Гелиоветровая энергетическая установка

 

Изобретение относится к гелио- и ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую. Технический результат, заключающийся в увеличении мощности и повышении эффективности работы установки, обеспечивается за счет того, что гелиоветровая энергетическая установка, содержащая ветроагрегат, электрогенератор которого установлен на вертикальном стволе, и солнечные батареи, согласно изобретению дополнительно содержит хвостовую балку и аккумулятор, причем балка выполнена коробчатого сечения и прикреплена к тыльной части электрогенератора на подвижном шарнире, при этом одна горизонтальная и две боковые солнечные батареи, связанные между собой поворотными шарнирами и подпружиненные с обоих концов, прикреплены на шарнирах к верхней части балки, а дугообразные солнечные батареи прикреплены на шпильках и стержнях к стволу по его высоте, причем между тыльной частью электрогенератора и глухим днищем балки установлен клин, связанный с ручным приводом через сухарь, прикрепленный к нижней части электрогенератора с помощью планки. 2 ил.

Изобретение относится к гелио- и ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую.

Известна энергоустановка, содержащая концентратор солнечной энергии в виде ветроколеса с лопастями, приемник солнечной энергии и электрогенератор, вал которого кинематически связан с валом ветроколеса (см. SU 918707 А, кл. F 24 J 3/02, 07.04.1982).

Известная энергоустановка имеет невысокий КПД и сложна по конструкции.

Известна солнечно-ветровая энергоустановка, содержащая приемники солнечной и ветровой энергии, параллельно подключенные через преобразователь к электролизеру, электрогенератор, ресиверы и насос, сообщенный на выходе с электролизером и электрически подключенный к генератору (см. SU 1725038 А1, кл. F 24 J 2/42, F 03 D 9/02, 07.04.1992). Известная энергоустановка имеет низкую эффективность, сложна по конструкции и требует значительных затрат на эксплуатацию и обслуживание.

Известна гелиоветровая энергетическая установка, содержащая ветроагрегат, электрогенератор которого установлен на вертикальном стволе, и солнечные батареи (см. DE 3614110 А1, кл. F 03 D 3/00, 29.10.1987), по совокупности существенных признаков изобретения принятая за ближайший аналог (прототип).

Известная установка имеет низкую мощность и эффективность работы, поскольку содержащиеся в ней солнечные батареи преобразуют энергию солнечной радиации только в постоянный электрический ток.

Технический результат, заключающийся в увеличении мощности и повышении эффективности работы установки, обеспечивается за счет того, что гелиоветровая энергетическая установка, содержащая ветроагрегат, электрогенератор которого установлен на вертикальном стволе, и солнечные батареи, согласно изобретению дополнительно содержит хвостовую балку и аккумулятор, причем балка выполнена коробчатого сечения и прикреплена к тыльной части электрогенератора на подвижном шарнире, при этом одна горизонтальная и две боковые солнечные батареи, связанные между собой поворотными шарнирами и подпружиненные с обоих концов, прикреплены на шарнирах к верхней части балки, а дугообразные солнечные батареи прикреплены на шпильках и стержнях к стволу по его высоте, причем между тыльной частью электрогенератора и глухим днищем балки установлен клин, связанный с ручным приводом через сухарь, прикрепленный к нижней части электрогенератора с помощью планки.

На фиг.1 изображена гелиоветровая энергетическая установка (общий вид); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Гелиоветровая энергетическая установка содержит ветроагрегат 1, электрогенератор 2 которого установлен на вертикальном стволе 3, одну горизонтальную солнечную батарею 4 и две боковые батареи 5 и 6, хвостовую балку 7, выполненную коробчатого сечения, и аккумулятор 8, причем балка 7 прикреплена к тыльной части электрогенератора 2 на подвижном шарнире 9, при этом батареи 4, 5, 6 связаны между собой поворотными шарнирами 10 и подпружинены с обоих концов пружинами 11 и 12 и прикреплены на шарнирах 13 и стержнях 14 к верхней части балки 7, а дугообразные солнечные батареи 15 жестко прикреплены на шпильках 16 и стержнях 17 к стволу 3 по его высоте, причем между тыльной частью электрогенератора 2 и глухим днищем 18 балки 7 установлен клин 19, связанный посредством шарового стержня 20 с ручным приводом 21, имеющим маховик 22. Привод 21 через ленточную резьбу 23 контактирует с сухарем 24, прикрепленным к нижней части электрогенератора 2 с помощью планки 25, при этом электрогенератор 2 на верхнем конце вертикального ствола 3 закреплен через поворотный подшипник 26, балка 7 имеет с боковых поверхностей окна 27. Аккумулятор 8, заполненный теплоемкой средой (зимой антифризом), снабжен электронагревателями 28, нагретую среду при отсутствии ветра и солнца подают в термопреобразователь для получения и бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией. При этом боковые солнечные батареи 5 и 6 соединены с балкой 7 через стержни 29, причем стержни 29 жестко прикреплены к балке 7 и имеют резиновые наконечники-амортизаторы 30.

Величину угла L расположения балки 7 по отношению к оси ветроагрегата 1 устанавливают на период основного солнцестояния помесячно и определяют опытным путем. Фотоэлектрические преобразователи 31 расположены в солнечных батареях 4, 5 и 6 и максимально ориентированы к Солнцу. Ветроагрегат 1 вырабатывает переменный электрический ток, а солнечные батареи 4, 5, 6 - постоянный. Электронагреватели 28 могут быть подключены к любому источнику питания.

Гелиоветровая энергетическая установка работает следующим образом. Балка 7 с установленными на ней солнечными батареями 4, 5 и 6 служит для ветроагрегата 1 в качестве оперения и разворачивает ветроколесо навстречу ветровым потокам круглосуточно. Электрогенератор 2 при этом вырабатывает электроэнергию, поступающую в общую электрическую сеть. Солнечные батареи 4, 5, 6 и 15 с помощью фотоэлектрических преобразователей 31, эффективно использующих как прямую, так и рассеянную солнечную радиацию за световой день, вырабатывают электроэнергию постоянного тока и подают в общую электрическую сеть через умформер. Часть электроэнергии при этом поступает к электронагревателям 28, аккумулятору 8. Нагретую теплоемкую среду подают из аккумулятора 8 на термопреобразователь, который восполняет дефицит энергии в период отсутствия ветра и солнечной радиации. Солнечные батареи 15 жестко прикреплены к стволу 3 своей поверхностью в виде полукруга и направлены в сторону траектории движения Солнца с целью максимального получения и преобразования солнечной энергии в электрическую. Солнечные батареи 4, 5 и 6 подвижны относительно горизонтальной оси ветроагрегата 1 и могут быть установлены на определенный угол L в зависимости времени года и солнцестояния. Оптимальное значение угла L по месяцам может быть определено экспериментальным путем. Подъем солнечных батарей 4, 5 и 6 осуществляется путем ввертывания ручного привода 21 в сухарь 24, далее перемещение передается на шаровой стержень 20, который перемещает клин 19 вверх. Клин 19 своей правой плоскостью отжимает через глухое днище 18 балку 7 и поворачивает ее относительно поворотного шарнира 9 также вверх. При вращении маховика 22 в обратном направлении привод 21 будет опускаться, вытягивать клин 19 из зазора между электрогенератором 2 и балкой 7, которая будет опускаться вниз. Пружины 11 и 12 окна 27 и наконечники-амортизаторы 30 предназначены для снижения уровня вибрации солнечных батарей во время работы ветроагрегата 1. Установка на балке 7 солнечных батарей, а также их прикрепление к стволу 3 увеличит мощность энергоустановки в целом. При отсутствии ветра или солнечной энергии энергоустановка с пониженной мощностью с использованием аккумулятора 8 и термопреобразователя будет обеспечивать потребителей электрической энергией. Все основные элементы энергоустановки располагаются на высоте, загрязнение окружающей среды исключено.

Формула изобретения

Гелиоветровая энергетическая установка, содержащая ветроагрегат, электрогенератор которого установлен на вертикальном стволе, и солнечные батареи, отличающаяся тем, что дополнительно содержит хвостовую балку и аккумулятор, причем, балка выполнена коробчатого сечения и прикреплена к тыльной части электрогенератора на подвижном шарнире, при этом одна горизонтальная и две боковые солнечные батареи, связанные между собой поворотными шарнирами и подпружиненные с обоих концов, прикреплены на шарнирах к верхней части балки, а дугообразные солнечные батареи прикреплены на шпильках и стержнях к стволу по его высоте, причем между тыльной частью электрогенератора и глухим днищем балки установлен клин, связанный с ручным приводом через сухарь, прикрепленный к нижней части электрогенератора с помощью планки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2