Солнечная электростанция

Полезная модель относится к устройствам для прямого преобразования лучистой энергии солнца в электрическую. Задачей полезной модели является повышение эффективности солнечной электростанции. Эта задача решается предлагаемой солнечной электростанцией, включающей в себя вал с приводом азимутального поворота, на котором закреплена солнечная фотобатарея, снабженная системой автоматики азимутального поворота, а с обратной стороны установлена система автоматического разворота электростанции с запада на восток, причем солнечная батарея закреплена на горизонтальном валу под углом к плоскости горизонта, равным максимальному зенитальному углу солнца в полдень, при этом активная поверхность солнечной батареи направлена на солнце, а вал размещен на стойках, высота которых соответствует, по крайней мере, половине ширины солнечной батареи. 3 ил.

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для прямого преобразования световой лучистой энергии солнца 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.

Прототипом является 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]

Недостатком прототипа является недостаточная надежность, низкая эффективность.

Задачей полезной модели является повышение эффективности солнечной электростанции.

Данная задача решается предлагаемой солнечной электростанцией, включающей вал, установленный горизонтально с углом наклона максимального зенита солнца в полдень, при этом положении соответствует крепление солнечной батареи активной поверхностью на солнце, при этом вал размещен на стойках, высота которых соответствует, по крайней мере, половине ширины солнечной батареи поперек вала.

На фиг.1 показан общий вид солнечной электростанции, вид сверху; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.3 - электрическая схема солнечной электростанции.

Электростанция включает в себя здание 1, его крышу 2 с возможным наклоном на южную сторону, по краям крыши 2, возможно на ней и возможно вдоль стены здания 1, если оно не высотное, установлены северная стойка 3 и южная стойка 4, при этом северная стойка 3 в пространстве выше южной стойки 4 таким образом, чтобы линия соединяющая их по высоте соответствовала углу расчетного максимального зенитального наклона зенитального положения солнца в полдень. На стойках 3 и 4 установлен вал 5, на котором, в этом положении, закреплена солнечная батарея 6 активной поверхностью на зенит солнца. Солнечная батарея дополнительно снабжена левым солнечным элементом 7, и правым солнечным элементом 8, установленным под углом 210220° к поверхности солнечной батареи 6, а с обратной ее стороны, под любым углом, установлен задний солнечный элемент 9. Вал 5 через конусную зубчатую пару 10 связан с валом генератора 11 электрического тока.

Такие солнечные электростанции целесообразно применять на крышах зданий городов и населенных пунктов, где трудно найти открытое солнечное пространство, а электростанция промышленного назначения на возвышенных открытых с трех сторон солнечных местах, например на холмах, с южной стороны леса, посадки, строений, где можно построить их десятками и более.

Электрическая схема солнечной электростанции включает в себя солнечную батарею СБ и дополнительные левый солнечный элемент ЭЛ, правый солнечный элемент ЭП и задний солнечный элемент ЭЗ. Первые два солнечных элемента левый ЭЛ и правый ЭП одноименными фазами встречно соединены с обмоткой поляризованного реле РП1 (нормально открыт), контакты которых включены в цепь питания силовых реле РС1 и РС2, нормально разомкнутые контакты которых PC1.1 и РС2.2 включены в цепь питания электропривода М вала 5 правого и левого вращения. Задний солнечный элемент ЭЗ подключен на обмотку поляризованного реле РП2, нормально разомкнутые контакты которого включены в цепь питания обмотки силового реле РС3, параллельно которой в цепь питания включены нормально разомкнутые контакты РС3.1, собственного реле РС3, а последовательно обмотке реле РС3 включены нормально замкнутые контакты РС2.1. Вторые нормально разомкнутые контакты РС3.2 реле РС3 включены в цепь питания электропривода М вала 5, вращения его с солнечной батареей СБ с запада на восток.

Между фазами солнечной батареи СБ включен аккумулятор АК электрической энергии. С фаз солнечной батареи СБ и аккумулятора АК напряжение подается потребителю.

Солнечная электростанция работает следующим образом.

Допустим, по чертежу, солнце перпендикулярно освещает солнечную батарею СБ, которая вырабатывает электрическую энергию, заряжает аккумулятор АК, выдает электрическую энергию потребителю. Солнце начинает склоняться на запад, поэтому левый солнечный элемент ЭЛ попадает под большее солнечное освещение, а правый солнечный элемент ЭП попадает под меньшее освещение., соответственно левый солнечный элемент ЭЛ вырабатывает больший электрический ток, который проходит через обмотку поляризованного реле РП1, это реле срабатывает и замыкает свои левые контакты, которые ставят под ток обмотку силового реле РС1, которое замыкает свои нормально разомкнутые контакты PC1.1 и ставит под ток электропривод М, который через зубчатую передачу 10 вращает вал 5 с солнечной батареей СБ на запад. Освещение на обоих солнечных элементах ЭЛ и ЭП выравнивается, выравниваются и вырабатываемые ими токи, которые взаимно уничтожаются на обмотке реле РП1. Реле РП1 обесточивается, опускает свой якорь и размыкает свои контакты PC1.1, чем обесточивает электропривод М, который останавливается, прекращается поворот вала 5. Далее солнце опять склоняется к западу, опять увеличивается освещение левого солнечного элемента ЭЛ и описанный цикл работы повторяется многократно до заката солнца. Солнечная электростанция ночует на запад солнечной батареей СБ, задом к востоку.

Утром с восходом солнца освещение падает на задний солнечный элемент ЭЗ, который вырабатывает ток на обмотку поляризованного реле РП2, которое срабатывает и свои правые контакты, которые ставят под ток обмотку силового реле РС3, реле РС3 срабатывает и замыкает свой нормально разомкнутый контакт РС3.1 параллельно замкнутым контактам РП2, чем параллельно ставит под ток обмотку реле РС3, т.е. реле РС3 самоблокируется. В то же время реле РС3 замыкает свои нормально разомкнутые контакты РС3.2, которые ставят под ток электропривод М на обратную полярность. Электропривод М вращает вал 5 с солнечной батареей СБ с запада на восток. Задний солнечный элемент ЭЗ выходит из зоны освещения солнцем, элемент ЭЗ не вырабатывает электрический ток и обмотка реле РП2 обесточивается, реле РП2 отпускает свой якорь и разрывает свои правые контакты, но обмотка реле РС3 через его замкнутые контакты РС3.1 самоблокируется и остается под током, разворот вала 5 с запада на восток описанным образом продолжается. Правый солнечный элемент попадает под солнечное освещение, в котором вырабатывается электрический ток на обмотку поляризованного реле РП1 обратной полярности. Реле РП1 срабатывает и своими правыми контактами ставит под ток обмотку силового реле РС2, которое срабатывает и своими нормально замкнутыми контактами РС2.1 разрывает цепь питания обмотки реле РС3, которое обесточивается, опускает свой якорь и разрывает свои контакты РС3.1 самоблокировки и контакты РС2.2, однако через замкнутые нормально разомкнутые контакты РС2.2 электропривод М остается под током той же полярности, разворот вала 5 с запада на восток продолжается. Далее под солнечное освещение попадает левый солнечный элемент ЭЛ и при равных степенях освещенности оба элемента ЭЛ и ЭП вырабатывают равные встречные токи на обмотку поляризованного реле РП1, которое обесточивается и разрывает свои правые контакты, тем самым разрывая цепь питания обмотки реле РС2, которое обесточивается, опускает свой якорь и разрывает нормально замкнутые контакты РС2.2, которые обесточивают электропривод М, последний останавливается, поворот вала 5 прекращается. Далее солнце азимутально и зенитально перемещается к западу. Левый солнечный элемент ЭЛ попадает под большее солнечное освещение, правый солнечный элемент ЭП - под меньшее. Соответственно левый солнечный элемент вырабатывает более высокий ток, который протекает через обмотку поляризованного реле РП1, которое срабатывает и замыкает свои левые контакты, последние ставят под ток обмотку реле РС1, которое срабатывает и замыкает свои нормально разомкнутые контакты PC 1.1 и ставит под ток электропривод М под обратную полярность. Электропривод М через зубчатую передачу 10 вращает вал 5 с востока на запад. На солнечных элементах ЭЛ и ЭП выравнивается солнечное освещение, которые вырабатывают равные встречные токи, последние на обмотке реле РП2 взаимно уничтожаются, реле обесточивается и разрывает свои левые контакты, чем разрывает цепь питания обмотки реле РС1, которое разрывает свои нормально разомкнутые контакты PC1.1 и обесточивает электропривод М, который останавливается, поворот вала 5 прекращается. Через некоторое время солнце опять отклонилось на запад, опять левый солнечный элемент ЭЛ попадает под большее солнечное освещение и описанный цикл поворота вала 5 на запад повторяется. И так до заката солнца. С восходом солнца описанный суточный цикл работы повторяется изо дня в день.

Солнечная электростанция, включающая в себя вал с приводом азимутального поворота, на котором закреплена солнечная батарея, снабженная системой автоматики азимутального поворота, а с обратной стороны установлена система автоматического разворота электростанции с запада на восток, отличающаяся тем, что солнечная батарея закреплена на горизонтальном валу под углом к плоскости горизонта, равным максимальному зенитальному углу солнца в полдень, при этом активная поверхность солнечной батареи направлена на солнце, а вал размещен на стойках, высота которых соответствует, по крайней мере, половине ширины солнечной батареи.