Сонячна фотоелектрична термоповітряна електростанція

Реферат: Сонячна фотоелектрична термоповітряна електростанція містить зовнішнє прозоре покриття, внутрішнє пустотіле покриття, заповнене теплоносієм, покриття утворюють між собою щілину, витяжну трубу з турбогенераторним вузлом, внутрішнє покриття і витяжна труба виконані з теплопровідного матеріалу із затемненою поверхнею, в порожнині витяжної труби коаксіально встановлена додаткова труба, яка з'єднана із внутрішнім покриттям. Зовнішнє покриття виконане у вигляді труб, в порожнині яких коаксіально із кільцевою щілиною розміщені фотоелементи, а за ними по ходу руху нагрітого повітря розміщені внутрішні покриття у вигляді труб, при цьому вони встановлені в фокусі параболічних концентраторів сонячної енергії. UA 93894 U (12) UA 93894 U UA 93894 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв перетворення сонячної енергії в електричну енергію, які можуть бути використані в енергетиці. Відома сонячна теплоповітряна електростанція, яка містить прозоре покриття ділянки земної поверхні, витяжну трубу з турбогенераторним вузлом, покриття має зовнішню та внутрішню частину, які утворюють між собою щілину для руху нагрітого повітря, внутрішня частина покриття і витяжна труба виконані з теплопровідного матеріалу із затемненою поверхнею, при цьому внутрішня частина покриття утворює з поверхнею землі додаткову щілину, під внутрішньою частиною покриття на поверхні землі розташована теплоізоляція [Патент України на корисну модель № 80331, F03D 1/04, 27.05.2013, Бюл. № 10]. Недоліком даної електростанції є неможливість додатково виробляти електроенергію за рахунок інших процесів, а також інтенсифікувати процес нагрівання теплоносія і підвищити його робочу температуру, збільшити швидкість руху нагрітого повітря до турбогенераторного вузла, незначний час її роботи при настанні сутінок, велика площа електростанції в плані, що знижує її потужність і ефективність. Як прототип взята сонячна термоповітряна електростанція, яка містить зовнішнє прозоре покриття, внутрішнє покриття, які утворюють між собою щілину, витяжну трубу з турбогенераторним вузлом, внутрішнє покриття і витяжна труба виконані з теплопровідного матеріалу із затемненою поверхнею, при цьому воно утворює із теплоізоляцією на поверхні землі додаткову щілину, внутрішнє покриття виконане пустотілим і заповнене теплоносієм, в порожнині витяжної труби коаксіально встановлена додаткова труба, яка з'єднана із цим покриттям і її верхній торець, споряджений зворотним клапаном [Патент України на корисну модель № 84571, F03D 1/04, 25.10.2013, Бюл. № 20]. Недоліком даної електростанції є неможливість додатково виробляти електроенергію за рахунок інших процесів, а також інтенсифікувати процес нагрівання теплоносія і підвищити його робочу температуру, збільшити швидкість руху нагрітого повітря до турбогенераторного вузла, незначний час її роботи при настанні сутінок, велика площа електростанції в плані, що знижує її потужність і ефективність. В основу корисної моделі поставлена задача, розробити таку сонячну фотоелектричну термоповітряну електростанцію, в якій виконання зовнішнього покриття у вигляді труб, в порожнині яких коаксіально із кільцевою щілиною розміщені фотоелементи, розміщення за ними по ходу руху нагрітого повітря внутрішнього покриття у вигляді труб, при цьому встановлення їх в фокусі параболічних концентраторів сонячної енергії, оснащених системою наведення на Сонце, дозволило б додатково виробляти електроенергію фотоелементами і забезпечити їх охолодження, а також інтенсифікувати процес нагрівання теплоносія і підвищити його робочу температуру, відповідно, збільшити швидкість руху нагрітого повітря до турбогенераторного вузла, значно продовжити час її роботи при настанні сутінок, зменшити площу електростанції в плані, і підвищити її потужність і ефективність. Поставлена задача вирішується тим, що сонячна фотоелектрична термоповітряна електростанція, яка містить зовнішнє прозоре покриття, внутрішнє пустотіле покриття, заповнене теплоносієм, покриття утворюють між собою щілину, витяжну трубу з турбогенераторним вузлом, внутрішнє покриття і витяжна труба виконані з теплопровідного матеріалу із затемненою поверхнею, в порожнині витяжної труби коаксіально встановлена додаткова труба, яка з'єднана із внутрішнім покриттям, зовнішнє покриття, виконане у вигляді труб, в порожнині яких коаксіально із кільцевою щілиною розміщені фотоелементи, а за ними по ходу руху нагрітого повітря розміщені внутрішні покриття у вигляді труб, при цьому вони встановлені в фокусі параболічних концентраторів сонячної енергії, оснащених системою наведення на Сонце. Виконання зовнішнього покриття, у вигляді ряду труб, дозволяє зменшити площу електростанції в плані із збереженням її потужності і забезпечити організацію охолодження фотоелементів. Розміщення в порожнині труб коаксіально із кільцевою щілиною фотоелементів, дозволяє додатково виробляти електроенергію фотоелементами і забезпечити організацію їх охолодження для ефективної роботи. Розміщення за фотоелементами по ходу руху нагрітого повітря внутрішніх покрить у вигляді труб, дозволяє інтенсифікувати нагрівання рідини-теплоносія в трубах і в додатковій трубі для збільшення швидкості руху повітря до турбогенераторного вузла і забезпечити організацію більш інтенсивного охолодження фотоелементів. Встановлення труб у фокусі параболічних концентраторів сонячної енергії, дозволяє підвищити інтенсивність трансформування променистої енергія Сонця за допомогою фотоелементів в електричну і нагрівання рідини-теплоносія для збільшення швидкості руху 1 UA 93894 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 повітря до турбогенераторного вузла, зменшити площу електростанції в плані із збереженням її потужності, акумулювати додаткове тепло для рівномірної роботи електростанції впродовж хмарного дня і значно продовжити її роботу при настанні сутінок. Спорядження параболічних концентраторів сонячної енергії системою наведення на Сонце, дозволяє максимально використовувати енергію Сонця впродовж дня. На фіг. 1 - зображена сонячна фотоелектрична термоповітряна електростанція з фрагментами поздовжніх розрізів; на фіг. 2 - зображена труба із фотоелементом і концентратором сонячної енергії, їх поперечний розріз по А-А. Електростанція містить зовнішнє прозоре покриття, виконане у вигляді ряду труб 1, наприклад із скла, які через колектор 2 і патрубок 3 з'єднані з витяжною трубою 4. В порожнині труб 1 коаксіально із кільцевою щілиною 5 розміщені фотоелементи 6, а за ними по ходу руху нагрітого повітря розміщені внутрішні пустотілі покриття, наприклад, затемнених труб 7 із теплопровідного матеріалу, наприклад, міді. Ці труби заповнені рідиною-теплоносієм, наприклад, машинним маслом. Витяжна труба 4 виконана з теплопровідного матеріалу із затемненою поверхнею. В порожнині витяжної труби 4 коаксіально із кільцевою щілиною 8 встановлена додаткова труба 9 із теплопровідного матеріалу, наприклад, міді. Труба 9 з'єднана через патрубок 10 і колектор 11 із трубами 7. Труби 1 оснащені параболічними концентраторами 12 сонячної енергії, при цьому фотоелементи 6 і труби 7 розміщені в їх фокусі. Труби 1, 7 і концентратори 12 встановлені в напрямку з півдня на північ під кутом до 60° відносно горизонтальної площини. Параболічні концентратори 12 сонячної енергії оснащені системою наведення на Сонце, яка включає механізми 13 переміщення концентраторів навколо фотоелементів 6 і труб 7 за заданою траєкторією, датчики 14 положення Сонця і мікропроцесор (на кресленнях не показаний). Витяжна труб 4 оснащена у верхній частині турбогенераторним вузлом 15. Верхня частина додаткової труби 9 заповнена повітрям і оснащена клапаном 16. Концентратори 12 встановлені на опорах 17, а витяжна труба 4 на фундаменті 18. Підтримуючі конструкції труб 1 і 7, фотоелементів 6 та труб 4 і 9 на кресленні не показані. Електростанція працює наступним чином. Сонячне випромінювання потрапляє на параболічні концентратори 12 сонячної енергії, відбивається від них, проходить через прозорі труби 1 та концентрується на фотоелементах 6 і трубах 7. При цьому концентрована промениста енергія Сонця трансформується за допомогою фотоелементів 6 в електричну, яка відводиться за призначенням, а труби 7 з машинним маслом інтенсивно нагріваються. Повітря в щілині 5, від концентрованої променистої енергії, нагрітих фотоелементів 6 та труб 7, нагрівається і рухається через колектор 2 і патрубок 3 у витяжну трубу 4. Нові об'єми повітря надходять в нижню частину труб із атмосфери і в процесі інтенсивного руху в них охолоджують нагріті фотоелементи 6, підвищуючи таким чином їх ефективність роботи. В трубах 7 машинне масло нагрівається до температури 100-250 °C і через колектор 11, патрубок 10 піднімається в додаткову трубу 9, а з неї воно з меншою температурою опускається в зворотному напрямку. Нагріте повітря із щілин 5, яке потрапляє у витяжну трубу 4, рухається вверх до турбогенераторного вузла 15. В процесі руху цього повітря між нагрітою сонячним випромінюванням трубою 4 і нагрітоюмашинним маслом трубою 9, воно додатково нагрівається, швидкість його збільшується. За рахунок цього збільшується коефіцієнт корисної дії турбогенераторного вузла 15 і, відповідно, потужність електростанції. Окрім того, нагріте машинне масло в трубах 7 і додатковій трубі 9 дозволяє акумулювати додаткове тепло для рівномірної роботи електростанції впродовж хмарного дня та продовженні її роботи при настанні сутінок. При зміні положення Сонця із датчиків 14 надходить сигнал на мікропроцесор, а з нього на механізми 13 переміщення концентраторів 12, які за заданою траєкторією рухаються за Сонцем навколо фотоелементів 6 і труб 7. Клапан 15 забезпечує підтримання оптимального безаварійного тиску рідини-теплоносія і перегрітого повітря в трубах 7 і додатковій трубі 9. Саме тому дане технічне рішення у сукупності з новими суттєвими ознаками забезпечує підвищення її потужності та ефективності. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Сонячна фотоелектрична термоповітряна електростанція, яка містить зовнішнє прозоре покриття, внутрішнє пустотіле покриття, заповнене теплоносієм, покриття утворюють між собою щілину, витяжну трубу з турбогенераторним вузлом, внутрішнє покриття і витяжна труба виконані з теплопровідного матеріалу із затемненою поверхнею, в порожнині витяжної труби коаксіально встановлена додаткова труба, яка з'єднана із внутрішнім покриттям, яка відрізняється тим, що зовнішнє покриття виконане у вигляді труб, в порожнині яких 2 UA 93894 U 5 коаксіально із кільцевою щілиною розміщені фотоелементи, а за ними по ходу руху нагрітого повітря розміщені внутрішні покриття у вигляді труб, при цьому вони встановлені в фокусі параболічних концентраторів сонячної енергії. 2. Сонячна фотоелектрична термоповітряна електростанція за п. 1, яка відрізняється тим, що параболічні концентратори сонячної енергії оснащені системою наведення на Сонце. 3 UA 93894 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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