×
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 161-170 of 389 items.
10.11.2015
№216.013.8e02

Штамп для штамповки крупногабаритных поршней

Изобретение относится к области металлургического машиностроения и может быть использовано при производстве поршней дизельных двигателей. В исходном состоянии пуансон 4 штампа для штамповки крупногабаритных поршней отведен цилиндром 6 по направляющим 5 в крайнее положение. Запорное кольцо 9...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567961
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e70

Гидроакустический преобразователь

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструкциям малогабаритных стержневых армированных пьезокерамических преобразователей, предназначенных для работы в составе многоэлементных антенн гидроакустических приемоизлучающих систем, например, для морского подводного оружия....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568073
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.11.2015
№216.013.93fe

Шестиколесный автомобиль с комбинированным приводом

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Шестиколесный автомобиль с комбинированным приводом содержит передние, средние и задние колеса, тепловой двигатель, связанный с передними и средними колесами, коробку передач и раздаточную коробку, обратимую электрическую машину,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569505
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.95d6

Защитная конструкция от фугасного воздействия взрыва

Изобретение относится к способам защиты объекта от взрывного воздействия, может использоваться в защитных системах от подводного или воздушного взрывов и решает задачу повышения стойкости безнаборной защитной преграды, закрепленной на опорном контуре, к фугасному воздействию взрыва. Предложена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569978
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.9677

Устройство для зажигания горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к устройствам для зажигания топлива. Устройство содержит свечу зажигания с надетым на нее изолятором. Свеча зажигания расположена в футорке, выполненной с продольными внутренними пазами и имеющей резьбовое соединение с головкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570139
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.97c6

Спусковое устройство спасательной шлюпки для ледовых условий

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса обеспечения эвакуации и спасения персонала морских нефтегазовых объектов, работающих в ледовых условиях. Спусковое устройство спасательной шлюпки для ледовых условий содержит спусковую платформу с направляющими роликами, на которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570474
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.97eb

Форма надводной части носовой оконечности судна для работы в условиях интенсивного морского волнения

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса проектирования обводов носовой оконечности корпуса судна. Предложена форма надводной части носовой оконечности судна, образованной поверхностями правого и левого бортов, соединяющимися у форштевня, ограниченной снизу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570511
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.12.2015
№216.013.9b83

Способ изготовления индиевых микроконтактов

Изобретение относится к технологии получения индиевых микроконтактов для соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц, выполненных на основе полупроводниковых материалов. Способ изготовления индиевых микроконтактов согласно изобретению включает напыление слоя индия на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571436
Дата охранного документа: 20.12.2015
27.12.2016
№216.013.9ded

Магнитный и электромагнитный экран

Изобретение относится к устройству для экранирования от магнитных полей промышленной частоты и электромагнитных полей радиочастотного диапазона и может применяться для обеспечения электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности биологических объектов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572059
Дата охранного документа: 27.12.2015
27.12.2016
№216.013.9e63

Вибропоглощающее устройство

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство содержит прижимной лист, имеющий не менее двух групп условных прямоугольных участков между соседними креплениями. Прижимной лист выполнен с толщиной от 0,05 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции. Каждая группа содержит участки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572177
Дата охранного документа: 27.12.2015
Showing 161-170 of 324 items.
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
20.09.2015
№216.013.7ade

Электромеханическая форсунка для аккумуляторной топливной системы двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания. Электромеханическая форсунка двигателя с впрыскиванием топлива в цилиндр, имеющая гидравлическую разгрузку запорной иглы от сил давления топлива с помощью разгружающего плунжера, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563051
Дата охранного документа: 20.09.2015
+ добавить свой РИД