Солнечная электростанция

Полезная модель относится к устройствам для прямого преобразования солнечной лучистой энергии в электрическую.

Задачей полезной модели является повышение надежности, упрощение конструкции.

Эта задача решается предлагаемой солнечной электростанцией, включающей в себя солнечную батарею и вертикальный вал с электроприводом, системы автоматического азимутального и зенитального слежения за солнцем, причем солнечная батарея жестко закреплена на вертикальном валу, а электропривод вала снабжен часовым механизмом с электроконтактной системой в виде часовой стрелки циферблата часового механизма, подающими почасовой сигнал привода вертикального вала азимутального слежения за солнцем, кроме того, зенитальное слежение выполнено в виде наклона вертикального вала в северную сторону. 2 ил.

Заявляемая полезная модель относится к солнечным электростанциям, предназначенным для прямого преобразования солнечной лучистой энергии в электрическую.

Известна солнечная электростанция, включающая вертикальный вал с приводом азимутального поворота, горизонтальный вал с приводом зенитального поворота, на котором закреплена солнечная фотобатарея, снабженная системой автоматики зенитального и азимутального приводов слежения за солнцем. [Патент РФ 2230395. H01L 31/042, F24J 2/38, 10.11.2002]

Недостатком электростанции является высокая металлоемкость, сложность конструкции и электрической системы автоматики, низкая надежность.

Известна солнечная электростанция, включающая вертикальный вал с приводом азимутального поворота, на котором закреплена солнечная фотобатарея, снабженная системой автоматики азимутального привода слежения за солнцем, а с обратной стороны солнечной батареи установлен командный фотоэлемент [Патент РФ 2280918. H01L 31/042, F24J 2/54, 21.04.2005], выбранная авторами за прототип.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность, высока металлоемкость.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности.

Данная задача достигается предлагаемой солнечной электростанцией, включающей вертикальный вал с приводом, на вертикальном валу закреплена солнечная батарея, системы автоматического азимутального и зенитального слежения за солнцем, причем электропривод вертикального вала с жестко закрепленной на нем солнечной батареей снабжен часовым механизмом с электроконтактной системой, которая выполнена в виде часовой стрелкой циферблата часового механизма, подающего почасовой сигнал приводу вертикального вала азимутального слежения за солнцем, кроме того, система зенитального слежения за солнцем выполнена в виде наклона вертикального вала в северную сторону.

На фиг.1 показана механическая схема солнечной электростанции; на фиг.2 - электрическая схема солнечной электростанции.

Солнечная электростанция включает в себя основание 1, на котором с южной и северной стороны на шарнирах 2 установлена горизонтальная площадка 3, которая с южной стороны снабжена винтовым домкратом 4. На площадке 3 установлен вертикальный вал 5, на котором закреплена солнечная батарея 6, а вал 5 центрируется крестовиной 7, закрепленной на площадке 3. На крестовине 7 закреплен диск 8 микровыключателей (на чертеже не показано), а на валу 5 ползуна установлены контактные кольца 9. Снизу вал 5 снабжен зубчатым колесом 10 с червячным валом 11, который связан с валом электропривода 12.

Электрическая схема солнечной электростанции включает в себя солнечную батарею СБ, вырабатывающую солнечную расчетную электрическую энергию заданного напряжения, допустим 220В постоянного тока. Через потенциометр переменного сопротивления (реостат) П на циферблат контактных часов через цифру которых, по чертежу 1, 3, 5, 7, 9 и 11, подводится напряжение фазы, при этом в каждую цепь их питания включены контакты микровыключателей MB, расположенных равномерно, в соответствии с циферблатом часов на диске 8. На контактную часовую стрелку Ч через контактные кольца КК подключена обмотка малоточного реле MP на минус напряжения. Через его нормально разомкнутый контакт MP в цепь питания подключена обмотка силового реле PC, нормально разомкнутые контакты PC которого включены в цепь питания электропривода, при этом фазы плюс и минус напряжения солнечной батареи СБ снимаются через контактные кольца КК. Между фазами в сеть питания подключен аккумулятор АК.

Солнечная электростанция работает следующим образом. В 12 часов или в 1 час дня при выключенных выключателях ВК1 и ВК2 солнечную батарею СБ корректируют на зенитальную высоту солнца, для этого винтовым домкратом 4 поднимают или опускают нужный конец площадки 3, которая поворачиваясь на шарнирах 2, получает наклон, а вместе с ней и вертикальный вал 5 с солнечной батареей СБ, поверхность которой ориентируют по нормали к зениту солнца. Сверяют часы, включают выключатели ВК1 и ВК2. Электростанция приведена в рабочее состояние. Такую корректировку достаточно производить раз в одну, две недели, т.к. по закону оптики отражение солнечного луча от нормали до 26,3°, что составляет максимум годовых колебаний зенита, совершенно не влияет на коэффициент отражения. На потенциометре П устанавливают рабочее напряжение малоточного реле MP, в частности 1В.

При контакте часовой стрелки Ч с цифрой 3 циферблата часов, с плюсовой фазы электропитания через потенциометр П напряжением в 1В проходит через замкнутые контакты микровыключателя MB цифры 3, через контакт цифры 3, часовую стрелку Ч и контактное кольцо КК, поступает на обмотку малоточного реле MP и на минус фазы электропитания. Обмотка малоточного реле MP становится под ток, реле срабатывает и, замыкая свои нормально разомкнутые контакты MP ставит под ток электропривод Д (двигатель постоянного тока), который через червячный вал 12 зубчатое колесо 11 вращает вертикальный вал 5 с солнечной батареей СБ направо. Тем самым изменяется азимутальное и зенитальное положение солнечной батареи СБ, так как с поворотом вала 5 уменьшается его угол наклона со стороны солнечной батареи СБ. Вместе с валом 5 разворачивается закрепленный на нем ползун 9, который скользит по диску 8 микровыключателей MB, набегает на микровыключатель MB цифры 3 циферблата часов, нажимает на него и размыкает контакты, цепь питания обмотки малоточного реле MP разрывается, реле MP опускает свой якорь и своими контактами MP, разрывая их, обесточивает обмотку силового реле PC, которое, опуская свой якорь, своими контактами PC, разрывая их, обесточивает электропривод Д, который останавливается. Поворот вала 5 с солнечной батареей СБ прекращается. Часовая стрелка Ч доходит до цифры 5 циферблата часов и электрически с ней контактирует. Плюсовая фаза электропитания через потенциометр П проходит через нормально замкнутые контакты микровыключателя MB цифры 5, часовую стрелку Ч, контактное кольцо КК и поступает на обмотку магнитного реле MP. Далее работа электростанции повторяется описанным образом до цифры 7 циферблата часов, далее таким образом круглые сутки.

Авторы для упрощения конструкции и схемы станции разработали солнечную электростанцию с поворотом каждые 2 часа, что считают достаточным для наблюдения за зенитальным и азимутальным отклонением солнца, т.к. по закону оптики при отклонении светового луча, для стеклянных и керамических поверхностей, от нормали до 25° коэффициент отражения не увеличивается, в то время как оп азимуту имеем 360÷24=10,5°, по зениту (максимальному значению) 90÷8=10,1°.

Кнопка К служит для установки вала 5 по часам в случае каких-либо перебоев работы электростанции.

Солнечная электростанция, включающая в себя солнечную батарею и вертикальный вал с электроприводом, системы автоматического азимутального и зенитального слежения за солнцем, отличающаяся тем, что солнечная батарея жестко закреплена на вертикальном валу, а электропривод вала снабжен часовым механизмом с электроконтактной системой в виде часовой стрелки циферблата часового механизма, подающими почасовой сигнал привода вертикального вала азимутального слежения за солнцем, кроме того, зенитальное слежение выполнено в виде наклона вертикального вала в северную сторону.