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invention
Fédération de Russie Patent RU2230395

ÉNERGIE SOLAIRE

ÉNERGIE SOLAIRE

Nom de l'inventeur: OI Prokopov (RU); Yarmukhametov WR (RU); Shveikin EV
Le nom du titulaire du brevet: Université agraire État bachkir
Adresse de correspondance: 450001, Ufa, ul. 50 Octobre, 34, BSAU
Date de début du brevet: 10.11.2002

L'invention se rapporte à une centrale solaire destinée à convertir l'énergie du rayonnement solaire en électricité. Essence: centrale solaire se compose d'un arbre vertical avec un entraînement de sa rotation, à l'extrémité supérieure de laquelle est monté un arbre horizontal avec sa rotation d'entraînement tandis que sur un arbre horizontal monté fotobatareya solaire avec commande photocellules zénith et rotation d'azimut des arbres de suivi du soleil par des entraînements d'inclusion inverse . Sur le côté arrière du solaire photocellules une cellule photoélectrique arrière en option qui fournit un signal pour entraîner l'arbre vertical gauche de pivot, quand le soleil est situé sur la face arrière, par exemple dans la matinée.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne une centrale solaire, conçu pour convertir l' énergie du rayonnement solaire en énergie électrique par temps ensoleillé, et dans le ciel couvert.

Connu centrale solaire pour la conversion de l'énergie du rayonnement solaire en énergie électrique, qui comprend des arbres de rotation vertical et horizontal, dont le dernier a un fotobatareya solaire qui dispose d'un système d'orientation de l'arbre de pivot de photocellules au soleil [1].

L'inconvénient est le rendement énergétique faible, car installation du zénith se fait manuellement une fois par mois ou par trimestre, ce qui correspond à l'azimut moyen de latitude et le temps de l'année. Tourner la puissance quotidienne est effectuée automatiquement par l'intermédiaire de deux cylindrique (gauche et droite) actionneurs thermiques, chauffé par la lumière du soleil qui a une faible fiabilité à des températures basses et des charges de vent élevées. L'inconvénient est l'absence totale de la station de retour à la position de départ soir-matin.

Le prototype de l'invention est une centrale solaire, comprenant un arbre vertical avec la rotation azimutale de l'unité sur laquelle la plate-forme fixe, et à l'extrémité supérieure dudit arbre, au-dessus du sol, fixé un arbre horizontal avec l'entraînement de rotation du zénith, qui a obtenu le fotobatareya solaire équipé zénith du système de contrôle automatique et lecteur azimutale pour suivre le soleil, y compris les cellules solaires malotochnyh relais de l'équipe et les relais exécutifs entraînements à moteur réversible [2].

L'inconvénient du prototype est la faible fiabilité dans une nébulosité variable ou temporaire, l'incapacité d'installer automatiquement la position de travail dans la matinée. En effet, le dispositif de repérage est placé sur les cellules solaires dans le tube. En quelques minutes de la couverture nuageuse en l'absence des rayons du soleil, l'appareil ne fonctionne pas, et après le rayon de soleil de nuages ​​dans le dispositif de combiné manque déjà et la station ne soit pas plus guidé par le soleil - défaillance se produit. Et avec une couverture nuageuse variable sur elle une centaine de fois par jour peut se produire. Même dans la station météo purement solaire à la nuit tombée "regarder" le coucher du soleil et le matin, le lever du soleil de l'est. La station ne peut se développer, il faut manuel visant.

La présente invention fournit une nouvelle technique d'effet - la fiabilité d'horloge du suivi automatique du soleil, quel que soit le temps.

Cet effet technique est obtenu par le fait que les cellules photoélectriques malotochnyh commande de relais montés dans quatre plans par rapport aux côtés des photocellules solaires, de préférence sous un angle de 250 ... 255 degrés par rapport à sa surface active; sur un axe vertical de la rotation azimutale de la cellule optionnelle de commande dans le sens opposé suivi direction d'azimut selon un angle par rapport au plan de l'horizon, égale à la moitié de l'angle au zénith maximal du soleil, et des contacts qu'il relais malotochnogo est connecté en parallèle au circuit d'alimentation en série à travers les contacts normalement fermés du relais de gauche et de virage à droite suivi d'azimut et ses contacts normalement ouverts du relais, avec des contacts normalement ouverts du relais laissé tourner zaparalelleny contacts normalement ouverts du relais photoélectrique supplémentaire.

ÉNERGIE SOLAIRE ÉNERGIE SOLAIRE

La figure 1 représente une vue en perspective de la centrale solaire.

La figure 2 représente un schéma de circuit d'une centrale électrique.

La centrale se compose d'une embase 1 sur laquelle le palier 2 supportant un arbre vertical 3 monté avec la roue dentée d'entraînement 4 en contact avec la tige filetée 5 6 entraînement réversible (M2) à courant continu. Au-dessus de l'arbre d'accouplement 3 est pourvu d'une pièce transversale de support 7, 8 et 7 de cet arbre d'embrayage 3 est plate-forme horizontale fixe 9. L'extrémité supérieure de l'arbre 3 est monté un axe horizontal 10 sur lequel sont rigidement fixés les plantes engrenage 11 et du soleil 12 fotobatareya (PV). L'engrenage 11 de l'arbre 10, la chaîne d'entraînement 13, avec une certaine réduction en raison de l'arbre de transmission 14 inverse actionneur 15 (Ml) DC. deux côtés, gauche 16 (Fl) et de l'article 17 (PT) Le 12 photoélectrique solaire (PE) sont fixés, et la cellule de deux équipes, en bas 18 (Pi) et la partie supérieure 19 (PV), l'équipe de cellule solaire.

Ces cellules solaires 16, 17, 18 et 19 par rapport à la surface de travail 12 photoélectrique (PE) est de préférence fixée à un angle de 250 ... 255 ° C Sur la plate-forme 9, le dos de suivi du soleil, sur le support 20, une cellule photoélectrique arrière en option 21 (FZ) monté sur le plan horizontal à un angle de la moitié de l'angle zénithal maximum du soleil. Cet angle est la technique de manière efficace pour assurer la cellule photoélectrique 21 (FZ) la lumière du soleil en toute position zénithal du soleil sur le retour de puissance de côté. Equator angle zénithal maximum du soleil est 66,5 ... 90º, nos latitudes moyennes - 15 ... 40º, selon la période de l'année. Puis, respectivement, les angles zénithal l'installation photocellule 21 (FZ) étaient 33 ... 45º et 20º ... 7.5, et cela correspond au coefficient de réflexion de 5 ... 6% et 4,7 ... 4,7%. Considérant que l'angle droit de l'incidence de la réflectance solaire de 4,7%, ce qui pour la simplicité de conception de l'installation d'une telle cellule solaire 21 est appropriée.

Coins de l'installation de commande photoélectrique 16, 17, 18 et 19 justifiées de la même position, à savoir, ils sont la lumière du soleil relativement permanent à un angle de 15 ... 20º, avec 39% de réflexion, du soleil à un écart de 15 ... 20º, angle de travail d'un côté est augmentée de cette valeur, l'autre diminue. Puis, d'une main reflète les rayons lumineux atteignent 6,6 ... 9,8%, d'autre part à 100%. Cela garantit l'efficacité desdites cellules solaires.

système d'énergie solaire électrique comprend photocellules solaires puissance "PE", qui à travers le commutateur de BK1 comporte des bornes + et - courant continu pour le consommateur. La puissance d'alimentation du système d'alimentation à travers la diode inverse "D1" connecté pile "AA" avec interrupteur "BK2", mais aussi à la diode "D1" est réglé voltmètre mesure "V1" de l'énergie solaire photoélectrique tension "PE". La puissance de sortie et régler le voltmètre tension "V2" dans le réseau d'électricité et l'ampèremètre "A". Il dispose de deux cellules photoélectriques commande zénithales - Upper "PV" et inférieure "Pi" connectée blessure à l'opposé malotochnogo polarisé relais "RP1", deux relais de commande d'azimut - droit "Fp" et à gauche "Fl" connecté à l'opposé blessure polarisée malotochnogo relais "WP2", commande et photocellule "FL", situé sur la face arrière de l'orientation solaire, qui est relié à la "WP3" enroulement relais polarisé. Tout malotochnye intermédiaire relais "RP1", "WP2" et "RP3" ont un neutre ancré au circuit contacts gauche et droite dans la chaîne qui a fixé les relais de direction d'enroulement, respectivement, "WP1" - "PC1" et "PC2" à "WP2 "-" PC3 "et" PC4 "sur" RP3 "-" PC5 ". Tous les relais exécutifs "PC1" ... "PC5" à travers l'ancre "RP1", "WP2", "RP3" directement raccordés au réseau d'alimentation électrique et le commutateur "PC5" est parallèle à une chaîne supplémentaire, y compris les contacts normalement fermés "PC3 .2 "," RS4.2 "et des contacts normalement ouverts propre" de RS5.1 ".

Tous les contacts normalement fermés de direction relais "PC1", "PC2", "PC3" et "CP4" est reliée à une phase de l'alimentation, tels que "-", et ses contacts normalement ouverts - dans une phase différente de la puissance, tel que «+», tandis que chacun de ces circuits est pourvue d'un fin de course, respectivement «KV1», «SW2», «KB3" normalement fermé "KV-4". Entre ancres relais "PC1" et "PC2" connecté réversible moteur "M1" DC, et entre les ancres de relais "PC3" et "PC4" - moteur réversible "M2". En même temps, les contacts normalement ouverts "RS4.1" contacts normalement ouverts connectés en parallèle "RS5.2". Pour le circuit de contrôle visuel photoélectrique "PV" enabled LED "D2", et la sortie - signal du feu "L".

PUISSANCE FONCTIONNE COMME SUIT

Fotobatareya solaire "PV" l'énergie solaire est guidé par des faisceaux lumineux et génère la tension d'électricité estimée et DC. Avec le commutateur "BK1" fournit un utilisateur de puissance, et lorsque l'interrupteur est "BK2" la batterie est en charge, "AK", qui est quand la tension tombe sur le «PV» photoélectrique, comme la couverture nuageuse ou la nuit, fournit la puissance d'alimentation utilisateur. Ce voltmètre "V1" montre la véritable tension à photobatteries "PV", un "V2" - la puissance de sortie sur la base de la batterie "AA".

La diode "D1" empêche la charge de la batterie "AK" sur le réseau électrique photoélectrique "PV" si elle ne fonctionne pas pour assez. photocellules de travail "PV" est contrôlé par une diode "D2" et l'ensemble de la station - Témoin lumineux "L".

Le matin commence le zénith et l'azimut du soleil en mouvement. Avec l'augmentation de l'angle zénithal du soleil à 15 ... 20º conduit à la couverture de la cellule photoélectrique supérieure "EF", dans lequel le électrique courant continu généré et fourni à la bobine "RP1" dans une direction, alors que la cellule photoélectrique "Pi" inférieur obscurcie et génère de l'électricité. Winding "RP1" attire le relais d'armature "RP1" et ferme ses contacts gauche et soulève l'enroulement "PC1" actuel du relais, qui ouvre ses contacts normalement fermés "PC1" et ferme les contacts normalement ouverts "PC1" jette ainsi son ancrage sur une deuxième phase, notamment sur le «+», et à travers les contacts "KB1" et les contacts normalement fermés "PC2" jette moteur réversible courant "ml" (15) que l'arbre tourne une roue dentée 14 et par l'intermédiaire d'un entraînement à chaîne 13 - engrenage 11 avec l'arbre 10, avec fotobatareey "PV" fixée à la droite (sur le dessin), i.e. augmentation de l'angle zénithal. Il éclairage d'alignement photocellules top "PV" et inférieure "Pi", qui sont produites par le même bas à contre-courant bobine de relais "RP1", qui est hors tension et abaisse son point d'ancrage "RP1", respectivement, de-dynamise l'enroulement du relais "PC1", le dernier libère sa ancre "PC1" et désactive le lecteur inverse "M1" arrête zénith tour. Avec augmentation supplémentaire solaire angle zénithal opération décrite est répétée au cours de la première moitié de la journée.

Au cours de la deuxième moitié de la journée il y a un angle diminution du zénith du soleil.

Avec la diminution de l'angle du soleil zénithal 15 ... 20º conduit à la couverture de la cellule photoélectrique inférieure "Pi" qui est produit par une électricité courant électrique fourni à la bobine et "RP1" dans l'autre sens direct, la cellule photoélectrique "PV" supérieure obscurcie et génère. Winding "RP1" attire le relais d'armature "RP1" et ferme ses contacts à droite et soulève l'enroulement "PC2" actuel du relais, qui ouvre ses contacts normalement fermés et ferme les contacts normalement ouverts "PC2", donc à travers les contacts normalement fermés, "SW2" et "PC1" jette un courant d'entraînement inverse "M1" (15) que son arbre actionne le mécanisme de rotation inverse 14 et par l'intermédiaire du pignon de chaîne 13 - engrenage 11 avec l'arbre 10, avec fotobatareeey "PV" monté sur lui dans le sens antihoraire (sur le dessin), i.e. réduit l'angle zénithal. Il éclairage alignement photocellules inférieur "Fn" et la partie supérieure "PV", qui sont produits par la même faible bobine compteur de relais de courant "RP1", celui-ci est hors tension et abaisse son point d'ancrage "RP1", respectivement, désexcite l'enroulement du relais "PC2", le dernier abaisse votre ancre "PC2" et désactive le lecteur inverse "M1". Arrête zénith tour. Avec un autre angle zénithal diminution du cycle solaire de l'opération est répétée jusqu'au coucher du soleil.

Dans le même temps le soleil change la position d'azimut au cours de la journée de l'est à l'ouest. Dans ce cas, de la même façon, il y a une augmentation de l'angle d'incidence de la lumière solaire sur la cellule de droite "$ n", et la variation de la photocellule gauche "Fl." photocellule droite produit un courant, qui est alimenté à la bobine, "WP2" relais, celui-ci est activé et ferme l'ancre "PP2" sur le contact de gauche, et augmente le courant de bobine du relais "PC3", qui ouvre ses contacts normalement fermés et ferme des contacts normalement ouverts " RS3.1 ", mettant ainsi à inverser la tendance actuelle" M2 "(6). Dernière 5 à travers l'arbre de vis sans fin et engrenage 4 tourne l'arbre vertical 3 à droite et tourne toute la station en position azimutale du soleil. Lorsque l'alignement d'azimut des deux cellules solaires "$ n" et "FL" un petit angle au soleil produisent les mêmes petits courants qui sont équilibrés sur le "WP2" enroulement, ce dernier est mis hors tension et abaisse son ancre "WP2". Supply Chain Executive relais "PC3" est mis hors tension, ce qui réduit son ancre "RS3.1" et désactive le lecteur «M2» (6). rotation Azimuth arrête la station. Une autre modification de l'azimut du soleil opération est répétée jusqu'au coucher du soleil.

Puissance dort «à rebours» à l'est.

Dans la matinée, lorsque les rayons du soleil tombent sur sa cellule photoélectrique arrière "FL" (21), celui-ci génère un courant électrique à la bobine "RP3" relais qui ferme sa chaîne d'ancre pouvoir exécutif relais "PC5". Celui-ci ferme ses contacts "RS5.1" et autobloquants par la normalement fermée "RS3.1" et contacts «RS4.2» de relais dans le même temps, les contacts de relais "RS5.2" est placé sous le lecteur de courant inverse "M2" (6) lequel arbre 5 par l'engrenage à vis sans fin 4 et tourne un arbre vertical 3 vers la gauche et se tourne vers l'ensemble de la station jusqu'à ce que la lumière du soleil va tomber sur la cellule photoélectrique gauche angle "Fl" de 15 ... 20º, à savoir à l'orientation de la station au soleil à un angle de 140 ... 150º. Dernière génère un courant électrique à la bobine, "WP2" sens inverse et ferme son ancre pour le bon contact, «WP2», remettant ainsi en courant, le relais de sortie "PC4", que vos contacts "R4.2" ouvre la chaîne relais d'alimentation "PC5, ferme son contacts "RS4.1" et continuer à tourner la centrale comme décrit ci-dessus pour aligner le photocellules illumination "$ n" et "FL". Par conséquent, le relais hors tension "PC5" abaisse vos contacts "RS5.2" et "RS5.1" régime vient dans sa position initiale.

Après une telle rotation azimutale en même temps commencer à travailler les cellules solaires, "PV" et "Pi", qui de cette manière fournissent la station d'orientation zénithale.

Selon les termes de la météo (nuages, pluie) l'orientation du pouvoir peut arrêter en toute position, par exemple, à tout moment de la journée entre le lever et le coucher du soleil. Dans ce cas, le rendement sous les rayons du soleil ou retombe "FL" ou station "Fl" et en tout cas seront orientées de la manière décrite. En partie ensoleillé inversion de l'azimut du soleil se produira en raison du travail de la cellule "Fp".

Si l'orientation de la station a cessé d'angle coucher de soleil d'azimut de plus de 145 ... 150º, à savoir presque du matin au soir, les rayons du soir ne seront pas ouvrir une cellule droite "$ n", mais revenir à la cellule "FL". On décrit une station de chemin tour est (à gauche). Dans ce cas, aucun des "Fp" et "Fl" ne tombe pas sous les rayons du soleil. La station sera développé aussi longtemps que les clics et tourne l'interrupteur de fin de course hors restrictions à son tour "KV-4" gauche restent prêts à travailler avec le lever du soleil. Le matin au lever des rayons du soleil tomber sur le "$ n", et décrit il assure que l'azimut tourner la puissance droite, dans ce cas, l'interrupteur de fin de course est libéré, "KV-4", fournissant une chaîne tour d'alimentation gauche.

Tout au long de la chaîne alimentaire disques de travail "M1" et "M2" tourne respectivement incorporé fin de course "KV1", "SW2", "KB3" et "KV-4", à l'exception des situations d'urgence dans le circuit électrique aussi bien et peut travailler la nuit par hasard sources lumineuses telles que les phares de voitures, de projecteurs et d'autres.

Circuits à relais peuvent être assemblés sur le commutateur électronique. Virage à droite poste exclus afin d'éviter l'application d'un certain nombre de bagues collectrices. Ainsi fournit autour du zénith d'horloge et station azimut auto-orientation, la simplicité et la fiabilité élevée.

SOURCES D'INFORMATION

1. Tournesol solaire. NPP "Kvant", Moscou 2002

2. R.R.Aparisi, B.A.Garf "L'utilisation de l'énergie solaire"; Moscou Academy of Sciences, 1958, pp. 39-43. (Prototype).

REVENDICATIONS

1. Centrale solaire, qui comprend un arbre vertical avec la rotation azimutale de l'unité sur laquelle la plate-forme est fixe, et sur l'extrémité supérieure des sites ci-dessus installés avec arbre horizontal d'entraînement en rotation du zénith, qui a obtenu le fotobatareya solaire équipé d'un système automatique de zénith et d'azimut durs pour le soleil de suivi qui comprend la commande relais photocellules malotochnyh et relais exécutif moteur d'entraînement réversible, dans lequel lesdites cellules photoélectriques commande de relais de malotochnyh montés dans quatre avions par rapport aux côtés des photocellules solaires, de préférence à un angle à 250-255º sa surface active.

2. La centrale électrique solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotation azimutale d'un axe vertical d'une commande supplémentaire dans la direction photocellule angle de suivi en azimut opposé au plan horizontal, égale à la moitié de l'angle au zénith maximal du soleil, et ses contacts connectés en parallèle au circuit de relais malotochnogo d'alimentation en série à travers les contacts normalement fermés du relais de gauche et tourne à droite suivi azimut et contacts normalement ouverts du relais exécutif avec des contacts normalement ouverts du relais de virage à gauche connecté en parallèle des contacts normalement ouverts du relais photoélectrique supplémentaire.

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Date de publication 03.02.2007gg