Солнечная PV/T электростанция
Номер инновационного патента: 26293
Опубликовано: 15.10.2012
Авторы: Магомедов Расим Магамедович, Абдуллаев Калык Абдуллаевич, Нестеренкова Лариса Алексеевна, Нестеренков Александр Геннадьевич
Формула / Реферат
Рассматривается солнечная PV/T электростанция, содержащая несущую платформу, оснащенную системой слежения за солнцем и планарные концентраторы в центре несущей платформы, сфокусированные каждый на свой ряд фотопреобразователей, и периферийные концентраторы, сфокусированные на рабочие поверхности плоского коллектора, расположенного между фотопреобразователелями. Поверх охлаждаемых фотопреобразователей и плоского коллектора установлены такие же, но не неохлаждаемые фотопреобразователи. Охлаждение фотопреобразователей в герметичных каналах проводят с тыльной стороны непосредственно движущимся теплоносителем в режиме свободно стекающей турбулентной пленки, для чего планарные плоскости концентраторов и каналы с фотопреобразователями установлены под углом к горизонту, выставляемому по высоте солнца. На вход каналов охлажденный теплоноситель поступает с постоянным расходом благодаря установленной системе стабилизации расхода. Циркуляционный контур теплоносителя включает герметичные каналы с охлаждаемыми фотопреобразователями и змеевик, расположенный в теплообменнике и передающий тепло теплоносителю второго циркуляционного контура.
Несущая платформа с сервоприводами, аккумуляторы, блок инверторов, контроллер, используются в отсутствие солнечного излучения при работе станции в режиме преобразования энергии ветра в электричество, для чего вертикальная опора с цилиндрическим корпусом теплообменника по ее оси формирует концентратор ветра, а несущая платформа составляет базовую раму для крепления вертикальных осей лопастей ветрогенераторов, расположенных друг от друга на расстоянии не более одного диаметра цилиндрического теплообменника. Для ориентации ветрогенераторов по направлению потока ветра используется датчик его направления, дающий команду сервоприводам на размещение активных лопастей ветрогенераторов симметрично относительно осевой плоскости цилиндрического теплообменника по ветру, а не активных - в «теневой» относительно потока ветра области.
Изобретение позволяет увеличить конструктивный коэффициент солнечной PV/T электростанции, определяемый как отношение вырабатываемой электрической мощности на единицу используемой площади несущей платформы, а также повысить температуру теплоносителя на выходе для потребителя.
Текст
(51) 24 2/42 (2011.01) 24 2/32 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Циркуляционный контур теплоносителя включает герметичные каналы с охлаждаемыми фотопреобразователями и змеевик, расположенный в теплообменнике и передающий тепло теплоносителю второго циркуляционного контура. Несущая платформа с сервоприводами,аккумуляторы, блок инверторов, контроллер,используются в отсутствие солнечного излучения при работе станции в режиме преобразования энергии ветра в электричество, для чего вертикальная опора с цилиндрическим корпусом теплообменника по ее оси формирует концентратор ветра, а несущая платформа составляет базовую раму для крепления вертикальных осей лопастей ветрогенераторов, расположенных друг от друга на расстоянии не более одного диаметра цилиндрического теплообменника. Для ориентации ветрогенераторов по направлению потока ветра используется датчик его направления, дающий команду сервоприводам на размещение активных лопастей ветрогенераторов симметрично относительно осевой плоскости цилиндрического теплообменника по ветру, а не активных - в теневой относительно потока ветра области. Изобретение позволяет увеличить конструктивный коэффициент солнечной / электростанции, определяемый как отношение вырабатываемой электрической мощности на единицу используемой площади несущей платформы, а также повысить температуру теплоносителя на выходе для потребителя.(72) Нестеренков Александр Геннадьевич Нестеренкова Лариса Алексеевна Абдуллаев Калык Абдуллаевич Магомедов Расим Магамедович(73) Акционерное общество КазНИИ энергетики им. академика Ш.Ч. Чокина/ электростанция, содержащая несущую платформу,оснащенную системой слежения за солнцем и планарные концентраторы в центре несущей платформы, сфокусированные каждый на свой ряд фотопреобразователей,и периферийные концентраторы, сфокусированные на рабочие поверхности плоского коллектора, расположенного между фотопреобразователелями. Поверх охлаждаемых фотопреобразователей и плоского коллектора установлены такие же, но не неохлаждаемые фотопреобразователи. Охлаждение фотопреобразователей в герметичных каналах проводят с тыльной стороны непосредственно движущимся теплоносителем в режиме свободно стекающей турбулентной пленки, для чего планарные плоскости концентраторов и каналы с фотопреобразователями установлены под углом к горизонту, выставляемому по высоте солнца. На вход каналов охлажденный теплоноситель поступает с постоянным расходом благодаря установленной системе стабилизации расхода. Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии и может быть использовано для автономного энергообеспечения в жилом загородном секторе, в частности для получения электроэнергии и тепла. Известна гелиоустановка с солнечным коллектором,имеющим отражательную поверхность, смонтированную на подвижной опорной платформе с системой отслеживания движения солнца. В фокальной зоне коллектора установлен удлиненный приемник солнечной радиации,преобразующий ее в теплоту. Удлиненный корпус приемника может поворачиваться вокруг своей продольной оси. На корпусе приемника закреплен слой теплоизоляции для снижения тепловых потерь в окружающую среду. Сконцентрированный отражателем поток солнечной радиации поступает в полость приемника через обращенную вниз его апертуру. Выравнивающая система удерживает корпус приемника в горизонтальном положении и обеспечивает ориентацию вниз его апертуры при текущих перемещениях отражательной поверхности(Патент США 5253637 от 1993 г., НКИ 126/696). Недостатком гелиоустановки является получение от нее только тепла, а также низкая эффективность преобразования солнечной энергии в тепло из-за потерь тепла через относительно большую площадь нерабочей поверхности. Кроме того, горизонтальная ориентация плоскостей отражателя способствует удержанию на них осадков в виде снега, что выводит гелиоустановку из строя на длительный период. Известна комбинированная солнечноэнергетическая станция (Патент РФ 2111422, кл. 24 2/42, опубл. 1998.05.), содержащая несущую платформу, оснащенную системой слежения за солнцем, модульные зеркальные концентраторы,размещенные на платформе, солнечные фотобатареи с принимающими излучение арсенид-галлиевыми фотопреобразователями,низкотемператрурный циркуляционный контур с теплоносителем для охлаждения фотопреобразователей, высокотемпературный циркуляционный контур для коллектора. Недостатками аналога являются использование дорогих арсенид-галлиевых фотоэлементов и сложность системы прецизионного слежения за солнцем, связанная с чрезвычайно малой рабочей поверхностью фотоэлементов. Известна солнечная фотоэлектрическая установка (Шадрин В.И. Автономные солнечные установки с концентраторами солнечного излучения.// Интеграл, 2005,2), содержащая первую несущую платформу с параболоцилиндрическим концентратором, выполненным из набора плоских зеркал (фацет) и фотопреобразователем, охлаждаемым теплоносителем,вторую несущую платформу с параболоцилиндрическим концентратором из набора цилиндрических зеркал и коллектором. Теплоноситель после снятия излишнего тепла с фотопреобразователей направляется для дополнительного нагрева в коллектор, где его 2 температура повышается до 80 С. Концентратор из плоских зеркал с эффективной площадью 3,36 м 2 увеличивает освещенность фотоэлементов в 10 раз,а концентратор с эффективной площадью цилиндрических зеркал 3,36 м 2 - в 30 раз. С интегральным коэффициентом отражения зеркал 0,85 получен коэффициент преобразования солнечной энергии в электрическую 12 и в тепловую 60. Недостатком этого аналога и предыдущих является перенос тепла теплоносителем через большое термическое сопротивление, включающее слой материала корпуса канала,на котором установлены фотоэлементы, клея, посредством которого они закреплены, воздушных прослоек между клеем и охлаждаемой поверхностью фотоэлементов, что ведет к плохой эффективности теплообмена. Недостатком является использование двух несущих платформ и, соответственно, двух исполнительных силовых устройств для их перемещения. Кроме того, наличие разных типов концентраторов - с плоскими и цилиндрическими зеркалами, усложняет и повышает себестоимость изготовление солнечноэнергетической станции. В качестве прототипа изобретения выбрана комбинированная солнечно-энергетическая станция(Патент 2382953 24 2/42, 2006.01.),содержащая несущую конструкцию (платформу),оснащенную системой слежения за солнцем,модульные зеркальные концентраторы солнечной энергии,двусторонние фотоэлектрические преобразователи, расположенные в фокусной линии модульных зеркальных концентраторов в корпусах с прозрачными для солнечного излучения окнами,входящих в состав первого циркуляционного контура, заполненного прозрачным в фотоактивной части спектра теплоносителем,второй циркуляционный контур, передающий тепло потребителю, теплообменник для осуществления передачи тепла от первого циркуляционного контура второму, планарные солнечные батареи,установленные в центральной зоне входной апертуры зеркальных концентраторов. Недостатком прототипа является наличие перед лицевой поверхностью фотопреобразователей слоя теплоносителя, оптические свойства которого меняются со временем из-за вносимых в него загрязнений при циркуляции по контуру, что ведет к уменьшению количества поступающего света. Кроме того,используется дефицитный теплоноситель с хорошими оптическими, но не оптимальными по теплообмену теплофизическими свойствами. Температура теплоносителя первого циркуляционного контура,охлаждаемого кремниевые фотоэлементы не должна превышать 50 С, следовательно, при теплообмене температура теплоносителя второго контура будет еще меньше, и потребитель не может получить достаточно горячую техническую воду, что является недостатком прототипа. Недостатком прототипа является низкий коэффициент конструктивной эффективности солнечной электростанции,определяемый отношением выдаваемой выходной мощности к себестоимости изготовления несущей платформы и стоимости ее эксплуатации. Недостатком всех аналогов и прототипа является простаивание дорогостоящего оборудования в отсутствие солнца. Задача изобретения заключается в создании такой комбинированной солнечно - ветровой / электростанции,которая имеет высокий конструктивный коэффициент и выдает достаточное количество электроэнергии и высокопотенциальное тепло для обеспечения загородного жителя. Задачей является также осуществление круглосуточной эксплуатации ее элементов при переходе к выработке электрической энергии комбинированным способом - преобразованием энергии солнечной радиации и ветрового потока,причем вырабатываемая мощность должна быть сопоставима по величине в солнечном и ветровом режиме ее работы. Техническим результатом изобретения является. 1. Повышение выходной мощности по электричеству и температурного потенциала теплоносителя второго контура,а также конструктивного коэффициента эффективности при размещении на площади несущей платформы не менее двух планарных концентраторов,сфокусированных на охлаждаемых теплоносителем фотопреобразователях и не менее двух планарных концентраторов, сфокусированных на плоском коллекторе. 2. Снижение затрат при покупке более дешевого теплоносителя,имеющего оптимальные теплофизические характеристики по теплообмену, и эксплуатационных расходов на периодическое обслуживание каналов с размещенными в них охлаждаемыми фотоэлементами. 3. Повышение эффективности охлаждения фотопреобразователей и выходной температуры теплоносителя второго контура. Снижение затрат на собственные нужды станции за счет уменьшения гидравлического сопротивления в герметичных каналах с фотопреобразователями и,соответственно, мощности циркуляционного насоса. 4. Повышение эксплуатационной надежности герметичных каналов (корпусов) с размещенными в них охлаждаемыми фотопреобразователями при снижении капитальных затрат на выполнение их герметизации. 5. Осуществление круглосуточной выработки электроэнергии и повышение коэффициента загрузки используемого оборудования. Технический результат по п.1 достигается тем,что модульные концентраторы выполнены из отъюстированных под индивидуальным углом плоских зеркал (фацет) планарными, не менее чем два из них установлены в центре несущей платформы и сфокусированы каждый на свой ряд охлаждаемых фотопреобразователей, а не менее чем два других установлены по их периферии и сфокусированы на рабочих поверхностях плоского коллектора, расположенного между указанными рядами фотопреобразователей, поверх рядов охлаждаемых фотопреобразователей и плоского коллектора устанавливаются такие же, но не охлаждаемые фотопреобразователи, работающие на собственные нужды электростанции от рассеянного солнечного излучения. Технический результат по п.2 достигается тем,что первый циркуляционный контур заполнен не дефицитным теплоносителем с оптимальными и стабильными характеристиками теплообмена с поверхностью фото преобразователей. Технический результат по п.3 достигается тем,что используется безнапорное движение теплоносителя вдоль тыльной поверхности фотопреобразователей за счет частичного заполнения герметичных каналов теплоносителем и размещения на входе устройств стабилизации расхода, а на выходе сливных емкостей с запасом теплоносителя. При этом лицевые поверхности фотопреобразователей оставлены свободными от теплоносителя. Кроме того, выходы герметичных каналов через сливные емкости и циркуляционный насос соединены с плоским коллектором для дальнейшего нагрева теплоносителя, а выход коллектора соединен со змеевиком теплообменника,передающего накопленное тепло теплоносителю второго контура. Расход теплоносителя первого контура определяется величиной отводимого тепла,зависящей от сезона года и времени суток. Для обеспечения безнапорного способа охлаждения фотопреобразователей планарные плоскости концентраторов и фотопреобразователей установлены под углом к горизонту, выставляемому по высоте солнца. В качестве второго теплоносителя в предпочтительном варианте используется техническая вода,заполняющая объем цилиндрического теплообменника, входящего во второй контур. Технический результат по п.4 достигается тем,что в безнапорном движении теплоносителя давление в герметичных каналах с фотопреобразователями равно атмосферному, что упрощает их герметизацию, снижает утечку теплоносителя и увеличивает время их безремонтной эксплуатации. В случае появления микротрещин в слое эластичного герметика,теплоноситель просачивается через них с малой скоростью и успевает испариться в воздушном потоке окружающего воздуха, не нанося вред лицевой поверхности охлаждаемых фотопреобразователей. Технический результат по п.5 достигается тем,что несущая платформа с вертикальной опорой солнечной электростанции, аккумуляторы, блок инверторов, контроллер работают и в отсутствие солнечного излучения в режиме преобразования энергии ветра в электричество, для чего теплообменник выполнен цилиндрическим и охватывает вертикальную опору электростанции, на несущей платформе установлены оси ветрогенераторов симметрично осевой плоскости цилиндрического теплообменника на расстоянии друг от друга не более одного его диаметр, а не активные лопасти ветрогенератора размещены 3 между его осями в теневой зоне относительно направления потока ветра. В итоге получаем следующую формулировку сущности изобретения. Технический результат изобретения достигается тем, что солнечная / электростанция, содержащая несущую конструкцию(платформу), оснащенную системой слежения за солнцем, модульные зеркальные концентраторы солнечной энергии,охлаждаемые фотоэлектрические преобразователи, расположенные в фокусе модульных зеркальных концентраторов в заполненном теплоносителем канале,циркуляционный контур, включающий герметичные каналы с охлаждаемыми фотопреобразователями,теплообменник для передачи тепла от первого циркуляционного контура второму,второй циркуляционный контур, воспринимающий тепло от первого циркуляционного контура, планарные неохлаждаемые солнечные батареи, расположенные в центральной зоне входной апертуры зеркальных концентраторов, в соответствии с изобретением на несущей платформе устанавливаются не менее двух планарных концентраторов, выполненных из плоских зеркал (фацет), сфокусированных каждый на свой ряд фотопреобразователей и не менее двух периферийных концентраторов, выполненных из плоских зеркал, сфокусированных на рабочих поверхностях плоского коллектора, установленного между указанными рядами фотопреобразователей. Коллектор имеет рабочие поверхности с селективными покрытиями, снижающими тепловые потери и занимающими не менее 90 его общей поверхности. Поверх рядов охлаждаемых фотопреобразователей и плоского коллектора установлены такие же, но не охлаждаемые фотопреобразователи. Охлаждение фотопреобразователей в герметичных каналах проводят с их тыльной стороны в режиме свободно стекающей пленки теплоносителя, для чего планарные плоскости концентраторов и каналы с фотопреобразователями установлены под углом к горизонту, выставляемому по высоте солнца, поверх тонкого слоя теплоносителя в канале формируется воздушная прослойка, над которой расположена тонкая изоляционная пластина, служащая для конденсации на ней испаряющегося теплоносителя. На входе герметичных каналов установлены устройства стабилизации расхода теплоносителя, а на выходе сливные емкости, имеющие его запас. Сливные емкости соединены через теплоизолированные трубопроводы и циркуляционный насос с входом плоского коллектора, выход которого соединен с входом змеевика, расположенного в теплообменнике. В качестве теплоносителя используется не дефицитная жидкость с оптимальными по теплообмену теплофизическими характеристиками. Второй циркуляционный контур включает объем теплообменника с теплоносителем, омывающим змеевик первого контура. Кроме того, несущая платформа с сервоприводами, аккумуляторы, блок инверторов, контроллер, используются в отсутствие солнечного излучения при работе станции в режиме 4 преобразования энергии ветра в электричество, для чего цилиндрический корпус теплообменника охватывает вертикальную опора, а на несущей платформе закреплены симметрично относительно осевой плоскости цилиндрического теплообменника на расстоянии друг от друга не более одного его диаметра вертикальные оси ветрогенераторов. Для ориентации активных лопастей ветрогенераторов по потоку ветра на несущей платформе установлен датчик его направления,соединенный с сервоприводами несущей платформы, при этом не активные лопасти размещены в теневой относительно потока ветра области, т.е. в зоне их подсоса за цилиндрической поверхностью теплообменника. Совокупность технических признаков размещение рабочих поверхностей коллектора между рядами охлаждаемых фотопреобразователей частичное заполнение герметичных каналов теплоносителем, установка их и планарных концентраторов под углом к горизонту, формировка турбулентной пленки над тыльной поверхностью фотопреобразователей, размещение устройства стабилизации расхода теплоносителя на входе в герметичные каналы и сливных емкостей на выходе,размещение пластины теплоизолятора между тыльными сторонами охлаждаемых и не охлаждаемых фотопреобразователей, размещение на несущей платформе на расстоянии не более одного диаметра цилиндрического теплообменника вертикальных осей ветрогенераторов удовлетворяет критериям изобретения по новизне и существенным отличиям. Изготовленные герметичные каналы с охлаждаемыми и не охлаждаемыми фотопреобразователями герметизируются на специальной оснастке эластичным герметиком по определенной технологии и ставятся на испытание на стенде. Они являются отдельным конструктивным узлом солнечной электростанции,заменяемым в процессе ее эксплуатации подобно обычным бытовым устройствам, заменяемым службой сервиса. Некоторые конструктивные особенности канала с охлаждаемыми фотоэлементами и режимные параметры течения и теплообмена теплоносителей являютсяпроцесса, поэтому не обсуждаются в данной заявке. Стоимость дополнительных элементов ветрогенераторной части станции не на много увеличивает начальную ее стоимость, при этом вырабатывается дополнительная мощность порядка 2 кВт в отсутствие солнца. При наличии вертикальной опоры,несущей платформы установка ветрогенераторов обходится значительно дешевле,чем в их отсутствие, поэтому достигается значительная экономия финансовых средств. Концентратор ветра в виде обтекаемого цилиндра в мировой литературе не встречался. Суть его заключается в следующем. Как известно из гидродинамики (см. Механика жидкости и газа. Лойцянский Л.Г., изд. Наука, М.,1973), скорость ветра в области миделева сечения цилиндра превышает среднюю скорость невозмущенного потока ветра перед цилиндром почти в два раза. За цилиндром на некотором расстоянии от его миделева сечения возникает вихревая зона с обратной скоростью, т.е. подсасывание воздушного потока. Этот физический эффект мы применяем для увеличения коэффициента использования ветра ветрогенераторами Савонкуса, имеющими на вертикальной оси две встречно установленные лопасти. Для этого размещаем вертикальные оси двух ветрогенераторов на некотором расстоянии от осевой плоскости цилиндрического теплообменника и выносим активные лопасти в зону ветрового потока с увеличенной за счет концентрации скоростью, а пассивные лопасти прячем в область его подсасывания. Это техническое решение резко снижает сопротивление при обратном движении не активных лопастей, что увеличивает коэффициент полезного действия ветрогенераторов Савонкуса. Таким образом,элементы солнечной электростанции выполняют дополнительные функции - концентрации ветрового потока, и снижения сопротивления при обратном движении лопастей ветрогенератора,что является существенными отличительными признаками заявляемого изобретения от известных аналогов. На фиг.1 показана оптическая схема солнечной электростанции,на фиг.2 устройство электростанции в двух проекциях, на фиг.3 - вид на нее снизу. Солнечная / электростанция состоит из несущей платформы 11, содержащей по центру не менее двух планарных концентраторов 1 и по их периферии еще не менее двух периферийных концентраторов 2, выполненных из плоских зеркал(фацет) 3. Зеркала 3 установлены под индивидуальными углами к планарным плоскостям концентраторов 1 и 2. В осевой плоскости каждого планарного концентратора 1 размещены вертикальные рамы 4, на которых вдоль фокусной линии планарных концентраторов закреплены в герметичных каналах ряды охлаждаемых фотопреобразователей 5. Между ними на вертикальной раме 4, размещенной в плоскости симметрии несущей платформы 11 закреплен коллектор 6 с рабочими плоскостями с селективным покрытием. Планарные плоскости концентраторов 1 и 2 и ряды фотоэлементов 5 установлены под углом к горизонту, выставляемому по высоте солнца. Над рядами охлаждаемых фотопреобразователей 5 и плоским коллектором 6 на вертикальных рамах 4 расположены ряды таких же, но не охлаждаемых фотопреобразователей(не показаны). Фотопреобразователи 5 размещены в герметичных каналах (не показан) частично заполненных теплоносителем, в виде свободно стекающей турбулентной пленки. На входе каналов установлены устройства стабилизации расхода теплоносителя (не показаны), а на выходе сливные емкости 7, которые соединены посредством теплоизолированных трубок (не показаны) с циркуляционным насосом 8. Циркуляционный насос соединен с входом коллектора 6, выход которого соединен с змеевиком,расположенном в цилиндрическом теплообменнике 9, охватывающем вертикальную опору солнечной электростанции. Над теплообменником установлена система слежения за солнцем с сервоприводами 10 и несущая платформа 11, на которой закреплены вертикальные оси 12, траверсы 13 и лопасти 14 ветрогенераторов. Солнечная / электростанция работает следующим образом. Солнечное излучение,показанное на фиг.1 как А и В, падает на планарные концентраторы 2 и 1, которые своими плоскими зеркалами 3 фокусируют отраженное излучение соответственно каждый на свой ряд охлаждаемых фотопреобразователей 5 и рабочие поверхности коллектора 6. Последний размещен между рядами фотопреобразователей 5. Конструктивное пространство между центральными планарными концентраторами 1 используется одновременно для размещения плоского коллектора 6 и не охлаждаемого ряда фотопреобразователей, поэтому апертура планарных концентраторов 1 и 2 используется оптимально для снятия максимального количества солнечной энергии и увеличения выходной мощности солнечной электростанции,отнесенной к единице площади несущей платформы. Все другие варианты известных конструкций по этому показателю проигрывают. Повысилась надежность электростанции за счет размещения на несущей платформе максимального количества работающих от рассеянного солнца фотопреобразователей, не затеняющих апертуру концентраторов 1 и 2. Охлажденный теплоноситель из теплообменника 9 через устройство стабилизации расхода (не показан) поступает на вход герметичных каналов и омывает тыльную сторону фотопреобразователей 5 турбулентной свободно стекающей пленкой,направляемой в сливные бачки 7, из которых нагретый теплоноситель по теплоизолированным трубкам (не показаны) циркуляционным насосом 8 перекачивается в коллектор 6. Дополнительно нагреваясь между плоскостями коллектора 6 до высокой температуры,теплоноситель,прокачивается затем через змеевик в теплообменнике 9, где отдает накопленное тепло второму циркуляционному контуру. Второй циркуляционный контур в предпочтительном варианте использует теплоноситель, заполняющий объем теплообменника 9, в качестве которого предпочтительно служит техническая вода. Отдав накопленное тепло, теплоноситель первого контура из теплообменника 9 направляется по теплоизолированным трубкам на вход герметичных каналов, и цикл повторяется. Испаряемый в каналах теплоноситель конденсируется на теплоизоляционной пластине, каплями стекает по ее поверхности и падает в пленку теплоносителя,дополнительно турбулизуя ее и улучшая теплообмен. Мощность циркуляционного насоса по сравнению с прототипом снижается, т.к. не затрачивается на преодоление сопротивления движению теплоносителя в герметичных каналах,что снижает эксплуатационные расходы. В солнечный день при наличии ветра приоритетом является выработка электроэнергии и тепла солнечной электростанцией, поэтому несущая платформа 11 ориентируется для получения максимального потока солнечной радиации. При этом ветровые генераторы также вырабатывают электричество, хотя ориентация вертикальных осей 12 и лопастей 14 ветрогенетора Савонкуса может быть не оптимальной относительно цилиндрической поверхности теплообменника 9. После захода солнца, или в пасмурный день, несущая платформа от сигналов датчика направления потока ветра сервоприводами ориентируется так, чтобы поток ветра налетал со стороны цилиндрической поверхности теплообменника 9, а вертикальные оси 12 ветрогенераторов находились сзади нее симметрично осевой плоскости. В этом случае цилиндрическая поверхность теплообменника 9 концентрирует поток ветра на активные лопасти 12 ветрогенератора, а пассивные лопасти остаются в тени ветрового потока, в области его подсасывания за цилиндром. При этом вырабатывается максимальное количество энергии ветровыми генераторами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Солнечная / электростанция, содержащая несущую конструкцию (платформу), оснащенную системой слежения за солнцем, модульные зеркальные концентраторы солнечной энергии,герметичные каналы с охлаждаемыми в них теплоносителем фотоэлектрическими преобразователями, расположенными в фокусе модульных зеркальных концентраторов,циркуляционный контур с теплоносителем,включающий охлаждаемые фотопреобразователи,теплообменник для передачи тепла от теплоносителя циркуляционного контура с фотопреобразователями теплоносителю второго контура, планарные неохлаждаемые солнечные батареи, расположенные в центральной зоне входной апертуры зеркальных концентраторов,отличающаяся тем, что модульные концентраторы выполнены из плоских зеркал (фацет) планарными,два из них размещены в центре несущей платформы и каждый сфокусирован на свой ряд фотопреобразователей в герметичных каналах, два других концентратора размещены по периферии первых и сфокусированы на рабочих поверхностях плоского коллектора,размещенного между указанными рядами фотопреобразователей, поверх всех рядов охлаждаемых фотопреобразователей и плоского коллектора установлены аналогичные, но не охлаждаемые фотопреобразователи, работающие от рассеянного солнечного света, циркуляционный контур содержит не менее двух параллельных безнапорных герметичных канала с фотопреобразователями, частично заполненных свободно стекающей по тыльной поверхности фотопреобразователей турбулентной пленкой теплоносителя, для чего планарные плоскости концентраторов и герметичные каналы с фотопреобразователями установлены под углом к горизонту, выставляемому по высоте солнца, а выходы герметичных каналов через смежные с ними сливные емкости и общий циркуляционный насос соединены с входом плоского коллектора, выход которого соединен с змеевиком, расположенным в теплообменнике, при этом теплофизические характеристики первого теплоносителя выбраны с учетом оптимального теплообмена турбулентной пленки с тыльной поверхностью фотопреобразователей,кроме того,несущая платформа с вертикальной крепежной опорой и сервоприводами, аккумуляторы, блок инверторов,контроллер, используются в отсутствие солнечного излучения при работе станции в режиме преобразования энергии ветра в электричество,для чего теплообменник выполнен цилиндрическим и охватывает вертикальную опору несущей платформы, а на последней симметрично осевой плоскости цилиндрического теплообменника на расстоянии друг от друга не более одного его диаметра закреплены неподвижно вертикальные оси ветргенераторов,на которых установлены подшипники и траверсы лопастей, причем не активные лопасти размещены в процессе вращения между осями ветрогенераторов в области подсоса воздушного потока. 2. Солнечная / электростанция по п.1,отличающаяся тем, что в герметичном канале размещаются одинаковые кремниевые плоские охлаждаемые и неохлаждаемые фотопреобразователи, причем работающие с концентраторами фотопреобразователи соединены с боковыми стенками герметичных каналов эластичным герметиком, заданной толщины и конфигурации, а коммутационные шины снабжены термомеханическими компенсаторами. 3. Солнечная / электростанция по п.1,отличающаяся тем, что в герметичном канале между поверхностями не охлаждаемых и охлаждаемых фотопреобразователей размещена тонкая пластина из изоляционного материала для электро-теплоизоляции коммутационных шин и осуществления конденсации на ней испаряющегося теплоносителя с последующим сбросом его в виде капель в турбулентную пленку. 4. Солнечная / электростанция по п.1,отличающаяся тем, что рабочие плоскости коллектора содержат селективное покрытие и занимают не менее 90 всей его поверхности. 5. Солнечная / электростанция по п.1,отличающаяся тем, что несущая платформа снабжена датчиком направления ветра, который соединен с сервоприводами платформы через переключатель режима работы солнечной электростанции.
МПК / Метки
Метки: солнечная, электростанция»
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/7-ip26293-solnechnaya-pv-t-elektrostanciya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Солнечная PV/T электростанция</a>
Предыдущий патент: Радиатор
Следующий патент: Способ формирования заряда взрывчатого вещества с воздушным промежутком в донной части зарядной полости
Случайный патент: Способ прогнозирования клинического течения злокачественной внутриглазной опухоли