Солнечная фотоэлектрическая станция
Владельцы патента RU 2371641:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский Государственный Аграрный Университет (RU)
Использование: для преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности в конструкциях солнечных энергетических установок. Сущность изобретения: солнечная фотоэлектрическая станция содержит фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, которая выполнена в виде переносного сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме и представляющего собой каркас с натянутым на него полотном тента, при этом фотоэлектрические модули расположены на наружной поверхности тента и прикреплены к ней с помощью «липучек», при этом фотоэлектрические модули прикреплены таким образом, что их оси совмещены с ребрами жесткости жилища. Технический результат изобретения заключается в уменьшении материалоемкости станции, снижении времени развертывания в рабочее состояние и складывания в компактный объем для транспортирования и использовании в мобильных энергетических установках. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям солнечных энергетических установок.
Известна солнечная фотоэлектрическая станция, состоящая из блоков солнечных батарей на основе стеклянных газонаполненных модулей и опорной конструкции, составленной из унифицированных элементов (два типоразмера стержней и унифицированного узлового элемента) (Селиванов Н.П. Энергоактивные здания [Текст] / Н.П.Селиванов, А.И.Мелуа, С.В.Зоколей и др.; Под ред. Э.В.Сарнацкого и Н.П.Селиванова. - М.: Стройиздат, 1988. - 376 с.: ил. с.114-116, 138-139).
Недостатками данного устройства являются:
- большая масса опорной конструкции на единицу фотоприемной поверхности, связанная с тем, что с целью обеспечения высокой степени унификации стержни, работающие на растяжение и сжатие, имеют одинаковое поперечное сечение;
- сложность транспортирования из-за хрупкости стеклянного покрытия модулей и, как правило, больших линейных размеров деталей опорной конструкции.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечная фотоэлектрическая станция, принятая в качестве прототипа, содержащая фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, при этом фотоприемная поверхность модулей выполнена гофрированной или имеет форму лент, натянутых между элементами опорной конструкции, в которой все элементы, работающие на растяжение, выполнены в виде продольных и поперечных струн, а элементы, работающие на сжатие, выполнены из стержней, упирающихся одним концом в разжимной узел, а другим - в перекрестье продольных и поперечных струн, образуя пространственную ферму (Пат. РФ №2127008, МПК6 Н01L 31/045, 1999. Заявка на изобретение России).
К недостаткам прототипа следует отнести:
- сложность конструкции;
- трудность и продолжительность монтажа и демонтажа (для мобильных установок).
Технический результат - повышение эксплуатационной надежности за счет обеспечения возможности многократной сборки, разборки и транспортирования станции.
Технический результат достигается тем, что солнечная фотоэлектрическая станция содержит фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, а опорная конструкция выполнена в виде переносного сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме и представляющего собой каркас с натянутым на него полотном тента, при этом фотоэлектрические модули расположены на наружной поверхности тента и прикреплены к ней с помощью «липучек», при этом фотоэлектрические модули прикреплены таким образом, что их оси совмещены с ребрами жесткости жилища.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 приведен общий вид фотоэлектрической станции, где в качестве сборно-разборного жилища выступает туристическая палатка.
На фиг.2 - элемент крепления фотоэлектрического модуля к тенту.
Солнечная фотоэлектрическая станция 1 содержит фотоэлектрические модули 2 и опорную конструкцию в виде сборно-разборного жилища 3, приближающегося к полусферической форме. Переносное сборно-разборное жилище 3 представляет собой каркас 4 с натянутым на него полотном тента 5. Фотоэлектрические модули 2 расположены на наружной поверхности тента 5 и прикреплены к ней с помощью «липучек» 6. Один элемент 7 «липучки» прикреплен к тыльной поверхности фотоэлектрического модуля 2, а второй 8 - к полотну тента 5. Фотоэлектрические модули 2 прикреплены таким образом, что их оси 9 совмещены с ребрами жесткости 10 жилища 3. В качестве сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме, могут выступать, например, туристическая палатка, юрта, чум, яранга, торговая палатка, летнее кафе и т.п.
Станция работает следующим образом.
Вначале солнечную фотоэлектрическую станцию 1 монтируют. Предварительно на наружную поверхность тента 5 прикрепляют (например, пришивают) элементы «липучек» 8, например по одной штуке на каждый закрепляемый угол фотоэлектрического модуля 2 (если модуль квадратной или прямоугольной формы - то потребуется четыре элемента «липучек» 8). Другие элементы «липучек» 7 крепят (например, клеят) на тыльной поверхности фотоэлектрического модуля 2. Количество фотоэлектрических модулей 2 определяют исходя из необходимой мощности солнечной фотоэлектрической станции 1. Далее собирают каркас жилища и на него расстилают и крепят полотно (или полотна, если их несколько, как в яранге) тента 5. Затем совмещают элементы «липучек» 7 на фотоэлектрических модулях 2 и элементы 8 «липучек» на полотне тента и путем легкого нажатия крепят фотоэлектрические модули 2 по месту. Полотно тента 5 размещают обычно так, чтобы при нахождении Солнца в зените в день солнечного солнцестояния (22 июня) тень шеста (не показан), установленного у подножия жилища вертикально, падала в вершину жилища и относительно ее количество фотоэлектрических модулей 2, расположенных слева и справа на полотне тента 5, было приблизительно одинаково. При этом желательно, чтобы все фотоэлектрические модули 2 находились на освещаемой Солнцем поверхности.
Размещение фотоэлектрических модулей 2 на поверхности, приближающейся к сферической форме (идеальная сфера на поверхности палатки, чума или яранги практически недостижима), повышает эффективность использования солнечной энергии, т.к. солнечные лучи всегда перпендикулярны поверхности сферы.
Фотоэлектрические модули 2 соединяют между собой электрически, в зависимости от требуемого напряжения и тока. При попадании солнечной радиации на поверхность солнечных фотоэлектрических элементов, составляющих фотоэлектрические модули, фотоэлектрическая станция вырабатывает напряжение постоянного тока, которое может быть использовано людьми, проживающими в сборно-разборном жилище (палатке, чуме, яранге): для его освещения (например, компактными люминесцентными лампами или светодиодами; электроснабжения бытовых приборов (телевизор, магнитофон), например с использованием инвертора тока (путем преобразования, например, 6 В постоянного тока в 220 В переменного тока).
В результате использования изобретения уменьшается материалоемкость станции, она не требует значительного времени на развертывание в рабочее состояние и складывание в компактный объем для транспортирования и может быть использована в мобильных энергетических установках.
Указанная конструкция солнечной фотоэлектрической станции:
- обеспечивает снижение массы станции на единицу фотоприемной поверхности, поскольку отпадает необходимость в опорной конструкции;
- позволяет использовать ее в качестве мобильной установки, поскольку обладает малыми затратами времени на сборку и разборку;
- позволяет осуществлять, например, сезонное изменение угла поворота фотоприемной поверхности для слежения за Солнцем, например, в полярной системе координат, путем соответствующего изменения положения полотна тента при перемещении сборно-разборного жилища с места на место.
Предлагаемая солнечная фотоэлектрическая станция может быть легко изготовлена и использована как в сельском хозяйстве (в чумах и ярангах на отгонных пастбищах оленеводов), в палатках геологов и туристов, так в торговле (торговые палатки, летние кафе) и других сферах деятельности людей.
Солнечная фотоэлектрическая станция, содержащая фотоэлектрические модули и опорную конструкцию, отличающаяся тем, что опорная конструкция выполнена в виде переносного сборно-разборного жилища, приближающегося к полусферической форме и представляющего собой каркас с натянутым на него полотном тента, при этом фотоэлектрические модули расположены на наружной поверхности тента и прикреплены к ней с помощью «липучек», при этом фотоэлектрические модули прикреплены таким образом, что их оси совмещены с ребрами жесткости жилища.
