Геліоенергетична установка для перетворення сонячної енергії в електричну

Реферат: Геліоенергетична установка для перетворення сонячної енергії в електричну містить робочу камеру та вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла. Робоча камера має сферичну форму та складається з двох частин: верхньої та нижньої, верхня частина робочої камери заповнена газоподібним робочим тілом, має непрозоре темне зовнішнє покриття, та виготовлена з матеріалу, який має високий коефіцієнт теплопровідності, а нижня частина робочої камери заповнена рідким робочим тілом, виготовлена з теплоізоляційного матеріалу і розташована (у випадку використання в якості робочого тіла води) у приміщенні. Вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла складається з турбіни реверсивного типу, генератора електричної енергії, буферного резервуара, патрубка, що з'єднує нижню частину робочої камери і турбіну реверсивного типу, і патрубка, що з'єднує турбіну реверсивного типу і буферний резервуар. UA 83127 U (54) ГЕЛІОЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРИЧНУ UA 83127 U UA 83127 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі перетворення сонячної енергії в електричну енергію за рахунок використання розширення та/або скорочення тіл під дією зміни температури, зокрема до пристроїв, які призначені для перетворення енергії сонячного випромінювання шляхом теплової деформації газоподібних робочих тіл. Відома установка для приводу об'ємних насосів або компресорів (див., наприклад, Патент України № 52614. МПК 2006) F01B 23/00, F01C 13/00). Дана установка містить встановлену на несучій опорі станину, яка має центральну колону з розташованими у ній приводом та привідним механізмом, яка за допомогою балок жорстко зв'язана з боковими вертикальними стійками; правий та лівий виконавчі механізми; проміжний механізм, який має установлений на центральній колоні двоплечий важіль; правий та лівий, симетрично розташовані відносно її поперечної осі, багатоступеневі колінно-важільні трансформатори сили, які шарнірно зв'язані з привідним механізмом та плечима двоплечого важеля, що виконує роль розподілювача сили енергетичного потоку трансформаторів, при цьому привідний механізм має кривошипнокоромисловий механізм, у якого кривошип виконаний у вигляді маховика, кінематично зв'язаного з приводом, наприклад, ланцюговою передачею, а маховик через шатун з'єднаний з коромислом, виконаним у вигляді тришарнірної ланки, один шарнір якої установлений на центральній колоні, а два інших шарніри з'єднані відповідно з кінцями перших ступенів правого та лівого чотириступеневих колінно-важільних трансформаторів сили, виконаних у вигляді тяг, кожна із яких своїм другим кінцем з'єднана з відповідним середнім шарніром штовхаючого колінно-важільного механізму, у кожного з яких один крайній шарнір закріплений на несучій опорі, а другий крайній шарнір з'єднаний з середнім шарніром відповідного колінно-важільного механізму, що тисне, у кожного з яких один крайній шарнір закріплений на центральній колоні, а другий крайній шарнір з'єднаний з середнім шарніром відповідного витискуючого колінноважільного механізму, у кожному з яких один крайній шарнір закріплений на відповідній боковій вертикальній стійці, а другий крайній шарнір з'єднаний з двоплечим важелем, плечі якого кінематично зв'язані з виконавчими механізмами об'ємних насосів або компресорів; причому двоплечий важіль забезпечений по кількості робочих циліндрів поздовжніми пазами, у яких рухомо установлені камені, які своїми цапфами з'єднані з відповідними штоками відповідних поршнів робочих циліндрів насосів або компресорів, наприклад, двосторонньої дії, і виконує роль балансира та має подовжені плечі з хвостовиками, на яких поставлені головки балансира, кожна з яких має канатну підвіску гирлового сальникового штока заглибного штангового насоса, при цьому сама установка, двоплечий важіль-балансир та головки балансира відповідно виконані з можливістю регулювання та фіксації їхнього взаємного положення для забезпечення положення канатних підвісок відповідно осей гирл відповідних свердловин. Недоліками відомої установки для приводу об'ємних насосів або компресорів є складність її конструкції і, як наслідок, високі витрати на її виробництво. Відомий також пристрій для перетворення сонячної енергії у механічну роботу (див., наприклад, Патент на корисну модель RU № 70319 U1. МПК F03G 7/06 (2006.01). Автор(ы): Григорьев Алексей Алексеевич (RU). Патентообладатель(и): Григорьев Алексей Алексеевич). Даний пристрій для перетворення сонячної енергії у механічну роботу представляє собою герметичний парник, заповнений повітрям або газом, з чотирма стінками, виконаними у вигляді площин з відбивними поверхнями, які закриті зовні прозорим склом, з жалюзі, і прикріплений до задньої стінки герметичний поршень у вигляді "гармоні", при цьому поршень обладнано пружиною, а як газ використаний вуглекислий газ. Даний пристрій для перетворення сонячної енергії у механічну роботу за технічною суттю та за ефектом, що досягається, є найбільш близьким до геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну, що заявляється. Недоліком даного пристрою для перетворення сонячної енергії у механічну роботу є складність його конструкції. Сукупними ознаками найближчого аналогу є: - робоча камера, - вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу). Відмінними ознаками технічного рішення, що заявляється (геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну), є: - робоча камера, що має сферичну форму та складається з двох частин: верхньої та нижньої, - лише верхня частина робочої камери заповнена газоподібним робочим тілом (повітрям або газом), - верхня частина робочої камери має непрозоре темне, наприклад, чорне, зовнішнє покриття, та виготовлена з матеріалу, який має високий коефіцієнт теплопровідності, 1 UA 83127 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - нижня частина робочої камери заповнена рідким робочим тілом, наприклад, водою, - нижня частина робочої камери виготовлена з теплоізоляційного матеріалу, - у випадку використання в якості робочого тіла води, нижня частина робочої камери розташована у приміщенні, наприклад, у підвалі, вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу) виконаний у вигляді: - турбіни реверсивного типу, - генератора електричної енергії, - буферного резервуара, - патрубка, що з'єднує нижню частину робочої камери і турбіну реверсивного типу, - патрубка, що з'єднує турбіну реверсивного типу і буферний резервуар. В основу технічного рішення, що заявляється (геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну), поставлено задачу отримання електричної енергії екологічно чистим способом з використанням виключно природних чинників за рахунок залучення для нагрівання газоподібного робочого тіла (повітря або газу) сонячної енергії, а для його охолодження - повітря навколишнього середовища. Очікуваним технічним результатом рішення, що заявляється (геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну), є спрощення конструкції пристрою для перетворення сонячної енергії у механічну роботу. Поставлена задача вирішується тим, що у геліоенергетичній установці для перетворення сонячної енергії в електричну, що містить робочу камеру та вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу), згідно з корисною моделлю, що заявляється, - робоча камера (1) має сферичну форму та складається з двох частин: верхньої (2) та нижньої (5), - верхня частина (2) робочої камери (1) заповнена газоподібним робочим тілом (повітрям або газом) (3), - верхня частина (2) робочої камери (1) має непрозоре темне, наприклад чорне, зовнішнє покриття (4), та виготовлена з матеріалу, який має високий коефіцієнт теплопровідності, - нижня частина (5) робочої камери (1) заповнена рідким робочим тілом (6), наприклад, водою, - нижня частина (5) робочої камери (1) виготовлена з теплоізоляційного матеріалу (7), - нижня частина (5) робочої камери (1) (у випадку використання в якості робочого тіла води), розташована у приміщенні (8), наприклад, у підвалі, - вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу) виконаний у вигляді: - турбіни реверсивного типу (9), - генератора електричної енергії (10), - буферного резервуара (11), - патрубка (12), що з'єднує нижню частину (5) робочої камери (1) і турбіну реверсивного типу (9), - патрубка (13), що з'єднує турбіну реверсивного типу (9) і буферний резервуар (11). Суть корисної моделі, що заявляється, полягає у наступному. При виготовленні робочої камери (1) сферичної форми, що складається з двох частин: верхньої (2) та нижньої (5); при заповненні верхньої частини (2) робочої камери (1) газоподібним робочим тілом (повітрям або газом) (3); при виготовленні верхньої частини (2) робочої камери (1) з непрозорим темним, наприклад, чорним, зовнішнім покриттям (4), та з матеріалу, який має високий коефіцієнт теплопровідності; при заповненні нижньої частини (5) робочої камери (1) рідким робочим тілом (6), наприклад, водою; при виготовленні нижньої частини (5) робочої камери (1) з теплоізоляційного матеріалу (7); при розміщенні (у випадку використання в якості робочого тіла води) нижньої частини (5) робочої камери (1) у приміщенні (8), наприклад, у підвалі; при виконанні вузла перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу) у вигляді: турбіни реверсивного типу (9), генератора електричної енергії (10), буферного резервуара (11), патрубка (12), що з'єднує нижню частину (5) робочої камери (1) та турбіну реверсивного типу (9) і патрубка (13), що з'єднує турбіну реверсивного типу (9) і буферний резервуар (11), відбувається отримання електричної енергії екологічно чистим способом з використанням виключно природних чинників за рахунок залучення для нагрівання газоподібного робочого тіла (повітря або газу) сонячної енергії, а для його охолодження повітря навколишнього середовища шляхом спрощення конструкції пристрою для перетворення сонячної енергії у механічну роботу. 2 UA 83127 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Таким чином, сукупність відмінних ознак геліоенергетичної установки, що заявляється, для перетворення сонячної енергії в електричну веде до досягнення зазначеного технічного результату - спрощення конструкції пристрою для перетворення сонячної енергії у механічну роботу. Крім того, суть корисної моделі, що заявляється, ілюструється схемою геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну, яка зображена на кресленні. На кресленні зображена схема геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну. Геліоенергетична установка для перетворення сонячної енергії в електричну складається з вузлів та елементів, які наведені нижче. 1 - робоча камера, що має сферичну форму та складається з двох частин: верхньої (2) та нижньої (5), 2 - верхня частина робочої камери (1), яка виготовлена з матеріалу, що має високий коефіцієнт теплопровідності, 3 - газоподібне робоче тіло (повітря або газ), що заповнює верхню частину (2) робочої камери (1), 4 - непрозоре темне, наприклад чорне, зовнішнє покриття верхньої частини (2) робочої камери (1), 5 - нижня частина робочої камери (1), 6 - рідке робоче тіло, що заповнює нижню частину (5) робочої камери (1), наприклад, вода, 7 - теплоізоляційний матеріал, з якого виготовлена нижня частина (5) робочої камери (1), 8 - приміщення, в якому (у випадку використання як робочого тіла води) розташована нижня частина (5) робочої камери (1), наприклад, підвал, вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу), до складу якого входять: 9 - турбіна реверсивного типу, 10 - генератор електричної енергії, 11 - буферний резервуар, 12 - патрубок, що з'єднує нижню частину (5) робочої камери (1) і турбіну реверсивного типу (9), 13 - патрубок, що з'єднує турбіну реверсивного типу (9) і буферний резервуар (11). Робота геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну виконується наступним чином. Сонячне світло потрапляє на сферичну поверхню верхньої частини (2) робочої камери (1), де його всотує непрозоре темне, наприклад, чорне, зовнішнє покриття (4). Під дією сонячного світла верхня частина (2) робочої камери (1), нагрівається і завдяки високій теплопровідності матеріалу, з якого вона виготовлена, нагріває газоподібне робоче тіло (повітря або газ) (3), що заповнює верхню частину (2) робочої камери (1). Внаслідок нагрівання тиск у середині робочої камери (1) підвищується. Підвищення тиску спричиняє рух рідкого робочого тіла (6), (наприклад, води), що заповнює нижню частину (5) робочої камери (1), по патрубку (12), який з'єднує нижню частину (5) робочої камери (1) і турбіну реверсивного типу (9). Потік рідкого робочого тіла (6) спонукає обертатися турбіну реверсивного типу (9), яка, у свою чергу обертає вал генератора електричної енергії (10), який при цьому виробляє електричну енергію. Рідина по патрубку (13), що з'єднує турбіну реверсивного типу (9) і буферний резервуар (11), потрапляє у останній і накопичується у ньому. Після того, як сонячне проміння перестає освітлювати верхню частину (2) сферичної робочої камери (1), вона, завдяки високій теплопровідності матеріалу, з якого виготовлена, під дією навколишнього повітря, охолоджується і охолоджує газоподібне робоче тіло (повітря або газ) (3), що заповнює верхню частину (2) робочої камери (1). Внаслідок охолодження тиск у середині робочої камери (1) зменшується. Зменшення тиску спричиняє зворотній рух рідкого робочого тіла (6), наприклад, води, яке накопичене у буферному резервуарі (11), по патрубку (13) до турбіни реверсивного типу (9). Потік рідкого робочого тіла спонукає обертатися турбіну реверсивного типу (9), яка, у свою чергу обертає вал генератора електричної енергії (10). Генератор при цьому продовжує виробляти електричну енергію. Рідина по патрубку (12) потрапляє до нижньої частини (5) робочої камери (1), де акумулюється для наступного циклу роботи геліоенергетичної установки для перетворення сонячної енергії в електричну. Запропоноване технічне рішення у вигляді установки для перетворення сонячної енергії в електричну дозволяє створити пристрій, що відзначається простотою, мінімальною кількістю складових частин та відсутністю деталей, котрі спричиняють тертя. Така конструкція робить її перспективним засобом залучення альтернативної енергії для потреб людства, що дозволить ефективно перетворювати енергію Сонця безпосередньо у електричну енергію. 3 UA 83127 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Геліоенергетична установка для перетворення сонячної енергії в електричну, що містить робочу камеру та вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу), яка відрізняється тим, що робоча камера має сферичну форму та складається з двох частин: верхньої та нижньої, причому верхня частина робочої камери заповнена газоподібним робочим тілом (повітрям або газом), має непрозоре темне, наприклад чорне, зовнішнє покриття, та виготовлена з матеріалу, який має високий коефіцієнт теплопровідності, а нижня частина робочої камери заповнена рідким робочим тілом, наприклад, водою, виготовлена з теплоізоляційного матеріалу і розташована (у випадку використання в якості робочого тіла води) у приміщенні, наприклад, у підвалі; при цьому вузол перетворення енергії стиснутого газоподібного робочого тіла (повітря або газу) виконаний у вигляді: турбіни реверсивного типу, генератора електричної енергії, буферного резервуара, патрубка, що з'єднує нижню частину робочої камери і турбіну реверсивного типу і патрубка, що з'єднує турбіну реверсивного типу і буферний резервуар. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 4