| 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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2280296
МОДУЛЬ СОНЯЧНОЇ БАТАРЕИ
Ім'я винахідника: Васильєв Олександр Федорович (RU); Мимрін Володимир Миколайович (RU); Рибаулін Василь Михайлович (RU); Смирнов Андрій Володимирович
Ім'я патентовласника: Васильєв Олександр Федорович (RU); Мимрін Володимир Миколайович (RU); Рибаулін Василь Михайлович (RU); Смирнов Андрій Володимирович
Адреса для листування: 119526, Москва, пр-кт Вернадського, 91, корп.1, кв.21, В.Н. Мимрін
Дата початку дії патенту: 2004.12.28
Винахід відноситься до сонячних батарей, що працюють на основі принципу прямого перетворення сонячної енергії в електричну за допомогою фотоелектричних перетворювачів (ФЕП), а саме до модуля, що входить до їх складу. Сутність: модуль сонячної батареї містить фотоелектричні перетворювачі, з'єднані в панель на прозорій підкладці з неметалічної матеріалу, і пристрій для регулювання заряду акумулятора. Панель закріплена на рамі, по осі якої на одному кінці встановлена поворотна опора, а на іншому нерухомо встановлені поворотний пристрій з двигуном і датчиком фіксації крайніх положень, датчик прямого випромінювання Сонця, закріплений на лицьовій стороні панелі, датчик розсіяного випромінювання Сонця, закріплений на тильній стороні панелі, і акумулятор. Оптичні осі датчиків перпендикулярні відповідним поверхням панелі, а пристрій для регулювання заряду акумулятора додатково містить пристрій компенсації пікових навантажень, підключений паралельно акумуляторної батареї та електрично поєднане з поворотним пристроєм. Технічний результат винаходу: підвищення вироблення електроенергії, зниження трудомісткості монтажу, підвищення експлуатаційних властивостей.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до сонячних батарей, що працюють на основі принципу прямого перетворення сонячної енергії в електричну за допомогою фотоелектричних перетворювачів (ФЕП), а саме до модуля, що входить до складу сонячних батарей.
Відомий модуль, що містить концентратор випромінювання з увігнутою робочою поверхнею, встановлений в його фокусі приймач випромінювання на сонячних елементах з системою відводу тепла і пристрій стеження за Сонцем, увігнута поверхня концентратора забезпечена сонячними елементами, а кут розкриття концентратора не перевищує 80 ° / Патент РФ №2028557, кл. 6 F 24 j 2/12, 2/14, Н 01 L 31/052 /.
До недоліків відомого модуля відноситься те, що він вимагає точної орієнтації на Сонце, внаслідок чого істотно зростають витрати електроенергії на пуск і обертання двигуна системи орієнтації, що знижує ефективність використання сонячної енергії.
Найбільш близьким до пропонованого винаходу є модуль сонячної батареї, що містить прозору неметаллическую підкладку, на якій закріплені ФЕПи. Підкладка виконана цільної у вигляді двох тонкостінних листів з поздовжніми ребрами між ними, що утворюють канали для протікання холодоагенту. Модуль забезпечений по краях упрочняющими буртиками для кріплення в колекторах. На підкладку з боку падіння сонячних променів завдано теплопровідні клей-герметик, за допомогою якого закріплені ФЕП. Підкладка разом з ФЕП покрита рідким склом, отверждающей при нормальній температурі і ультрафіолетовому опроміненні. Крім того, він забезпечений пристроєм регулювання заряду акумулятора і подачі електроживлення споживачеві від модуля або від акумулятора, закріпленим на підкладці спільно з ФЕП / Патент РФ №2164721, 7 Н 01 L 31/048 /.
Недоліком даної конструкції є недостатньо висока вироблення електроенергії через відсутність в пристрої системи орієнтації на Сонце.
Завданням даного винаходу, є підвищення вироблення електроенергії за рахунок більш повного використання сонячної енергії шляхом забезпечення оптимальної орієнтації на Сонце протягом дня, зниження витрат електроенергії на поворот модуля, зниження трудомісткості при його монтажі, підвищення його експлуатаційних властивостей і надійності постачання споживача електроенергією.
Рішення завдання досягається тим, що модуль сонячної батареї містить фотоелектричні перетворювачі, з'єднані в панель на прозорій підкладці з неметалічної матеріалу і пристрій для регулювання заряду акумулятора; панель закріплена на рамі, по осі якої з одного боку нерухомо встановлена поворотна опора, а з іншого боку встановлено поворотний пристрій з двигуном і датчиком фіксації крайніх положень, датчик прямого випромінювання Сонця, закріплений на лицьовій стороні панелі, датчик розсіяного випромінювання Сонця, закріплений на тильній стороні панелі і акумулятор, при цьому оптичні осі датчиків перпендикулярні відповідним поверхням панелі, а пристрій для регулювання заряду акумулятора додатково містить пристрій компенсації пікових навантажень, підключений паралельно акумуляторної батареї та електрично поєднане з двигуном поворотного пристрою.
На кресленні зображений модуль сонячної батареї.
 |
Модуль сонячної батареї містить фотоелектричні перетворювачі 1, з'єднані на прозорій неметалевої підкладці в панель 2, встановлену на рамі 3, по осі якої закріплені поворотна опора 4 і поворотний пристрій 5 з двигуном 6. На лицьовій стороні панелі 2 закріплений датчик прямого випромінювання Сонця 7, а на тильній стороні панелі 2 закріплені датчик розсіяного випромінювання Сонця 8, акумулятор 9, пристрій компенсації пікових навантажень 10, блок обробки сигналів 11 і датчик фіксації крайніх положень поворотного пристрою 12, причому двигун 6 поворотного пристрою 5 електрично пов'язаний з блоком обробки сигналів 11 і датчиком фіксації крайніх положень поворотного пристрою 12. |
МОДУЛЬ СОНЯЧНОЇ БАТАРЕИ працює наступним чином
Після включення установки енергія, запасені в пристрої компенсації пікових навантажень 10, надходить на двигун 6 поворотного пристрою 5, яке при відсутності струму датчика розсіяного випромінювання 8 переводить панель 2 в крайнє положення, в сторону сходу сонця. При досягненні панеллю 2 крайнього положення спрацьовує датчик 12, який відключає двигун 6.
При сході Сонця струм, що виробляється панеллю 2, малий, і акумулятор 9 не може заряджатися, заряджається пристрій компенсації пікових навантажень 10. В цей час, поки прямі промені Сонця не потрапляють на датчик 7, величина струму на датчиках 7 і 8 однакова. При русі Сонця до зеніту ток на панелі 2 збільшується і починається зарядка акумулятора 9, при цьому на датчику 7 ток і збільшується, а на датчику 8 залишається постійним. Значення струмів датчиків 7 і 8 постійно порівнюють в блоці обробки сигналів датчика 11. Починається зростання різниці величин струму датчиків 7 і 8, який триває до того моменту, поки промені Сонця не стануть перпендикулярно поверхні панелі і повністю висвітлять датчик 7. При подальшому русі Сонця зменшується ток датчика 7, відповідно відбувається зменшення різниці величин струму і при досягненні нею нульового значення блок обробки сигналів 11 подає напругу від пристрою компенсації пікових навантажень 10 на двигун 6 поворотного пристрою 5 і рама 3 з панеллю 2 повертається за Сонцем. Триває зарядка акумулятора 9. У міру повороту панелі 2 збільшується різниця показників струму на датчиках 7 і 8, яка досягне максимуму, коли промені Сонця, стануть перпендикулярно поверхні панелі 2. При подальшому русі панелі 2 різниця цих показників зменшується і при їх вирівнюванні двигун 6 вимикається . При перевищенні струмом зарядки величини, максимально допустимої для зарядки акумулятора 9, заряджається пристрій компенсації пікових навантажень 10.
При подальшому русі Сонця описаний вище цикл повторюється.
Датчик прямого випромінювання Сонця 7 виготовлений так, щоб кутова відстань, яке проходить Сонце між двома мінімумами струму, не перевищувало 10 градусів. Датчик розсіяного випромінювання Сонця 8 встановлений так, щоб пряме випромінювання Сонця на нього не потрапляло. Коливання струмів датчиків прямого і розсіяного випромінювання 7 і 8 за рахунок зміни хмарності компенсуються, оскільки вони знаходяться на одній і тій же панелі, але спрямовані в протилежні сторони, за рахунок чого струм в датчиках змінюється синхронно.
При пропажі струму в датчику розсіяного випромінювання Сонця 8 поворотний пристрій 5 повертає панель 2 (до спрацьовування датчика фіксації крайніх положень 12) в крайнє положення у напрямку до сходу Сонця. У міру зменшення висоти Сонця над горизонтом збільшується товщина атмосфери, через яку проходить сонячне випромінювання і відповідно падає його інтенсивність і падає струм, що виробляється панеллю 2. При падінні струму панелі менше необхідного для зарядки акумулятора 9 відбувається зарядка пристрою компенсації пікових навантажень 10, енергія якого буде використана для повороту панелі 2 в крайнє положення до сходу Сонця.
При виготовленні фотоелектричного модуля проводиться юстирування положення датчиків з метою отримання максимального вироблення електроенергії.
Підзарядка пристрою для компенсації пікових навантажень 10 відбувається і при перевищенні струму, споживаного від панелі, понад допустимого для зарядки акумулятора.
Таким чином, досягається поставлена задача підвищення ефективності вироблення електроенергії ФЕП за рахунок більш повного використання сонячної енергії завдяки орієнтації кожного модуля сонячної батареї окремо шляхом забезпечення постійної орієнтації щодо сонячного випромінювання протягом дня, зниження маси модуля і підвищення його експлуатаційних властивостей, зручності монтажу. Крім того, при спільній роботі в складі батареї вихід з ладу одного модуля не впливає на роботу інших модулів.
За отриманими експериментальними даними запропонована конструкція в порівнянні з неоріентіруемимі модулями дозволяє отримувати додатково до 40% електроенергії.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Модуль сонячної батареї, що містить фотоелектричні перетворювачі (ФЕП), з'єднані в панель на прозорій підкладці з неметалічної матеріалу, і пристрій для регулювання заряду акумулятора, який відрізняється тим, що панель закріплена на рамі, по осі якої на одному кінці встановлена поворотна опора, на іншому нерухомо встановлені поворотний пристрій з двигуном і датчиком фіксації крайніх положень, на лицьовій стороні панелі закріплений датчик прямого випромінювання Сонця, а на тильній стороні панелі закріплені датчик розсіяного випромінювання Сонця, акумулятор, блок обробки і порівняння сигналів датчика прямого випромінювання Сонця і датчика розсіяного випромінювання Сонця, оптичні осі датчиків перпендикулярні відповідним поверхням панелі, пристрій для регулювання заряду акумулятора додатково містить пристрій компенсації пікових навантажень, розташоване на тильній стороні панелі, підключений паралельно акумуляторної батареї та електрично поєднане з поворотним пристроєм, двигун поворотного пристрою електрично пов'язаний з блоком обробки і порівняння сигналів і датчиком фіксації крайніх положень поворотного пристрою.
Версія для друку
Дата публікації 03.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.