Пристрій підвищення ефективності використання систем сонячних батарей

Реферат: У пристрої підвищення ефективності використання систем сонячних батарей відносно великої площини площина сонячних батарей установлюється стаціонарно під визначеним кутом нахилу на південь з метою підвищення кількості отриманої електроенергії в залежності від інтенсивності сонячного випромінювання. UA 69628 U (12) UA 69628 U UA 69628 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сонячної енергетики і дозволяє підвищити ефективність використання сонячних батарей. Відомий пристрій підвищення концентрації сонячного випромінювання [1], який містить систему концентраторів сонячної енергії. Недоліком цього пристрою є складність обладнання, що обумовить низький коефіцієнт корисної дії та малу технічну надійність. Відомий пристрій сонячного концентратора для фотоелектричних модулів [2], який здатний суттєво підвищити концентрацію сонячного випромінювання. Недоліком цього пристрою є складність його використання для групи сонячних батарей, які мають відносно велику площину споживання сонячного випромінювання. В основу корисної моделі поставлена задача реалізації системи сонячних батарей відносно великої площини з додатковою системою концентрації сонячного випромінювання, якою управляє мікроконтролер в залежності від напрямку сонячного випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої підвищення ефективності використання системи сонячних батарей відносно великої площини, згідно з корисною моделлю, площина сонячних батарей установлюється стаціонарно під визначеним кутом нахилу на південь для підвищення кількості отриманої електроенергії в залежності від інтенсивності сонячного випромінювання. Згідно з корисною моделлю, додатково вводяться віддзеркалюючі поверхні з напрямком на схід та на захід під визначеним кутом нахилу, який автоматично міняється під управлінням мікроконтролера, причому віддзеркалюючі поверхні мають решітчасту структуру, яка виконана з віддзеркалюючих пластин. Згідно з корисною моделлю, для забезпечення автоматичного управління вводиться мікроконтролер (МК), вимірювач яскравості сонячних променів (ВЯСП), таймер, два електромотори для зміни кута нахилу віддзеркалюючих площин, два механічні приводи переміщення віддзеркалюючих площин для зміни кута їх нахилу, привід управління електромоторами (ПУЕМ), аналогово-цифровий перетворювач (АЦП), користувач електроенергії (КЕ), два допоміжні опори (R1, R2), пульт дистанційного управління (ПДУ) та система індикації, причому цифрові виходи вимірювача яскравості сонячних променів, таймера, АЦП та пульта дистанційного управління підключені до відповідних цифрових входів мікроконтролера (МК), а цифрові входи приводу управління, пульта дистанційного управління та системи індикації підключені до відповідних виходів мікроконтролера, аналогові виходи приводу управління відповідно підключені до електричних входів електромоторів, призначених для регулювання кутів нахилу віддзеркалюючих площин, аналоговий вихід електричної напруги, яка отримана від системи сонячних батарей, підключений до входу користувача електроенергії, аналоговий вихід з якого підключений до послідовно з'єднаних опорів R1 та R2, значення напруги U1 та U2 з яких надходять на АЦП через відповідні аналогові входи. На кресленні показана загальна структурна схема пристрою підвищення ефективності використання системи сонячних батарей. Як показано на кресленні пристрій, що пропонується, містить систему 1 сонячних батарей, віддзеркалюючі поверхні 2, на які падають та віддзеркалюються сонячні промені 3, 4, механічні приводи 4а, 4б для переміщення віддзеркалюючих площин 2 у вертикальному напрямку, електромотори 5а, 5б, мікроконтролер 6, користувач 7, таймер 8, вимірювач 9 яскравості сонячних променів, привід управління електромоторами 10, пульт дистанційного управління 11 та система ідентифікації 12. Пристрій підвищення ефективності використання системи сонячних батарей працює наступним чином. Із вимірювача 9 яскравості сонячних променів та таймера 8 в мікроконтролер у цифровому коді відповідно надходять значення яскравості сонячних променів та поточне значення часу. В залежності від отриманих даних мікроконтролер 6 алгоритмічним способом подає відповідні сигнали управління на привід 10 управління електромоторами, з якого відповідно надходить електрична напруга на електромотори 5а, 5б, які управляють механічними приводами 4а, 4б з метою установлення віддзеркалюючих площин 2 в напрямку на схід, або на захід в залежності від значень поточного часу та яскравості сонячних променів, які надходять в мікроконтролер 6 від таймера 8 та вимірювача 9 яскравості сонячних променів. При цьому на віддзеркалюючі площини 2 відповідно падають сонячні промені 3 та віддзеркалюються від них 4 на систему сонячних батарей. Значення отриманої електричної напруги від системи сонячних батарей надходить до користувача 7 енергії, напруга U, з користувача 7 надходить на дільник електричної напруги, виконаний на електричних опорах R1 та R2. З дільника напруг R1, R2 на мікроконтролер 6 надходять дві напруги U1 та U2 через аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) 7а. По 1 UA 69628 U отриманим напругам U1, U2 мікроконтролер 6 визначає електричну потужність Р відповідно до формули: P 5 10 15 U1  U2 U  U  U2 2  U2  1 2 R1 R1 (1) За допомогою формули (1) мікроконтролер 6 визначає максимальне значення потужності Р в залежності від положення віддзеркалюючих площин 2 та кута α їх нахилу, при цьому оптимальне значення кута α забезпечується шляхом переміщення відзеркалюючих площин автоматично за допомогою приводу 10 управління електромоторами. Решітчаста структура віддзеркалюючих площин забезпечить концентрацію віддзеркалюючих сонячних променів 4 за допомогою інтерференції хвиль сонячного випромінювання та зменшить парусність віддзеркалюючих площин і разом з тим від'ємний вплив вітрових потоків. Запропонована корисна модель може знайти широке застосування в системах використання сонячної енергії з високим коефіцієнтом корисної дії, оскільки економічні затрати на використання пристрою будуть незначними. Джерела інформації: 1. Саморозгортальний сонячний концентратор. Патент України № 87002, МПК H01L 25/00, H02N 6/00. Опубл. 10.06.2009. Бюл. № 11. 2. Сонячний концентратор для фотоелектричних модулів. Патент України № 49033 МПК H01L 31/00.Опубл. 12.04.2010. Бюл. № 7. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 1. Пристрій підвищення ефективності використання систем сонячних батарей відносно великої площини, який відрізняється тим, що площина сонячних батарей установлюється стаціонарно під визначеним кутом нахилу на південь для підвищення кількості отриманої електроенергії в залежності від інтенсивності сонячного випромінювання. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що додатково вводяться віддзеркалюючі поверхні з напрямком на схід та на захід під визначеним кутом нахилу, який автоматично міняється під управлінням мікроконтролера, причому віддзеркалюючі поверхні мають решітчасту структуру, яка виконана із віддзеркалюючих пластин. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для забезпечення автоматичного управління вводиться мікроконтролер (МК), вимірювач яскравості сонячних променів (ВЯСП), таймер, два електромотори для зміни кута нахилу відзеркалюючих площин, два механічні приводи переміщення відзеркалюючих площин для зміни кута їх нахилу, привід управління електромоторами (ПУЕМ), аналогово-цифровий перетворювач (АЦП), користувач електроенергії (КЕ), два допоміжних опори (R1, R2), пульт дистанційного управління (ПДУ) та система індикації, причому цифрові виходи вимірювача яскравості сонячних променів, таймера, АЦП та пульту дистанційного управління підключені до відповідних цифрових входів мікроконтролера (МК), а цифрові входи приводу управління, пульта дистанційного управління та системи індикації підключені до відповідних виходів мікроконтролера, аналогові виходи приводу управління відповідно підключені до електричних входів електромоторів, призначених для регулювання кутів нахилу віддзеркалюючих площин, аналоговий вихід електричної напруги, яка отримана від системи сонячних батарей, підключений до входу користувача електроенергії, аналоговий вихід з якого підключений до послідовно з'єднаних опорів R1 та R2, значення напруг U1 та U2 з яких надходять на АЦП через відповідні аналогові входи. 2 UA 69628 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3