Гелиотермоэлектрический электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства
SOLAR THERMOELECTRIC GENERATOR FOR REMOTE AGRICULTURAL FACILITIES

Изобретение относится к области сельского хозяйства для использования в качестве основного или резервного электроснабжения электроэнергией технологических установок в отдаленных районах страны, использующих тепловую энергию солнечного излучения.
Известна солнечная энергетическая установка с термоэлектрическим генератором, использующая для питания светотехнических устройств, термоэлектрические преобразователи тепловой энергии солнца в электрическую, и предназначенные для подзарядки накопителя энергии питающего источник света (патент РФ R 2382935, МПК F21W 111/047, F24J 2/42, опубл. 27.02.2010.Бюл. №6). В солнечной энергетической установке с термоэлектрическим генератором содержится светотехническое устройство, автономный источник электропитания (аккумулятор) и подзарядное энергетическое устройство. В качестве подзарядного устройства используется термоэлектрический генератор, преобразующий тепловую энергию солнца в электрическую,  помещенный внутри гелиоконцентратора, функции которого выполняет оптическое устройство на основе линзы  Френеля. Выработанное термоэлектрическим генератором электричество подается в накопитель энергии (аккумулятор), который с свою очередь обеспечивает электроэнергией потребителя.
Недостатком известной установки является ограниченная область применения и невозможность электроснабжения электроустановок в технологических процессах сельскохозяйственного назначения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для превращения солнечной энергии в электрическую (патент РФ 2402719, МПК F24J 2/42, F24J 2/08, опубл. 27.10. 2010. Бюл. №30). Устройство для превращения солнечной энергии в электрическую содержит термоэлектрический генератор, систему охлаждения, блок управления, линзы, установленные на платформе с возможностью приема солнечных лучей и фокусирования  солнечных лучей на теплообменнике горячих спаев термоэлектрического генератора, каналами подачи и отвода охлаждающей воды. Полученная электроэнергия через аккумуляторы направляется к потребителю. Устройство позволяет получать в весеннее-летнее-осеннее время электроэнергию.
Недостатком известного устройства является то, что устройство не позволяет накапливать тепловую энергию для превращения ее в электрическую в аккумуляторе, который с свою очередь обеспечивает электроэнергией потребителя с помощью термоэлектрического модуля в то время, когда отсутствует интенсивное солнечное излучение и невозможность автономного использования ее для удаленных объектов сельского хозяйства.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение электрической энергии за счет использования тепловой энергии солнечного излучения для автономного электроснабжения потребителей электрической энергии в удаленных районах при отсутствии интенсивного солнечного излучения.
В результате использования изобретения появляется возможность автономного электроснабжения потребителей электрической энергии при отсутствии  интенсивного солнечного излучения в удаленных районах, где отсутствует централизованное электроснабжение за счет преобразования тепловой энергии солнечного излучения в жидкости (теплоносителе), накапливания ее в баке-аккумуляторе и преобразования в электрическую в  термоэлектрическом модуле, которая через аккумулятор (накопитель энергии) обеспечивает электроэнергией потребителя.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый гелиотермоэлектрический электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства, содержащий солнечный концентратор с отражателем и приемной трубкой, термоэлектрическую сборку, аккумулятор, блок управления, согласно изобретению, снабжен баком-аккумулятором, в котором расположен теплообменник, соединенный через запорный вентиль, соединенный с блоком управления, прямым и обратным трубопроводами с приемной трубкой солнечного концентратора, причем бак-аккумулятор подающим и отводящим трубопроводами через циркуляционный насос соединен с жидкостным радиатором термоэлектрической сборки, которая имеет также воздушный радиатор и расположенный между жидкостным и воздушным радиаторами термоэлектрический модуль, соединенный с блоком управления и аккумулятором, при этом нагретая в приемной трубке солнечного концентратора жидкость за счет термосифонной циркуляции направляется в теплообменник бака – аккумулятора, где отдает тепловую энергию жидкости, находящейся в баке- аккумуляторе, и по обратному трубопроводу направляется в приемную трубку, из бака-аккумулятора нагретая жидкость по подающему трубопроводу с помощью циркуляционного насоса, соединенного с блоком управления, поступает в жидкостной радиатор термоэлектрической сборки, из которого по отводящему трубопроводу охлажденная жидкость через циркуляционный насос направляется в бак-аккумулятор, образуя замкнутый контур циркуляции жидкости, при этом другая сторона  термоэлектрического модуля охлаждает воздушный радиатор, в результате за счет того, что одна сторона модуля нагрета, а другая холодная термоэлектрический модуль генерирует электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлен гелиотермоэлектрический электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства.
Гелиотермоэлектрический электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства содержит  термоэлектрическую сборку 17, состоящую из термоэлектрического модуля 1, жидкостного радиатора 2, воздушного радиатора 3, солнечного концентратора 16, который состоит из отражателя 5 и приемной трубки с жидкостью 6, установленной в фокусе отражателя 5, бак-аккумулятор 7, теплообменник 8, прямой трубопровод 9, обратный трубопровод 10, циркуляционный насос 4, отводящий трубопровод 11 и подающий трубопровод 12 относительно водяного радиатора 2 термоэлектрической сборки 17, аккумулятор (накоптель электрической энергии) 13, запорный вентиль 14, блок управления 15.
В баке-аккумуляторе 7 расположен теплообменник 8, соединенный через запорный вентиль 14, установленный на прямом трубопроводе 9, с одним концом приемной трубки 6 солнечного концентратора 16, а другой конец приемной трубки 6 соединен с теплообменником 8 обратным трубопроводом 10, образуя замкнутый контур термосифонную циркуляцию жидкости. Запорный вентиль 14 соединен с блоком правления 15.
Бак-аккумулятор 7 подающим 12 и отводящим 11 трубопроводами через циркуляционный насос 4 соединен с жидкостным радиатором 2 термоэлектрической сборки 17, образуя замкнутый контур циркуляции жидкости. Термоэлектрический модуль 1, расположенный в термоэлектрической сборке 17 между жидкостным 2 и воздушным 3 радиаторами соединен с блоком управления 15 и с аккумулятором 13.
Нагретая жидкость по подающему трубопроводу 12 из бака-аккумулятора 7 с помощью циркуляционного насоса 4, соединенного с блоком управления 15, поступает в жидкостной радиатор 2 термоэлектрической сборки 17. По отводящему трубопроводу 11 охлажденная жидкость, охлажденная в жидкостном радиаторе 2 с помощью циркуляционного насоса 4 подается в бак-аккумулятор 7.
Другая сторона  термоэлектрического модуля 1 охлаждается с помощью воздушного радиатора 3, при этом термоэлектрический модуль 1, соединенный с аккумулятором13, генерирует электроэнергию.
В качестве жидкости (жидкостного теплоносителя) в гелиотермоэлектрическом электрогенераторе используют, например синтетическое масло с температурой 200°С.
Работает гелиотермоэлектрический электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства, следующим образом.
При включении блока управления 15 открывается запорный вентиль 14, тогда нагретая в приемной трубке 6 солнечного концентратора 16  жидкость за счет термосифонной циркуляции направляется в теплообменник 8. В результате теплообменник 8 , отдает тепловую энергию жидкости, находящейся в баке- аккумуляторе и нагревает ее.
Циркуляция нагретой жидкости из бака – аккумулятора 7, поступающая в термоэлектрическую сборку 17, происходит следующим образом. Из бака – аккумулятора 7 с помощью циркуляционного насоса 4 по подающему трубопроводу 12 нагретая жидкость поступает в жидкостной радиатор 2, откуда по отводящему трубопроводу 11 направляется в бак – аккумулятор 7, образуя замкнутый контур циркуляции жидкости.
Теплота от жидкостного радиатора 2 передается горячей стороне термоэлектрического модуля 1 и нагревает её. Для поглощения тепловой энергии с холодной стороны термоэлектрического модуля 1 и поддержания её  в холодном состоянии по отношению к горячей стороне, используется воздушный радиатор 3. Ассимилируя эту теплоту, радиатор 3 рассеивает её в окружающее пространство, в результате термоэлектрический модуль 1 за счет того, что одна сторона модуля нагрета, а другая холодная  генерирует электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе 13.
При этом, во время недостаточной интенсивности солнечного излучения или в ночное время нагрев горячей стороны термоэлектрического модуля 1 будет осуществляться за счет тепловой энергии запасенной в баке – аккумуляторе 7.
Таким образом, предлагаемый гелиотермоэлектрический электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства позволяет с помощью термоэлектрических модулей преобразовывать солнечную тепловой энергии в электрическую энергию.