BG113510A - Power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for remote-controlled irrigation with pumps - Google Patents
Power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for remote-controlled irrigation with pumps Download PDFInfo
- Publication number
- BG113510A BG113510A BG113510A BG11351022A BG113510A BG 113510 A BG113510 A BG 113510A BG 113510 A BG113510 A BG 113510A BG 11351022 A BG11351022 A BG 11351022A BG 113510 A BG113510 A BG 113510A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- agro
- direct
- photovoltaic
- remote control
- photovoltaic system
- Prior art date
Links
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 title claims abstract description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 abstract description 13
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 abstract description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 238000009341 apiculture Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Електрогенерираща агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управлениеPower-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF ENGINEERING
Настоящото изобретение се отнася до електрогенерираща агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление.The present invention relates to an electric generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control.
По-специално е предвидена за едновременно производство на електричество с отглеждането на земеделски култури на един и същ терен и за напояването им. А дистанционният мониторинг и управление са предвидени за оптималното развитие на земеделски култури.In particular, it is intended for the simultaneous production of electricity with the cultivation of agricultural crops on the same terrain and for their irrigation. And remote monitoring and management are provided for the optimal development of agricultural crops.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART
Фотосинтезата е биохимически процес, който стои в основата на глобалното равновесие в земната атмосфера, определящо баланса на основни химически елементи - именно кислорода (02) и въглеродния диоксид (С02). Кислородът е жизнено необходим на всички животни, включително птиците и водните на планетата, СО2 е жизнено необходим на всички растения, включително и водораслите.Photosynthesis is a biochemical process that underlies the global balance in the Earth's atmosphere, determining the balance of basic chemical elements - namely oxygen (02) and carbon dioxide (CO2). Oxygen is vital to all animals, including birds and water on the planet, CO2 is vital to all plants, including algae.
Известно е, че светлинната енергия, с помощта на водата, се превръща в химическа енергия за развитието на растенията.It is known that light energy, with the help of water, is converted into chemical energy for the development of plants.
Фотосинтезата се състои от два етапа:Photosynthesis consists of two stages:
• светлинни реакции и • тъмни реакции.• light reactions and • dark reactions.
Светлинните реакции превръщат светлината в енергия, а тъмните реакции използват светлинната енергия и въглеродния диоксид за производството на захари, които биохимически акумулират енергията.Light reactions convert light into energy, and dark reactions use light energy and carbon dioxide to produce sugars that biochemically store energy.
Въглеродният диоксид, водата и слънчевата светлина се използват за производство на глюкоза, кислород и вода. Химическото уравнение за този процес е:Carbon dioxide, water and sunlight are used to produce glucose, oxygen and water. The chemical equation for this process is:
6СО 2 + 6Н 2 О + светлина —>СвН 12 Ов + 60 г6CO 2 + 6H 2 O + light —>СвН 12 Ов + 60 g
От уравнението се вижда, че водата е решително важният елемент за реализирането на фотосинтезата, защото СО2 е част от атмосферния въздух. А светлината може да бъде пряка и непряка (отразена, дифузна).It can be seen from the equation that water is the decisively important element for the realization of photosynthesis, because CO2 is part of the atmospheric air. And light can be direct and indirect (reflected, diffused).
Водата (и влагата) постъпва в листата на растенията (типичното място за фотосинтезата), както непряко през корените, така и пряко през листата им.Water (and moisture) enters plant leaves (the typical site for photosynthesis), both indirectly through the roots and directly through their leaves.
Германски, нидерландски и други фирми използват фотоволтаични панели, с които частично покриват плододайни растения. Така те подобряват и микроклимата за тях, включително ги предпазват от градушки. Но фотоволтаичните панели неизбежно препятстват пряка светлина, нужна за фотосинтезата, за да облъчва зелената листна маса на растенията. Затова е наложително и целесъобразно да се предвидят допълнителни технически средства, за да се увеличи интензивността на отразената светлина, попадаща върху листата на растенията.German, Dutch and other companies use photovoltaic panels to partially cover fruit-bearing plants. Thus, they also improve the microclimate for them, including protecting them from hail. But photovoltaic panels inevitably block the direct light needed for photosynthesis to irradiate the green foliage of plants. Therefore, it is imperative and expedient to provide additional technical means to increase the intensity of reflected light falling on plant leaves.
В патентен документ на САЩ US2021328543(A1) е описано едновременно използване на земеделска земя за производство на храни, създаване на биоразнообразие и производство на енергия от възобновяеми източници чрез монтиране на фотоволтаични панелни редове на разстояние от 7 метра (22,9659 фута) до 11 метра (36,0892 фута) от един ред до следващия ред. Така се осигурява, възможност за подходящо преминаване на механизирано селскостопанско оборудване за между редовете. Тези междини могат да се ползват за различни пасища на добитък, за пчеларски дейности и др. Методът на работа е оптимизиран за генериране на енергия, като същевременно се съобразява с местния ландшафт и местните земеделски дейности на земята, за да се подобри земеделската ефективност на земята. Но не са предвидени никакви начини за допълнително осветяване на панелите от отражатели, нито е предвидено използването на слънчева енергия за земеделско напояване.US patent document US2021328543(A1) describes the simultaneous use of agricultural land for food production, biodiversity creation and renewable energy production by installing photovoltaic panel rows 7 meters (22.9659 ft) to 11 meters (36.0892 feet) from one row to the next. Thus, the possibility of appropriate passage of mechanized agricultural equipment between the rows is ensured. These gaps can be used for various livestock pastures, for beekeeping activities, etc. The method of operation is optimized to generate energy while respecting the local landscape and local agricultural activities on the land to improve the agricultural efficiency of the land. But no means of additional illumination of the reflector panels are envisaged, nor is the use of solar energy for agricultural irrigation envisaged.
За по-слънчеви агротерени се предлага фотоволтаичен модул, подробно разрит в патентен документ от Израел W02022054061(A1). Представеният агро-фотоволтаичен модул може да даде възможност за растеж на земеделието и производство на енергия, например, чрез фотоволтаична(и) клетка(и), като същевременно се използва една и съща площ (земя, езеро, покрив и др.), Произведената фотоволтаична енергия или се използва от компонентите на модула, или се насочва към външна електрическа система.For sunnier agricultural terrain, a photovoltaic module is available, detailed in Israeli patent document W02022054061(A1). The presented agro-photovoltaic module can enable agricultural growth and energy production, for example, through photovoltaic cell(s), while using the same area (land, lake, roof, etc.), the produced photovoltaic energy is either used by the module components or directed to an external electrical system.
Известни са най-различни решения за фотоволтаични панели с интегрирани носещи монтажни системи. Приложенията на системите са за наземен монтаж, както и върху търговски и промишлени слънчеви съоръжения, включително върху пътища, ж.п. трасета и други инфраструктури. Използването на полимерни, или армирани с диелектрични влакна полимерни рамки и монтажни конструкции, не изисква заземяването им.A variety of solutions for photovoltaic panels with integrated support mounting systems are known. Applications of the systems are for ground mounting, as well as on commercial and industrial solar facilities, including on roads, railways. routes and other infrastructures. The use of polymer or dielectric fiber reinforced polymer frames and mounting structures does not require grounding.
От патентен документ на САЩ US2012186632(A1) е известно техническо решение за опорна конструкция за фотоволтаици, която включва: най-малко две странично разположени рамки, поставени върху опорна повърхност, като всяка рамка избирателно се преконфигурира между разширена конфигурация и сгъната конфигурация.From US patent document US2012186632(A1) a technical solution for a support structure for photovoltaics is known, which includes: at least two laterally spaced frames placed on a support surface, each frame being selectively reconfigured between an extended configuration and a collapsed configuration.
От патентен документ на Австралия AU2019318770(A1) са познати рамкови конструкции, поддържащи фотоволтаични панели в непосредствена близост до терена, като част от пейзажа.Australian patent document AU2019318770(A1) discloses frame structures supporting photovoltaic panels adjacent to the terrain as part of the landscape.
В патентен документ на Франция W02021205114(A1) е разкрита система с поддържащи опори на фотоволтаични панели над земеделските културите. Опорите са предвидени да раздвижват фотоволтаиците, за да осигуряват светлина за растенията. Такова техническо решение е компромисно по отношение използването на светлината, но по неизгодното за него, е че задължително изисква механизми за движението (които значително оскъпяват конструкцията) и разбира се разходва енергия за самото движение.French patent document W02021205114(A1) discloses a system with supporting supports for photovoltaic panels above agricultural crops. The supports are designed to drive the photovoltaics to provide light for the plants. Such a technical solution is a compromise in terms of the use of light, but the disadvantage for it is that it necessarily requires movement mechanisms (which significantly increase the cost of the construction) and, of course, it consumes energy for the movement itself.
От патентен документ на Сингапур WO2020226571 (А1) е известна сгъваема опорна конструкция за фотоволтаици.From Singapore patent document WO2020226571 (A1) a collapsible support structure for photovoltaics is known.
Подобна конструкция е позната и от патентен документ на Канада СА2997333 (А1). С преконфигурацията на опорната конструкция, както със сгъването и ръзгъването й е възможна промяна на ориентацията на фотоволтаичните панели.A similar construction is also known from Canadian patent document CA2997333 (A1). With the reconfiguration of the support structure, as well as with its folding and unfolding, it is possible to change the orientation of the photovoltaic panels.
И в шестте горепосочени патентни документи, както и в други подобни, не са предвидени технически средства, които да пренасочват допълнително светлина, нито върху растенията, нито към приемните повърхности на фотоволтаиците.In all the six above-mentioned patent documents, as well as in other similar ones, no technical means are provided to redirect additional light, neither to the plants nor to the receiving surfaces of the photovoltaics.
От друг патентен документ на САЩ US2018254737 (А1) е известно по-ефективно техническо решение. То предвижда частично препокриване на фотоволтаиците. Разкрита е фотоволтаична система с множество от фотоволтаични панели, електрически свързани помежду си, монтирани върху наклонени рамки.A more efficient technical solution is known from another US patent document US2018254737 (A1). It provides for a partial overlap of photovoltaics. A photovoltaic system is disclosed with a plurality of photovoltaic panels electrically connected together mounted on inclined frames.
Нито едно от разгледаните патентни публикации, както и в други подобни, няма технически решения, които да пренасочват допълнително светлина върху растенията и фотоволтаиците, които да генерират електричество за локално напояване.None of the examined patent publications, as well as in other similar ones, have technical solutions to further redirect light on plants and photovoltaics to generate electricity for local irrigation.
Затова разгледаните иновативни технически решения не са достатъчно енергоефективни като агро-фотоволтаични системи, защото не могат да осигурят комплексни оптимални условия за фотосинтезата и развитието на земеделските култури.Therefore, the considered innovative technical solutions are not energy-efficient enough as agro-photovoltaic systems, because they cannot provide complex optimal conditions for photosynthesis and the development of agricultural crops.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОTECHNICAL ESSENCE OF THE INVENTION
Задача на настоящото изобретение е да се обезпечи електрогенерираща агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, която едновременно, с нулев разход на енергия, да осигурява възможните оптимални условия за фотоволтаиците и фотосинтезата на агрокултурите, както и електропомпеното им напояване за сметка на безплатната слънчева енергия.The task of the present invention is to provide an electricity-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, which at the same time, with zero energy consumption, provides the possible optimal conditions for photovoltaics and photosynthesis of agricultural crops, as well as their electropumping irrigation at the expense of free solar energy.
Задачата е решена, чрез електрогенерираща агрофотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, включваща множество от фотоволтаични панели, електрически свързани помежду си, монтирани върху наклонени рамки, характеризираща се с това, че наклонените рамки, са правоъгълни и са монтирани върху успоредни шини, като всяка от тях е монтирана върху вертикални телескопични опори, които са фиксирани към терена, върху който е постлано преместваемо гъвкаво отражателно платно с отвори, при което общ електрически извод от фотоволтаичните панели, през контролер, е присъединен към електросилов вход на оптимизиращ разпределителен блок, чиито първи сигнален вход е свързан със сигнален извод от датчик за светлина, втори сигнален вход е свързан със сигнален извод от комбиниран датчик за влажност и температура на въздуха, като първи електрически извод е свързан с кабелен вход на електрическа водна помпа, втори електрически извод е свързан с кабелен вход на акумулаторна група.The task is solved by means of an electric generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, comprising a plurality of photovoltaic panels, electrically connected to each other, mounted on inclined frames, characterized in that the inclined frames are rectangular and are mounted on parallel rails, each of which is mounted on vertical telescopic supports which are fixed to the ground, on which is laid a movable flexible reflective sheet with holes, in which a common electrical output from the photovoltaic panels, through a controller, is connected to an electrical input of an optimizing distribution block, the first signal input of which is connected to a signal output of a light sensor, a second signal input is connected to a signal output of a combined humidity and air temperature sensor, and a first electrical output is connected to a cable input of an electric water pump, a second electrical terminal is connected to a cable input of a battery pack.
В едно предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление фотоволтаичните панели може да са двулицеви.In a preferred embodiment of the power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for remote control pump irrigation, the photovoltaic panels may be double-sided.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление телескопичните опори може да са кръгли композитни тръби.In another preferred embodiment of the power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for remote control pump irrigation, the telescopic supports may be circular composite pipes.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление отражателното платно с отвори може да е с горен нанометричен слой бляскав алуминий, залепен върху армиран полиетиленов плат.In another preferred embodiment of the power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for remote control pump irrigation, the apertured reflective sheet may have a top nanometric layer of bright aluminum bonded to a reinforced polyethylene fabric.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление гъвкавото отражателно платно с отвори може да е сгъваемо.In another preferred embodiment of the power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for remote control pump irrigation, the flexible reflective sheet with holes may be collapsible.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление сигналните връзки между оптимизиращия разпределителен блок, и датчика за светлина, и датчика за влажност и температура на въздуха може да са безжични.In another preferred embodiment of the power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for pump irrigation with remote control, the signal connections between the optimizing distribution block, and the light sensor, and the air humidity and temperature sensor may be wireless.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление оптимизиращият разпределителен блок и електрическата водна помпа може да са програмируеми.In another preferred embodiment of the power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for pump irrigation with remote control, the optimizing distribution block and the electric water pump may be programmable.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление оптимизиращият разпределителен блок, през приемопредавателно устройство може да е свързан с централен наблюдателен контролен пункт.In another preferred embodiment of the power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for pump irrigation with remote control, the optimizing distribution block may be connected to a central monitoring control point through a transceiver.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление електромоторът на електрическата водна помпа може да е плавно стартиращ.In another preferred embodiment of the power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for pump irrigation with remote control, the electric motor of the electric water pump may be soft-started.
В друго предпочитано изпълнение на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление акумулаторната група е съставена от литиево-йонни акумулатори.In another preferred embodiment of the power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, the battery group is composed of lithium-ion batteries.
Главните предимства на електрогенериращата агрофотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението, са. че осигуряват допълнителна светлина за фотосинтезата и електрогенерацията, чрез отраженията от гъвкавото отражателно платно с отвори, постлано на терена. Тези предимства осигуряват по-добра фотосинтеза и усилена фотоволтаична електрогенерция.The main advantages of the electricity-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, according to the invention, are. that they provide additional light for photosynthesis and electricity generation, through the reflections from the flexible reflective sheet with holes laid on the field. These advantages ensure better photosynthesis and enhanced photovoltaic electricity generation.
Функционалните предимства на системата са поне осем:The functional advantages of the system are at least eight:
1. Дневният излишък от фотоволтаичната електрогенерция се ползва за нощно помпено напояване.1. The daily excess of photovoltaic power generation is used for night pump irrigation.
2. Фотосинтеза и усилената фотоволтаична електрогенерция в реално време автоматично се управляват от оптимизиращия разпределителен блок и централният наблюдателен контролен пункт.2. Photosynthesis and enhanced photovoltaic power generation in real time are automatically controlled by the optimizing distribution block and the central monitoring control point.
3. Системата, съгласно изобретението денонощно работи напълно автономно3. The system according to the invention works 24/7 completely autonomously
4. Отразената светлина е за сметка на постлания терен, върху който няма земеделски култури.4. The reflected light is at the expense of the paved terrain, on which there are no agricultural crops.
5. Оптималната сезонна зенитна ориентация на фотоволтаиците е чрез подходящо регулиране дължините на телескопичните опори на конструкцията.5. The optimal seasonal zenith orientation of the photovoltaics is through appropriate adjustment of the lengths of the telescopic supports of the structure.
6. Електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението, се сглобява от пазарно налични компоненти и се изработва по познати технологии с известни материали. Затова не е нужна складова наличност от тях.6. The electricity-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, according to the invention, is assembled from commercially available components and is made according to known technologies with known materials. Therefore, there is no need to stock them.
7. Важно предимство на изобретената система, е че се монтира на земеделски терени, които не е необходимо да се преобразуват за целта на инвестиционните проекти за фотоволтаични системи.7. An important advantage of the invented system is that it is installed on agricultural land that does not need to be converted for the purpose of investment projects for photovoltaic systems.
8. Предимство на универсалността на системата, съгласно изобретението, е че може фотоволтаиците и отражателите им да се монтират на селскостопански навеси, оранжерии и други спомагателни земеделски постройки.8. An advantage of the universality of the system according to the invention is that the photovoltaics and their reflectors can be installed on agricultural sheds, greenhouses and other auxiliary agricultural buildings.
Изброените предимства значително улесняват найширокото й пазарно разпространение, което е допълнително нейно икономическо предимство.The listed advantages greatly facilitate its widest market distribution, which is an additional economic advantage.
ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНАТА ФИГУРАEXPLANATION OF THE ATTACHED FIGURE
Фигурата представя аксонометрична схема на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението.The figure presents an axonometric diagram of the power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, according to the invention.
ПРИМЕР ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Примерът ще илюстрираме с показаната схема на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението.We will illustrate the example with the shown scheme of the electricity-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, according to the invention.
Представеният пример на фигурата не ограничава и не изчерпва вариантите за реализация изобретението.The presented example in the figure does not limit or exhaust the options for implementing the invention.
Електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението, включва множество от фотоволтаични панели 1, електрически свързани помежду си, монтирани върху наклонени рамки 2. Тя се характеризира с това, че наклонените рамки 2, са правоъгълни и са монтирани върху успоредни шини 3, като всяка от тях е монтирана върху вертикални телескопични опори 4, които са фиксирани към терена, върху който е постлано преместваемо гъвкаво отражателно платно с отвори 5, при което общ електрически извод от фотоволтаичните панели 1, през контролер 6, е присъединен към електросилов вход на оптимизиращ разпределителен блок 7, чиито първи сигнален вход е свързан със сигнален извод от датчик за светлина 8, втори сигнален вход е свързан със сигнален извод от комбиниран датчик за влажност и температура на въздуха 9, като първи електрически извод е свързан с кабелен вход на електрическа водна помпа 10, втори електрически извод е свързан с кабелен вход на акумулаторна група 11.The power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for pump irrigation with remote control, according to the invention, includes a plurality of photovoltaic panels 1, electrically connected to each other, mounted on inclined frames 2. It is characterized in that the inclined frames 2 are rectangular and are mounted on parallel rails 3, and each of them is mounted on vertical telescopic supports 4, which are fixed to the ground, on which a movable flexible reflective sheet with holes 5 is laid, in which a common electrical outlet from the photovoltaic panels 1, through controller 6, is connected to an electric power input of an optimizing distribution block 7, the first signal input of which is connected to a signal output of a light sensor 8, a second signal input is connected to a signal output of a combined air humidity and temperature sensor 9, as the first an electrical terminal is connected to a cable input of an electric water pump 10, a second electrical terminal is connected to a cable input of a battery group 11.
Фотоволтаичните панели 1, са двулицеви, телескопичните опори 4 са кръгли композитни тръби, гъвкавото отражателно платно с отвори 5 е с горен нанометричен слой бляскав алуминий, залепен върху армиран полиетиленов плат и е сгъваемо.Photovoltaic panels 1, are double-faced, telescopic supports 4 are round composite tubes, flexible reflective sheet with holes 5 has an upper nanometric layer of shiny aluminum glued on reinforced polyethylene fabric and is foldable.
Сигналните връзки между оптимизиращия разпределителен блок 7, и датчика за светлина 8, и комбинирания датчик за влажност и температура на въздуха 9 са безжични. Оптимизиращият разпределителен блок 7 и електрическата водна помпа 10 са програмируеми.The signal connections between the optimizing distribution unit 7, and the light sensor 8, and the combined air humidity and temperature sensor 9 are wireless. The optimizing distribution block 7 and the electric water pump 10 are programmable.
Оптимизиращият разпределителен блок 7, през приемопредавателно устройство 12, е свързан с централен наблюдателен контролен пункт.The optimizing distribution block 7, through a transceiver 12, is connected to a central monitoring control point.
Електромоторът на електрическата водна помпа 10 е плавно стартиращ, а акумулаторната група 11 е съставена от литиево-йонни акумулатори.The electric motor of the electric water pump 10 is soft-start, and the battery group 11 is composed of lithium-ion batteries.
ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОUSE OF THE INVENTION
Електрогенериращата агро-фотоволтаична система, съгласно изобретението, е предвидена да се монтира над земеделски култури в земеделски земи. Те не само овощни и зеленчукови градини, но и на пасища с леки постройки като кошари за животни и подобни. За целта не е необходима промяна на земеделския статут на терените, което е задължително за фотоволтаичните паркове у нас и в редица други държави.The power-generating agro-photovoltaic system according to the invention is intended to be installed above agricultural crops in agricultural lands. They not only fruit and vegetable gardens, but also on pastures with light structures such as animal pens and the like. For this purpose, it is not necessary to change the agricultural status of the land, which is mandatory for photovoltaic parks in our country and in a number of other countries.
Електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление напълно автоматизирано осигурява основните параметри за растежа на земеделските култури, а именно светлина и напояване, което става за сметка на безплатната слънчева светлина. Слънчевата енергия, преобразувана от фотоволтаичните панели 1, позволява денонощна напълно автономната й работа, благодарение на акумулираното електричество в акумулаторна й група 11.The power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control fully automatically provides the main parameters for the growth of agricultural crops, namely light and irrigation, which is at the expense of free sunlight. The solar energy converted by the photovoltaic panels 1 allows its 24/7 fully autonomous operation, thanks to the accumulated electricity in its battery group 11.
Електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението, осигурява допълнителното осветяване (на растенията и на фтоволтаиците), чрез постлания терен със светло-отражателно платно, върху което няма земеделски култури. Гъвкавото отражателно платно с отвори 5 е армирано, за да може да поема известни натоварвания. Армировката му е целесъобразно да се направи с естествено биоразградими материали - например растителни фибри. А самото платно също е целесъобразно да бъде биоразградимо например биополимери.The electricity-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for pump irrigation with remote control, according to the invention, provides the additional illumination (of the plants and of the photovoltaics) through the paved terrain with a light-reflecting canvas, on which there are no agricultural crops. The flexible reflective sheet with holes 5 is reinforced to be able to take certain loads. Its reinforcement should be made with naturally biodegradable materials - for example, plant fibers. And the canvas itself should also be biodegradable, for example biopolymers.
Ролята на гъвкавото отражателно платно с отвори 5 е да пренасочва попадащата върху него дневна светлина към листната маса за подобряване на фотосинтезата и към светлоприемните повърхнини на фотоволтаичните панели 1.The role of the flexible reflective sheet with holes 5 is to redirect the daylight falling on it to the leaf mass to improve photosynthesis and to the light-receiving surfaces of the photovoltaic panels 1.
С изменение на височините на телескопичните опори 4 се настройва ъгълът на наклона на фотоволтаичните панели 1, според сезона, с което се увеличава фото-електрогенерацията им.By changing the heights of the telescopic supports 4, the angle of inclination of the photovoltaic panels 1 is adjusted according to the season, thereby increasing their photo-electricity generation.
Ролята на оптимизиращият разпределителен блок 7 е да разпределя фотоволтаичното електричество между пряко ползване за електрозахранване на помпата 10 и зареждането на акумулаторната група 11, в строго съответствие с получаваните сигнали от датчика за светлина 8, и комбинирания датчик за влажност и температура на въздуха 9, съгласно инсталирания му софтуер. Изпомпената вода служи за локално напояване на земеделските култури, денем при пряко електрозахранване от фотоволтаичните панели 1 и нощем от слънчево заредената акумулаторна група 11.The role of the optimizing distribution unit 7 is to distribute the photovoltaic electricity between direct use for powering the pump 10 and charging the battery group 11, in strict accordance with the received signals from the light sensor 8, and the combined air humidity and temperature sensor 9, according its installed software. The pumped water is used for local irrigation of agricultural crops, during the day with direct power supply from the photovoltaic panels 1 and at night from the solar-charged battery group 11.
За оптимална работа на описаните режими е предвиден програмируемият оптимизиращ разпределителен блок 7. В неговия софтуер са заложени алгоритми на различни стратегии, които са разпределени в съответни пакети програми.For optimal operation of the described modes, the programmable optimizing distribution block 7 is provided. Algorithms of various strategies are embedded in its software, which are distributed in relevant program packages.
Програмируемият разпределителен блок 7 следи и записва различните работни режими в реално време. Той функционира, благодарение на датчиците 8 и 9 и заложения му софтеур. На това основание той си създава (самообучава се) нови конкретни правила и ги запазва в електронната си памет. Благодарение на тях формира алгоритъм за оптимална работа с различни целеви функции. За функционалните алгоритми изготвихме и базите с правила. Събраните бази с данни, факти и правила са неразделна част от алгоритмичното проектиране на техникотехнологична експертна система за автоматична работа в реално време на електрогенериращата агро-фотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението.The programmable distribution block 7 monitors and records the different operating modes in real time. It functions thanks to the sensors 8 and 9 and its embedded software. On this basis, he creates (self-taught) new specific rules and saves them in his electronic memory. Thanks to them, it forms an algorithm for optimal work with various objective functions. We also prepared the rule bases for the functional algorithms. The collected databases, facts and rules are an integral part of the algorithmic design of a technical-technological expert system for automatic real-time operation of the power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for pump irrigation with remote control, according to the invention.
Експертната система е изпълнена с помощта на обектно ориентиран алгоритмичен език, съдържащ собствен механизъм на умозаключенията за автоматично вземане и изпълнение на решения в реално време. Така изготвеният софтуер работи като изкуствен интелект, формиращ решенията за оптималната работа на системата, съгласно изобретението.The expert system is implemented using an object-oriented algorithmic language containing its own inference mechanism for automatic decision making and execution in real time. The software prepared in this way works as an artificial intelligence, forming the decisions for the optimal operation of the system, according to the invention.
От многобройните компютърни симулации и изпитания в реални речни условия постигнахме ноу-хау за оразмеряване на основните елементи на електрогенериращата агрофотоволтаична система с пряко и непряко облъчване за помпено напояване с дистанционно управление, съгласно изобретението и натрупахме необходимото проектантско ноу-хау. Основните изводи са обобщени по-долу:From numerous computer simulations and tests in real river conditions, we have achieved the know-how to size the main elements of the power-generating agro-photovoltaic system with direct and indirect radiation for remote control pump irrigation according to the invention and accumulated the necessary design know-how. The main findings are summarized below:
1. Двулицевите фотоволтаичните панели 1 са с увеличена електрогенарция при еднакви останали условия.1. Double-sided photovoltaic panels 1 have increased electricity generation, all other conditions being the same.
2. Зимните наклони на фотоволтаичните панели 1 е препоръчително да бъдат по-големи от 45 ъглови градуса.2. The winter slopes of the photovoltaic panels 1 are recommended to be greater than 45 angular degrees.
3. Височината на фотоволтаичните панели 1 над терена не оказва чувствително въздействие на електрогенерацията им.3. The height of the photovoltaic panels 1 above the ground does not significantly affect their electricity generation.
4. Препоръчително е гъвкавото отражателно платно с отвори 5 да се постила на терена, така че да се минимизират сенките върху него от фотоволтаичните панели 1.4. It is recommended that the flexible reflective sheet with holes 5 be laid on the field so as to minimize the shadows on it from the photovoltaic panels 1.
5. Препоръчително е отражателното платно да се отстранява временно, преди теренът да се обработва с тежки агромашини.5. It is recommended that the reflective sheet be temporarily removed before the terrain is cultivated with heavy agricultural machinery.
6. Най-значителна допълнителна фото- електрогнерация от отраженията се постига с плоски двулицеви панели6. The most significant additional photoelectric generation from reflections is achieved with flat double-sided panels
Значително се облекчава изграждането и експлоатацията на системата, съгласно изобретението, защото се сглобява от нескъпи и налични пазарни компоненти. А това е предпоставка за широкото й разпространение в практиката.The construction and operation of the system according to the invention is significantly simplified because it is assembled from inexpensive and available market components. And this is a prerequisite for its widespread use in practice.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113510A BG113510A (en) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | Power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for remote-controlled irrigation with pumps |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113510A BG113510A (en) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | Power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for remote-controlled irrigation with pumps |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG113510A true BG113510A (en) | 2023-10-16 |
Family
ID=89621392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG113510A BG113510A (en) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | Power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for remote-controlled irrigation with pumps |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG113510A (en) |
-
2022
- 2022-03-29 BG BG113510A patent/BG113510A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yano et al. | Energy sustainable greenhouse crop cultivation using photovoltaic technologies | |
| Fu et al. | Key technologies and applications of agricultural energy internet for agricultural planting and fisheries industry | |
| US7807918B2 (en) | Modular shade system | |
| US8181391B1 (en) | Vertical aquaponic micro farm | |
| JP2015017489A (en) | Farm and photovoltaic power generation system | |
| CN206791172U (en) | It is a kind of can subregion adjustment shading solar greenhouse | |
| KR102355370B1 (en) | Directional Solar Panel Assemblies | |
| CN205017952U (en) | Ecological greenhouse structure | |
| US20200059193A1 (en) | Photovoltaic Panel Array and Method of Use | |
| KR101125217B1 (en) | photopile concentration device possible photopile dispersion. | |
| US20220151163A1 (en) | Photovoltaic structures for use in agriculture farms | |
| US20200083838A1 (en) | Photovoltaic Panel Array and Method of Use | |
| CN205249949U (en) | Tracking formula photovoltaic green house system | |
| KR20210072688A (en) | the sunlight constructed in the agricultural land, and the solar energy generating plate for the strong wind induction | |
| BG113510A (en) | Power generating agro-photovoltaic system with direct and indirect irradiation for remote-controlled irrigation with pumps | |
| KR20130005255A (en) | Architectural structures combined with photovoltaic devices | |
| US20220015306A1 (en) | System that provides shade for agricultural environments | |
| CN103456816B (en) | A kind of application process of tubular photovoltaic electrification component | |
| KR20190049312A (en) | Energy collecting device for boiling in boiling water | |
| CN213153144U (en) | Photovoltaic greenhouse | |
| TWM616181U (en) | Energy production symbiotic system | |
| KR102037591B1 (en) | Solar power generating system on ginseng fields | |
| JP2020184987A (en) | Solar sharing system | |
| EP4289260A1 (en) | Hybrid system for monitoring and managing of crops, especially in agriculture | |
| KR102279501B1 (en) | Cultivation structure of plants using reflectors |