Abstract

To overcome astigmatism has always been a great challenge in designing a heliostat capable of focusing the sunlight on a small receiver throughout the year. In this Letter, a nonimaging focusing heliostat with a dynamic adjustment of facet mirrors in a group manner has been analyzed for optimizing the astigmatic correction in a wide range of incident angles. This what is to the author’s knowledge a new heliostat is not only designed to serve the purpose of concentrating sunlight to several hundreds of suns, but also to significantly reduce the variation of the solar flux distribution with the incident angle.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. Ries and M. Schubnell, Sol. Energy Mater. 21, 213 (1990).
    [CrossRef]
  2. R. Zaibel, E. Dagan, J. Karni, and H. Ries, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 37, 191 (1995).
    [CrossRef]
  3. Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
    [CrossRef]
  4. Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
    [CrossRef]
  5. Y. T. Chen, K. K. Chong, B. H. Lim, and C. S. Lim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 79, 1 (2003).
    [CrossRef]
  6. Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
    [CrossRef]
  7. Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
    [CrossRef]
  8. C. S. Lim and L. Li, Sol. Energy 83, 1200 (2009).
    [CrossRef]
  9. K. K. Chong, B. K. Tan, and J. Yunus, J. Sci. Technol. Tropics 2, 27 (2006).
  10. E. A. Igel and R. L. Hughes, Sol. Energy 22, 283 (1979).
    [CrossRef]

2009 (1)

C. S. Lim and L. Li, Sol. Energy 83, 1200 (2009).
[CrossRef]

2006 (1)

K. K. Chong, B. K. Tan, and J. Yunus, J. Sci. Technol. Tropics 2, 27 (2006).

2005 (1)

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

Y. T. Chen, K. K. Chong, B. H. Lim, and C. S. Lim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 79, 1 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

1995 (1)

R. Zaibel, E. Dagan, J. Karni, and H. Ries, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 37, 191 (1995).
[CrossRef]

1990 (1)

H. Ries and M. Schubnell, Sol. Energy Mater. 21, 213 (1990).
[CrossRef]

1979 (1)

E. A. Igel and R. L. Hughes, Sol. Energy 22, 283 (1979).
[CrossRef]

Alias, M. A.

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Aliman, O.

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Bidin, N.

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Bligh, T. P.

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Buck, R.

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Chen, L. C.

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Chen, Y. T.

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, B. H. Lim, and C. S. Lim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 79, 1 (2003).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Chong, K. K.

K. K. Chong, B. K. Tan, and J. Yunus, J. Sci. Technol. Tropics 2, 27 (2006).

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, B. H. Lim, and C. S. Lim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 79, 1 (2003).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Dagan, E.

R. Zaibel, E. Dagan, J. Karni, and H. Ries, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 37, 191 (1995).
[CrossRef]

Hughes, R. L.

E. A. Igel and R. L. Hughes, Sol. Energy 22, 283 (1979).
[CrossRef]

Igel, E. A.

E. A. Igel and R. L. Hughes, Sol. Energy 22, 283 (1979).
[CrossRef]

Ismail, G.

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Kannan, K. S.

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Karni, J.

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

R. Zaibel, E. Dagan, J. Karni, and H. Ries, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 37, 191 (1995).
[CrossRef]

Kribus, A.

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Li, L.

C. S. Lim and L. Li, Sol. Energy 83, 1200 (2009).
[CrossRef]

Lim, B. H.

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, B. H. Lim, and C. S. Lim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 79, 1 (2003).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Lim, C. S.

C. S. Lim and L. Li, Sol. Energy 83, 1200 (2009).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, B. H. Lim, and C. S. Lim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 79, 1 (2003).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Lu, Y. F.

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

Pfahl, A.

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Rezan S. A. H., Shk. Abd.

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Ries, H.

R. Zaibel, E. Dagan, J. Karni, and H. Ries, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 37, 191 (1995).
[CrossRef]

H. Ries and M. Schubnell, Sol. Energy Mater. 21, 213 (1990).
[CrossRef]

Salehan, S.

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Schubnell, M.

H. Ries and M. Schubnell, Sol. Energy Mater. 21, 213 (1990).
[CrossRef]

Tam, C. M.

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Tan, B. K.

K. K. Chong, B. K. Tan, and J. Yunus, J. Sci. Technol. Tropics 2, 27 (2006).

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Tan, K. K.

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Yunus, J.

K. K. Chong, B. K. Tan, and J. Yunus, J. Sci. Technol. Tropics 2, 27 (2006).

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Zaibel, R.

R. Zaibel, E. Dagan, J. Karni, and H. Ries, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 37, 191 (1995).
[CrossRef]

J. Sci. Technol. Tropics (1)

K. K. Chong, B. K. Tan, and J. Yunus, J. Sci. Technol. Tropics 2, 27 (2006).

J. Sol. Energy Eng. (1)

Y. T. Chen, A. Kribus, B. H. Lim, C. S. Lim, K. K. Chong, J. Karni, R. Buck, A. Pfahl, and T. P. Bligh, J. Sol. Energy Eng. 126, 638 (2004).
[CrossRef]

Sol. Energy (5)

C. S. Lim and L. Li, Sol. Energy 83, 1200 (2009).
[CrossRef]

E. A. Igel and R. L. Hughes, Sol. Energy 22, 283 (1979).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, T. P. Bligh, L. C. Chen, J. Yunus, K. S. Kannan, B. H. Lim, C. S. Lim, M. A. Alias, N. Bidin, O. Aliman, S. Salehan, Shk. Abd. Rezan S. A. H., C. M. Tam, and K. K. Tan, Sol. Energy 71, 155 (2001).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, B. K. Tan, and Y. F. Lu, Sol. Energy 79, 280 (2005).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, C. S. Lim, B. H. Lim, K. K. Tan, O. Aliman, T. P. Bligh, B. K. Tan, and G. Ismail, Sol. Energy 72, 531 (2002).
[CrossRef]

Sol. Energy Mater. (1)

H. Ries and M. Schubnell, Sol. Energy Mater. 21, 213 (1990).
[CrossRef]

Sol. Energy Mater. Sol. Cells (2)

R. Zaibel, E. Dagan, J. Karni, and H. Ries, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 37, 191 (1995).
[CrossRef]

Y. T. Chen, K. K. Chong, B. H. Lim, and C. S. Lim, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 79, 1 (2003).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Optical configuration of an NIFH to show a two-dimensional array of mirrors that can be maneuvered in group manner for astigmatic correction.

Fig. 2
Fig. 2

Simulated results of solar flux distribution for a spherical mirror with size of 500   cm × 500   cm , focal length of 25 m, and target distance of 25 m. Note that C max is the maximum solar concentration and A is the total image area.

Fig. 3
Fig. 3

Simulated results of solar flux distribution for an NIFH heliostat with 19 × 19 array of mirrors (each with the size of 26.5   cm × 26.5   cm and the focal length of 25 m) provided that θ preset = 60 ° and L = 25   m . Note that C max is the maximum solar concentration and A is the total image area.

Fig. 4
Fig. 4

Maximum solar concentration (solid curves) and its corresponding ratio of aberrated-to-ideal image area (dotted curves) versus incident angle.

Fig. 5
Fig. 5

Intercept efficiency (percent) versus average concentration (suns) in the case of θ preset = 60 ° .

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

γ = 1 2 tan 1 ( H y L   cos   θ ) .
σ = 1 2 tan 1 ( H x   cos   θ H x   sin   θ + L ) ,

Metrics