Солнечная электростанция и способ ее эксплуатации

 

Изобретение относится к аэростатной технике, в частности к солнечным электростанциям, размещенным на привязных летательных аппаратах легче воздуха. Цель изобретения - упрощение эксплуатации. Устройство содержит поле солнечных элементов 1, узлы для их крепления 2, летательные аппараты 3 и 4 легче воздуха, механизмы поворота поля солнечных элементов 5, гибкие тяги 6, механизмы вертикального перемещения 7 и 8 летательных аппаратов. Поле солнечных элементов 1 смонтировано между летательными аппаратами 3 и 4. Расстояние между осями механизмов 7 и 8 вертикального перемещения летательных аппаратов 3 и 4 удовлетворяет неравенству B≥ L-2h_мин, где L - длина поля солнечных элементов 1; h_мин - минимальная высота расположения поля солнечных элементов 1, на которой производятся монтаж, наладка и обслуживание электростанции. Способ эксплуатации солнечной электростанции включает ее размещение на привязных летательных аппаратах 3 и 4 и подъем на высоту, превосходящую максимальную высоту облачности для данного региона. Летательные аппараты 3 и 4 располагают длинными осями по линии восток-запад. Ориентируют поле солнечных элементов 1 на солнце, вращая его вокруг оси, которую устанавливают под углом α, равным географической широте места расположения электростанции, путем разнесения летательных аппаратов 3 и 4 по высоте. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к аэростатной технике, в частности к солнечным электростанциям, размещенным на привязных аэростатах, для производства электроэнергии с использованием возобновляемого, альтернативного и экологически чистого источника энергии Солнца, и может быть использовано в любом регионе мира, в том числе в облачных и студеных районах, как в автономном режиме, так и в совокупности с другими действующими электростанциями.

Известна солнечная электростанция, содержащая привязные летательные аппараты легче воздуха с гибкими тягами и механизмами вертикального перемещения, поле солнечных элементов с узлами их крепления и механизмами поворота.

Известен также способ эксплуатации солнечной электростанции [1] при котором ее размещают на привязных летательных аппаратах легче воздуха и поднимают на высоту, превосходящую максимальную высоту облачности для данного региона, и ориентируют поле солнечных элементов на солнце путем его вращения.

Недостатком солнечной электростанции и способа ее эксплуатации является сложность эксплуатации.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации.

Это достигается тем, что в известной солнечной электростанции поле солнечных элементов смонтировано между летательными аппаратами, а расстояние между осями механизмов вертикального перемеще- ния летательных аппаратов удовлетворяет неравенству b ≥ L 2h_мин, где L длина поля солнечных элементов, h_мин минимальная высота расположения поля солнечных элементов, на которой производятся монтаж, наладка и обслуживание электростанции.

Кроме того, в известном способе эксплуатации солнечной электростанции располагают летательные аппараты длинными осями по линии восток-запад, а вращение поля солнечных элементов осуществляют вокруг такой оси, которую устанавливают под углом α равным географической широте места расположения электростанции, путем разнесения летательных аппаратов по высоте.

На фиг. 1 показана солнечная электростанция, общий вид; на фиг. 2 ориентация электростанции на восход солнца; на фиг. 3 то же, в полдень; на фиг. 4 то же, в момент захода солнца; на фиг. 5 схема расположения гибких тяг при монтаже поля солнечных элементов.

Устройство содержит поле солнечных батарей 1, узлы 2 для их крепления, верхний 3 и нижний 4 летательные аппараты легче воздуха, поворотные устройства 5, гибкие тяги 6, механизм 7 вертикального перемещения нижнего летательного аппарата и механизм 8 вертикального перемещения верхнего летательного аппарата.

Поле 1, смонтированное вместе с конструкцией 2 на земле, прикреплено к летательным аппаратам 3 и 4 при помощи поворотных устройств 5. Аппараты 3 и 4 гибкими тягами 6 соединены с механизмами 7 и 8.

Работает устройство следующим образом.

Поле 1, конструкция 2, устройство 5 при вращении механизмов 7 и 8 в направлении увеличения длины тяг 6 поднимаются в воздух. Симметричный и одновременный подъем аппаратов 3 и 4 осуществляется до тех пор, пока поле 1 не окажется выше максимальной высоты облачности для данного региона. После достижения указанной высоты механизм 7 останавливается, прекращая подъем аппарата 4. Механизм 8 продолжает работать в направлении увеличения длины тяг 6, связанных с аппаратом 3 и подъемом этого аппарата. Подъем аппарата 3 производится до тех пор, пока линия, соединяющая оси аппаратов 3 и 4, образует угол α с линией горизонта, равный географической широте места размещения электростанции.

Размещение механизмов 7 и 8 на земле таково, что длинные оси аппаратов 3 и 4 направлены по линии восток-запад и расстояние между осями механизмов 7 и 8 выбрано таким, чтобы b ≥ L 2h_мин.

Для передачи выработанной на солнечной электростанции электроэнергии используются гибкие тяги 6. После подъема поля 11 и конструкции 2 в проектное положение, когда линия, проведенная через оси аппаратов 3 и 4 образует угол α с линией горизонта, устройствами 5 производится их поворот в такое положение, чтобы солнечные лучи падали на поле 1 под углом, близким к 90^о.

В случае, если в момент восхода солнца поле 1 было ориентировано на восток (см. фиг. 2), то к полудню поле 1 поворачивается устройствами 5 на угол, равный 90^о (см. фиг. 3). К моменту захода солнца поле 1 занимает вертикальное положение (см. фиг. 4), отличное от изображенного на фиг. 2 положения тем, что солнечные лучи на поле 1 попадают под прямым углом с запада. За ночную половину суток поле 1 и конструкция 2 разворачиваются в направлении с запада на восток, подготавливая электростанцию к работе при восходе солнца.

Подъемная сила верхнего летательного аппарата Р_в.а. 0,5 m(1+sin α), а нижнего Р_н.а. 0,5 m cos α Изготовление верхнего аппарата на подъемную силу, меньшую 0,5 m(1+sin ), не позволяет поднять в воздух поле 1, конструкцию 2 и механизм 5 на высоту, обеспечивающую нужный угол α Точно также изготовление нижнего летательного аппарата на подъемную силу, меньшую 0,5 ˙m˙cosα, не позволяет поднять поле 1, конструкцию 2 и механизм 5 с углом α (m вес устройства).

Если подъемная сила верхнего аппарата имеет запас, то угол α будет больше заданного, что нежелательно, так как солнечные лучи будут падать на поле 1 под углом, отличным от заданного.

В случае расположения летательных аппаратов так, что их длинные оси не сориентированы по линии восток-запад, то солнечные лучи будут падать на поле 1 под углом, отличным от угла 90^о, что не позволяет работать электростанции с максимальным КПД.

Если расстояние между осями механизмов вертикального перемещения будет больше значения α 2 hмин, то угол между тягами 6 при минимальной высоте поля 1 будет меньше угла β 90^о, что допустимо.

Использование гибких тяг не только для вертикального перемещения, но и для передачи выработанной электроэнергии потребителям, позволяет уменьшить металлоемкость электростанции за счет отсутствия специальных токопроводов.

Солнечная электростанция может работать как с аккумуляторами, которые будут запасать выработанный излишек электроэнергии и отдавать ее потребителям в темное время суток, так и в комплексе с наземными электростанциями, покрывающими нагрузку в темное время суток.

Формула изобретения

1. Солнечная электростанция, содержащая привязные летательные аппараты легче воздуха с гибкими тягами и механизмами вертикального перемещения, поле солнечных элементов с узлами их крепления и механизмами поворота, отличающаяся тем, что, с целью упрощения эксплуатации, поле солнечных элементов смонтированно между летательными аппаратами, а расстояние между осями механизмов вертикального перемещения летательных аппаратов удовлетворяет неравенству b ≥ L 2h_min, где L длина поля солнечных элементов; h_min минимальная высота расположения поля солнечных элементов, на которой производится монтаж, наладка и обслуживание электростанции.

2. Способ эксплуатации солнечной электростанции, при котором ее размещают на привязных летательных аппаратах легче воздуха и поднимают на высоту, превосходящую максимальную высоту облачности для данного региона, и ориентируют поле солнечных элементов на солнце путем его вращения, отличающийся тем, что располагают летательные аппараты длинными осями по линии восток-запад, а вращение поля солнечных элементов осуществляют вокруг такой оси, которую устанавливают под углом α, равным географической широте места расположения электростанции, путем разнесения летательных аппаратов по высоте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5