×
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 171-180 of 389 items.
20.01.2016
№216.013.a222

Устройство для обеспечения поперечной остойчивости гибкого ограждения амфибийных судов на воздушной подушке различных типоразмеров

Изобретение относится к амфибийным судам на воздушной подушке с гибкими ограждениями. Устройство для обеспечения поперечной остойчивости гибкого ограждения, называемое «жабры», устанавливается на продольном гибком киле, размещающемся внутри воздушной подушки и состоящем из монолитного элемента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573148
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a3d8

Система передачи данных по многолучевому каналу связи

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи сигналов в морской среде по гидроакустическому каналу связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости и достоверности передачи данных в условиях распространения сигнала в многолучевом канале связи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573586
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.c00b

Электрохимический способ получения трис(2-хлорэтил)фосфата

Изобретение относится к электрохимическому способу получения трис(2-хлорэтил)фосфата из красного фосфора. Способ характеризуется тем, что процесс электролиза проводят в непрерывном режиме путем постоянной подачи порошкообразного красного фосфора и смеси этиленхлоргидрина, воды и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576663
Дата охранного документа: 10.03.2016
27.03.2016
№216.014.c751

Концентраторный солнечный фотоэлектрический модуль

Изобретение относится к области солнечной энергетики. Фотоэлектрический модуль (1) содержит боковые стенки (2), фронтальную панель (3) с линзами Френеля (4) на ее внутренней стороне, светопрозрачную тыльную панель (5), солнечные фотоэлементы (б) с байпасными диодами, планки (11), выполненные из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578735
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c7a8

Способ определения прочности льда в ледовом опытовом бассейне

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к ледовым опытовым бассейнам для проведения испытаний моделей судов и инженерных сооружений, касается вопроса определения прочности льда в ледовом опытовом бассейне. Способ определения прочности льда в ледовом опытовом бассейне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578772
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c7fc

Подводная лодка с гидравлическими торпедными аппаратами

Изобретение относится к области подводного кораблестроения, а именно к устройству подводных лодок. Подводная лодка с гидравлическими торпедными аппаратами содержит прочный корпус, легкий корпус с волнорезными щитами, стреляющее устройство и торпедопогрузочное устройство, при этом торпедные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578923
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c80b

Судно с воздушной каверной на днище и устройством для защиты от попадания воздуха на гребной винт

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования водоизмещающего судна с воздушной каверной на днище и гребным винтом, расположенным в диаметральной плоскости судна. Предложено самоходное судна с выемкой на днище, предназначенной для образования единой воздушной каверны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578896
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c898

Устройство активного гашения гидродинамического шума в системах трубопроводов

Изобретение относится к области виброакустической защиты, касается вопросов снижения и распространения гидродинамического шума в судовых и корабельных трубопроводах. Устройство функционирует как система активного гашения гидродинамического шума и представляет собой участок трубопровода с двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578792
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c8ab

Устройство из полимерных композитных материалов для снижения радиолокационной заметности объектов различного назначения

Изобретение относится к области радиотехники. Устройство представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из нескольких слоев: наружного слоя, выполненного из диэлектрического материала, поглощающих внутренних слоев электропроводящей ткани, соединенных прослойками диэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578769
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.03.2016
№216.014.cbf2

Установка для измерения механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводах

Изобретение относится к испытательным стендам для определения механических сопротивлений упругих вставок в трубопроводы с жидкостью. Техническим результатом заявляемой установки является обеспечение проведения достоверных измерений механических сопротивлений гибких вставок в трубопроводы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577790
Дата охранного документа: 20.03.2016
Showing 171-180 of 324 items.
10.10.2015
№216.013.814e

Способ измерения добротности резонансного контура и устройство для его реализации

Изобретение относится к измерительной технике. Способ измерения добротности резонансного контура заключается в возбуждении колебаний за счет положительной обратной связи в контуре, стабилизации этих колебаний за счет введения отрицательной обратной связи по их амплитуде с помощью схемы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564699
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.8313

Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата

Изобретение относится к защитным устройствам летательного аппарата. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата заключается в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565158
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.879d

Способ управления комбинированной силовой установкой гибридного транспортного средства

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Способ управления комбинированной силовой установкой гибридного транспортного средства заключается в том, что в навигационную систему транспортного средства вводят данные о проходимом маршруте в 3D-формате и по сигналам навигационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566320
Дата охранного документа: 20.10.2015
27.10.2015
№216.013.88a9

Способ изготовления блоков термоизоляционной герметичной стенки емкости нового типа из полимерных композиционных материалов для сжиженного природного газа

Изобретение относится к области судостроения и касается создания блоков термоизоляционной герметичной стенки из полимерных композиционных материалов (ПКМ) емкостей нового типа, используемых для перевозки жидких грузов и сжиженных газов. Изготовление блока производится за один технологический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566588
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.88be

Способ исследования и совершенствования аэрогидродинамических компоновок экранопланов

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к проведению исследований в аэродинамической трубе аэродинамических характеристик экранопланов, и может быть использовано для совершенствования аэрогидродинамических компоновок экранопланов. Способ заключается в моделировании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566609
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.897a

Якорное устройство судна

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса использования нетрадиционной компоновки якорного устройства. Предложено якорное устройство судна, включающее якорный механизм, расположенный на внутренней палубе, по меньшей мере один якорь с трендом и лапами, связанный с якорным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566797
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.8981

Корпус водоизмещающего судна-полутримарана

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпусов водоизмещающих судов, сочетающих элементы, характерные для обводов однокорпусных судов и тримаранов. Корпус водоизмещающего судна-полутримарана имеет носовую оконечность с обводами водоизмещающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566804
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.11.2015
№216.013.8b63

Водоразбавляемая композиция

Изобретение относится к области водоразбавляемых лакокрасочных покрытий, получаемых методом электроосаждения на катоде, и может быть использовано для получения защитно-декоративных покрытий на стали, алюминии и его сплавах. Водоразбавляемая композиция включает эпоксиаминокаучуковый аддукт,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567290
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8bce

Способ получения 2,4,5-триметилбензойной (дуриловой) кислоты

Изобретение относится к способу получения дуриловой кислоты, применяемой в синтезе полиэфирных смол, пластификаторов, а также в производстве высокопрочных волокон для тканей аэростатов. Сущность изобретения заключается в окислении дурола водным раствором 50-58 мас.% азотной кислоты при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567397
Дата охранного документа: 10.11.2015
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
+ добавить свой РИД