ОДНОПРОВОДНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ОТ СОЛНЕЧНОЙ И ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к энергосберегающим системам уличного освещения и систем транспортировки, распределения и потребления электрической энергии и предназначена для уличного освещения в условиях дефицита и отсутствия централизованного энергоснабжения.
Известен солнечный светильник, состоящий из солнечной батареи, химического аккумулятора, контролера заряда, соединительных проводов электрической линии и люминесцентной лампы, в котором при большой мощности светильника используют дополнительно инвертор и трансформатор (Солнечный светильник. Технологии и оборудование возобновляемой энергетики. Каталог изделий, разработанных и производимых в системе ВИЭСХ. - М.: ВИЭСХ, 2001. - С.7).
Недостатком этой системы является низкий КПД светильника и потери энергии в соединительных проводах, возможность короткого замыкания соединительных проводов. Другим недостатком является то, что в качестве источника энергии используется только фотоэлектрические элементы, что делает систему неработоспособной в периоды малой солнечной активности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является однопроводная резонансная система наружного освещения от солнечной энергии (патент ПМ RU №112740, 2011.17.06). Технический результат, достигается тем, что предлагаемая однопроводная резонансная система наружного освещения от солнечной энергии, содержащая солнечные панели с фотоэлектрическими преобразователями, электрические аккумуляторные батареи, светодиодные осветительные устройства, блок заряда-разряда, содержит устройство для передачи электрической энергии по одному проводу с питанием от солнечной энергии, состоящее из генератора повышенной частоты, емкости резонансного трансформатора, повышающего резонансного трансформатора, однопроводной линии электропередачи, понижающего резонансного трансформатора, обратного преобразователя и заземлителя, при этом панели с фотоэлектрическими преобразователями соединены с блоком заряда-разряда, который соединен с аккумуляторной батареей и генератором повышенной частоты, который в свою очередь соединен с емкостью резонансного трансформатора и повышающим резонансным трансформатором, который через однопроводную линию электропередачи соединен с понижающим резонансным трансформатором, который соединен с заземлителем и обратным преобразователем, соединенным со светодиодным осветительным устройством, причем солнечные панели с фотоэлектрическими преобразователями и аккумуляторные батареи объединены и установлены в одном месте.
Недостатком известной системы однопроводной резонансной системы наружного освещения от солнечной энергии является наличие лишь одного источника получения энергии - фотоэлектрические элементы, что делает систему неработоспособной в периоды малой солнечной активности вследствие нарушения цикла разряда-заряда аккумулятора.
Наличие одного возобновляемого источника энергии ограничивает область использования данной системы, подходят только климатические зоны с большим количеством солнечных часов равномерно распределенных в течение года.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание системы уличного освещения с длительным сроком эксплуатации, пригодного для применения в районах с дефицитом и отсутствием, централизованного, электроснабжения и использования комбинированного источника возобновляемой энергии (солнца - ветра), снижению эксплуатационных издержек, понижению потерь при передаче, уменьшение потребления электрической энергии и предотвращение короткого замыкания в линии.
В результате использования предлагаемой полезной модели уменьшаются потери при передаче энергии от фотоэлектрических модулей и ветрогенератора (группы ветрогенераторов) к осветительному устройству, исключается возможность короткого замыкания. Панели фотоэлектрических преобразователей и ветрогенератор (группы ветрогенераторов) от нескольких осветительных устройств устанавливают централизованно на площадках с оптимальным приходом солнечной радиации для фотоэлектрических модулей и наибольшей силой ветра для ветрогенератора (группы ветрогенераторов), с доступом для проведения систематических мероприятий по обслуживанию. Использование двух различных источников возобновляемой энергии (солнца-ветра) повышает надежность работы и позволяет применять данную полезную модель в климатических зонах недоступных для систем с возобновляемым источником энергии в виде солнца или ветра по отдельности.
Вышеуказанный результат достигается тем, что предлагаемая однопроводная резонансная система наружного освещения от солнечной и ветровой энергии, содержащая солнечные панели с фотоэлектрическими преобразователями, ветрогенератор (группы ветрогенераторов), электрические аккумуляторные батареи, светодиодные осветительные устройства, блок заряда-разряда, содержит устройство для передачи электрической энергии по одному проводу с питанием от солнечной и ветровой энергии, состоящее из генератора повышенной частоты, емкости резонансного трансформатора, повышающего резонансного трансформатора, однопроводной линии электропередачи, понижающего резонансного трансформатора, обратного преобразователя и заземлителя, при этом панели с фотоэлектрическими преобразователями и ветрогенератор соединены с блоком заряда-разряда, который соединен с аккумуляторной батареей и генератором повышенной частоты, который в свою очередь соединен с емкостью резонансного трансформатора и повышающим резонансным трансформатором, который через однопроводную линию электропередачи соединен с понижающим резонансным трансформатором, который соединен с заземлителем и обратным преобразователем, соединенным со светодиодным осветительным устройством.
Основным источником питания для предлагаемой однопроводной резонансной системы наружного освещения являются панели с фотоэлектрическими преобразователями и ветрогенератор (группа ветрогенераторов), от которых заряжаются аккумуляторные батареи через блок зарядки-разрядки. Электроснабжение осветительных устройств производится через резонансную систему электрической энергии.
Известна однопроводная резонансная система передачи электрической энергии, содержащая генератор повышенной частоты, преобразователь напряжения, повышающий резонансный контур, однопроводную линию электропередач, понижающий резонансный контур (патент РФ №2411142, Бюл. №4, 2011).
Работа однопроводной резонансной системы передачи электрической энергии основана на использовании двух резонансных контуров с частотой 0,5-50 кГц и однопроводной линии между контурами с напряжением линии 10-100 кВ при работе в режиме резонанса напряжений. Провод линии является направляющим каналом, вдоль которого движется электромагнитная энергия.
Однопроводная резонансная система передачи электрической энергии позволяет обеспечить преимущества перед трехфазной системой передачи электрической энергии:
- передачу электрической энергии на большие расстояния;
- уменьшение сечения передающей линии;
- уменьшение потерь в линии при передаче электроэнергии;
- отсутствие короткого замыкания в проводах.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом (фиг.1), на котором представлена общая схема однопроводной резонансной системы наружного освещения от солнечной и ветровой энергии.
Однопроводная резонансная система наружного освещения от солнечной и ветровой энергии содержит панели с фотоэлектрическими преобразователями 1, ветрогенератор (группа ветрогенераторов) 2, блок заряда-разряда 3, аккумуляторная батарея 4, генератор повышенной частоты 5, емкость резонансного трансформатора 6, повышающий резонансный трансформатор 7, однопроводная линия электропередачи 8, понижающий резонансный трансформатор 9, обратный преобразователь 10, светодиодное осветительное устройство 11, заземлитель 12.
Панели с фотоэлектрическими преобразователями 1 и ветрогенератор (группа ветрогенераторов) 2 соединены с блоком заряда-разряда 3, который соединен с аккумуляторной батареей 4 и генератором повышенной частоты 5, который в свою очередь соединен с емкостью резонансного трансформатора 6 и повышающим резонансным трансформатором 7. Повышающий резонансный трансформатор 7 через однопроводную линию электропередачи 8 соединен с понижающим резонансным трансформатором 9, который соединен с заземлителем 12 и обратным преобразователем 10. Обратный преобразователь 10 соединен со светодиодным осветительным устройством 11.
Система наружного освещения от солнечной энергии работает следующим образом.
Блок заряда-разряда 3 в дневное время суток производит съем электрической энергии с панелей с фотоэлектрическими преобразователями 1 и с ветрогенератора (группы ветрогенераторов) 2 и осуществляет зарядку аккумуляторных батарей 4, в темное время суток производит съем энергии с ветрогенератора (группы ветрогенераторов) 2 и аккумуляторных батарей 4, и производит подачу питания 12…48 В на генератор повышенной частоты 5, где преобразуется в переменное напряжение частотой 1…100 кГц и подается на повышающий резонансный трансформатор 7 через емкость резонансного трансформатора 6. С выходной обмотки повышающего резонансного трансформатора 7 переменное напряжение 1…100 кВ подается однопроводную линию электропередачи 8, далее напряжение понижается приемным резонансным трансформатором 9 до необходимой величины 220 В. Затем в обратном преобразователе 10, происходит преобразование переменного напряжения в постоянное и понижение частоты до номинальной 50 Гц, необходимой для работы светодиодного осветительного устройства 11.