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Performance of low cost solar reflectors for transferring sunlight to a distant collector

1977; Elsevier BV; Volume: 19; Issue: 1 Linguagem: Francês

10.1016/0038-092x(77)90084-6

1471-1257

R. Zentner,

solar cell performance optimization

Efficiency of reflection and optical transmission to a distant collector is a critical parameter, along with cost per unit area, in the selection of a heliostat design for the Central Collector Solar Electric Plant. Efficient optical transmission is not easily accomplished because of the large distance to be spanned in a multi-MW facility. Depending on heliostat location, the transmission distance may vary from a few hundred to thousands of feet. Design conditions which influence optical transmission over these long distances are: heliostat pointing accuracy; spreading of the reflected solar beam due to the finite size of the Sun's image; beam spreading due to reflector misalignment or waviness; aberration present if curved heliostat reflectors are used and beam spreading due to microscopic irregularities (characteristic length less than 0.1 mm) in the reflective surface. These factors increase in importance as the transmission distance from heliostat to collector increases. Even the most preliminary heliostat design activity requires a detailed evaluation of beam spreading before the most cost effective heliostat concept, or family or concepts depending on transmission distance, can be defined. Data are presented here which will be of value in assessing one of the factors causing beam spreading. An experimental method has been utilized to determine beam spreading due to microscopic surface irregularities prevalent with “mill finished” materials. The test method provides a nearly independent measure of the effect of surface imperfections. Data are presented for five candidate materials and, as reference, an optical quality first surface mirror. En la selección del diseño de heliostatos para una planta eléctrica solar con colector central, son parámetros críticos el costo por unidad de área, la eficiencia de reflexión y la transmisión óptica hasta el colector alejado. No es fácil obtener una eficiente transmisión óptica dadas las grandes distancias que se encuentran en una concepción multimegawatt. En función de la ubicación del heliostato la distancia de transmisión puede variar desde algunos cientos a miles de pies. Las condiciones de diseño que influyen la transmisión óptica en estas grandes distancias son: Orientación precisa del heliostato; la dispersión del haz reflejado debido a la imagen finita del Sol; la dispersión del haz debida a la mala alineación u ondulación del reflector; aberración presente si se usa un heliostato curvo y la dispersión del haz debida a irregularidades microscópicas (de longitud característica menor a 0,1 mm) en la superficie reflectora. La importancia de estos factores aumenta con la distancia de transmisión entre heliostato y colector. Incluso en los pasos preliminares del diseño se requiere una evaluación detallada de la disperión haz antes de poder definir et concepto del costo más efectivo de heliostato o una serie de conceptos que dependan de la distancia de transmisión. Aquí se consignan los datos que serán útiles para evaluar uno de los factores causantes de la difusión del haz. Ha sido empleado un método experimental para determinar la dispersión del haz debido a irregularidades microscópicas de la superficie habituales en materiales con “acabado de molino”. El método de prueba provee una medición independiente aproximada del efecto de las imperfecciones de superficie. Se presentan los datos de cinco materiales posibles, como referencia, una calidad óptica de la primer superficie especular. Le rendment de reflexion et la transmission optique à un capteur éloigné, en même temps que le coût à l'unité de surface, sont des paramètres critiques dans le choix d'un héliostat destinéà une installation électrique solaire à récepteur central. Une transmission optique efficace n'est pas facile à obtenir à cause de la grande distance à paracourir dans une installation de plusieurs mégawatts. Dépendant de lieu d'implantation de l'héliostat, la distance de transmission peut varier de quelques centaines à milliers de pieds. Les conditions de conception qui influent sur la transmission optique à longue distance sont: précision de pointage de l'héliostat, étalement du faisceau solaire réfléchi dûà la dimansion finie de l'image du soleil; étalement du faisceau dûà l'alignement ou aux ondulations; aberrations, dans le cas de l'utilisation de miroirs d'héliostat courbés, et étalement dû aux irrégularités microscopiques (caractéristique dimensionnelle inférieure à 0.1 mm) de la surface réfléchissante. Ces facteurs augmentent en importance avec l'accroissement de la distance héliostat/capteur. Les premières activités de conception denandent une évaluation précise de l'étalement des faisceaux avant que ne puisse étre défini l'héliostat-ou la famille d'héliostats, selon la distance-pouvant être le plus rentable. Les données qui sont présentées ici pourront avoir leut intérêt pour faire une hypothèse sur l'un des facteurs d'étalement de faisceau. Une méthode expérimentale a été utilisée pour déterminer l'étalement du faisceau dû aux irrégularités microscopiques prévalant dans les matériaux à “fini-laminoir”. La méthode d'essai fournit des mesures à peu près indépendantes de l'état de surface Des résultats sont présentés pour cinq matériaux possibles, avec, pour rérérence ceux d'une surface de miroir optique de première qualité.