуса при нагреве фиксируются за счет потерь при передаче тепловой энергии от фотоэлементов к абсорберу. Если улучшить качество комбинированного абсорбера, то потери можно практически свести на гнет.
сновной —
Основной------!
Основной f"
й
Основной -]— а а
Основной -j— cl
Основной —
с
s
Основной Основной
10.00 11.00 12.00 13.00
Время измерения в течении суток
Рис. 3. Температура теплоносителя на выходе
---тепловой гелиопрофиль,
— комбинированный гелиопрофиль Fig. 3. The temperature of the coolant at the outlet
---thermal helioprofile,
- Combined helioprofile,
На рис. 4 приведены графики удельных тепловых мощностных характеристик (Вт/м2) двух солнечных установок.
Рис. 2. Тепловая (слева) и теплофотоэлектрическая (справа) солнечные установки Fig. 2. Thermal (left) and thermal photovoltaic (right) solar installations
Рис. 4. Сравнительные тепловые мощностные характеристики установок Fig. 4. Comparative thermal power characteristics of installations
При проведении экспериментов была получена сравнительная тепловая выработка двух солнечных установок (рис.3), которая представлена на графике.
Как видно из данных при одновременной выработке тепловой и электрической энергии, температуры теплоносителя на выходе различались
При наличии на гелиопрофиле работающих фотоэлементов каждая из трех фотоэлектрических батарей вырабатывала до 48 Вт мощности. При этом заполнение фотоэлементами гелиопрофиля составляло 1/3. Суммарная мощность всех фотоэлектрических модулей составляет 144 Вт. В таблице 1 приведены выходные электрические
характеристики термофотоэлектрической
установки.
В результате проведенных исследований становится ясно, что использование нагретого Солнцем теплоносителя и использование электрических элементов существенно увеличивает общий коэффициент преобразования гелиоустановки. В среднем каждая из 3-х батарей комбинированного гелиопрофиля вырабатывает около 50 Вт электрической мощности (табл.1), тепловая же мощность обоих профилей оставалась приблизительно постоянной (рис 4).
Таблица 1. Данные нагрузочных характеристик отдельной фотоэлектрической батареи гелиопрофиля
Table 1. Data on the load characteristics of a single solar cell helioprofile battery
Характеристики отдельной фотоэлектрической батареи гелиопрофиля
I (А) - экспериментальное значение го УГ С со* со* со, со* 3,25 (N СО* (N со*1 со 2, <N о
и (В) -экспериментальное значение О с- ЧО ОО о <N ЧО ОО о
Р (Вт) -экспериментальное значение О с- <N 26,4 32,5 38,4 44,8 8 39,6 о
Характеристики модуля получены при освещенности 960 Вт/м2 , ТВоздуха=30 оС
Это происходит из-за того, что фотоэлектрические элементы преобразовывают солнечную радиацию длин волн, отличную от спектра необходимого тепловому коллектору для нагрева воды [6]. При работе солнечных батарей без теплового отвода инфракрасная тепловая составляющая солнечной радиации идет на нагрев фотоэлементов, что часто может приводить к их перегреву и падению КПД фотоэлементов [7].
ВЫВОДЫ
1. Результаты исследований показали, что с 1 м2 поверхности разработанного комбинированного гелиопрофиля можно получать до 700 Вт тепловой и около 150 Вт электрической мощности.
2. По результатам экспериментов можно сделать заключение об эффективности работы солнечных установок с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии на предложенные установки получены патенты.
3. Подтверждены, полученные теоретические расчеты по увеличению коэффициента преобразования при сравнении экспериментальных данных, полученных при сравнении работы тепловой и комбинированной установок.
4. Суммарный коэффициент преобразования солнечной энергии установки увеличивается до 85 %. Притом, что тепловой КПД гелиопрофиля
может составлять до 70 %, а электрический КПД солнечных элементов, используемых в исследованиях, составляет более 15%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кузнецов К. В. Исследование характеристик солнечного воздушного гибридного коллектора / К. В. Кузнецов, И. И. Тюхов, Э. Д. Сергиевский // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве, Труды 6-й Международной научно-технической конференции, 13-14 мая 2008 г. -Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2008. - Ч. 4. - С. 227 - 231.
2. Кувшинов В.В. Пат. 150121 Российская федерация; МПК Н 01 L 31/00. Фототермопреобразователь солнечной энергии / Кувшинов В. В., Башта А.И., Сафонов В. А.; патентообладатель Кувшинов В. В. - Заявка № 2014149414/93; заявл. 17.10.2014; опубл. 27.01.2015, Бюл. № 3.
3. Фотоэлектрические приборы из кристаллического кремния. Методика коррекции результатов измерения вольтамперной характеристики (МЭК 891-87): ГОСТ 28976-91.
- [Введ. 19.04.91]. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 42 с. - (Национальный стандарт России).
4. Кувшинов В.В. Методы расчета и повышения эффективности использования теплофотоэлектрических установок / В.В. Кувшинов // Сборник научных трудов СНУЯЭ и П
- 2013. - Вып. 3 (47) - С.166 - 172.
5. Арбузов Ю. Д. Основы фотоэлектричества / Ю. Д. Арбузов, В. М. Евдокимов - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. - 292 с.
6. Колтун М.М. Оптика и метрология солнечных элементов / М.М. Колтун // - М.: Наука, 1985. - 300 с.
7. В.В. Кувшинов, Какушина Е.Г., Чванова Д.А Использование фотоэлектрической установки для обеспечения бесперебойной работы автономных потребителей. Энергетические установки и технологии, Том 2, № 1., стр. 3-12, 2016.
8. Кувшинов В.В. "Использование солнечных установок для обеспечения энергетической безопасности региона" Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность -2017. Сборник статей по материалам научно -практической конференции с международным участием. стр. 715-718. 2017.
9. Кувшинов В.В. Морозова Н.В., Кузнецов П.Н., Установки для солнечной энергетики, Монография. Москва: Издательство "Спутник+", 2017. 177 с.
10. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки, Москва: Энергоатомиздат, 1991. 208 с.
11. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей / Г. Раушенбах // - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 397 с.
12. Кувшинов В.В. Пат. 150122 Российская федерация; МПК Н 01 L 31/00. Фототермопреобразователь солнечной энергии /
Башта А.И., Кувшинов В. В.; патентообладатели Башта А.И., Кувшинов В. В. - Заявка № 2014149416/93; заявл. 17.10.2014; опубл. 27.01.2015, Бюл. № 3.
13. Solar Engineering of Thermal Processes. / Duffie J. A., Beckman W. A.: Wiley, 1991.
REFERENCES
1. Kyznetsov K.V. Investigation of the characteristics of the hybrid solar air collector. Materialy 6-oi Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Materials of 6-th International scientific-technical conference], Moscow, GNU VIES, Publ., 2008. pp. 227 - 231.
2. Kuvshinov V.V. Photo-thermal converter of solar energy [Photothermalpreobrazovatel solar energy]. Pat.150121 Russian Federation; MPK H01L31/00/. Application № 2014149414/93; appl. 17.10.2014; published on 27.01.2015, Bull. No. 3.
3. Photovoltaic from crystal-crystal-silicon devices. Methods of correcting the measurement results of current-voltage ha-tics (IEC 891-87) GOST 2897691. Standards Publishing House, 2004, 42 p.
4. Kuvshinov V.V. Methods of calculation and improve the utilization of the heat of photovoltaic installations. [Sbornik nauchnykh trudov SNUNE&I]. Sevastopol, SNUNE&I, 2013. No. 3 (47). pp. 166 -172.
5. Arbuzov U.D. Basics of photovoltaics. Moscow, GNU VIES, Publ., 2007, 292 p.
6. Koltun M.M. Optika i metrologia solnechnih elementov [Optics and Metrology of solar cells]. Moscow, Nauka Publ., 1985, 300 p.
7. В.В. Кувшинов, Какушина Е.Г., Чванова Д.А Использование фотоэлектрической установки для обеспечения бесперебойной работы автономных потребителей. Энергетические установки и технологии, Том 2, № 1., стр. 3-12, 2016.
8. Кувшинов В.В. "Использование солнечных установок для обеспечения энергетической безопасности региона" Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность -2017. Сборник статей по материалам научно-практической конференции с международным участием. стр. 715-718. 2017.
9. Кувшинов В.В. Морозова Н.В., Кузнецов П.Н., Установки для солнечной энергетики, Монография. Москва: Издательство "Спутник+", 2017. 177 с.
10. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки, Москва: Энергоатомиздат, 1991. 208 с.
11. Rauschenbach G. Spravochnik po proektirovaniu colnechnix batarei [Guide for the design of solar panels], Moscow, Energoatomizdat Publ., 1983, 397 p.
12. Kuvshinov V.V. Photos solar thermal converte energy [Photothermalpreobrazovatel solar energy]. Pat.150122 Russian Federation; MPK H01L31/00/. Application № 2014149416/93; appl. 17.10.2014; published on 27.01.2015, Bull. No. 3.
13. Solar Engineering of Thermal Processes. / Duffie J. A., Beckman W. A.: Wiley, 1991.
HEAT PHOTOELECTRIC INSTALLATION FOR COMBINED DEVELOPMENT OF HEAT AND ELECTRICAL ENERGY
V.V. Kuvshinov, E.A. Bekirov
Summary With the development of global technical potential and significant volumes of increase in the production of power plants for solar energy, a new opportunity has emerged to use combined solar systems for the thermo-photoelectric conversion of a stream of incident solar radiation. The Department of Renewable Energy Sources of the Sevastopol State University, the Institute of Nuclear Energy and the Ball Industry has developed and investigated a thermal photovoltaic installation for the combined generation of thermal and electrical energy from a single receiving surface. The proposed installation consists of an absorber of a thermal solar collector, on top of which are monosilicon solar cells. The whole installation is a combined helioprofil, which is mounted in the roof of buildings and structures. This design is intended to increase the power characteristics of solar energy converters. The results of experimental studies showed a significant efficiency of the proposed design, as well as an increase in the total efficiency of the installation, taking into account the efficiency of photoelectric converters and the efficiency of the heat absorber used to heat the coolant. The increase in the overall efficiency of the installation is due to differences in the conversion of solar radiation by the absorber and photocells. If silicon cells convert mainly the ultraviolet and a small part of the short-wave visible radiation, the thermal absorber converts the infrared and long-wave part of the visible radiation. The principle of operation of the installation is as follows: the sun's rays fall on monosilicon photoelectric converters that have a selective coating and absorb up to 95% of the entire incident spectrum, while the photo-elements convert the ultraviolet and short-wave visible solar radiation with a conversion efficiency of about 15-17%, and the rest of the energy goes to heat them, which only impairs their performance and leaves almost 80% of the absorbed spectrum energy unclaimed. Further, the thermal absorber absorbs unclaimed energy during photoelectric conversion and heats up the thermal carrier, which can be used by consumers.
Subject of study. Thermal and electrical characteristics of the combined absorber of a thermo photoelectric installation.
Materials and methods. In this work, studies of the current model of a thermophotovoltaic installation in natural conditions were carried out, methods were used to directly measure current and voltage values of photoelectric converters with variable load resistance, and also methods to measure the thermal characteristics of the liquid heat carrier.
Results. The total conversion coefficient of the incident solar radiation flux at the combined generation of heat and electrical energy has been significantly increased.
Findings. According to the results of the experiments, it is possible to make a conclusion about the efficiency of solar installations with a combined generation of heat and electrical energy.
Key words: absorber, photoelectric converters, thermal photovoltaic installation, silicon solar cells, helioprofil, thermophotovoltaic conversion of solar energy.
