×
27.02.2013
216.012.2ca6

Результат интеллектуальной деятельности: СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к солнечной фотоэнергетике и может найти применение как в мощных солнечных электростанциях, так и в качестве фотоэлектрической энергоустановки индивидуального пользования. Солнечная фотоэнергоустановка включает прямоугольные концентраторные фотоэлектрические модули (1), размещенные на системе (2) ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей (1) на Солнце. Система (2) ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей (1) на Солнце представляет собой горизонтальную балку (4) с параллельными вращающимися консолями (5), ориентированную по направлению Юг-Север и установленную на двух стойках (6) и вращаемую первым электроприводом (7), закрепленным на одной из стоек (6). Параллельные концентраторные фотоэлектрические модули (1) прикреплены на расстоянии Н друг от друга к дистальным относительно горизонтальной балки (4) концам консолей (5). Проксимальные концы консолей (5) синхронно вращаются вторым электроприводом (9), закрепленным на горизонтальной балке 2. Расстояние Н между консолями (5) выбирают в зависимости от ширины М концентраторного фотоэлектрического модуля (1) и географической широты φ места эксплуатации фотоэнергоустановки. Изобретение позволит уменьшить чувствительность к ветровым нагрузкам при одновременном упрощении конструкции. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к солнечной фотоэнергетике и может найти применение как в мощных солнечных электростанциях, так и в качестве фотоэлектрической энергоустановки индивидуального пользования.

Известна установка для фотоэлектрических модулей, следящая за положением Солнца (см. патент DE 10343374, МПК F24J 2/38; F24J 2/54; H01L 31/042, опубликован 23.12.2004), которая содержит кольцевую платформу, на которой размещена прямоугольная рама для установки фотоэлектрического модуля и система слежения за Солнцем, включающая подсистему азимутального вращения и подсистему зенитального вращения. Недостатком данного решения является тот факт, что азимутальное вращение обеспечивается движением роликов по платформе, т.к. при определенных условиях такое движение может быть затруднено, например, из-за образования на платформе ледяной корки при отрицательных температурах.

Известна система слежения за Солнцем для фотоэлектрического модуля (см. заявку DE 102006010781, МПК F24J 2/38; F24J 2/54; H01L 31/042, опубл. 13.09.2003), содержащая привод, обеспечивающий вращение солнечного модуля вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Модуль устанавливается на пространственную раму с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. Рама установлена на вертикальной стойке с возможностью вращения вокруг ее оси.

Недостатком данного решения является недостаточная для концентраторных модулей точность наведения на Солнце, так как вращение вокруг двух осей обеспечивается одним мотором.

Известная солнечная фотоэнергоустановка, совпадающая с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятая за прототип (см. патент RU 2354896, МПК F24J 2/42, опубл. 10.05.2009). Солнечная фотоэнергоустановка-прототип содержит концентраторные фотоэлектрические модули, размещенные на системе ориентации модулей на Солнце с устройством контроля положения Солнца. Система ориентации модулей на Солнце содержит подсистему азимутального вращения и подсистему зенитального вращения. Подсистема азимутального вращения выполнена в виде неподвижной стойки, на которую надета труба, установленная с возможностью вращения на торце стойки и снабженная на нижнем конце горизонтальным двуплечим рычагом, на одном плече которого закреплен привод подсистемы азимутального вращения с горизонтальной шестерней, сопряженной с рифленой частью торцевой поверхности горизонтального диска, закрепленного по центру на стойке. На верхнем конце трубы закреплена горизонтальная ось, на которой с возможностью вращения установлена подсистема зенитального вращения. Подсистема зенитального вращения выполнена в виде пространственной рамы с прикрепленными снизу к раме двумя вертикальными секторами с рифлеными круговыми торцевыми поверхностями, сопряженными с вертикальными шестернями привода подсистемы зенитального вращения, установленными соответственно на первом и втором плечах упомянутого горизонтального рычага.

Данная фотоэнергоустановка имеет большую парусность, вследствие чего подвергается значительным ветровым нагрузкам из-за больших габаритов солнечных модулей, значительно возвышающихся над уровнем земли, что уменьшает точность слежения за Солнцем.

Задачей настоящего технического решения является создание солнечной фотоэнергоустановки с уменьшенной чувствительностью к ветровым нагрузкам при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная задача решается тем, что солнечная фотоэнергоустановка включает концентраторные фотоэлектрические модули, размещенные на системе ориентации фотоэлектрических модулей на Солнце с устройством контроля положения Солнца. Система ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей на Солнце выполнена в виде горизонтальной балки с параллельными консолями, ориентированной по направлению Юг-Север и установленной на двух стойках с возможностью осевого вращения первым электроприводом, закрепленным на одной из стоек. Консоли эквидистантно установлены на горизонтальной балке с возможностью осевого вращения. К дистальным относительно горизонтальной балки концам консолей прикреплены короткой стороной по продольной средней линии параллельные друг другу прямоугольные концентраторные фотоэлектрические модули с солнечными элементами. Проксимальные концы консолей снабжены шкивами ременной передачи, синхронно вращаемыми вторым электроприводом, закрепленным на горизонтальной балке. Устройство контроля положения Солнца расположено на одном из концентраторных фотоэлектрических модулей. Расстояние (H) между зенитальными консолями удовлетворяет соотношению

М<Н≤М/Sin(67°-φ), см,

где M - ширина концентраторного фотоэлектрического модуля, см;

φ - географическая широта места эксплуатации фотоэнергоустановки, устанавливаемая в диапазоне от 0° до 45°.

Расстояние между консолями должно быть больше ширины (M) концентраторного фотоэлектрического модуля, т.к. при меньшем расстоянии невозможно ориентирование концентраторных фотоэлектрических модулей на Солнце, находящееся в зените. Также при меньшем расстоянии имеет место значительное затенение модулей друг другом, что приводит к заметному уменьшению выработки электроэнергии. Для уменьшения затенения концентраторных фотоэлектрических модулей при увеличении угла φ расстояние между консолями, а следовательно, и между модулями, увеличивается и устанавливается в диапазоне М<Н≤M/Sin(67°-φ). Расположение консолей на расстоянии, меньшем M/Sin(67°-φ), обеспечивает минимальное затенение концентраторных фотоэлектрических модулей с учетом географической широты и угла наклона оси вращения Земли. Расположение консолей на расстоянии, большем М/Sin(67°-φ), неоправданно увеличивает размеры установки, не уменьшая затенения концентраторных фотоэлектрических модулей.

В качестве активных элементов в фотоэнергоустановке используют фотоэлектрические модули с концентраторами солнечного излучения. Постоянное в течение солнечного дня слежение за положением Солнца обеспечивает в настоящей установке увеличение на 30-40% количества вырабатываемой электроэнергии по сравнению со стационарными солнечными батареями без систем слежения.

Привязка расположения консолей и концентраторных фотоэлектрических модулей к географической широте места использования фотоэнергоустановки позволяет создать оптимальную конструкцию установки. При этом максимальное значение широты φ установлено равным 45°, т.к. при больших широтах необходимо значительное увеличение расстояния между модулями во избежание взаимного затенения модулей, что приводит к заметному уменьшению удельной выработки электроэнергии в пересчете на единицу площади фотоэнергоустановки, таким образом использовать фотоэнергоустановку в местах, географическая широта которых превышает 45°, нецелесообразно.

Соединение консолей ременной передачей позволяет использовать только один второй электропривод и только один зенитальный датчик устройства контроля положения Солнца на всю установку, что упрощает конструкцию фотоэнергоустановки и снижает ее стоимость.

В течение коротких интервалов времени в зимнее время (ноябрь-январь в северном полушарии) при низком расположении Солнца над горизонтом возможно частичное затенение концентраторных фотоэлектрических модулей при Н<М/Sin(67°- φ). При этом граница светотени проходит параллельно длинной стороне концентраторных фотоэлектрических модулей, поэтому солнечные элементы в концентраторных фотоэлектрических модулях предпочтительно располагать линейными цепочками, параллельными длинным сторонам концентраторных фотоэлектрических модулей, и соединять в линейных цепочках последовательно, а линейные цепочки солнечных элементов соединять параллельно. Солнечные элементы, расположенные в линейных цепочках, освещены одинаково, и поэтому при последовательном соединении обеспечивают в модулях повышенное рабочее напряжение, необходимое и приемлемое для потребителей электроэнергии. Для того чтобы затененная область не приводила к снижению фототока, генерируемого в освещенной части модуля, цепочки солнечных элементов в затененной и освещенной частях концентраторных фотоэлектрических модулей соединены параллельно.

Первый электропривод обеспечивает вращение балки и закрепленных на них консолей с концентраторными фотоэлектрическими модулями по сигналу азимутального датчика положения Солнца. Горизонтальное расположение балки обеспечивает минимальную высоту всей фотоэнергоустановки и, следовательно, минимальную ветровую нагрузку. Ориентация балки с юга на север обеспечивает минимальное затенение концентраторных фотоэлектрических модулей и максимальную выработку электроэнергии.

Настоящая солнечная фотоэнергоустановка поясняется чертежами,

где на фиг.1 показан вид с юго-востока на фотоэнергоустановку (Солнце на юге - юго-востоке);

на фиг.2 показан вид сверху на фотоэнергоустановку (Солнце на юге);

на фиг.3 показан вид на фотоэнергоустановку с востока (Солнце на юге);

на фиг.4 показан вид на фотоэнергоустановку с юго-востока (Солнце на востоке);

на фиг.5 показан вид фотоэнергоустановки с юго-востока (Солнце на юге);

на фиг.6 показан вид фотоэнергоустановки с юго-востока (Солнце на юго-западе);

на фиг.7 показан вид фотоэнергоустановки с юго-востока (Солнце на западе).

Солнечная фотоэнергоустановка включает прямоугольные концентраторные фотоэлектрические модули 1, размещенные на системе 2 ориентации фотоэлектрических модулей 1 на Солнце с устройством 3 контроля положения Солнца. Система 2 ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей 1 на Солнце выполнена в виде горизонтальной балки 4 с параллельными консолями 5, ориентированной по направлению Юг-Север и установленной на двух стойках 6, например, посредством подшипников, с возможностью осевого вращения первым электроприводом 7, закрепленным на одной из стоек 6. Консоли 5 эквидистантно установлены на горизонтальной балке 4 с возможностью осевого вращения. Параллельные концентраторные фотоэлектрические модули 1 прикреплены на расстоянии Н друг от друга к дистальным относительно горизонтальной балки 4 концам консолей 5 короткой стороной по продольной средней линии. Проксимальные концы консолей 5 снабжены шкивами 8 ременной передачи, синхронно вращаемыми вторым электроприводом 9, закрепленным на горизонтальной балке 2. Устройство 3 контроля положения Солнца расположено на одном из концентраторных фотоэлектрических модулей 1. Расстояние Н между консолями 5 выбирают в зависимости от ширины М концентраторного фотоэлектрического модуля 1 географической и широты φ места эксплуатации фотоэнергоустановки 1 в диапазоне М<Н≤М/Sin(67°-φ).

Солнечная фотоэнергоустановка работает следующим образом: на восходе Солнца концентраторные фотоэлектрические модули 1 ориентированы на восток (фиг.4), устройство 3 контроля положения Солнца фиксирует его появление. По мере того, как Солнце поднимается, система 2 ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей 1 азимутально поворачивает консоли 5, на которых располагаются концентраторные фотоэлектрические модули 1, вокруг оси горизонтальной балки 4, и зенитально разворачивает концентраторные фотоэлектрические модули 1 вокруг оси консолей 5 так, чтобы поддерживать их в положении, перпендикулярном направлению на Солнце.

Таким образом, когда Солнце находится на юге, концентраторные фотоэлектрические модули 1 находятся в положении, показанном на фиг.5. Консоли 5 при этом занимают горизонтальное положение, концентраторные фотоэлектрические модули 1 расположены под оптимальным углом. Затем, когда Солнце перемещается на юго-запад, консоли 5 поднимаются, занимая вертикальное положение, модули 1 зенитально разворачиваются на юго-запад, а затем на запад (фиг.6, 7). После захода Солнца консоли 5 с концентраторными фотоэлектрическими модулями 1, совершив полный оборот вокруг оси горизонтальной балки 4, занимают исходное положение, в котором ожидают восхода Солнца.

Таким образом, по сравнению с прототипом данная фотоэнергоустановка имеет меньшую парусность, т.к. модули в ней располагаются ближе к земле, чем в прототипе. Кроме того, нагрузка в предлагаемом решении распределена между двумя опорами в отличие от прототипа, где имеется только одна опора.


СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА
СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА
СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА
СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА
СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА
СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА
СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭНЕРГОУСТАНОВКА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 389 items.
10.08.2015
№216.013.69ea

Способ работы двигателя на газообразном топливе

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям, работающим на газообразном топливе, конвертированным из дизельных двигателей. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что при работе двигателя с газовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558667
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6bf5

Несущая конструкции полужесткого дирижабля или вертостата

Изобретение относится к воздухоплаванию. Несущая конструкция полужесткого дирижабля или вертостата содержит центральную туннельную трубу (1) большого диаметра, проходящую вдоль центральной части оболочки по всей ее длине, силовые шпангоуты (2) кольцевой или треугольной формы, предусмотренные в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559195
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6c5d

Датчик дифференциального давления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям давления, и может быть использовано в различных областях науки техники, связанных с измерением перепада давления среды. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности датчика разности давления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559299
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6c5e

Датчик давления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям давления, и может быть использовано в различных областях науки и техники, связанных с измерением перепада давления среды. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и работоспособности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559300
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.08.2015
№216.013.72f9

Интегрированная система ориентации и навигации для объектов с быстрым вращением вокруг продольной оси

Изобретение относится к области навигационного приборостроения летательных аппаратов: искусственных спутников Земли, спускаемых космических аппаратов, управляемых снарядов и ракет. Технический результат - повышение точности и помехоустойчивости. Для этого на объекте устанавливаются три приемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561003
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.09.2015
№216.013.7793

Способ изготовления осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением

Способ относится к изготовлению осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением. Трубные заготовки обечайки изготавливают из конструкционных легированных сталей для холодного деформирования. Заготовки обечайки подвергают деформационному упрочнению ротационной вытяжкой за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562200
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.79fc

Двухплатформенный комплекс плавучих средств для строительства, ремонта и обследования морских трубопроводов и сооружений в ледовых условиях

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к судам для выполнения подводно-технических работ. Предложен двухплатформенный комплекс плавучих средств для строительства, ремонта и обследования морских трубопроводов и сооружений в ледовых условиях, включающий судно ледового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562817
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.79fe

Устройство вибрационной и шумовой защиты судовых трубопроводов

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания систем вибрационной и шумовой защиты корпуса судна и судовых помещений от внутренних источников. Устройство вибрационной и шумовой защиты судовых трубопроводов представляет собой амортизирующую подвеску. Расположенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562819
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7ab9

Электровоспламенитель

Изобретение относится к области электрических средств воспламенения и предназначено для автономного воспламенения взрывчатых веществ, пиротехнических композиций и т.п., например, в фейерверках, или в составе электрических средств инициирования и пироавтоматики. Электровоспламенитель содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563006
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.09.2015
№216.013.7ad1

Устройство управления инжектором

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в легковых и грузовых автомобилях, строительной и сельскохозяйственной технике, тепловозах и судах промышленного и военного назначения. Техническим результатом является повышение надежности работы, уменьшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563038
Дата охранного документа: 20.09.2015
Showing 141-150 of 324 items.
10.04.2015
№216.013.3bc0

Подводная обсерватория

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для измерения геофизических и гидрофизических параметров в придонной зоне морей и океанов. Сущность: подводная обсерватория (1) содержит сейсмометр, состоящий из сейсмического и сейсмоакустического модулей, гидрофизический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546784
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3c9c

Способ изготовления фотопреобразователя на основе gaas

Изобретение относится к области изготовления фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs, позволяющих преобразовывать мощное узкополосное излучение в электрическую энергию для энергоснабжения наземных и космических объектов. Способ изготовления фотопреобразователя на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547004
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.04.2015
№216.013.45a3

Инфракрасный коллиматорный комплекс

Комплекс предназначен для контроля и измерения параметров тепловизионных приборов. Комплекс содержит объектив, сменную миру, расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, расположенный за мирой и снабженный исполнительным элементом, устройство управления, выход которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549331
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.48c6

Смазочная композиция синтетического турбинного масла для паротурбинных установок

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции синтетического турбинного масла для паротурбинных установок, которая включает основу, состоящую из смеси базовых компонентов: полиальфаолефинов с вязкостью 5,6-6,1 мм/с при 100°C и триметилолпропанового эфира карбоновых кислот C-C с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550137
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.4a80

Способ создания предварительного напряжения в районе соединения стыкуемых элементов предварительно напряженного железобетонного понтона

Изобретение относится к технологии судостроения, а именно к методам создания предварительного напряжения в районе соединения предварительно напряженных железобетонных элементов на плаву. Предложенный способ создания предварительного напряжения в районе соединения стыкуемых элементов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550579
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.4ac1

Мягкий реданированный поплавок

Изобретение относится к мягким реданированным поплавкам транспортного средства. Мягкий реданированный поплавок содержит по меньшей мере один редан и по меньшей мере одну пневмооболочку, в которой размещен пневмобаллон. Пневмобаллон оснащен устройством для наполнения газом. Нижняя часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550644
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4b63

Способ управления мотор-генератором

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления мотор-генераторными устройствами транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение дополнительных (коммутационных) потерь в силовом преобразователе. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550813
Дата охранного документа: 20.05.2015
20.05.2015
№216.013.4d1d

Винтовой нагнетатель

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами, в частности к винтовым роторным нагнетателям. Винтовой нагнетатель содержит корпус 3, имеющий торцевые переднюю, заднюю и боковые стенки 4, 5 и 6, винтовые роторы 1 и 2, окно выпуска,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551255
Дата охранного документа: 20.05.2015
10.06.2015
№216.013.50b4

Устройство защиты от контрафакта и фальсификации интегральных схем

Изобретение относится к полупроводниковым микроэлектронным устройствам, а именно - к устройствам защиты от контрафакта и фальсификации интегральных схем (ИС), которые встраиваются в кристалл ИС. Технический результат - проверка подлинности ИС (т.е. ИС является либо подлинной, либо контрафактной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552181
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.06.2015
№216.013.55bc

Устройство для подвода к двигателю газообразного топлива

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложено устройство для подвода к двигателю газообразного топлива, содержащее трубку 1 для подачи газообразного топлива к впускному клапану 3 цилиндра двигателя, расположенную во впускном канале 4 головки цилиндров....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553478
Дата охранного документа: 20.06.2015
+ добавить свой РИД