Министерство по развитию информационных технологий и коммуникаций республики

Описание
Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение как в солнечных электростанциях, так и в качестве энергетической установки индивидуального пользования.
Известна солнечная установка (см. патент России №2028558 от 22.01.92), содержащая солнечную панель, опорную плиту и телескопические штанги, соединенные с солнечной панелью с помощью шаровых шарниров, а с опорной плитой с помощью цилиндрических шарниров. В солнечной панели выполнено круглое отверстие, центр которого равноудален от осей шаровых шарниров, а внутренняя полость телескопических штанг заполнена жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения, внешняя поверхность телескопических штанг имеет светопоглощающее покрытие, а каждая штанга снабжена светоотражающим экраном, раструбом, ориентированным в сторону отверстия солнечной панели.
Известная установка имеет такой недостаток, как невысокая точность ориентации солнечной панели на Солнце.
Известна солнечная энергетическая установка, принятая за прототип (см. патент России №2377472 от 14.11.2008), включающая солнечную батарею из концентраторных фотоэлектрических модулей, размещенных на механической системе ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей на Солнце в виде горизонтальной рамной конструкции, содержащей привод азимутального вращения и приводы зенитального вращения, устройство контроля положения Солнца, имеющее каналы зенитального и азимутального слежения, концентраторные фотоэлектрические модули расположены на упомянутой механической системе параллельными рядами вплотную друг к другу в каждом ряду, при этом горизонтальное расстояние между соседними рядами концентраторных фотоэлектрических модулей удовлетворяет некоторому соотношению.
Известная установка имеет такой недостаток, как повышенная сложность системы слежения за Солнцем.
Целью изобретения является упрощение системы слежения за Солнцем.
Указанный недостаток устраняется тем, что в солнечной энергетической установке, содержащей солнечную батарею, набранную из концентраторных фотоэлектрических модулей, размещенных на механической системе ориентации на Солнце, содержащей приводы зенитального и азимутального вращения, снабженные шаговыми мотор-редукторами, фотоэлектрические модули содержат линейные фотоприемники, находящиеся в фокусах цилиндрических линз Френеля, а по бокам длинной стороны фотоприемников, вплотную к ним, под углом расположены отражатели, управление приводами осуществляется микропроцессором, содержащим информацию о географической широте местонахождения установки и электронные часы, снабженные календарем, по сигналам которых, через равные промежутки времени, включаются шаговые мотор-редукторы, поворачивающие солнечную батарею на зенитальные и азимутальные углы, в соответствии с уравнением движения Солнца на небосводе, при этом величины достигнутых зенитальных и азимутальных углов определяются с помощью соответствующих датчиков и их значения сравниваются со значениями, полученными из уравнения движения Солнца на текущий момент времени.
Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется графическими материалами, где на фигуре 1 изображен общий вид солнечной энергетической установки в разрезе.
Солнечная энергетическая установка содержит солнечную батарею 1, снабженную линейными фотоприемниками 2, находящимися в фокусах цилиндрических линз Френеля 3, по бокам длинной стороны фотоприемников, вплотную к ним, под углом расположены отражатели 4, управление приводами осуществляется мотор-редуктором зенитального вращения 5 и мотор-редуктором азимутального вращения 6. Датчики 7 и 8 определяют соответственно достигнутые зенитальные и азимутальные углы поворота солнечной батареи 1 и их значения сравниваются в микропроцессоре (на фигуре 1 не показан) со значениями, полученными из уравнения движения Солнца на текущий момент времени. Солнечная энергетическая установка смонтирована на основании 9.
Солнечная энергетическая установка работает следующим образом. Перед началом эксплуатации ее основание необходимо установить горизонтально и сориентировать по направлению север-юг. В микропроцессор вводятся данные о географической широте местонахождения установки, текущее время и дата, после чего система слежения ориентирует солнечную батарею 1 на Солнце, сравнивая значения величин достигнутых зенитальных и азимутальных углов, которые определяются с помощью датчиков 7 и 8, со значениями, полученными из уравнения движения Солнца на текущий момент времени. Такое сравнение осуществляется периодически, через равные промежутки времени, которые определяются допустимой погрешностью ориентирования солнечной батареи на Солнце. В случае несоответствия показаний датчиков 7 и 8 со значениями углов, полученных микропроцессором, система предпринимает действия по устранению ошибок в работе установки. В случае невозможности устранения ошибок выдается информацию о сбое в работе системы.
В принципе работы солнечной энергетической установки используется тот факт, что путь Солнца на небосводе в любой день года и на любой широте нам известен с высокой точностью и один раз правильно сориентированная в пространстве и времени солнечная энергетическая установка будет исправно ориентировать солнечную батарею перпендикулярно солнечным лучам, что максимально повысит эффективность использования концентраторных фотоэлектрических модулей. Отсутствие в системе ориентации устройства контроля положения Солнца, имеющего каналы зенитального и азимутального слежения, позволяет значительно упростить и удешевить саму систему слежения за Солнцем и удешевить солнечную энергетическую установку в целом. Наличие в конструкции солнечной батареи отражателей, расположенных по бокам фотоприемников, вплотную к ним под углом позволяет избежать потерь солнечной энергии, вызванных неточностью ориентации.