СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

Полезная модель относится к области солнечной энергетики наземного применения и может найти применение в устройствах солнечных батарей, предназначенных для электроснабжения домов, коттеджей, зданий сельскохозяйственного и промышленного назначения, а также автомобилей, самолетов, дирижаблей, космических кораблей и спутников.
При использовании солнечных батарей требуется получать максимальную мощность с единичной площади фотоактивной поверхности. Эта цель может быть достигнута путем увеличения плотности светового потока на фотоэлектрические преобразователи. Одним из средств, решающим данную задачу, является концентратор, устанавливаемый на панель солнечной батареи.
Известна конструкция панели солнечной батареи с концентратором по US Patent, May 28,1996, №5220747.
Концентратор этой панели солнечной батареи состоит из отражателей солнечного света, установленных по одному с обеих сторон панели. Отраженный поток от отражателя падает на половину ширины панели солнечной батареи, а сам отражатель выполнен в половину размера панели. Суммарный отраженный поток увеличивает освещенность солнечных элементов в 1,5 раза.
Известна конструкция, описанная в работе «Innovate solar panels pose many tests challengers» / Dunke Dick, Goerlitz Kurt // Sound and Vibr. 1337-31. NIO - c.6, 8, 10. В отличие от рассмотренного выше варианта, здесь отражатели концентратора выполнены в размер панели, и суммарный световой поток на солнечные элементы удваивается.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является конструкция панели солнечной батареи по патенту RU №2282271, которая выбрана в качестве прототипа.
В отличие от предыдущих конструкций отражатели выполнены в виде составного концентратора, состоящего из двух отражателей, с одной или более сторон панели солнечной батареи.
Недостатком является то, что в данном случае необходимо постоянное падение солнечных лучей перпендикулярно поверхности солнечной батареи, а в случае изменения траектории падения солнечных лучей будет возникать тень, и конструкция не будет эффективна, так как изменение положения отражателей в течение дня не предусмотрено. Кроме того, такая батарея эффективна только в солнечное время суток, а в темное время суток такая батарея не вырабатывает достаточного количества электроэнергии, что не позволяет обеспечить круглосуточную стабильную выработку электроэнергии.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков за счет круглосуточной выработки электроэнергии солнечной батареей.
Технический результат полезной модели: круглосуточная выработка электроэнергии солнечной батареей, повышение выработки электроэнергии, обеспечение стабильного электроснабжения объектов в течение всех суток.
Поставленная задача решается предлагаемой солнечной батареей, содержащей панели с двусторонней фотоактивной поверхностью, соединенные с аккумуляторной батареей и расположенные в разных горизонтальных плоскостях таким образом, что в светлое время суток панели обращены к солнцу и не перекрывают друг друга, а в темное время суток панели располагаются одна под другой с зазором между панелями с возможностью освещения фотоактивных поверхностей панелей осветительными приборами, последние выполнены с возможностью регулирования освещенности в течение суток, причем в солнечное время суток осветительные приборы выключены и верхние фотоактивные поверхности панелей вырабатывают электроэнергию, поступающую в аккумуляторную батарею, а в темное время суток фотоактивные поверхности панелей освещаются осветительными приборами и также вырабатывают электроэнергию, поступающую в аккумуляторную батарею, которая питает осветительные приборы, и полезную нагрузку в течение суток.
Сущность полезной модели: солнечная батарея в светлое время суток вырабатывает электроэнергию, которая заряжает аккумуляторную батарею и питает полезную нагрузку (бытовые электроприборы, освещение помещений и т.п.). При этом количество солнечных панелей в солнечной батарее выбирается на 20-50% больше величины номинальной нагрузки, таким образом, излишек электроэнергии в светлое время подзаряжает аккумуляторы, а в темное время суток часть запасенной энергии расходуется аккумуляторами на освещение солнечных панелей, которые выполнены с двусторонними фотоактивными поверхностями, за счет чего один ряд осветительных приборов освещает сразу две поверхности соседних панелей, что повышает к.п.д. всей солнечной батареи и позволяет выработать больше электроэнергии, чем расходуется на освещение панелей. Для освещения панелей в темное время суток используются энергосберегающие источники света, например, светодиодные лампы. Для регулирования выработки энергии панелями в течение суток предусмотрена возможность изменения уровня их освещенности осветительными приборами (например, с помощью реостата) в соответствии с изменением уровня естественной освещенности. В солнечное время суток панели разворачиваются верхней поверхностью к солнцу. Для этого панели закреплены на поворотных шарнирах, которые, в свою очередь закреплены на стойках. В темное время панели «сворачивают» и размещают одну над другой с зазорами между ними, в которых размещены осветительные приборы.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой солнечной батареи в дневное время, вид сверху, на фиг. 2 - солнечная батарея в темное время суток, вид спереди.
Солнечная батарея (фиг. 1-2) содержит солнечные панели 1 солнечной батареи, которые посредством регулируемых соединений 8 (например, шарнирных или телескопических) прикреплены к стойкам 3. Все панели 1 имеют фотоактивные поверхности 2 с обеих сторон. Солнечные панели 1 соединены с микроэлектродвигателем 9, который по команде компьютера поворачивает панели 1 вокруг шарниров 8. В солнечное время панели развернуты так, как показано на фиг. 1, в темное время панели находятся в положении одна над другой, как показано на фиг. 2. При этом в зазорах между панелями установлены осветительные приборы 4, которые освещают одновременно поверхности двух соседних панелей. Управление работой микроэлектродвигателей 9, системой вентиляции 10, регулятором уровня освещенности панелей (на чертежах не показан) и аккумуляторной батареей 7 производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, потребляемую мощность, уровень зарядки аккумуляторов. Суммарная площадь панелей 1 выбрана таким образом, что вырабатываемая ими энергия составляет от 1,2 до 1,5 от номинальной нагрузки. Излишек вырабатываемой электроэнергии при этом запасается в аккумуляторной батарее и в темное время суток расходуется на работу осветительных приборов 4. При установке солнечной батареи на земле суммарная площадь панелей 1 может быть увеличена за счет количества самих батарей или за счет увеличения количества панелей в одной батарее, а излишек энергии может направляться на различные цели. Использование панелей 1 с двусторонней фотоактивной поверхностью и осветительных приборов 4 позволяет увеличить общую фотоактивную поверхность солнечной батареи в два раза и направить на солнечные панели больший световой поток, а также создается возможность стабилизации и регулирования выработки электроэнергии батареей с течение суток за счет регулирования освещенности панелей в зависимости от уровня естественной освещенности. Для освещения панелей в темное время суток и для снижения расхода энергии на освещение панелей используются энергосберегающие источники света, например, светодиодные лампы. Для охлаждения панелей используется система вентиляции 10. Такая система является необходимой при использовании солнечной батареи в южных широтах или в замкнутых помещениях без естественной циркуляции воздуха для предотвращения перегрева панелей. Вырабатываемая электроэнергия поступает в аккумуляторную батарею 5 по кабелю 7 (фиг. 2). Батарея 5 питает осветительные приборы 4 и полезную нагрузку 6. Предлагаемые солнечные батареи могут быть смонтированы на специальных стеллажах, изготовляемых в заводских условиях, при этом количество солнечных панелей в батарее может быть различным в зависимости от желания заказчика.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет обеспечить стабильную круглосуточную выработку электроэнергии солнечной батареей, повысить эффективность и снизить стоимость солнечных батарей, что особенно важно при использовании для бытовых целей.