початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2286517

Сонячних фотоелектричних ВСТАНОВЛЕННЯ

Ім'я винахідника: Алфьоров Жорес Іванович (RU); Андрєєв В'ячеслав Михайлович (RU); Зазимко Вадим Миколайович (RU); Ларіонов Валерій Романович (RU); Румянцев Валерій Дмитрович (RU); Чалов Олексій Євгенович (RU)
Ім'я патентовласника: Огурцов Володимир Михайлович
Адреса для листування: 193036, Санкт-Петербург, а / я 24, "НЕВІНПАТ", пат.пов. В.І.Андрееву
Дата початку дії патенту: 2005.02.21

Винахід відноситься до сонячної енергетики і може знайти застосування в сонячних електростанціях для перетворення сонячної енергії в електричну, а крім того може бути використано в якості енергетичної установки індивідуального користування. Сонячна фотоелектрична установка містить сонячну батарею з лінзами Френеля та приймаючими випромінювання фотоелектричними перетворювачами, розміщену на механічній системі. Новим є те, що підтримуюча механічна система утворена двома рамами - базової рамою і підвішеною рамою. Базова рама встановлена ​​з можливістю обертання навколо вертикальної осі, а підвішена рама встановлена ​​з можливістю обертання навколо горизонтальної осі від електроприводу. Сонячна батарея складається з модулів з сонячними концентраторами, розташованих на підвішеній рамі у вигляді ступенів. Винахід має забезпечити спрощення конструкції механічної системи і технології її монтажу, а стеження за положенням Сонця - тільки при наявності прямого сонячного випромінювання.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до сонячної енергетики і може знайти застосування в сонячних електростанціях для перетворення сонячної енергії в електричну, а крім того може бути використано в якості енергетичної установки індивідуального користування.

Відома сонячна фотоелектрична установка за патентом Російської Федерації No 2222755 від 17.05.2002 року. Сонячна фотоелектрична установка містить несучу конструкцію із закріпленим на ній параболічних концентратором, виконаним з плоских дзеркальних фацет, поєднану з виходом блоку стеження за Сонцем, а й протяжний фотоелектричний перетворювач, розташований по фокусної лінії параболічного концентратора. На несучої конструкції за параболічним концентратором соосно йому встановлено еліптичний відбивач, один фокус якого суміщений з фокусом параболічного концентратора, у другому фокусі якого встановлено фотоелектричний датчик, вихід якого з'єднаний з входом блоку стеження за Сонцем. З тильного боку кожної з дзеркальних фацет на її поздовжньої осі перпендикулярно її поверхні встановлений звернений до еліптичному відбивача плоский відображає елемент.

Дана установка має відносно просту конструкцію. Однак вона має одноосьовим систему стеження за Сонцем. У ній використовуються фотоелектричні перетворювачі великої площі, що здорожує установку через велику витрату дорогих напівпровідникових матеріалів перетворювача. Використовується комбінована система наведення на Сонце. Грубе наведення здійснюється від зовнішнього процесора, використовуючи астрономічний час і широту місцевості. Будь-яка зміна місця положення установки вимагає перепрограмування процесора.

Більш досконалою є сонячна фотоелектрична установка IHCPV, що є найближчим аналогом винаходу (дивись "Оцінка вартості інтегрованої висококонцентраторной фотовольтаїки для великомасштабних застосувань, пов'язаних з мережами централізованого електропостачання". Матеріали 25-ї конференції фахівців з фотовольтаїки Американського інституту інженерів з електротехніки та електроніки. Вашингтон; 13-17 травня 1996 року, с.1373-1376).

Дана сонячна фотоелектрична установка містить сонячну батарею з лінзами Френеля та приймаючими випромінювання фотоелектричними перетворювачами, розміщену на механічній підтримуючої системі і оснащеної системою орієнтації батареї на Сонце. Сонячна батарея складається з 168 лінз Френеля і відповідних їм фотоелектричних перетворювачів. Лінзи Френеля і фотоелектричні перетворювачі розміщені в прямокутної перфорованої металевої рамі площею 159 м ^2, що володіє можливістю двовісний механічного переміщення, яка встановлена на строго вертикальному несе стовпі, жорстко зафіксованому в грунті. Несуча рама сонячної батареї оснащена системою орієнтації на Сонце. У двовісний стежить системі використовується двигун для азимутального повороту і механізм з гвинтовим домкратом для вертикального обертання. Двигун може повертати систему на ± 180 ° щодо південного напрямку і на 90 ° по вертикалі. Контроль за стеженням здійснюється за допомогою системи автоматичного регулювання з розімкненим контуром. Мікропроцесор розраховує напрямок на Сонце, використовуючи астрономічний час і широту місцевості, і відповідно орієнтує систему, що стежить. Стежить система зберігає вірне положення за допомогою датчиків Холла, закріплених на осі мотора азимутального і вертикального приводів. Вважаючи число оборотів мотора щодо відомого нульового положення і дані параметрів приводу, система контролю може орієнтувати стежить систему на Сонце з точністю 0,05 °.

Дана сонячна фотоелектрична установка перевершує за своїми показниками розглянуту вище установку з одновісний системою стеження за Сонцем. Однак сонячна фотоелектрична установка IHCPV має складну конструкцію і великі габарити сонячних модулів батарей, розміщених в одній площині, внаслідок чого зазнає відносно великим вітрових навантажень. Технологія монтажу установки вимагає великих трудовитрат внаслідок необхідності забезпечення жорсткої і строго вертикальною фіксації в ґрунті несе стовпа механічної підтримуючої системи сонячної батареї. Крім того, її стежить система розімкнутого контуру на процесорі здійснює безперервний потік сонячної батареї незалежно від того, чи знаходиться Сонце в прямої видимості або знаходиться за хмарами.

В основу винаходу була покладена задача розробити сонячну фотоелектричну установку, в якій підтримує механічна система сонячної батареї і сама вона, а й система наведення були б виконані таким чином, щоб забезпечувалося спрощення конструкції механічної системи і технології її монтажу, а стеження за положенням Сонця забезпечувалося тільки при наявності прямого сонячного випромінювання.

Поставлена задача вирішується тим, що в сонячної фотоелектричної установки, яка містить сонячну батарею з лінзами Френеля та приймаючими випромінювання фотоелектричними перетворювачами, розміщену на механічній системі, що підтримує перпендикулярне положення сонячної батареї до напрямку на Сонце і оснащену системою орієнтації сонячної батареї на Сонце, новим є те, що підтримує механічна система утворена двома рамами - базової і підвішеною, з яких базова рама встановлена ​​з можливістю обертання навколо вертикальної осі, спираючись на підстилаючої поверхню за допомогою коліс, одне з яких забезпечено електроприводом, а підвішена рама встановлена ​​з можливістю обертання навколо горизонтальної осі від електроприводу , при цьому сама сонячна батарея складається з модулів з сонячними концентраторами, розташованих на підвішеній рамі у вигляді ступенів, а система орієнтації батареї містить основний і додатковий датчики положення Сонця, основною з яких складається з затеняющего екрану з отвором і восьми фотоелементів каскадного типу, чотири з яких розміщені праворуч, ліворуч, зверху і знизу по зовнішнім сторонам екрану і утворюють канали азимутального і зенітального грубого наведення, що виробляють електричні сигнали при зміні положення Сонця, а чотири інших фотоелемента розташовані таким же чином по внутрішнім сторонам екрану і утворюють канали точного наведення, згаданий додатковий датчик складається з трьох фотоелементів каскадного типу, підключених до азимутальної каналу, два з яких спрямовані наліво і направо по відношенню до основного датчику, а третій - в протилежну сторону, і полярність його підключення змінюється при проходженні напрямки Південь-Північ, при цьому сигнал на включення електроприводу ведучого колеса базової рами подається від фотоелементів азимутального каналу, а сигнал на включення електропривода підвішеною рами подається від фотоелементів зенітального каналу.

Завдяки такому виконанню підтримуючої механічної системи, для розміщення установки підходить будь-яка рівна поверхня з твердістю, достатньої для руху по ній коліс базової рами, спрощується технологія монтажу установки і її експлуатація. Виконання сонячної батареї з модулів, поступово розташованих на підвішеній рамі, знижує вітрову і можливу снігове навантаження, а й підвищує жорсткість несучої рами. Завдяки наявності основного і додаткового датчиків положення Сонця в системі наведення, немає необхідності контролювати поточний стан установки, а й немає необхідності прив'язки до астрономічного часу і широті місцевості, що обов'язково в найближчому аналогу винаходи. Використовувані в якості датчиків багатоперехідних фотоелементи, які мають найбільшу чутливість до прямого сонячного випромінювання, запобігають спрацьовування на помилкові джерела випромінювання і підвищують точність стеження за видимим положенням сонячного диска. Підвищений вихідна напруга цих елементів дозволяє використовувати просту схему управління двигунами стеження.

Нижче сутність цього винаходу більш детально роз'яснюється конкретними прикладами його здійснення з посиланнями на креслення, на яких:

Фиг.1 схематично зображено заявляється сонячна фотоелектрична установка, вид збоку

Фиг.2 схематично зображено заявляється сонячна фотоелектрична установка, вид зверху

Фіг.3 схематично представлена ​​конструкція основного датчика положення Сонця, вид збоку

Фіг.4 схематично представлена ​​конструкція основного датчика положення Сонця, вид спереду

Фіг.5 схематично представлена ​​конструкція додаткового датчика положення Сонця, вид збоку

Фіг.6 схематично представлена ​​конструкція додаткового датчика положення Сонця, вид ззаду

Заявляється сонячна фотоелектрична установка містить сонячну батарею з лінзами Френеля та приймаючими випромінювання фотоелектричними перетворювачами, розміщену на механічній підтримуючої системі, що підтримує перпендикулярне положення сонячної батареї до напрямку на Сонце і оснащену системою орієнтації сонячної батареї на Сонце. Підтримуюча механічна система утворена двома рамами - базової рамою 1 (фіг.1) і підвішеною рамою 2. Базова рама 1 (фіг.2) має в плані вид рівнобедреного трикутника, вершинами якого встановлені колеса 3, 4 і 5, якими базова рама 1 спирається на підстилаючої поверхню. Базова рама 1 встановлена ​​з можливістю обертання навколо нерухомої вертикальної осі 6 азимутального обертання, закріпленої в підстильної поверхні. Колесо 3 (фіг.1) виконано провідним. На рамі 1 встановлений привід 7. Підвішена рама 2 (фіг.2) має в плані прямокутну гратчасту конструкцію і встановлена ​​на горизонтальній осі 8 зенітального обертання, закріпленої на кронштейнах 9 (фіг.1) базової рами 1. Підвішена рама 2 виконана з оцинкованої сталі у вигляді гнутих перфорованих профілів. Привід 7 містить два електромотора постійного струму з редуктором, буферний акумулятор харчування і схему управління. Один з електромоторів пов'язаний з ведучим колесом 3 базової рами, а інший призначений для еенітального переміщення підвішеною рами.

Сонячна батарея складається з модулів 10, що містять лінзи Френеля, концентратори сонячного випромінювання і фотоелектричні перетворювачі, які є предметом окремого заявленого раніше винаходи. Модулі 10 сонячної батареї розташовані на підвішеній рамі 2 рядами у вигляді ступенів. Таке виконання сонячної батареї знижує вітрову і можливу снігове навантаження, а й підвищує жорсткість підвішеною рами 2. Підвішена рама 2 забезпечена двома зубчастими секторами 11, пов'язаними з приводом 7 (фіг.2).

Електроприводи базової рами 1 і підвішеною рами 2 забезпечуються харчуванням від окремої сонячної батареї 12, розміщеної на підвішеній рамі 2 і живильної електропривод 7 шляхом підзарядки акумулятора.

Система орієнтації сонячної батареї на Сонце містить основний датчик 13 положення Сонця, розміщений на другому ступені сонячної батареї (фіг.1). Основний датчик 13 положення складається з затеняющего екрану 14 (Фіг.3) з отвором 15 і восьми фотоелементів каскадного типу, чотири фотоелемента 16 з яких розміщені зверху, знизу, праворуч і ліворуч по зовнішнім сторонам екрану і утворюють канали азимутального і зенітального грубого наведення, що виробляють сигнали при зміні положення Сонця. Чотири інших фотоелемента 17 розміщені зверху, знизу, праворуч і ліворуч по внутрішнім сторонам екрану і утворюють канали точного наведення. Додатковий датчик 18 положення Сонця складається з трьох фотоелементів каскадного типу (фіг.6), підключених до азимутальної каналу. Цей датчик встановлений у верхній частині підвішеною рами 2. Він містить два фотоелектричних елемента каскадного типу 19, направлених направо і наліво по відношенню до основного датчику 13 (фіг.2). Третій фотоелектричний елемент 20 спрямований у протилежний від основного датчика 13 сторону і полярність його підключення змінюється спеціальним перемикачем при проходженні напрямки Південь-Північ.

Установка монтується на будь-якій рівній підстильної поверхні з твердістю, достатньої для руху по ній коліс 3,4 і 5 базової рами 1 (фіг.1). У підстильної поверхні закріплена нерухома вісь 6 азимутального обертання базової рами 1. Виконання сонячної батареї з модулів 10, які поступово розташовані на підвішеній рамі 2, знижує вітрову і можливу снігове навантаження на несучу конструкцію, що підвищує надійність і довговічність установки. Наявність основного датчика 13 і додаткового датчика 18 положення Сонця в системі наведення, керуючих електроприводами базової рами 1 і підвішеною рами 2, виключає необхідність контролю поточного стану установки, а й необхідність прив'язки до астрономічного часу і широті місця розташування установки, що є обов'язковим для найближчого аналога винаходи. Використовувані в якості датчиків положення Сонця багатоперехідних фотоелементи мають найбільш високу чутливість до прямого сонячного випромінювання. Вони запобігають спрацьовування на помилкові джерела випромінювання і підвищують точність стеження за видимим положенням Сонця. Система слідкування за Сонцем працює тільки при наявності прямого сонячного випромінювання. Підвищений вихідна напруга цих фотоелементів дозволяє використовувати просту схему управління двигунами стеження.

З наведених конкретних прикладів здійснення винаходу для будь-якого фахівця в даній області цілком очевидною є можливість його реалізації з одночасним вирішенням поставленого завдання. При цьому і очевидно, що при реалізації винаходу можуть бути зроблені незначні зміни в його конструкції, які однак не виходитимуть за межі, які визначаються формулою винаходу.

Заявляється сонячна фотоелектрична установка має просту конструкцію. Технологія монтажу установки і проста. Експлуатація установки може бути здійснена в будь-якому місці без прив'язки до астрономічного часу і широті місцевості.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Сонячна фотоелектрична установка, що містить сонячну батарею з лінзами Френеля та приймаючими випромінювання фотоелектричними перетворювачами, розміщену на механічній системі, що підтримує перпендикулярне положення сонячної батареї до напрямку на Сонце і оснащеної системою орієнтації сонячної батареї на Сонце, що відрізняється тим, що підтримує механічна система утворена двома рамами - базової і підвішеною, з яких базова рама встановлена ​​з можливістю обертання навколо вертикальної осі, спираючись на підстилаючої поверхню за допомогою коліс, одне з яких забезпечено електроприводом, а підвішена рама встановлена ​​з можливістю обертання навколо горизонтальної осі від електроприводу, при цьому сама сонячна батарея складається з модулів з сонячними концентраторами, розташованих на підвішеній рамі у вигляді ступенів, а система орієнтації батареї містить основний і додатковий датчики положення Сонця, основною з яких складається з затеняющего екрану з отвором і восьми фотоелементів каскадного типу, чотири з яких розміщені праворуч, ліворуч, зверху і знизу по зовнішнім сторонам екрану і утворюють канали азимутального і зенітального грубого наведення, що виробляють електричні сигнали при зміні положення Сонця, а чотири інші фотоелемента розташовані таким же чином по внутрішнім сторонам екрану і утворюють канали точного наведення, згаданий додатковий датчик складається з трьох фотоелементів каскадного типу, підключених до азимутальної каналу, два з яких спрямовані наліво і направо по відношенню до основного датчику, а третій - в протилежну сторону, і полярність його підключення змінюється при проходженні напрямки Південь-Північ, при цьому сигнал на включення електропривода колеса базової рами подається від фотоелементів азимутального каналу, а сигнал на включення електропривода підвішеною рами подається від фотоелементів зенітального каналу.

Версія для друку
Дата публікації 23.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів