Солнечный концентратор: что это такое и как он работает?

Эта статья предназначена для тех астрономов-любителей, которые уже наигрались с биноклем и телескопом-рефрактором, рассмотрели фазы Венеры, кольца Сатурна и спутники Юпитера, и хотят чего-то менее скучного и более потрясающего. Например, в 1000 крат с огромным объективом. Сделать такое на одних линзах невозможно: дают так называемую хроматическую аберрацию, которая проявляется в виде радужных ореолов вокруг объектов, тем более сильных, чем сильнее увеличение телескопа.

Поэтому встаёт задача собрать самодельный телескоп-рефлектор, то есть телескоп на зеркалах. В его простейшей форме он состоит из двух зеркал (объектива и диагонального) и одной линзы-окуляра.

Где достать

Главное зеркало-объектив телескопа-рефлектора — самая важная и ответственная его часть. И она же — самая сложная в изготовлении. Найти готовое зеркало такого типа практически невозможно.

Хотя есть один способ: можно сделать такое из вогнутой или выпукло-вогнутой линзы. Найдите вогнутую или выпукло-вогнутую линзу самого большого размера, какого только сможете найти. Важно, чтобы фокусное расстояние было как можно выше, а, значит, вогнутость как можно меньше: от слишком мощных вогнутых линз требуется не сферическая, а параболическая форма, а это уже совсем другой дефицит, который никак не сымпровизируешь.

Самый надёжный расчёт — это найти плосковогнутую диаметром в 10-12 см и оптической силой в 1 диоптрию. Поищите её в оптических магазинах. Самодельный телескоп в 1000 крат, таким образом, не получится, но кое-что сделать с таким можно.

Фото рамки для зеркала своими руками


Читайте здесь — Подставка для ноутбука своими руками: идеи создания простых охлаждающих моделей подставок для игровых и рабочих ноутбуков (110 фото + видео)

Помогите сайту, сделайте репост ;)

0

Серебрение с помощью химии

Затем надо заняться серебрением, чтобы получить зеркало. Приготовьте раствор, который называется реактивом Толленса. Для того чтобы приготовить этот реактив, нужны: нитрат серебра (ляпис), едкий натр (каустическая сода) и раствор аммиака.

В комплект к этому реактиву ещё понадобится формалин (раствор формальдегида). На 10 мл воды растворите 1 г нитрата серебра, на другие 10 мл воды — 1 г едкого натра. Смешайте эти растворы, должен выпасть белый осадок. Приливайте раствор аммиака, пока осадок не растворится. Этот раствор и есть реактив Толленса.

Чтобы использовать его для серебрения, следует налить его в вогнутую часть, предварительно тщательно очищенную от любых загрязнений. Если очень слабовыраженная вогнутость, следует сделать по её краю барьерчик из воска или пластилина.

Налив реактив, следует начинать частыми каплями добавлять в него формалин. Вскоре образуется плёнка серебра, и она превратится в вогнутое зеркало. Имейте в виду, что реактив Толленса не хранится долго, использовать его надо сразу после того, как он приготовлен.

Есть и способы изготовить вогнутую поверхность самостоятельно, в первую очередь — вышлифовывание на стеклянных кругах вогнутой поверхности. Однако эти способы слишком сложны, и не рекомендованы к использованию начинающими.

Таким же способом, как и вогнутое, следует изготовить диагональное зеркало. Оно должно быть идеально прямым; для его изготовления подойдёт плоская сторона любой плосковыпуклой или плосковогнутой.

Эксперимент №2

Для второго эксперимента была сделана парабола диаметром 0.6 м

. В качестве ее зеркала использовался металлизированный скотч, купленный в строительном магазине. Его отражающие качества незначительно лучше алюминиевой пищевой фольги.

Парабола имела большее фокусное расстояние (фокус за пределами чаши параболы).

Это дало возможность спроецировать лучи на одну поверхность нагревателя и получать в фокусе большую температуру. Парабола без труда прожигает лист бумаги за несколько секунд. Эксперимент проводился около 7 часов утра в начале июня. По результатам эксперимента с тем же объемом воды и той же тарой получил мощность 28 Ватт

., что соответствует примерно
102 Ватт/м.кв
. Это меньше, чем в первом эксперименте. Это объясняется тем, что солнечные лучи от параболы ложилось на круглую поверхность банки не везде оптимально. Часть лучей проходили мимо, часть падали по касательной. Банка охлаждалась свежим утренним ветерком с одной стороны, в то время как подогревалась с другой. В первом эксперименте за счет того, что фокус был внутри чаши, банка прогревалась со всех сторон.

Сборка телескопа

Теперь можете начинать собирать самодельный . Вам понадобится труба, длиной точно в фокусное расстояние (если Вы использовали для изготовления плосковогнутую линзу в 1 диоптрию, то возьмите трубу длиной в 100 см, +0,5- 1 см поправки на толщину).

Труба должна быть открытой с одного конца и закрытой с другого, и изнутри выкрашенная самой чёрной краской, что только сможете найти. Диаметр трубы должен быть в 1,25 раза больше диаметра зеркала-рефрактора, если Вы использовали для изготовления линзу диаметром в 100 мм, возьмите трубу диаметром в 125 мм.

В донце трубы, точно по центру, закрепите зеркало-объектив. Чтобы это удобно было делать, донце лучше предусмотреть съёмное. Крепить объектив к донцу можно, к примеру, суперклеем.

Сделайте отверстие ближе к открытому концу трубы. Чтобы высчитать нужное положение для отверстия, отсчитайте от открытого конца трубы её радиус. Там и должен располагаться центр отверстия. В этом отверстии будет укреплён окуляр (перпендикулярно трубе).

Оно должно висеть на оптической оси под углом в 45 градусов. Если угол выдержан правильно, то при взгляде в окуляр Вы будете видеть изображение. Если с первого раза не получится, поэкспериментируйте с углом.

В моем далеком уже детстве попалась мне хрестоматия по астрономии с тех ещё более далёких лет, которых я не застал, когда эта астрономия была предметом в школе. Читал её до дыр и мечтал о телескопе, чтобы хоть одним глазком посмотреть в ночное небо, но не сложилось. Рос в деревне, где ни знаний, ни наставника для этого не было. Так и ушло это увлечение. Но с возрастом обнаружил, что желание то осталось. Прошерстил интернет, оказывается людей, увлеченных телескопостроением и собирающих телескопы, да ещё какие, и с нуля — масса. Из профильных форумов набрался информации, теории, и решил построить небольшой телескоп для начинающего.

Спроси меня ранее, что такое телескоп, сказал бы — труба, с одной стороны смотришь, вторую направляешь на предмет наблюдения, одним словом подзорная труба, но побольше размером. Но оказывается для телескопостроения используют в основном другую конструкцию, которую ещё называют ньютоновским телескопом. При массе достоинств она имеет не так много недостатков, по сравнению с другими конструкциями телескопов. Принцип его работы понятен из рисунка — свет далёких планет падает на зеркало, имеющее в идеале параболическую форму, далее свет фокусируется и выносится за пределы трубы с помощью второго, установленного под 45 градусами по отношению к оси, по диагонали, зеркала, которое так и называют — диагональное. Далее свет попадает в окуляр и в глаз наблюдающего.

Телескоп это точный оптический прибор, поэтому при изготовлении необходимо соблюдать аккуратность. Перед этим необходимо произвести расчёты конструкции и мест установки элементов. В интернете существуют онлайн калькуляторы расчёта телескопов и грех этим не воспользоваться, но азы оптики знать тоже не помешает. Мне понравился калькулятор.

Для изготовления телескопа в принципе ничего сверхестественного не надо, я думаю что у любого хозяйственного человека в подсобке есть небольшой токарный станочек хотя бы по дереву, а то и по металлу. А если есть ещё и фрезеровочный станок — завидую белой завистью. И уж совсем не редкость теперь домашние лазерные станочки с ЧПУ для вырезания по фанере и 3D печатающий станок. К сожалению, у меня в хозяйстве из всего выше перечисленного ничего нет, окромя молотка, дрели, ножовки, электролобзика, тисков и мелкого ручного инструмента, плюс куча банок, ванночек с россыпью трубок, болтиков, гаечек, шайбочек и прочего гаражного металлолома, который вроде и выкинуть надо, но жалко.

При выборе размера зеркала (диаметр 114мм) мне кажется выбрал золотую середину, с одной стороны такой размер ходовой и уже не совсем маленький, с другой стороны стоимость не такая огромная, чтобы в случае фатальной неудачи пострадать финансово. Тем более главная задача была пощупать, разобраться и научиться на ошибках. Хотя, как говорят на всех форумах, самый хороший телескоп это тот, в которой наблюдают.

И так, для своего первого, надеюсь не последнего, телескопа я выбрал сферическое главное зеркало с диаметром 114мм и алюминиевым покрытием, фокусом 900мм и диагональным зеркалом, имеющего форму овала с малой диагональю в один дюйм. При таких размерах зеркала и фокусного расстояния различия форм сферы и параболы ничтожны, поэтому можно использовать недорогое сферическое зеркало.

Внутренний диаметр трубы по книге Навашина, Телескоп астронома-любителя (1979), для такого зеркала должен быть не менее 130мм. Конечно, лучше побольше. Трубу можно делать и самому из бумаги и эпоксидки, или из жести, но грех не воспользоваться готовым дешёвым материалом — в этот раз метровая канализационная PVH труба DN160, купленная за 4.46 евро в строймагазине. Толщина стенок 4мм мне показалась достаточной, с точки зрения прочности. Пилится и обрабатывается легко. Хотя есть и с 6мм толщины стенкой, но мне показалась тяжеловатой. Для того, чтобы распилить, пришлось на неё брутально сесть, никаких остаточных деформаций на глаз не наблюдается. Конечно, эстеты скажут фи, как можно в трубу для овна звёзды смотреть. Но для настоящих рукопоповцев это не преграда.

Вот она, красавица

Зная параметры зеркала, можно делать расчёт телескопа на вышеупомянутом калькуляторе. Сразу не всё понятно, но по мере создания всё становится на свои места, главное, как всегда, не зацикливаться на теории, а совмещать её с практикой.

С чего начать? Я начал, по моему мнению, с самого сложного — узла крепления диагонального зеркала. Как уже писал, изготовление телескопа требует точности, но которая не отменяет наличие возможности регулировки положения того же диагонального зеркала. Без тонкой регулировки — никак. Схем крепления диагонального зеркала несколько, на одной стойке, на трёх растяжках, на четырёх и прочие. У каждого есть свои плюсы и минусы. Так как размеры, вес моего диагонального зеркала, а значит и его крепления, скажем прямо, малы, я выбрал трёхлучевую систему крепления. В качестве растяжек использовал найденный регулировочный лист нержавейки толщиной 0.2мм. В качестве арматуры использовал медные муфты под 22мм трубу с наружным диаметром 24мм, чуть меньшим размера моей диагоналки, а также болт М5 и болты М3. Центральный болт М5 имеет конусную головку, которая просунутая в шайбу М8 работает как шаровая опора, и позволяет наклонять регулировочными болтами М3 диагональное зеркало при регулировке. Сначала припаял шайбу, потом обрезал грубо под углом и подогнал под 45 градусов на листе грубой наждачки. На обе детали (одна залита полностью, вторая 5мм через отверстие) ушло меньше 14мл пятиминутного двухкомпонентного эпоксидного клея Момент. Так как размеры узла малы, очень трудно всё разместить и чтобы всё это нормально работало, плечо регулировки маловато. Но получилось очень и очень не плохо, диагональное зеркало регулируется достаточно плавно. Болты с гайками макал в горячий воск, чтобы не прилипла смола при заливке. Только после изготовки этого узла этого заказал зеркала. Само диагональное зеркало клеил на двухсторонний вспененный скотч.

Под спойлером некоторые фото этого процесса.

Узел диагонального зеркала

Манипуляции с трубой были следующие: отпилил лишнее, ну и так как труба имеет раструб большего диаметра, использовал его для усиления района крепления растяжек диагоналки. Вырезал кольцо и на эпоксидку посадил на трубу. Хотя жесткость трубы и достаточна, на мой взгляд лишним не будет. Далее по мере поступления комплектующих сверлил и вырезал в ней отверстия, снаружи обклеил декоративной плёнкой. Очень важный момент — окраска трубы изнутри. Она должна быть такая, чтобы как можно больше поглощала свет. К сожалению продающиеся краски, даже матовые, совсем не подходят. Есть спец. краски для этого, но они дорогие. Я сделал так — по совету из одного форума покрыл изнутри краской из баллончика, потом засыпал в трубу ржаной муки, закрыл два конца плёнкой, хорошо покрутил — потряс, вытряхнул то, что не прилипло и опять задул краской. Получилось очень прилично, смотришь как в печную трубу.

Крепление главного зеркала делал из двух дисков фанеры толщиной 12мм. Один с диаметром под трубу 152мм, второй с диаметром главного зеркала 114мм. Зеркало ложится на три кружка приклеенных к диску кожи. Главное, чтобы зеркало не было жёстко зажато, я прикрутил уголки, обматал их изолентой. Само зеркало удерживается штрапсами. Два диска имеют возможность двигаться друг относительно друга для регулировки основного зеркала с помощью трёх регулировочных болта М6 с пружинами и тремя стопорными болтами, тоже М6. По правилам в дисках должны быть отверстия, для охлаждения зеркала. Но так как у меня телескоп дома храниться не будет (будет в гараже), то и температурное выравнивание не актуально. Второй диск в таком случае заодно играет роль пылезащитной задней крышки.

На фото крепление уже с зеркалом, но без заднего диска.

Фото самого процесса изготовления.

Крепление основного зеркала

В качестве опоры использовал монтировку Добсона. В интернете масса различных модификаций, в зависимости от наличия инструмента и материалов. Состоит из трёх частей, первая в которой зажимается сама труба телескопа —

Оранжевые круги это отпиленные кругляки трубы, в которые вставлены круги из 18мм фанеры и залитые эпоксидной смолой. Получилась составная часть подшипника скольжения.

Вторая — куда ставится первая, позволяет двигаться трубе телескопа по вертикали. И третья — круг с осью и ножками, на который ставится вторая деталь, позволяющая вращать её.

В местах опирания деталей прикручены кусочки тефлона, позволяющие легко и без рывков перемещать детали одну относительно другой.

После сборки и примитивной настройки прошли первые испытания.

Сразу же появилась проблема. Я пренебрёг советами умных людей не сверлить отверстия под крепления основного зеркала без испытания. Хорошо ещё, что пилил трубу с запасом. Фокусное расстояние зеркала оказалось не 900мм, а около 930мм. Пришлось сверлить новые отверстия (старые заклеены изолентой) и отодвигать дальше основное зеркало. Просто не смог поймать в фокус ничего, приходилось поднимать сам окуляр из фокусёра. Минус этого решения — крепёжные и регулировочные болты с торца не прячутся в трубе. а торчат. В принципе не трагедия.

Снимал с руки мобильником. На тот момент был только один 6мм окуляр, степень увеличения это отношение фокусных расстояний зеркала и окуляра. В данном случае получается 930/6=155 раз. Испытание номер 1. До объекта 1км.

Номер два. 3км.

Ну и наконец цель всего этого — наблюдения. К сожалению звёздных ночей в ноябре практически не было. Из объектов, что успел понаблюдать всего два, Луна и Юпитер. Луна выглядит не диском, а величаво проплывающим ландшафтом. С 6мм окуляром вмещается только её часть. А Юпитер с его спутниками просто сказка, принимая во внимание расстояние, которое нас отделяет. Выглядит он как полосатый шарик со звёздочками-спутниками на линии. Цвета этих линий различить не получается, тут нужен телескоп с другим зеркалом. Но всё равно — завораживает. Для фотографирования объектов нужно как дополнительное оборудование, так и другой тип телескопа — светосильный с малым фокусным расстоянием. Поэтому здесь только фото с просторов интернета, точно иллюстрирующая то, что видно с таким телескопом.

Понятно, что зеркала далеко не все расходы на постройку. Вот далее список того, что было куплено кроме этого.

Do-it-yourself / DIY

Вы видели, сколько сейчас стоит рефлектор с зеркалом диаметром в 18 дюймов (почти 46 см)? Поэтому мой парк безумных инженерных идей пополняется новым пунктом!

Для создания зеркала нам понадобится много плексигласа или нехрупкого (т.н. вязкого) стекла. Чтобы подобрать материал — надо хорошенько заморочиться, да. Также понадобится три-четыре мощных и точных сервопривода с контроллерами, Arduino и немого радиодеталей. Далее нужен материал для станины, корпуса станка и поворотных деталей. Ну и самое главное — ручная фреза, подходящая для обработки выбранного материала.

Идея в том, чтобы при помощи закрепленной на вращающейся штанге фрезы наносить концентрические канавки с уменьшающимся радиусом и увеличивающейся глубиной при каждом новом круге. Таким образом мы получаем ступенчатую поверхность, близкую к параболоиду вращения, т.к. все изменения положения фрезы и глубины её погружения будут рассчитываться при помощи параболической функции. Далее поверхность покрывается эпоксидной смолой и при помощи быстрого вращения заготовки равномерно распределяется по поверхности, заполняя «ступеньки» и приводя поверхность к максимально близкой к параболоиду.

Основные проблемы, с которыми я точно столкнусь:

  • Точность позиционирования
  • Выбор материала и фрезы, в случае со стеклом будут сколы, а плексиглас слишком мягкий и не держит форму
  • Морока с «замазкой» ступенек эпоксидкой и финальная шлифовка
  • Нанесение отражающего слоя. (пылищща, ага)

Всегда хотел иметь телескоп для наблюдения за звездным небом. Ниже приведена переводная статья автора из Бразилии который смог сделать зеркальный телескоп своими руками и из подручных средств. Прилично при этом сэкономив.

Каждый любит смотреть на звезды и смотреть на Луну в чистом ночном. Но иногда мы хотим видеть далеко. Мы хотим видеть его рядом. Тогда человечество создал телескоп!

Сегодня мы имеем много видов телескопов, включая классический рефрактор и рефлектор Ньютона. Здесь, в Бразилии, где я живу — телескоп «роскошь». Он стоит между R$1,500.00 (около США$ 170.00) и Р$ 7,500.00 (долларов США 2,500.00). Легко найти рефрактор на R$500,00, но это рядом 5/8 заработной платы, учитывая, что у нас много бедных семей и молодых ожидая лучшей жизни состояние. Я один из них. Затем я нашел способ смотреть на небо! Почему бы нам не сделать наш собственный телескоп?

Еще одна проблема здесь, в Бразилии, что у нас очень маленькое содержание о телескопах.

Зеркала и объектив не особо дорого. Так, у нас нет условий для покупки потом. Простой способ сделать это, используя вещи, которые больше не являются полезными!

Но где найти эти вещи? Легко! Телескоп рефлектор сделан из:

— Первичное зеркало (вогнутое)

— Вторичное зеркало (план)

— Оптическая линза (самое сложное!)

— Регулируемая пробка.

— Тренога;

Где найти эти вещи? — Вогнутые зеркала используются в салонах красоты (макияж, магазины, парикмахерская и т. д.);

— Плоские зеркала находятся во многих вещах. Вам просто нужно найти небольшое зеркало (около 4 см2);

— Оптическая линза выносливее найти. Вы можете получить его из сломанной игрушки или сделать это самостоятельно. (Я использовал старый объектив 10х из сломанного бинокля).

— Можно использовать водопроводные трубы (что-то между 80 мм и 150 мм в диаметре), но я использую пустой чернила олово и полотенца олова.

— Какие-то черные брызги.

Вы нужны трубы из ПВХ, разъемы и несколько картонных рулонов тоже.

Вы можете использовать горячий клей или силиконовая паста.

Так что, нет больше ждать! Давайте это началось!

Как сделать самому солнечный концентратор

Самый простой способ для изготовления самодельного солнечного концентратора – это использовать старую тарелку от спутниковой антенны. Вначале нужно определиться, для каких целей будет использоваться этот концентратор, а затем, исходя из этого, выбрать место установки и подготовить соответствующим образом основание и крепления. Тщательно вымыть антенну, высушить, на приемную сторону тарелки наклеить зеркальную пленку.

Для того, чтобы пленка легла ровно, без морщин и складок, ее следует разрезать на полоски шириной не более 3 – 5 сантиметров. Если предполагается использовать концентратор в качестве солнечной печи, то рекомендуется в центре тарелки вырезать отверстие диаметром примерно в 5 – 7 сантиметров. Через это отверстие будет пропущен кронштейн с подставкой для посуды (конфоркой). Это обеспечит неподвижность емкости с приготовляемой едой при повороте рефлектора на солнце.

Если тарелка небольшого диаметра, то рекомендуется еще и полоски разрезать на кусочки длиной примерно по 10 см. Наклеивать каждый кусочек отдельно, тщательно подгоняя стыки. Когда отражатель будет готов, его следует установить на опору. После этого нужно будет определить точку фокуса, так как точка оптического фокуса у тарелки спутниковой антенны не всегда совпадает с позицией приемной головки.

Чтобы определить точку фокуса, необходимо вооружиться темными очками, деревянной дощечкой и толстыми перчатками. Затем нужно направить зеркало прямо на солнце, поймать на дощечку солнечный зайчик и, приближая или удаляя дощечку относительно зеркала, найти точку, где этот зайчик будет иметь минимальные размеры – небольшую точку. Перчатки нужны для того, чтобы уберечь руки от ожога, если они случайно попадут в зону действия луча. Ну, а когда точка фокуса будет найдена, ее останется только зафиксировать и монтировать необходимое оборудование.

Вариантов самостоятельного изготовления солнечных концентратором существует множество. Точно так же самому из подручных материалов можно смастерить и двигатель Стирлинга. А уж использовать этот двигатель можно для самых различных целей. На сколько хватит фантазии, желания и терпения.

Еще со времен начала нашего тысячелетия, возможность и способы использования энергии солнечных лучей заботили самые выдающиеся умы человечества. Уже тогда люди прекрасно понимали, что небесное светило по имени Солнце, является источником излучения неисчерпаемой энергии. Однако как «приручить» и использовать его в своих интересах в то далекое время не выяснил никто. Согласно дошедшим до наших дней источникам, писатели времен античности Плутарх и Полибий, указали, что человеком, который первым собственноручно написал чертежи и собрал работающее изобретение, был Архимед.

Это было устройство, которое посредством неких приспособлений на основе оптики концентрировало излучение солнечной радиации в один мощный поток. Впоследствии изобретение было применено для уничтожения имперского флота римлян, прибывшего с захватническими целями.

По своей сути, изобретение мудрого греческого инженера, которое он собрал своими руками – это первый созданный на планете Земля параболический концентратор на основе солнечной энергии, принцип действия которого состоял в концентрации излучения в одном небольшом пучке.

В районе воздействия такого пучка уровень температуры мог достигать от 300 до 400 градусов Цельсия. Такой энергии, сконцентрированной на корпусе любого из кораблей римского военного флота (который в то время полностью состоял из дерева), было бы достаточно для возгорания морского судна. Сегодня можно только делать предположения насчет того, какое конкретно изобретение дал миру Архимед, но исходя из современных знаний и представлений о технологиях и достижениях в данной области энергетики, было только два возможных варианта.

Начнем с того, что само наименование, которое получило изобретение – это солнечный концентратор, такое название говорит за себя само.

Линза, выпуклая с обеих сторон – это пример простейшего концентратора

Это устройство, которое путем улавливания солнечного излучения определенным изгибом поверхности концентрирует лучи в одной точке, добиваясь кратных показателей увеличения энергии. Все мы помним из своего юного прошлого обычную линзу, выпуклую с обеих сторон – это пример простейшего концентратора. В солнечную погоду, регулируя своими руками угол падения излучения солнца, можно было выжечь на деревянной поверхности или на бумаге все, что приходило в голову, любую фигуру или надпись.

Такая линза принадлежит к группе рефракторных концентраторов. В дополнение к выпуклым линзам, к этой же группе концентраторов относят и линзы Френеля, представляющие собой призму. Длиннофокусные концентраторы собираются с использованием так называемых линейных линз. Такие концентраторы очень недорогие и их легко собрать своими руками, не прибегая к помощи квалифицированного инженера (если вы решите это сделать, в сети закачано достаточное количество видео, запрос – homemade solar reflector). Однако в практике они используются совсем нечасто, одна из причин этого – их довольно крупные габариты. Такие концентраторы, в том числе и самодельные, применяют в тех местах, где сделать это позволяют площади и занимаемое ими пространство, не являющимися критичным для его обладателя.

Такой недостаток отсутствует у призменного концентратора солнечного излучения. Кроме того, это оборудование может частично концентрировать и часть диффузионного излучения, тем самым в значительной мере увеличивая мощность создаваемого энергетического лучевого потока. Трехгранная призма, с применением которой строится данный механизм, одновременно осуществляет функции и инициатора излучения точки концентрации луча, и приема этого излучения. В дополнение ко всему задняя грань многогранника отражает поток энергии принятого передней гранью солнечного излучения, а боковая грань отвечает за выдачу излучения. В принципе работы этого оборудования заложен механизм максимального отражающего воздействия на солнечные лучи до момента их попадания на боковую грань.

Рефлекторный солнечный концентратор solar в сравнении с рефракторными функционирует путем объединения энергии пучка отраженной солнечной радиации. Исходя из формы конструкции, такие концентраторы делятся на подвиды и называются параболоцилиндрическими и параболическими. Если разбираться в показателях коэффициента полезного действия этих устройств, то самым мощным источником энергии будет параболический концентратор, он выдает до 10 тысяч единиц концентрации.

Параболический концентратор выдает до 10 тысяч единиц концентрации

Однако для создания энергетических солнечных систем теплоснабжения (особенно для отопления зимой) в большей степени прибегают к установке параболоцилиндрических или плоских устройств, к тому же такую систему легко монтировать и своими руками.

Солнечные концентраторы их практическое использование и применение

В принципе, главная функция солнечных концентраторов любой конструкции – это сбор поступающего от солнца излучения и его сосредоточение в одной точке. Определить область применения данной энергии – выбор хозяина этого оборудования. Используя совершенно бесплатную и возобновляемую энергию, можно разогревать воду для хозяйственных нужд и нужд гигиены. Количество нагреваемой воды будет зависеть только от размеров тарелки и общей конструкции концентратора. Параболические концентраторы небольших размеров могут быть использованы в качестве печи для приготовления продуктов, которая будет работать исключительно на сконцентрированной солнечной радиации.

Зимой концентраторы можно применить в качестве дополнительного источника солнечного света для фотоэлектрических солнечных батарей, тем самым повышая их выходную мощность в условиях недостатка солнечного излучения.

Параболические концентраторы могут быть использованы в качестве печи для приготовления продуктов

На самом деле применение в целях повышения эффективности кристаллических батарей – довольно неплохая идея, учитывая невысокую стоимость концентраторов. Тем более что патент на такую конструкцию вам не понадобится. Получится своеобразная система электроснабжения homemade solar.

Возможно также применение устройства как автономного источника энергии для двигателя Стирлинга (патент на такой двигатель его изобретателем был получен уже очень давно). Концентраторы группы параболических создают в точке сбора солнечных лучей температуру в диапазоне от 300 до 400 °C.

Если в область концентрации лучей, идущих от сравнительно небольшой тарелки, поставить металлическую подставку для посуды и поместить на нее чайник, без проблем можно вскипятить воду без использования электричества. Разместив нагреватель в точке концентрации энергии, вы довольно быстро разогреете и проточную воду в достаточно больших объемах для дальнейшего использования в хозяйственных нуждах. Сможете полить огород, помыть посуду, принять душ.

Разместив в фокусе луча правильно подобранный по мощности двигатель Стирлинга, вы получите небольшую тепловую и электрическую станцию.

Двигатели Стирлинга созданы для того, чтобы работать в паре с солнечным концентратором

К примеру, одна компания под названием Qnergy разработала и зарегистрировала патент, запустив в серийное производство двигатели Стирлинга QB-3500, которые созданы специально для того, чтобы работать в паре с солнечным концентратором solar reflector. По своей сути такое устройство можно считать генератором электрического тока, где основную функцию выполняет двигатель Стирлинга. Отметим, что такая система также требует наличия аккумуляторных батарей для накапливания полученной энергии. Такая электростанция осуществляет выработку электрического тока мощностью 3500 Вт. Инвертор на выходе выдает стандартное напряжение в 220 вольт, частотой 50 Гц. Такой мощности электрического тока вам хватит для полного обеспечения нужд дома, в котором проживает семья из четырех человек. Эффективно применение подобных батарей и для дачного дома. Установленный на вашем участке концентратор будет иметь внешний вид спутниковой антенны, не нарушая внешнюю эстетику.

Кстати, одним из производителей был зарегистрирован патент устройства, где, применяя принцип работы двигателя Стирлинга, можно создать систему, которая в своей основе будет эксплуатировать поступательно-возвратное или вращательное движение (не требует установки аккумуляторных батарей). Как пример такой системы можно привести водяной насос для колодца или других целей.

Параболический концентратор нужно систематически поворачивать за лучами солнца по мере вращения земли в течение суток

Главный недостаток, которым обладает параболический концентратор – это то, что за ним надо систематически следить, поворачивая его за лучами солнца по мере вращения земли в течение суток. Там, где концентраторы применяются на крупных тепловых станциях в промышленных масштабах, к группе батарей дополнительно монтируют специальные системы слежения за движением солнца. Такие системы поворачивают зеркала вслед за его перемещением. Тем самым гарантируется постоянный и эффективный прием поступающей солнечной радиации под самым эффективным углом. Но применение такого оборудования в частном порядке, скорее всего, будет не очень целесообразным, ввиду того, что затраты на приобретение будут значительно большими, чем стоимость стандартного рефлектора на треножном креплении.

Как сделать концентратор солнечного излучения самому?

Для изучения данного вопроса можно обратиться к опыту изобретателя из Владивостока Юрия Рылова, имеющего патент на созданную им отопительную систему. Уже на протяжении долгого времени его большой загородный дом, общая площадь которого составляет более 400 квадратных метров, полностью обогревается на основе системы батарей, где теплоноситель разогревается солнечным концентратором.

Концентратор Юрия Рылова работает более чем в два раза эффективней солнечных батарей

Всю систему, на которую он в результате получил патент, умелец разработал сам. Его концентратор работает более чем в два раза эффективней солнечных батарей.

Для этого есть ряд причин, одна из них – это система концентраторов, на которую изобретатель получил патент, она аккумулирует энергию практически всего поступающего спектра солнечной радиации. Следующая причина в том, что система была дополнена механизмом слежения за солнцем (учитывая область применения оборудования в данном случае, это может быть оправданным).

Однако с внедрением системы в массовое производство возникли проблемы. Под созданное устройство уже более чем пять лет назад изобретателем был получен патент Российской Федерации, но до настоящего времени оно не получило широкого промышленного распространения. Это довольно странно, так как со слов Рылова, его концентратор позволяет обогревать подъезд дома в пять этажей, обеспечивая его горячей водой. За восемь часов работы оборудование разогревает кубометр воды. За это же время концентратор выдаст 80 кВт электроэнергии. В дополнение изобретатель столкнулся с проблемой защиты интеллектуальной собственности на территории России. Заниматься закреплением права собственности на свое устройство в тех странах, где возможно наладить такое производство, надо самостоятельно, чиновники не помогают получить патент за границей.

Самый легкий способ для сборки собственного самодельного концентратора – это сделать его на основе старой спутниковой тарелки

Итак, самый легкий способ для сборки собственного самодельного концентратора – это сделать его на основе старой спутниковой тарелки. До начала сборки механизма определитесь с целями его применения, после чего выберите место установки концентратора. Хорошенько вычистите антенну и на рабочую сторону прикрепите отражающую пленку.

Для ровной укладки пленки и во избежание возможного появления складок, разрежьте пленку на полоски, размером не больше пятидесяти миллиметров. Если вы надумали применять концентратор в роли печи, использующей солнечное излучение, будет лучше, когда в центральной части тарелки вы проделаете отверстие около 70 миллиметров диаметром. Через него пропустите крепление емкости с пищей. Приспособление гарантирует фиксированное положение тары с разогреваемым объектом во время разворотов устройства за солнцем.

Если в вашем распоряжении только тарелка с малым диаметром, здесь стоит нарезать ленту полосками по 100 миллиметров. Каждую полоску необходимо клеить отдельно, внимательно и аккуратно выравнивая стыки.

Когда вы закончите оклейку отражающего элемента, определите, где находится точка концентрации лучей. Это надо сделать потому, что форма тарелки зачастую не гарантирует совпадения точки фокуса и места расположения головки приема сигнала.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: