СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к солнечной энергетике и может найти применение в солнечных электростанциях для преобразования солнечной энергии в электрическую, а кроме того, может быть использована в качестве энергетической установки индивидуального пользования.
Известна солнечная фотоэлектрическая установка, которая содержит несущую конструкцию с закрепленным на ней параболическим концентратором, выполненным из плоских зеркальных фацет, соединенную с выходом блока слежения за Солнцем, а также протяженный фотоэлектрический преобразователь, расположенный по фокусной линии параболического концентратора. На несущей конструкции за параболическим концентратором соосно ему установлен эллиптический отражатель, один фокус которого совмещен с фокусом параболического концентратора, во втором фокусе которого установлен фотоэлектрический датчик, выход которого соединен с входом блока слежения за Солнцем. С тыльной стороны каждой из зеркальных фацет на ее продольной оси перпендикулярно ее поверхности установлен обращенный к эллиптическому отражателю плоский отражающий элемент (см. патент РФ №2222755 от 17.05.2002 г.).
Недостатком данной установки является то, что она имеет одноосную систему слежения за Солнцем, а также то, что в ней используются фотоэлектрические преобразователи большой площади, что удорожает установку из-за большого расхода дорогих полупроводниковых материалов преобразователя. Кроме того, используется комбинированная система наведения на Солнце. Грубое наведение осуществляется от внешнего процессора, используя астрономическое время и широту местности, таким образом, любое изменение места положения установки требует перепрограммирования процессора.
Известна солнечная фотоэлектрическая установка, содержащая солнечную батарею с линзами Френеля и принимающими излучение фотоэлектрическими преобразователями, размещенную на механической системе, поддерживающей перпендикулярное положение солнечной батареи к направлению на Солнце и оснащенной системой ориентации солнечной батареи на Солнце, отличающаяся тем, что поддерживающая механическая система образована двумя рамами - базовой и подвешенной, из которых базовая рама установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, опираясь на подстилающую поверхность с помощью колес, одно из которых снабжено электроприводом, а подвешенная рама установлена с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси от электропривода, при этом сама солнечная батарея состоит из модулей с солнечными концентраторами, расположенных на подвешенной раме в виде ступеней, а система ориентации батареи содержит основной и дополнительный датчики положения Солнца, основной из которых состоит из затеняющего экрана с отверстием и восьми фотоэлементов каскадного типа, четыре из которых размещены справа, слева, сверху и снизу по наружным сторонам экрана и образуют каналы азимутального и зенитального грубого наведения, вырабатывающие электрические сигналы при изменении положения Солнца, а четыре другие фотоэлемента расположены таким же образом по внутренним сторонам экрана и образуют каналы точного наведения, упомянутый дополнительный датчик состоит из трех фотоэлементов каскадного типа, подключенных к азимутальному каналу, два из которых направлены налево и направо по отношению к основному датчику, а третий - в противоположную сторону, и полярность его подключения меняется при прохождении направления Юг-Север, при этом сигнал на включение электропривода колеса базовой рамы подается от фотоэлементов азимутального канала, а сигнал на включение электропривода подвешенной рамы подается от фотоэлементов зенитального канала (см. патент РФ №2286517 от 21.02.2005 г.).
Недостатком данной конструкции является то, что в качестве исполнительного звена, осуществляющего вращение установки вокруг вертикальной оси, используется ведущее колесо, а, следовательно, подстилающая поверхность (поверхность, на которой находится установка) должна быть строго ровной, иначе не будет обеспечена адекватная отработка управляющего сигнала исполнительным звеном. Также, недостатком является то, что солнечная батарея состоит из модулей с солнечными концентраторами, расположенными в виде ступеней, что приводит к недостаточной защищенности установки от атмосферных осадков в виде снега. Все это приводит к снижению функциональных возможностей установки в северных широтах, так как уровень атмосферных осадков в виде снега там достаточно высок.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей установки.
Поставленная задача достигается тем, что в известной фотоэлектрической установке, содержащей солнечную батарею с принимающими излучение фотоэлектрическими преобразователями, размещенную на механической системе, поддерживающей перпендикулярное положение солнечной батареи к направлению на Солнце и оснащенной системой ориентации солнечной батареи на Солнце, механическая система включает в себя два исполнительных органа - подвижный диск, обеспечивающий поворот установки вокруг вертикальной оси, закрепленный на неподвижном основании и снабженный электроприводом, и вал с закрепленной на нем подвижной платформой, обеспечивающий поворот вокруг горизонтальной оси от электропривода, при этом сама солнечная батарея состоит из модулей с фотоэлектрическими преобразователями и снабжена устройством для защиты от неблагоприятных атмосферных воздействий, а система ориентации содержит пять датчиков уровня освещенности, представляющие из себя фоторезисторы в корпусе с защитным экраном, закрепленные справа, слева, сверху, снизу и сзади от солнечной батареи и образующие каналы азимутального и зенитального наведения, вырабатывающие сигналы при изменении положения солнца, при этом датчик, расположенный сзади от солнечной батареи, осуществляет измерение уровня рассеянного освещения и разворот установки при начале нового дня, а сигнал на включение электроприводов подвижного диска и вала подается от датчиков азимутального и зенитального каналов соответственно.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что поддерживающая механическая система включает в себя два исполнительных органа - подвижный диск, обеспечивающий поворот установки вокруг вертикальной оси, закрепленный на неподвижном основании и снабженный электроприводом, и вал с закрепленной на нем подвижной платформой, обеспечивающий поворот вокруг горизонтальной оси от электропривода, при этом сама солнечная батарея состоит из модулей с фотоэлектрическими преобразователями и снабжено устройством для защиты от неблагоприятных атмосферных воздействий, а система ориентации содержит пять датчиков уровня освещенности, представляющие из себя фоторезисторы в корпусе с защитным экраном, закрепленные справа, слева, сверху, снизу и сзади от солнечной батареи и образующие каналы азимутального и зенитального наведения, вырабатывающие сигналы при изменении положения солнца, при этом датчик, расположенный сзади, осуществляет измерение уровня рассеянного освещения и разворот установки при начале нового дня, а сигнал на включение электроприводов подвижного диска и вала подается от датчиков азимутального и зенитального каналов соответственно.
Отличительные признаки в заявляемом техническом решении не выявлены при изучении данной и смежных областей техники.
Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи полезной модели - расширение функциональных возможностей.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства, на фиг.2 - устройство для защиты от неблагоприятных атмосферных воздействий, на фиг.3 - система управления.
Конструкция состоит из неподвижного основания 1, на котором размещены блок управляющей электроники и подвижный диск 2, приводимый в движение приводом горизонтального вращения 3, двух стоек 4, платформы с закрепленной на ней солнечной батареей 5, приводимой в движение приводом горизонтального вращения 6, находящимся внутри одной из стоек. Для обеспечения обратной связи устройство включает в себя две пары датчиков уровня освещенности 7 и дополнительный датчик 8, закрепленный с обратной стороны платформы, который служит для измерения рассеянного излучения, исключения его влияния на два других датчика и запуска системы в утренние часы. Также в системе присутствует микроконтроллер 9 в качестве центрального управляющего устройства и концевые датчики 10 для реализации заданного диапазона вращения исполнительных звеньев. Устройство для защиты от неблагоприятных атмосферных воздействий состоит из солнечной батареи, закрепленной на платформе 11, двух подвижных катков 12, и прозрачной пленки, обхватывающей катки и имеющей в своем сечении наружные утолщения. Под воздействием снега, скапливающегося за утолщениями и таким образом воздействующим на них своим весом, прозрачная пленка 13 перемещается при помощи подвижных катков 12, переходя на тыльную сторону платформы и под воздействием силы притяжения и вибраций очищаясь от снега. Таким образом, при снегопаде участки пленки непрерывно сменяют друг друга в процессе работы установки.
Фотоэлектрическая установка работает следующим образом: Сигнал с горизонтальной пары датчиков уровня освещенности 7 поступает на микроконтроллер 9, который в соответствии с заложенной программы обрабатывает его, определяя разницу между уровнем освещенности каждого датчика, а также сравнивая этот сигнал с сигналом от дополнительного датчика 8. В случае существенной разницы в уровне освещенности микроконтроллер посылает управляющий сигнал через драйвер на электропривод 3, приводящий в движение подвижный диск 2. Таким образом, осуществляется наведение в вертикальной плоскости. При этом, если вал подвижного диска 2 доходит до одного из своих предельных положений, на микроконтроллер поступает соответственно сигнал с одного из концевых датчиков 10, и вращение диска прекращается.
Аналогично осуществляется и наведение в горизонтальной плоскости. Сигнал с вертикальной пары датчиков уровня освещенности 7 поступает на микроконтроллер 9, который в соответствии с заложенной программы обрабатывает его, определяя разницу между уровнем освещенности каждого датчика, а также сравнивая этот сигнал с сигналом от дополнительного датчика 8. В случае существенной разницы в уровне освещенности микроконтроллер посылает управляющий сигнал через драйвер на электропривод 6, приводящий в движение вал подвижной платформы 5. При этом, если вал подвижной платформы 5 доходит до одного из своих предельных положений, на микроконтроллер поступает соответственно сигнал с одного из концевых датчиков 10, и вращение вала прекращается.
Использование данного устройства обеспечит упрощение конструкции механической системы, а также улучшение ее работы в среде с неблагоприятными атмосферными воздействиями