Гелиоветряная установка для выработки электроэнергии

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую энергию.

Известны устройства для преобразования энергии ветра в механическую энергию для выработки электрической энергии, называемые ветровыми установками. С применением электрогенераторов энергию ветра улавливают с помощью ветряных установок и преобразуют эту энергию в электрическую. Аналоги ветровых установок для выработки электроэнергии широко описаны в популярных отечественных и зарубежных изданиях. Во многих странах распространены ветровые турбины с лопастями. Данные ветряные генераторы устанавливают на территории небольших ферм и малых сельских предприятий.

Схема типовой ветряной установки включает в себя: пропеллер с механизмом поворота лопастей, установленных на высокой колонне, передаточным механизмом с фрикционом, механизма поддержания оборотов ротора в устойчивом режиме, генератора электрической энергии и механизма разворота лопастей против ветра.

В настоящее время мощность таких ветровых установок достигает миллион ватт и они становится самым экологическими устройствами для выработки электроэнергии. Несомненно, ветряные генераторы обладают некоторыми преимуществами. Стоит отметить, что энергия ветра абсолютно экологична и не наносит вреда ни человеку, ни природе. Ветряные турбины со временем окупаются, а затраты на электричество в разы сокращаются. Однако у ветра есть один существенный недостаток. Ветер - явление не постоянное. К тому же, получение энергии от ветра зависит от скорости ветряных потоков. Недостатки имеют и ветряные турбины, издают шум, приводят к гибели птиц.

К существенным недостаткам ветровых установок для выработки электроэнергии с помощью энергии ветра относится и климатическая территориальность применения установок, сезонность, а также сравнительная дороговизна эксплуатации и доставки электроэнергии к потребителю из-за отдаленных мест расположения этих установок вдали от потребителей.

Известен способ и устройство системы Волкова для производства энергии методом "парашютного захвата" (RU 2348831), заключающийся в том, что вращение лопастей ветрогенератора осуществляют за счет ветра, захваченного с помощью, установленной на поворотной оси с возможностью поворота по ветру системы концентратор-диффузор, образующей в продольном сечении сопло Лаваля, в узкой части которого установлено ветроколесо, и обеспечивают создание в концентраторе-диффузоре подъемной силы. Устройство снабжено каркасной рамой, на которой располагается ветроколесо и деформируемые каркасные кольца, удерживающие ткань концентратора и диффузора. Поворотная ось размещена перед концентратором и связана с ним стропами, обеспечивающими закрытие-открытие концентратора путем регулировки длины строп, при этом концентратор и диффузор выполнены скошенной формы, таким образом, что верхние части концентратора и диффузора длиннее их нижних частей.

Наиболее близким по технической сущности является пьезополимерная электростанция (RU 94037328), включающая в себя пьезополимерное полотно с пьезополимерной пленкой и средство деформирования указанного полотна, с целью увеличении мощности и расширения области применения, полотно вывешивается на ветру или на морских-речных волнах либо над морем-рекой с возможностью воздействия волн на свободный конец полотна.

Задачей изобретения является создание устройства для производства электроэнергии, использующее солнечный свет и естественные потоки воздуха с целью повышение мощности и расширение области его применения.

Требуемый технический результат достигается тем, что гелиоветряная установка для выработки электроэнергии, состоящая из полотна элементов, являющихся несоединенными между собой пластинами солнечной батареи, электрически связанные между собой и через аккумулятор и инвертор, соединенные с нагрузкой, образующие общую плоскость, каждая пластина жестко соединена с поршнем гидравлического цилиндра, имеющим впускной и выпускной клапана, через общую систему трубопроводов, снабженную расширительной емкостью, соединенного с гидротурбиной и редуктором на валу, выход которого соединен с генератором электроэнергии и через аккумулятор и систему управления с нагрузкой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вариант гелиоветряной установки для выработки электроэнергии, которая содержит:

1 - пластины солнечной батареи,

2 - несущие опоры.

На фиг. 2 представлен вариант работы солнечных батарей гелиоветряной установки для выработки электроэнергии, который содержит:

1 - пластины солнечной батареи;

3 - аккумулятор;

4 - инвертор;

5 - нагрузка.

На фиг. 3 представлен вариант работы полотна элементов гелиоветряной установки для выработки электроэнергии, которая содержит:

1 - пластины солнечной батареи;

5 - нагрузка;

6 - шток поршня гидроцилиндра;

7 - расширительная емкость;

8 - гидроцилиндр;

9 - гидротурбина;

10 - клапана;

11 - редуктор;

12 - электрогенератор;

13 - система управления.

На фиг. 4 представлена система клапанов гелиоветряной установки для выработки электроэнергии, которая содержит:

14 - предохранительный клапан;

15 - выпускной клапан;

16 - впускной клапан.

Гелиоветряная установка для выработки электроэнергии работает следующим образом: при воздействии солнечного света на пластины солнечной батареи (1) вырабатывается электроэнергия и через аккумулятор (3) и инвертор (4) поступает на нагрузку (5).

При воздействии воздушного потока на пластину солнечной батареи (1), которая жестко соединена со штоком поршня гидроцилиндра (6), поршень сжимает рабочую жидкость в гидроцилиндре (8), достигнув установленного значения давления в гидроцилиндре открывается выпускной клапан (15), и рабочая жидкость через трубопровод поступает на гидротурбину (9) с редуктором (11) насаженным на вал, попутно заполняя расширительную емкость (7), при срабатывании предохранительного клапана (14) предотвращающего разрушение устройства от избыточного давления. Рабочая жидкость, раскрутив лопатки гидротурбины (9), по систему трубопроводов через открывшийся от давления впускной клапан (16) поступает в гидроцилиндр (8) возвращая его в исходное положение. Так работает каждый гидроцилиндр (8) установки позволяя поддерживать рабочее давление на гидротурбине (9). Гидротурбина (9) раскручиваясь через редуктор (11) увеличивает количество оборотов вала электрогенератора (12). Электрогенератор (12) вырабатывает электроэнергию, которая или накапливается на аккумуляторе (3) или через систему управлению (13) регулирующую подачу электроэнергии, поступает на нагрузку (5).

Большое внимание должно уделить рабочей жидкости. Вид и состав которой должен подбираться исходя из климатических условий эксплуатации.

Гелиоветряная установка для выработки электроэнергии найдет свое применения у полярников, геологов и военных длительное время находящихся вдали от централизованного энергоснабжения в местах с высокой активностью воздушных потоков. Актуальность использования устройства возрастает в связи с освоением Арктики и может оказать неоценимую помощь исследователям других труднодоступных уголков нашей планеты.