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 единицы площади, занимаемой батареей 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. N10 - 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. Панель солнечной батареи с концентратором в виде плоских отражателей по одной или более сторонам панели имеет концентратор, состоящий из двух отражателей, которые устанавливают таким образом, что поток солнечного света, отраженный от первого и второго отражателей, равномерно падает на панель 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, известная панель солнечной батареи не обеспечивает эффективного использования занимаемой панелью площади, так как фотоактивной является только поверхность панели.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков за счет увеличения эффективности использования фотоактивной поверхности солнечной батареи на единицу занимаемой площади.
Технический результат полезной модели: повышение выработки электроэнергии на единицу занимаемой площади, что особенно важно при дефиците свободных площадей для размещения солнечных батарей.
Поставленная задача решается предлагаемой солнечной батареей, содержащей панели с фотоактивной поверхностью, соединенные с аккумуляторной батареей и закрепленные на трех взаимно перпендикулярных осях, расположенные в разных плоскостях с возможностью поворота вокруг своих осей таким образом, что в светлое время суток панели постоянно обращены к солнцу и не перекрывают друг друга, фотоактивные поверхности панелей вырабатывают электроэнергию, поступающую в аккумуляторную батарею, при этом суммарная площадь фотоактивных поверхностей всех панелей больше площади, занимаемой солнечной батареей.
Сущность полезной модели: солнечная батарея в светлое время суток вырабатывает электроэнергию за счет поворота солнечных панелей в трех взаимно перпендикулярных плоскостях вслед за солнцем, а суммарная площадь фотоактивных поверхностей всех солнечных панелей больше площади, занимаемой солнечной батареей, которая заряжает аккумуляторную батарею и питает полезную нагрузку (бытовые электроприборы, освещение помещений и т.п.). В солнечное время суток панели разворачиваются фотоактивной поверхностью к солнцу. Для этого оси панелей закреплены на поворотном шарнире, который, в свою очередь, закреплен на одной из осей. Кроме того, солнечные панели, находящиеся в разных плоскостях, отражают солнечный свет друг на друга, выполняя роль концентраторов, что также увеличивает эффективность батареи.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фигуре изображена принципиальная схема предлагаемой солнечной батареи в дневное время, вид спереди.
Солнечная батарея содержит солнечные панели 1, 2 и 3 солнечной батареи, которые посредством регулируемых соединений (например, шарнирных или телескопических) прикреплены к осям Z, Y, X сответственно. Все панели 1, 2. 3 имеют фотоактивные поверхности со стороны, обращенной к солнцу. Солнечные панели 1, 2, 3 соединены с микроэлектродвигателями, установленными на осях Z, Y, X (на схеме не показаны), которые по команде компьютера поворачивают панели 1, 2. 3 вокруг осей вслед за солнцем, как показано стрелками. В солнечное время панели развернуты к солнцу. При этом панели 1, 2, 3 не перекрывают друг друга. Часть солнечной энергии солнечные панели отражают друг на друга, выполняя роль концентраторов. Оси соединены друг с другом соединительным узлом 4.
Управление работой микроэлектродвигателей, аккумуляторной батареей производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, потребляемую мощность, уровень зарядки аккумуляторов. Габариты панелей 1, 2, 3 выбраны таким образом, что суммарная площадь фотоактивных поверхностей панелей 1, 2, 3 будет больше площади, занимаемой батареей, величина которой равна L×L, где L - дина и ширина солнечной батареи. За счет отражения части солнечной энергии друг на друга возрастает КПД солнечной батареи. Предлагаемые солнечные батареи могут быть смонтированы на крышах домов, на открытых участках, при этом количество солнечных панелей в батарее и их размеры могут быть различными в зависимости от желания заказчика.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить эффективность использования площади, выработку электроэнергии солнечной батареей, что особенно важно при дефиците площадей для размещения солнечных батарей.