Система перетворення сонячної енергії в електричну енергію

Реферат: Система перетворення сонячної енергії в електричну енергію містить рамну конструкцію, жалюзі, прикріплені на рамній конструкції, причому жалюзі містять множину ламелів, які змонтовані переважно паралельно відносно одна до одної з можливістю одночасного повертання зазначених ламелів, так що кожна з зазначених ламелів виконана з можливістю повертання в кутовому діапазоні від закритого положення, в якому ламелі накладаються один на одний таким чином, щоб блокувати проходження сонячних променів між ламелями, та відкритого положення, при якому крізь жалюзі проходить максимальна кількість сонячного світла, множину сонячних елементів, які змонтовані на зазначених ламелях. Крім цього, система містить електронний блок керування, причому рамна конструкція включає щонайменше перший жорсткий елемент для закріплення жалюзі у вертикальному положенні або щонайменше перший та другий елементи для закріплення жалюзі в горизонтальному положенні, крім того на рамній конструкції розміщено множину механізмів повертання ламелів, причому один механізм повертання пов'язаний з ламелем для передачі крутного моменту і виконаний з можливістю забезпечення повертання ламелю. UA 121364 U (54) СИСТЕМА ПЕРЕТВОРЕННЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРИЧНУ ЕНЕРГІЮ UA 121364 U UA 121364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заявлена корисна модель належить до електротехніки та будівництва, а саме до перетворювачів сонячної енергії та до екрануючих та/або захисних пристроїв. Крім того, корисна модель стосується систем, що запобігають або зменшують потрапляння сонячного світла до внутрішнього простору приміщення. Корисна модель може бути використаною в цивільному та промисловому будівництві. З рівня техніки відомий сонячний модуль (заявка США US20120118359 А1, опублікована 17.05.2012), яка включає в себе множину сонячних елементів, які розташовані в склопакеті з композиційного матеріалу, а саме в зазорі між передньою і задньою панелями. Зазначені сонячні елементи є зафіксованими в склопакеті. Причому сонячні елементи розташовані по діагоналі до вертикальної осі всередині склопакету приблизно у вертикальному положенні в склопакеті, який закріплений в або на вертикальному фасаді будівлі. Недоліками відомого сонячного модуля є відсутність керування кутом повертання ламелю, на яку нанесено сонячні елементи. З рівня техніки відоме віконне обладнання (заявка США US5221363 А, опублікована 22.06.1993), яке містить: а) конструкцію рами, яка має такі розміри, щоб поміститися в віконному прорізі будівлі, б) пару прозорих панелей, які підтримуються зазначеною конструкцією рами, по суті, розташованих паралельно відносно одна до одної, щоб встановити простір між ними; жалюзі, прикріплене до віконної конструкції таким чином, щоб розташовуватися в зазначеному просторі між зазначеними прозорими панелями. Зазначене жалюзі містить множину ламелів, які змонтовані переважно паралельно відносно одна до одної з можливістю одночасного повертання зазначених ламелів, так що кожна з зазначених ламелів рухається в кутовому діапазоні від закритого положення, в якому ламелі накладаються одна на одну таким чином, щоб блокувати проходження сонячних променів через вказане віконне обладнання, та відкритого положення, в якій через вказане віконне обладнання може проходити максимальна кількість сонячного світла, в) множину сонячних батарей, які заряджаються, для накопичення електричної енергії. Зазначені батареї змонтовані на зазначених ламелях. г) Множина сонячних елементів, змонтовану на батареях таким чином, щоб перебувати під впливом сонячного світла, падаючого на згадані ламелі. Зазначені елементи, таким чином, будучи затиснутими між зазначеними сонячними батареями і зазначеними ламелями. Сонячні батареї елементи з'єднані з зазначеними батареями таким чином, що зазначені батареї змогли електрично заряджатися зазначеними сонячними елементами, д) Засіб для вилучення із зазначених батарей накопиченої електричної енергії, яка була генерованою за допомогою сонячних батарей. Дане технічне рішення прийнято за найближчий аналог. Недоліками даного віконного обладнання є відсутність визначення оптимального кута нахилу ламелю, при якому найбільша кількість сонячного світла потрапляє на сонячні елементи. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такої системи перетворення сонячної енергії в електричну, яка призначена для задоволення потреб цивільного та промислового будівництва щодо забезпечення допоміжних або додаткових джерел електричноїенергії, забезпечення автономного контуру електричної мережі від централізованої електромережі, забезпечення автоматизованого пошуку максимально можливого значення одержуваної сонячної енергії, забезпечення дистанційного або віддаленого керування системою. Поставлена задача досягається за рахунок того, що система перетворення сонячної енергії в електричну енергію, яка містить рамну конструкцію, жалюзі, прикріплені на рамній конструкції, множину сонячних елементів, які змонтовані на зазначених ламелях. Причому жалюзі містять множину ламелів, які змонтовані переважно паралельно відносно одна до одної з можливістю одночасного повертання зазначених ламелів, так що кожна з зазначених ламелів виконана з можливістю повертання в кутовому діапазоні від закритого положення, в якому ламелі накладаються один на одний таким чином, щоб блокувати проходження сонячних променів між ламелями, та відкритого положення, при якому крізь жалюзі проходить максимальна кількість сонячного світла. Система перетворення сонячної енергії в електричну енергію, згідно з корисною моделлю, також містить електронний блок керування. Рамна конструкція включає щонайменше перший жорсткий елемент для закріплення жалюзі у вертикальному положенні або щонайменше перший та другий елементи для закріплення жалюзі в горизонтальному положенні. Крім того на рамній конструкції розміщено множину механізмів повертання ламелю. Причому щонайменше один механізм повертання з множини механізмів повертання пов'язаний з ламелю для передачі крутного моменту і виконаний з можливістю забезпечення повертання ламелю, з якою пов'язаний зазначений механізм повертання, навколо своєї поздовжньої осі. 1 UA 121364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Множина сонячних елементів розміщена на щонайменше одній стороні ламелю. Причому множина сонячних елементів виконана з можливістю перетворювати енергію сонячного світла, яке потрапляє на ламелі. Електронний блок керування містить процесор та поєднані з ним датчик визначення значення напруги та/або струму та радіоблок. Причому електронний блок керування сполучений з множиною сонячних елементів та виконаний з можливістю одержання з множини сонячних елементів поточних вихідних значень напруги та/або струму та визначення максимального значення освітленості кожного з множини сонячних елементів, яка прямо пропорційна визначеному значенню вихідної напруги та/або струму з сонячного елемента, шляхом коригування кута повертання ламелю жалюзі та вимірювання цього значення за допомогою датчика визначення значення напруги та/або струму. Причому електронний блок керування сполучений з множиною механізмів повертання і виконаний з можливістю направлення команд з процесора на виконання повертання ламелі навколо поздовжньої осі. Електронний блок виконаний з можливістю приймати сигнали по каналах мобільного зв'язку та/або зв'язку ближнього радіусу дії за допомогою радіоблока. Причому виходи електронного блока керування є виходами системи. Дана система дозволяє підвищити ефективність використання одержаної сонячної енергії внаслідок її перетворення на електричну енергію, а також дозволяє визначити найбільш ефективне положення ламелю для досягнення максимального значення одержаної електричної енергії шляхом регулювання кута повертання ламелю. Заявленій системі властива підвищена функціональність роботи, що виражається в адаптивності її використання та монтажу. Так як корисна модель може бути модифікованою та мати альтернативні варіанти виконання, наведений далі опис приведено в якості прикладу для характеристики суті корисної моделі та можливості її здійснення, що буде підтверджено більш детальним описом із зазначенням нових технічних властивостей, виявлених в роботі заявленої корисної моделі. Має бути очевидним, що наданий детальний опис не призначений для обмеження корисної моделі наведеними окремими варіантами втілення, а навпаки, включає всі модифікації, еквіваленти та альтернативи, які підпадають під суть та обсяг патентної охорони, що викладено в доданій формулі корисної моделі. Конструкція заявленої системи, а також спосіб її монтажу та обслуговування мають бути доступними для розуміння фахівцю на основі даного опису. Система перетворення сонячної енергії в електричну енергію належить до додаткових, допоміжних, резервних, аварійних джерел, робота яких полягає в перетворенні природних ресурсів, таких к сонячна енергія, у бажану для користування енергію, зокрема у електричнуенергію. Рамна конструкція є поєднанням жорстких елементів між собою. Рамна конструкція призначена для утримання жалюзі та механізмів повертання на фасаді будівлі, всередині приміщення або всередині віконної рами, в залежності від переважних експлуатаційних задач. Жорстким елементом може бути елемент, виконаний з металу, пластику, деревини, композитного або іншого матеріалу, який має низький коефіцієнт деформації або прогинання. Елементи рамної конструкції можуть поєднуватися між собою за допомогою власних наявних засобів кріплення, таких як виступи та щілини, пази тощо, за допомогою допоміжних засобів кріплення, таких як скоби, саморізи, кутники, муфти тощо, або за допомогою інших способів поєднання, таких як спайка, зварювання, склеювання. Тип поєднання залежить від вибраного матеріалу, з якого виконано елементи рамної конструкції. Рамна конструкція може бути розміщеною всередині приміщення, переважно перед віконною рамою. В такому варіанті втілення корисної моделі жорсткі елементи розташовуються нерухомо, як правило, але не обмежуючись таким варіантом, на укосах вікна. Зокрема, жорсткі елементи кріпляться до верхнього укосу, бічних укосів або іншим чином, в залежності від форми віконного отвору та типу розміщення жалюзі. Рамна конструкція може бути розміщеною всередині віконної рами. При такому варіанті розміщення повинна виконуватись умова, що відстань між скляними панелями вікна є більшою, ніж ширина ламелю. Жорсткі елементи кріпляться до верхньої частини віконної рами або до бічних частин віконної рами, або іншим чином, в залежності від форми вікна та розміщення жалюзі. Такий тип розміщення рамної конструкції дозволяє збільшити термін використання системи зі збереженими значеннями робочих характеристик за рахунок захисту сонячних елементів від осідання на них пилу. Рамна конструкція може бути розміщеною зовні приміщення, тобто на фасаді будівлі. При цьому розмір рамної конструкції може бути рівним або більшим за розмір віконного отвору. Жорсткі елементи кріпляться до верхньої частини віконного отвору, до бічних частин або іншим 2 UA 121364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 чином в залежності від форми віконного отвору, типу розміщення рамної конструкції та жалюзі. Такий тип конструкції переважний для кліматичних регіонів, де додатковий обігрів приміщення не є необхідним. Зовнішнє розміщення рамної конструкції дозволяє збільшити кутовий робочий діапазон, при якому сонячне світло потрапляє на світлові елементи. Переважно такий тип розміщення використовується для захисту приміщення від потрапляння сонячного світла, що спричиняє нагрівання приміщення. Фахівцю в даній галузі мають бути зрозумілими типи кріплення рамної конструкції в залежності від форми віконного отвору, типу розміщення рамної конструкції та жорстких елементів. Жалюзі кріпляться на жорстких елементах, які утворюють рамну конструкцію. Слід зауважити, що вирази "жалюзі кріпляться на жорстких елементах" та "жалюзі прикріплено до рамної конструкції" є еквівалентними. Єдиною відмінністю в розумінні цих виразів є те, що зазначення "жалюзі кріпляться на жорстких лементах" може супроводжуватися уточненням щодо горизонтально, вертикального або іншого типу розміщення жалюзі. Жалюзі містять множину ламелів, які прикріплені на щонайменше одному жорсткому елементі переважно паралельно відносно одна до одної. Такий монтаж забезпечує найменшу необхідну кількість ламелів для перекриття віконного отвору від потрапляння сонячного світла всередину приміщення. У випадку вертикального розміщення жалюзі жорсткий елемент кріпиться або до верхнього укосу, або до верхньої частини віконної рами, або над віконним отвором в залежності від розміщення рамної конструкції всередині приміщення, всередині віконної рами або на фасаді будівлі відповідно. При розміщенні жалюзі горизонтально, переважно використовувати два жорстких елемента, розміщених на бічних укосах, бічних частинах віконної рами, або на бічних сторонах віконного отвору в залежності від розміщення рамної конструкції всередині приміщення, всередині віконної рами або на фасаді будівлі відповідно. Жалюзі виконано з можливістю одночасного повертання зазначених ламелів, так що кожна з зазначених ламелів рухається в кутовому діапазоні від закритого положення, в якому ламелі накладаються одна на одну таким чином, щоб блокувати проходження сонячних променів між ними, та відкритого положення, при якому крізь жалюзі проходить максимальна кількість сонячного світла. При закритому положенні ламелю розміщуються в одній площині таким чином, що краї сусідніх ламелів частково перекриваються. Під поняттям "частково" слід розуміти діапазон розмірів від нуля до ½ ширини (поперечного розміру) ламелю. При відкритому положенні площини ламелю розміщуються паралельно одна одній та паралельні площині направлення сонячних променів. Далі в описі слід вважати, що щонайменше часткове перекриття сонячних променів ламелю є проміжним положенням між відкритим та закритим положеннями. Зазначене повертання може бути ініційовано користувачем, або електронним блоком для налаштування необхідного кута повертання ламелю для визначення такого кута, при якому на момент визначення забезпечується одержання максимального значення одержаної електричної енергії. Повертання ламелю забезпечується за рахунок того, що на рамній конструкції розміщено множину механізмів повертання ламелю. Такі механізми повертання мають бути синхронізованими електричним або механічним зв'язком для забезпечення одночасного повертання ламелю на один і той же кут повертання. Така синхронізація може бути заданою електронним блоком керування. Причому щонайменше один механізм повертання із множини механізмів повертання пов'язаний з ламелю і виконаний з можливістю забезпечення повертання ламелю, з якою він пов'язаний, навколо своєї поздовжньої осі. На одній стороні ламелю, яка звернена зовні в закритому положенні ламелю, розміщена множина сонячних елементів. Множина сонячних елементів виконана з можливістю перетворювати енергію сонячного світла, яке потрапляє на ламелі. Сонячна енергія перетворюється на електричну і розподіляється електронним блоком керування. Електронний блок керування розміщується переважно всередині приміщення і містить процесор та поєднані з ним датчик визначення значення напруги та/або струму та радіоблок. Причому електронний блок керування сполучений з множиною сонячних елементів. Електронний блок керування виконаний з можливістю одержання з множини сонячних елементів поточних вихідних значень напруги та/або струму та визначення максимального значення освітленості кожного з множини сонячних елементів, яка прямо пропорційна визначеному значенню вихідної напруги та/або струму з сонячного елемента. Визначення виконується шляхом коригування кута повертання ламелю жалюзі та вимірювання цього значення за допомогою датчика визначення значення напруги та/або струму. Таке визначення може бути задано програмним шляхом. Наприклад, процесор задає команду на визначення 3 UA 121364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 максимально можливого значення вихідної напруги та/або струму. При цьому механізм повертання передає крутний момент, для плавного повертання ламелю до відкритого стану, а потім до закритого стану з періодичним вимірюванням значення вихідної напруги та/або струму. Процесор визначає найбільше значення вихідної напруги та/або струму та величину кута, при якому це значення було одержане і дає команду. Потім механізм повороту одержує команду від процесора на передачу крутного моменту, що відповідає куту, при якому було одержане зазначене максимальне значення. Даний приклад визначення вихідної напруги та/або струму не має обмежувального характеру, оскільки інші алгоритми і методи можуть бути застосованими без виходу за межі суті заявленої системи. Здійснення коригування кута повертання дозволяє збільшити ефективність системи. Електронний блок керування сполучений з множиною механізмів повертання і виконаний з можливістю направлення команд з процесора на виконання повертання ламелю навколо поздовжньої осі. Електронний блок виконаний з можливістю приймати сигнали по каналах мобільного зв'язку та/або зв'язку ближнього радіусу дії за допомогою радіоблока. Це дозволяє здійснювати керування системою з мобільних пристроїв користувачів. Виходи електронного блока керування є виходами системи. До виходів може бути підключений певний пристрій, який буде живитися за допомогою виробленої системою енергії, або ланцюг, який включає контролер заряду, акумуляторну батарею та інвертор, для спрямування енергії до електромережі приміщення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система перетворення сонячної енергії в електричну енергію, яка містить: - рамну конструкцію, - жалюзі, прикріплені на рамній конструкції, причому жалюзі містять множину ламелів, які змонтовані переважно паралельно відносно один одного з можливістю одночасного повертання зазначених ламелів, так що кожний з зазначених ламелів виконаний з можливістю повертання в кутовому діапазоні від закритого положення, в якому ламелі накладаються один на одний таким чином, щоб блокувати проходження сонячних променів між ламелями, та відкритого положення, при якому крізь жалюзі проходить максимальна кількість сонячного світла, - множину сонячних елементів, які змонтовані на зазначених ламелях, яка відрізняється тим, що система перетворення сонячної енергії в електричну енергію містить електронний блок керування, причому рамна конструкція включає щонайменше перший жорсткий елемент для закріплення жалюзі у вертикальному положенні або щонайменше перший та другий елементи для закріплення жалюзі в горизонтальному положенні, крім того на рамній конструкції розміщено множину механізмів повертання ламелів, причому щонайменше один механізм повертання з множини механізмів повертання пов'язаний з ламелями для передачі крутного моменту і виконаний з можливістю забезпечення повертання ламелю, з яким пов'язаний зазначений механізм повертання, навколо своєї поздовжньої осі, множина сонячних елементів розміщена на щонайменше одній стороні ламелю, причому множина сонячних елементів виконана з можливістю перетворювати енергію сонячного світла, яке потрапляє на ламелі, електронний блок керування містить процесор та поєднані з ним датчик визначення значення напруги та/або струму та радіоблок, причому електронний блок керування сполучений з множиною сонячних елементів та виконаний з можливістю одержання з множини сонячних елементів поточних вихідних значень напруги та/або струму та визначення максимального значення освітленості кожного з множини сонячних елементів, яка прямо пропорційна визначеному значенню вихідної напруги та/або струму з сонячного елемента, шляхом коригування кута повертання ламелю жалюзі та вимірювання цього значення за допомогою датчика визначення значення напруги та/або струму, причому електронний блок керування сполучений з множиною механізмів повертання і виконаний з можливістю направлення команд з процесора на виконання повертання ламелю навколо поздовжньої осі, і електронний блок виконаний з можливістю приймати сигнали по каналах мобільного зв'язку та/або зв'язку ближнього радіусу дії за допомогою радіоблока, причому виходи електронного блока керування є виходами системи. 4 UA 121364 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5