Система дистанционного контроля и управления солнечным концентраторным модулем

Изобретение относится к гелиотехнике и может использоваться в системах управления солнечным концентраторным модулем для получения электрической и тепловой энергии. Технический результат состоит в повышении надежности централизованного контроля и управления солнечными концентраторными модулями с помощью дуплексной радиосвязи на двух частотах с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Для этого система содержит солнечный концентраторный модуль и два модема. При этом первый модем установлен на пункте контроля и управления, а второй модем установлен на удаленном объекте вместе с солнечным концентраторным модулем. Солнечный концентраторный модуль содержит приемник с двухсторонней рабочей поверхностью, цилиндрический концентратор, ветви, верхнюю кромку приемника с краями. Солнечный концентраторный модуль установлен в герметичном прозрачном полусферическом колпаке на герметичной коробке, внутри которой расположены буферная щелочная батарея и второй модем. Штыревая приемо-передающая антенна установлена в верхней части полусферы, а вся система закреплена на удаленном объекте. Каждый модем содержит задающий генератор, источник дискретных сообщений, фазовый манипулятор первый гетеродин, первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, усилитель мощности, дуплексер, приемо-передающую антенну, второй усилитель мощности, второй гетеродин, второй смеситель, усилитель второй промежуточной частоты, перемножитель, полосовой фильтр и фазовый детектор. 5 ил.

 

Предлагаемая система относиться к гелиотехнике, в частности к средствам управления солнечным концентраторным модулем для получения электрической и тепловой энергии.

Известны солнечные модули с концентраторами и система контроля и управления ими (авт. св. СССР №1.620.784; патенты РФ №№2.158.045, 2.172.451, 2.172.903, 2.206.837, 2.378.655, 2.474.827, 2.488.915; Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Концентраторы солнечного излучения. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007, с. 180 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемой является «Солнечный концентраторный модуль» (патент РФ №2.488.915, H04L 31/042, 2011), который и выбран в качестве прототипа.

Указанный модуль обеспечивает эффективную работу в течение всего светового дня в стационарном режиме без слежения за солнцем, увеличение концентрации солнечного излучения, а также повышение эффективности использования солнечной энергии в солнечном концентраторном модуле за счет отвода тепла от фотоприемника и использование его в режиме когенерации для производства энергии и тепла.

Следует отметить, что возобновляемые источники энергии (солнечные батареи, ветрогенераторы, микроГЭС) являются основными источниками автономной системы электроснабжения контейнерно-базовых несущих конструкций (КБНК), устанавливаемых и используемых в удаленных районах, в том числе и в районах Крайнего Севера. Контролировать и управлять указанными возобновляемыми источниками энергии целесообразно дистанционно с использованием радиоканала.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем повышения надежности централизованного контроля и управление солнечными концентраторными модулями с помощью дуплексной радиосвязи на двух частотах с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Поставленная задача решается тем, что система дистанционного контроля и управления солнечным концентраторным модулем, включающая солнечный концентраторный модуль, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, приемник с двухстороненней рабочей поверхностью, установленный в плоскости симметрии между фокальной осью концентратора и поверхностью концентратора, выполненного в виде зеркальных отражателей, при этом приемник установлен в плоскости симметрии цилиндрического концентратора, ветви концентратора в поперечном сечении образованы окружностями радиуса R, равного высоте Н приемника с центрами в точках O1 и O2, расположенными по краям приемника в верхней его кромке, фокальные оси ветвей цилиндрического концентратора, проходящие через центры окружностей O1 и O2, расположенными по краям приемника в верхней его кромке, фокальные оси ветвей цилиндрического концентратора, проходящие через центры окружностей O1 и O2 параллельно верхней кромке приемника, ориентированы в направлении север-юг и наклонены в северном полушарии к плоскости горизонта в южном направлении под углом φ=90°-α, где α - широта местности, в южном полушарии фокальные оси наклонены к горизонтальной поверхности в северном направлении под углом φ-90°-α, а в экваториальной зоне с широтой от 30° южной широты до 30° северной широты фокальные оси цилиндрического концентратора параллельны горизонтальной поверхности, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена двумя модемами, первый из которых размещен на пункте контроля и управления, а второй вместе с солнечным концентраторным модулем размещены на удаленном объекте, при этом солнечный концентраторный модуль размещается в герметичной прозрачной полусфере, на которой сверху установлена штыревая приемо-передающая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея и второй модем, каждый модем состоит из последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является выходом модема, причем первый модем излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω1г2пр1, а принимает на частоте ω2г1пр3, где ωг1, ωг2 - частоты первого и второго гетеродинов, ωпр1 - первая промежуточная частота, ωпр3 - третья промежуточная частота, частоты гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ωг2г1пр2, а второй модем, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω2, а принимает на частоте ω1.

Поперечное сечение солнечного концентраторного модуля с двухсторонним приемником и линейным цилиндрическим концентратором с апертурой 120° представлено на фиг. 1. Общий вид герметичной прозрачной полусферы и коробки изображен на фиг. 2. Структурная схема первого модема 16.1 представлена на фиг. 3. Структурная схема второго модема 16.2 представлена на фиг. 4 Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов, показана на фиг. 5.

Приемник 1 с двухсторонней рабочей поверхностью 2 и 3 установлен в плоскости симметрии цилиндрического концентратора 5, ветви 6 и 7 которого в поперечном сечении образованы окружностями радиуса R, равного высоте Н приемника 1 с центрами О1 и O2, расположенными по краям приемника в верхней его кромке, при этом фокальные оси ветвей цилиндрического концентратора, проходящие через центры окружностей O1 и O2 параллельно верхней кромке 8 приемника, ориентированы в направлении север-юг и наклонены в северном полушарии к плоскости горизонта в южном направлении под углом φ=90°-α, где α - широта местности, причем в южном полушарии фокальные оси наклонены к горизонтальной поверхности в северном направлении под углом φ=90°-α, а в экваториальной зоне с широтой от 30° южной широты до 30° северной широты фокальные оси цилиндрического концентратора параллельны горизонтальной поверхности 11.

Солнечный концентраторный модуль установлен в герметичном прозрачном полусферическом колпаке 12 на герметичной коробке 13, внутри которой расположены буферная щелочная батарея и второй модем 16.2. Штыревая приемо-передающая антенна 25.2 установлена в верхней части полусферы, и вся система закреплена на удаленном объекте 14 (КБНК)

Каждый модем 16.1 (16.2) содержит последовательно включенные задающий генератор 17.1 (17.2), фазовый манипулятор 19.1 (19.2), второй вход которого соединен с выходом источника 18.1 (18.2) дискретных сообщений, первый смеситель 21.1 (21.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 20.1 (20.2), усилитель 22.1 (22.2) первой промежуточной частоты, первый усилитель 23.1 (23.2) мощности, дуплексер 24.1 (24.2), вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной 25.1 (25.2), второй усилитель 26.1 (26.2) мощности, второй смеситель 28.1 (28.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 27.1 (27.2), усилитель 29.1 (29.2) второй промежуточной частоты, перемножитель 30.1 (30.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 20.1 (20.2), полосовой фильтр 31.1 (31.2) и фазовый детектор 32.1 (32.2) второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 27.1 (27.2), а выход является выходом модема 16.1 (16.2).

Система работает следующим образом.

При опросе определенного удаленного объекта (КБНК) и передачи на него команд и сообщений на пункте контроля и управления включается задающий генератор 17.1, который формирует высокочастотное колебание.

uc1(t)=Uc1·cos(ωct+φc1), 0≤t≤Tc1,

где Uc1, ωc, φс1, Tc1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания, которое поступает на первый вход фазового манипулятора 19.1. На второй вход фазового манипулятора 19.1 с выхода источника 18.1 дискретных сообщений подается моделирующий код M1(t), который содержит идентификационный номер опрашиваемого удаленного объекта, а также различные команды управлений. На выходе фазового манипулятора 19.1 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (Фмн)

uc1(t)=U1·cos(ωct+φк1(t)+φc1), 0≤t≤Tc1,

где φк1(t)={0, π] - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t), причем φк1(t)=const при кτэ<t<(к+1)τэ и может изменяться скачком при t=кτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2, …, N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc1 (Tc1=N·τэ), который поступает на первый вход первого смесителя 21.1, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина

uг1(t)=Uг1·cos(ωг1t+φг1).

На выходе смесителя 21.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 22.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

uпр1(t)=Uпр1·cos[ωпр1t+φк1(t)+φпр1], 0≤t≤Tc1,

где

ωпр1сг1 - первая промежуточная (суммарная) частота;

φпр1с1г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 23.1 мощности через дуплексер 24.1 поступает в приемо-передающую антенну 25.1, излучается ею в эфир на частоте ω1г2пр1, улавливается приемо-передающей антенной 25.2 удаленного опрашиваемого объекта и через дуплексер 24.2 и усилитель 26.2 мощности поступает на первый вход смесителя 28.2.

На второй вход смесителя 28.2 подается напряжение гетеродина 27.2

uг1(t)=Uг1·cos(φг1t+φг1)

На выходе смесителя 28.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 29.2 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

uпр2(t)=Uпр2·cos[ωпр2t+φк2(t)+φпр2], 0≤t≤Tc1,

где

ωпр2пр1г1 - первая промежуточная (разностная) частота;

φпр2пр1г1,

которое поступает на первый вход перемножителя 30.2, на второй вход последнего подается напряжение гетеродина 20.2

uг2(t)=Uг2·cos(ωг2t+φг2).

На выходе перемножителя 30.2 образуется напряжение

u3(t)=U3·cos[ωг1t-φк1(t)+φг1], 0≤t≤Tc1,

где

ωг1г2пр2;

φг1г2пр2,

которое выделяется полосовым фильтром 31.2 и поступает на первый информационный вход фазового детектора 32.2. На второй (опорный) вход которого подается напряжение Uг1(t) с выхода гетеродина 27.2 в качестве опорного напряжения. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 32.2 образуется низкочастотное напряжение

uн1(t)=Uн1·cosφк1(t), 0≤t≤Tc,

где ,

пропорциональное модулирующему коду M1(t). Это напряжение поступает на выход модема 16.2 на соответствующие исполнительные блоки и устройства и включает второй модем 16.2

При этом солнечный концентраторный модуль, установленный на удаленном объекте (КБНК), работает следующим образом.

Фотоприемник 1 размером 1,2 м × 2,5 м содержит 8 параллельных секций, в каждой из которых последовательно соединены 36 двухсторонних солнечных элементов размером 125×61,25 мм, каждая секция имеет развязывающие диоды (не показаны). Концентратор 5 выполнен из двух ветвей, поперечное сечение представляет собой окружности, равные высоте приемника в верхних его точках. Угловая апертура солнечного концентраторного модуля составляет 120°, геометрический коэффициент концентрации в полдень равен к=1,75. Площадь фотоприемника 3 м2, пиковая электрическая мощность фотоприемника при стандартной освещенности 1 кВт/м2 составляет 450 Вт, КПД 15%, пиковая электрическая мощность солнечного концентраторного модуля при оптическом КПД концентратора 0,88 и геометрическом коэффициенте концентрации 1,75 составляет 693 Вт. Солнечный концентраторный модуль с угловой апертурой 120° работает 8 часов в сутки. При этом он подзаряжает буферную щелочную батарею для работы в ночное время. Солнечное излучение попадает на концентратор, отраженное концентрированное излучение приходит на приемник 1 с двухсторонней рабочей поверхностью 2 и 3. Если концентратор 5 установлен стационарно, в первой половине дня работает одна ветвь концентратора, со стороны приемника, во второй половине дня - другая ветвь концентратора и другая сторона приемника. В полуденные часы концентратор обеспечивает освещение двух рабочих поверхностей приемника.

При включении второго модема 16.2 генератором 17.2 формируется высокочастотное колебание

uc2(t)=Uc2·cos(ωc2с2), 0≤t≤Tc2,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 19.2, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) с выхода источника 18.2 дискретных сообщений, который содержит информацию о параметрах и состоянии солнечного концентраторного модуля. На выходе фазового манипулятора 19.2 формируется сложный Фмн сигнал

u4(t)=U4·cos[ωc2t+φк2(t)+φс2], 0≤t≤Tc2,

где φк2(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М2(t), который поступает на первый вход смесителя 21.2, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 20.2

uг2(t)=Uг2·cos(ωг2t+φг2).

На выходе смесителя 21.2 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 22.2 выделяется напряжение третьей промежуточной частоты

uпр3(t)=Uпр3·cos [ωпр3t-φк2(t)+φпр3], 0≤t≤Tc2,

где

ωпр3г2с - третья промежуточная (разностная) частота;

φпр3г2с2.

Это напряжение после усиления в усилителе 23.2 мощности через дуплексер 24.2 поступает в приемо-передающую антенну 25.2, излучается ею в эфир на частоте ω2г1пр3 улавливается приемо-передающей антенной 25.1 пункта контроля и управления и через дуплексер 24.1 и усилитель 26.1 мощности поступает на первый вход смесителя 28.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 27.1

uг2(t)=Uг2·cos(ωг2t+φг2).

На выходе смесителя 28.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 29.1 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

uпp4(t)=Uпр4·cos[ωпр2t-φк2(t)+φпр4], 0≤t≤Tc2,

где

ωпр2г2пр3 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φпр4пр3г2,

которое поступает на первый вход перемножителя 30.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 20.1

uг1(t)=Uг1·cos(ωг1t+φг1).

На выходе перемножителя 30.1 образуется напряжение

u5(t)=U5·cos[ωu2t+φк2(t)+φu2], 0≤t≤Tc2,

где

ωг2пр2г1,

которое выделяется полосовым фильтром 31.1 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 32.1. На второй вход (опорный) фазового детектора 32.1 подается напряжение uг2(t) гетеродина 27.1, в результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 32.1 образуется низкочастотное напряжение

uн2(t)=Uн2·cosφк2(t), 0≤t≤Tc2,

где

пропорциональное модулирующему коду M2(t).

Это напряжение поступает на выход модема 16.1, например на вход блока регламентации и анализа.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение надежности централизованного контроля и управления солнечными концентраторными модулями, установленными на удаленных объектах (КБНК). Это достигается установлением между пунктом контроля и управлением и удаленными объектами дуплексной радиосвязи на двух частотах ω1 и ω2 с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Указанные сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность сложных Фмн сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный Фмн сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного Фмн сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных Фмн сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных Фмн сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Следовательно, использование сложных Фмн сигналов позволяет осуществлять уверенный обмен дискретной информации между пунктом контроля и управления и удаленными объектами (КБНК), на которых установлены солнечные концентраторные модули.

Для защиты от воздействия окружающей внешней среды солнечный концентраторный модуль установлен в герметичном прозрачном полусферическом колпаке на герметичной коробке, внутри которой расположены буферная щелочная батарея и второй модем. Указанное устройство может выполнять роль и антивандального устройства.

Тем самым функциональные возможности системы расширены.

Система дистанционного контроля и управления солнечным концентраторным модулем, включающая солнечный концентраторный модуль, содержащий приемник с двухсторонней рабочей поверхностью, установленный в плоскости симметрии между фокальной осью концентратора и поверхностью концентратора, выполненного в виде зеркальных отражателей, при этом приемник установлен в плоскости симметрии цилиндрического концентратора, ветви концентратора в поперечном сечении образованы окружностями радиуса R, равного высоте H приемника, с центром в точках О1 и O2, расположенными по краям приемника в верхней его кромке, фокальные оси ветвей цилиндрического концентратора, проходящие через центры окружностей О1 и O2 параллельно верхней кромке приемника, ориентированы в направлении север-юг и наклонены в северном полушарии к плоскости горизонта в южном направлении под углом φ=90° - α, где α - широта местности, в южном полушарии фокальные оси наклонены к горизонтальной поверхности в северном направлении под углом φ=90° - α, а в экваториальной зоне с широтой от 30° южной широты до 30° северной широты фокальные оси цилиндрического концентратора параллельны горизонтальной поверхности, отличающаяся тем, что она снабжена двумя модемами, первый из которых размещен на пунктах контроля и управления, а второй вместе с солнечным концентраторным модулем размещен на удаленном объекте, при этом солнечный концентраторный модуль размещается в герметичной прозрачной полусфере, на которой сверху установлена штыревая приемо-передающая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея и второй модем, каждый модем состоит из последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина усилителя второй промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является выходом модема, причем первый модем излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω1г2пр1, а принимает на частоте ω2г1пр3, где ωг1, ωг2 - частоты первого и второго гетеродинов, ωпр1 - первая промежуточная частота, ωпр3 - третья промежуточная частота, частоты гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ωг2 - ωг1пр2, а второй модем, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω2, а принимает на частоте ω1.



 

Похожие патенты:

Фотоэлектрический модуль солнечного концентрированного излучения относится к гелиотехнике и касается создания солнечных модулей с фотоэлектрическими и тепловыми приемниками и концентраторами солнечного излучения в виде параболоцилиндров.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и гелиотехники. Система автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции содержит, по крайней мере, один ветромодуль, связанный с башней сетчатой конструкции, аккумуляторные батареи и систему преобразования и управления электропитанием.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к комбинированным концентраторным солнечным энергетическим установкам с охлаждаемыми двухсторонними фотоэлектрическими солнечными модулями (ФСМ) для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, а именно к ветроэнергетике. Солнечно-конвективная электростанция содержит один или несколько воздуховодов, один или несколько электрогенераторов, коллектор, в котором установлена либо не установлена система нагрева воздуха, установлена либо не установлена система тепловых насосов, одну или несколько турбин, систему тросов, систему шлангов и газовый комплекс.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами для получения электрической энергии и теплоты. В солнечном модуле с концентратором, имеющим рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, полупараболоцилиндрический концентратор с поверхностью входа лучей и приемник излучения, установленный между фокальной осью и вершиной полупараболоцилиндрического концентратора, причем на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система из основных зеркальных отражателей с поверхностями входа и выхода лучей, выполненных в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, на выходе оптической отклоняющей системы установлены дополнительные зеркальные отражатели, углы входа β0, выхода лучей β1 для основных зеркальных отражателей, углы входа лучей β0 и β2 для дополнительных зеркальных отражателей, угол φ и φ1 наклона основных и дополнительных зеркальных отражателей и апертурный угол полупараболоцилиндрического концентратора δ связаны соотношениями.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле с концентратором, имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, концентратор и приемник излучения, на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система из основных зеркальных отражателей, выполненных в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, на выходе оптической отклоняющей системы установлены дополнительные зеркальные отражатели, углы входа β0, выхода лучей β1 для основных зеркальных отражателей, углы входа лучей β0 и β2 для дополнительных зеркальных отражателей, угол φ и φ1 наклона основных и дополнительных зеркальных отражателей связаны соотношениями, а приемник с шириной А=B·ctgβ1 установлен по ходу лучей β1, β2 в плоскости, перпендикулярной к плоскости выхода лучей, где В - ширина оптической отклоняющей системы.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле с концентратором, имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, приемник излучения, согласно изобретению на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система из основных зеркальных отражателей, выполненных в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, на выходе оптической системы установлены дополнительные зеркальные отражатели, углы входа β0, выхода лучей β1 для основных зеркальных отражателей, углы входа лучей β0 и β2 для дополнительных зеркальных отражателей, углы φ0 и φ1 наклона основных и дополнительных зеркальных отражателей связаны соотношениями.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии. В солнечном модуле, содержащем фокусирующую призму с острым углом Ψ0, и коэффициентом преломления n0 с эффектом полного внутреннего отражения на рабочей поверхности, на которую падает излучение, с углом входа лучей β0 и с устройством переотражения, между приемником и фокусирующей призмой в оптическом контакте с ними установлена дополнительная прямоугольная призма, над которой и над частью рабочей поверхности фокусирующей призмы установлена отклоняющая оптическая система с поверхностями входа и выхода лучей, выполненная из множества миниатюрных призм с коэффициентом преломления n1 и с острыми углами Ψ1, установленными однонаправленно с острым углом Ψ0 фокусирующей призмы.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям солнечных фотоэлектрических станций, размещенных на строительных конструкциях зданий (козырьки или навесы над крыльцом, балконом, террасой и т.д.).

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным энергетическим установкам с датчиками слежения за Солнцем, и может быть использовано в солнечных электростанциях для преобразования солнечной энергии в электрическую, а также в качестве энергетической установки индивидуального пользования.
Изобретение относится к гибридным энергетическим системам. Комплексная электростанция на дирижабле с подъемной силой пара состоит из ветреной и солнечной частей. Ветреную часть располагают внутри корпуса дирижабля над сквозным ветреным каналом в помещениях-секциях, образующих единое герметичное пространство с ветреным каналом. Солнечную часть из гибких фотоэлементов крепят на внешней защитной обшивке мягкого корпуса дирижабля. Мягкий корпус дирижабля состоит из сборных сегментов, собираемых из отдельных отсеков с помощью внешней защитной обшивки мягкого корпуса дирижабля. Отдельные отсеки с наружной стороны и сквозной ветреный канал, который крепят на растяжках к отсекам, теплоизолируют. Водяной пар получают путем кипячения воды в отсеках корпуса дирижабля электронагревателями с терморегуляторами. На площадке под корпусом дирижабля, защищенной от атмосферных воздействий герметичным помещением, располагают инвертор, сигнальные огни и вращающийся крепежный узел. Снабжение потребителей и электрооборудования осуществляют по проводам. Сквозной ветреный канал начинают и заканчивают соплами, имеющими диаметр, равный внешнему диаметру внутреннего сегмента корпуса дирижабля. Дирижабль крепят к земле через электролебедку на бетонном фундаменте и вращающийся крепежный узел на площадке оборудования. Изобретение направлено на расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к энергетике, а именно к энергетике преобразования солнечного излучения в электричество с помощью тепловых машин, и может быть использовано, в частности, в солнечных электрических станциях башенного типа. Солнечная электрическая станция содержит башню, на верхнем конце которой находится приемник солнечного излучения, связанный с тепловой машиной, соединенной с электрогенератором. Рядом с башней расположены гелиостаты, выполненные из концентрических элементов, состоящих из линзы с большим фокусным расстоянием F, линзы с малым фокусным расстоянием f, конического фоклина полного внутреннего отражения и оптического кабеля, при этом в концентрирующих элементах линза с фокусом f находится на расстоянии F+f от линзы с фокусом F, входное отверстие конического фоклина находится у линзы с фокусом f, а к его выходному отверстию присоединен оптоволоконный кабель, диаметр которого равен диаметру выходного отверстия конического фоклина. Выходные концы оптоволоконных кабелей концентрирующих элементов соединены в пучок, который крепится к стойке, помещенной у гелиостата, и направляется таким образом, чтобы лучи концентрированного солнечного излучения, выходящие из пучка оптоволоконных кабелей, попадали на приемник солнечного излучения. Изобретение позволяет перевести солнечное излучение в параллельный концентрированный световой поток. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле, содержащем концентратор и приемник излучения и имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение и на которой установлена отклоняющая оптическая система, выполненная в виде жалюзи из зеркальных фацет, имеющая поверхности входа и выхода лучей, согласно изобретению зеркальные фацеты выполнены в виде цилиндрических зеркальных отражателей с радиусом кривизны R и плоскостью входа лучей шириной d, угол выхода лучей β1 для цилиндрических зеркальных отражателей, угол φ0 наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей и их радиус кривизны R при нормальном падении лучей на рабочую поверхность модуля связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения. Концентратор может дополнительно содержать второй полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель с общим двухсторонним приемником, а оптическая отклоняющая система содержит установленные в одной плоскости две группы цилиндрических зеркальных отражателей с углом между поверхностями входа 2φ0. В результате использования солнечного модуля повышается удельная мощность модуля и снижается его стоимость. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Комплементарная система подачи тепловой энергии с использованием солнечной энергии и биомассы принадлежит к области использования чистой энергии. Система содержит устройство, концентрирующее солнечные лучи, емкость (1) для хранения солнечного тепла, энергоустановку на биомассе, устройство охлаждения и замораживания для охлаждения и систему нагревания воды для центрального нагревания. Устройство, концентрирующее солнечные лучи, соединено трубопроводом с емкостью (1), впуск первого выпускного теплообменника (В1) емкости (1) соединен с выпуском насоса питательной воды бойлера на биомассе, выпуск первого теплообменника (В1) соединен с впуском системы питательной воды бойлера на биомассе. Впускной трубопровод второго теплообменника (В2) емкости (1) соединен с выпускным трубопроводом водоочистительной установки, и выпуск второго теплообменника (В2) соединен с впускным трубопроводом тепловой энергии устройства охлаждения и замораживания. Охлаждающая вода устройства охлаждения и замораживания соединена с емкостью горячей воды водонагревательной системы, чтобы осуществлять нагревание для пользователей. Емкость (1) представляет собой емкость для хранения тепла с двумя или с тремя теплоносителями и двумя циклами, а теплоносителем в ней является теплопроводящее масло или расплавленная соль. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к альтернативной (солнечной) энергетике и может быть использовано для преобразования энергии солнца в электрическую. Технический результат заключается в увеличении поверхностной плотности солнечной энергии, воздействующей на поверхность солнечных батарей или на спаи термоэлектрического генератора, которая происходит за счет суммарного отражения солнечных лучей от отражающих поверхностей, облучаемых лучевой энергией, проходящей через оптические линзы. Для этого устройство содержит каркас, на котором закреплены датчик перпендикулярности солнечных лучей и солнечная батарея. За солнечной батареей в освещенной солнцем области находятся механически связанные с каркасом отражающие плоскостные поверхности, плоскости которых расположены под углом, определяющим попадание отраженных солнечных лучей на обратную сторону солнечной батареи, при этом падающие на отражающие плоскостные поверхности солнечные лучи проходят через оптические линзы. Отражающие плоскостные поверхности могут иметь форму усеченного конуса или пирамиды в зависимости от формы солнечной батареи. При этом поверхности могут быть объединены в оптическую линзу или линзу Френеля, которые имеют форму кольца, а также могут представлять собой гибкую надувную отражающую поверхность. К обратной стороне солнечной батареи могут быть прикреплены термоэлектрические генераторы, внешние (горячие) контакты которых находятся в растворе расплавленных солей. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системе генерации электроэнергии, использующей экологически чистую энергию - солнечную и внешнюю паровую гибридную систему генерации электроэнергии. Система содержит солнечный парогенератор, выходной конец которого соединен с входом (3) пара высокого давления турбоагрегата (2) через первый регулирующий клапан (18), выходной конец для пара внешнего регулятора (15) пара соединен с входом (3) пара высокого давления турбоагрегата (2) через второй регулирующий клапан (20) и второй переключающий клапан (19), выход (4) пара низкого давления турбоагрегата (2) соединен с входным концом конденсационного аппарата (5), а его выходной конец соединен с входным концом деаэратора (6), его выходной конец соединен с входным концом насоса (7) подачи воды, его выходной конец соединен с входным концом оборотной воды солнечного парогенератора через первый переключающий клапан (16), а выходной конец насоса (7) дополнительно соединен с байпасом (11) оборотной воды внешнего пара через четвертый переключающий клапан (23). Система дополнительно содержит резервуар (9) для хранения мягкой воды. Изобретение позволит использовать отработанное тепло промышленного производства для исключения зависимости от погоды и нестабильной и прерывистой концентрации теплового солнечного излучения. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение раскрывает приемник солнечного излучения для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию. Приемник (2) солнечного излучения (1) для гелиотермальной параболической антенны имеет тепловой двигатель, расположенный в его фокусе, впускной и выпускной коллекторы (9), группу трубок (8), идущих от впускного коллектора к выпускному коллектору, по которым течет нагреваемая при приеме солнечного излучения (1) рабочая текучая среда. Приемник (2) содержит верхний слой (5), по меньшей мере один промежуточный слой (6), расположенный под верхним слоем (5). Трубки (8) проложены в виде лабиринта по всей поверхности промежуточного слоя или промежуточных слоев приемника. Нижний слой (7) расположен под по меньшей мере одним промежуточным слоем (6), в котором расположены впускной и выпускной коллекторы (9) для рабочей текучей среды. Верхний слой (5), по меньшей мере один промежуточный слой (6) с трубками (8) и нижний слой (7) выполнены как одна единая деталь из сплава, способного выдерживать температуры свыше 600°С. Изобретение обеспечивает увеличение протяженности трубок 8 по поверхности приемника (2), что приводит к оптимизации теплопередачи. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. В солнечном модуле с концентратором, имеющем рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, концентратор и приемник излучения, на рабочей поверхности установлена отклоняющая оптическая система, выполненная в виде жалюзи из зеркальных фацет, имеющая поверхности входа и выхода лучей, зеркальные фацеты выполнены в виде цилиндрических зеркальных отражателей с радиусом кривизны R и плоскостью входа лучей шириной d и помещены в оптически прозрачную среду с коэффициентом преломления n, угол выхода лучей β1 для цилиндрических зеркальных отражателей, угол выхода лучей отклоняющей оптической системы β2, угол ϕ0 наклона плоскости входа лучей цилиндрических зеркальных отражателей и их радиус кривизны R при нормальном падении лучей на рабочую поверхность модуля связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения, расстояние между цилиндрическими зеркальными отражателями на рабочей поверхности и ширина поверхности входа цилиндрических зеркальных отражателей удовлетворяет соотношению , при котором для любых углов ϕ0 нижняя грань цилиндрического зеркального отражателя и верхняя грань следующего цилиндрического зеркального отражателя находятся в одной вертикальной плоскости. Также имеется второй вариант выполнения солнечного модуля. В результате использования изобретения повышается удельная мощность модуля и снижается его стоимость. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к энергетике, может использоваться в солнечной электростанции с использованием концентрированного солнечного излучения и может найти применение в других отраслях науки и техники вплоть до разработки плазменно-ракетных двигателей для полетов в космосе и создания плазмы в термоядерном синтезе благодаря полученной высокотемпературной зоне с большой энергией в ограниченном пространстве. Технический результат состоит в обеспечении благоприятного температурного режима, отсеивание инфракрасного излучения от солнечных батарей исключает перегрев, в связи с чем исключается необходимость моделирования системы охлаждения, а концентрирование солнечного излучения позволяет в десятки раз уменьшить площади солнечных батарей и обеспечить выработку максимального коэффициента полезного действия при преобразовании солнечной энергии в тепловую и электрическую. Для этого базовыми составляющими конструкции солнечной электростанции являются собирающие линзы; магистральный световод; рикошетная зеркальная пластина для центровки луча после изменения направления; дисперсионная оптическая призменная конструкция; солнечная батарея и приемник-световод инфракрасного излучения, действующие в качестве единой конструкции солнечной электростанции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система управления платформой концентраторных солнечных модулей содержит платформу (6) с концентраторными каскадными солнечными модулями, оптический солнечный датчик (24), выполненный в виде CMOS матрицы, подсистему (7) азимутального вращения, подсистему (8) зенитального вращения, включающую датчик положения платформы по зенитальному углу, центральный блок (23) управления, содержащий контроллер, блок (26) часов реального времени, датчик (13) числа оборотов первого электродвигателя (12), датчик (19) числа оборотов второго электродвигателя (18). Система обеспечивает увеличение КПД солнечной установки и сводит к минимуму время поиска и точного наведения на солнечный диск на протяжении всего срока службы солнечной установки. 2 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике и может использоваться в системах управления солнечным концентраторным модулем для получения электрической и тепловой энергии. Технический результат состоит в повышении надежности централизованного контроля и управления солнечными концентраторными модулями с помощью дуплексной радиосвязи на двух частотах с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Для этого система содержит солнечный концентраторный модуль и два модема. При этом первый модем установлен на пункте контроля и управления, а второй модем установлен на удаленном объекте вместе с солнечным концентраторным модулем. Солнечный концентраторный модуль содержит приемник с двухсторонней рабочей поверхностью, цилиндрический концентратор, ветви, верхнюю кромку приемника с краями. Солнечный концентраторный модуль установлен в герметичном прозрачном полусферическом колпаке на герметичной коробке, внутри которой расположены буферная щелочная батарея и второй модем. Штыревая приемо-передающая антенна установлена в верхней части полусферы, а вся система закреплена на удаленном объекте. Каждый модем содержит задающий генератор, источник дискретных сообщений, фазовый манипулятор первый гетеродин, первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, усилитель мощности, дуплексер, приемо-передающую антенну, второй усилитель мощности, второй гетеродин, второй смеситель, усилитель второй промежуточной частоты, перемножитель, полосовой фильтр и фазовый детектор. 5 ил.

Наверх