СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Заявляемая полезная модель относится к солнечным электростанциям для преобразования лучистой световой энергии солнца в электрическую.
Известна солнечная электростанция, включающая вертикальный вал с приводом азимутального поворота, горизонтальный вал с приводом зенитального поворота, на котором закреплена солнечная фотобатарея, снабженная системой автоматики зенитального и азимутального приводов слежения за солнцем. [Патент РФ №2230395. H01L 31/042, F24J 2/38, 10.11.2002]
Недостатком электростанции является высокая металлоемкость и сложность конструкции, большая и сложная система слежения за солнцем, что ведет к снижению надежности и повышению стоимости электростанции.
Прототипом является солнечная электростанция, включающая вертикальный вал с приводом азимутального поворота, на котором закреплена солнечная фотобатарея. [Патент РФ №2312426, H01L 31/042, F24J 2/16, 17.05.2006]
Недостатком прототипа является высокая сложность конструкции и материалоемкость.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и снижения материалоемкости.
Данная задача решается предлагаемой солнечной электростанцией, включающей вал с жестко закрепленной на нем солнечной батареей, а вал с приводом его вращения установлены на площадке, которая шарнирно закреплена одной стороной (северной) на опорном основании, а другая сторона (южная) снабжена подъемным механизмом, например винтовым домкратом.
На фиг.1 показан общий вид солнечной электростанции; на фиг.2 - электрическая схема солнечной электростанции.
Солнечная электростанция состоит из опорного основания 1, на котором на шарнирах 2 закреплена площадка 3, которая с южной стороны снабжена подъемным механизмом, в частности винтовым домкратом 4, на площадке 3 установлен вертикальный вал 5 с зубчатым колесом 6 червячной передачи с червячным валом 7, связанным с валом электропривода 8 постоянного тока. На верхней части вала 5 жестко закреплена солнечная батарея 11 с двумя боковыми солнечными 12 (левым) и 13 (правым), установленными под углом к поверхности солнечной батареи 11.Сзади солнечной батареи 11 установлен задний солнечный элемент 14.
Электрическая схема солнечной электростанции включает в себя солнечную батарею СБ, которая в солнечное время вырабатывает постоянный электрический ток с расчетным напряжением, допустим 220 вольт, заряжает аккумулятор АК и выдает электрическую энергию потребителю. Включает солнечные элементы ЭЛ и ЭП левый и правый соответственно, которые встречными полюсами подсоединены на обмотку поляризованного реле РП1, через контакты которого в сеть солнечной батареи СБ включены силовые реле РС1 и РС2, якоря которых на нормально замкнутых контактах находятся на одной фазе, в частности на минусовой, а солнечный задний элемент ЭЗ включен на обмотку поляризованного реле РП2, через контакты которого в сеть солнечной батареи включена обмотка силового реле РС3, якорь которых на нормально замкнутом контакте находится на той же фазе, что и якорь РС1 и РС2.
Электропривод М обесточен. Диод VD в сети солнечной батареи СБ служит для предупреждения обратной утечки тока.
Солнечная электростанция работает следующим образом.
В конструкции солнечной электростанции солнечная батарея СБ установлена на вертикальном валу 5 с углом зенитальности 15…20°, что облегчает эксплуатацию электростанции. Допустим (по чертежу) электростанция в полдень обращена поверхностью солнечной батареи СБ с углом зенитальности на солнце.
В этом положении (примерно достаточно раз в неделю, т.к. отклонение угла падения светового луча до 20° не влияет на его отражения) можно произвести корректировку зенитального угла наведения солнечной батареи СБ на угол подъема солнца над горизонтом. Для этого винтовым домкратом 4 изменяют угол наклона площадки 3 на шарнирах 2. Вместе с площадкой 3 изменяют угол наклона и установленный на ней вертикальный вал 5 с солнечной батареей СБ. Контроль установки может быть осуществлен с помощью простой трубки, штыря и т.п., который по своей простоте здесь не описывается. После корректировки зенитального угла солнце продолжает свое движение и почти под прямым углом освещает левый солнечный элемент ЭЛ, в тоже время затемняется правый солнечный элемент ЭП. Левый солнечный элемент ЭЛ вырабатывает малое напряжение, под действием которого в его замкнутой цепи через обмотку РП1 проходит микроток, скажем от минуса к плюсу, то есть в одном направлении. Реле РП1 срабатывает и свой якорь замыкает на левый контакт, с минуса шины электростанции, через якорь и замкнутые контакты РП1 далее на плюс, обмотка силового реле РС1 становится под ток. Реле РС1 срабатывает и замыкает свой нормально разомкнутый контакт на плюс напряжения электростанции. Электропривод Д вращает червячный вал 7, который через зубчатое колесо 6 разворачивает вертикальный вал 5 вправо, то есть на запад. Постепенно начинает попадать под солнечные лучи и правый солнечный элемент ЭП, который тоже вырабатывает микроток, через обмотку РП1 проходит встречно току левого солнечного элемента ЭЛ. При равном освещении обоих солнечных элементов ЭЛ и ЭП они вырабатывают равные встречные токи, которые компенсируются на обмотке поляризованного реле РП1, тем самым, разрывая цепь питания обмотки реле РС2, которое опускает свой якорь, разрывая контакт нормально разомкнутый, который разрывает со стороны плюса цепь питания электропривода М, прекращается и поворот вала 5 с солнечной батареей СБ. Таким образом станция работает до захода солнца, при этом, так как вал 5 имеет наклон только в одну сторону, поэтому при повороте его с солнечной батареей СБ на запад, то есть на 90° от наклона, его западная сторона будет иметь нуль зенитального наклона, то есть солнечная батарея СБ будет расположена вертикально. При этом, при повороте вала 5 от полудня до заката солнца, он постепенно своей стороной с солнечной батареей СБ проходит от максимального угла наклона до нулевого, таким образом обеспечивается зенитальное слежение за солнцем.
Ночует станция задом к востоку. Поэтому первые солнечные лучи падают на задний солнечный элемент ЭЗ, который вырабатывает свой односторонний микроток, который, проходя через обмотку РП3, вызывает его срабатывание. Якорь РП3 замыкает (по чертежу) левый контакт и ставит под ток обмотку силового реле РС3, который своими контактами РС3.1, замыкая нормально разомкнутые, через нормально замкнутые контакты реле РС2.1 становится на самоблокировку, а замыкая нормально разомкнутые контакты РС3.2 ставит под ток электродвигатель М, который описанным образом вращает вертикальный вал 5 с солнечной батареей СБ влево (с запада через юг на восток). Задний солнечный элемент ЭЗ выходит из зоны освящения и реле РП2 обесточивается. Однако реле, как было указано, находится под самоблокировкой и поворот вала 5 продолжается. Под солнечные лучи выходит правый солнечный элемент ЭП, который вырабатывает электрический ток, и описанным выше образом ставит под ток обмотку реле РС2, которое поднимает, свой якорь и размыкает свои контакты РС2.1, тем самым обесточивает обмотку реле РС3, которое опускает свой якорь, снимается с самоблокировки, разрывает замкнутые одновременно реле РС2, замыкает своп нормально разомкнутые контакты РС2.2 и замыкает цепь питания электропривода М, который продолжает разворачиваться в ту же левую сторону. Выйдя, так сказать лицом на восток, то есть солнечной батареей СБ под освещение солнца попадает левый солнечный элемент ЭЛ, который вырабатывает ток встречно току правого солнечного элемента ЭП, которые уравновешиваются на обмотке реле РП1, последнее обесточивается, отпускает якорь и обесточивает обмотку реле РС2, которое опускает свой якорь и разрывает свои нормально разомкнутые контакты РС2.1 и разрывает питание электропривода М, вал 5 с солнечной батареей СБ прекращают разворот. В течение дня солнце относительно солнечной батареей СБ движется по азимуту и зениту вправо, тем самым периодически подсвечивает левый солнечный элемент ЭЛ, который вырабатывает электрический ток, проходящий через обмотку РП1 в одном направлении. Якорь РП1 замыкает на левый контакт, через который ставит под ток обмотку PC1, а последнее срабатывая, замыкает свои нормально разомкнутые контакты PC1.1 и замыкает цепь питания электропривода М одной полярности. Привод М вращается и через червячный вал 7 и зубчатое колесо 6 поворачивает вал 5 с солнечной батареей вправо. Правый солнечный элемент ЭП выходит из затемнения и попадает под солнечное освещение в равных условиях с левым солнечным элементом ЭЛ. Правый солнечный элемент вырабатывает свой электрический ток встречно току левого солнечного элемента ЭЛ, которые уравновешиваются на обмотке реле РП1, которое обесточивается, опускает свой якорь и разрывает нормальные разомкнутые контакты PC1.1, которое разрывает цепь питания электропривода М, который останавливается, останавливается и разворот вала 5 с солнечной батареей СБ. При следующем шаге солнца по азимуту цикл работы повторяется описанным образом и так весь день до заката солнца. Дальнейшая работа электростанции автоматически повторяется изо дня в день. Ввиду того, что вал 5 установлен с зенитальным наклоном только в одну сторону, поэтому при повороте вала 5 на 90°, его боковые поверхности не имеют наклона ни в правую, ни в левую сторону. Поэтому, закрепленная на нем, солнечная батарея СБ с утра от нулевого зенитального угла наклона проходит наклон до максимального зенитального угла в полдень, до нулевого вечером. Таким образом, на солнечной электростанции осуществляется азимутальное и зенитальное слежение за солнцем.