CN100552980C - 从可再生能源得到的电力和水的供给设备 - Google Patents

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CN100552980C CNB2004800155859A CN200480015585A CN100552980C CN 100552980 C CN100552980 C CN 100552980C CN B2004800155859 A CNB2004800155859 A CN B2004800155859A CN 200480015585 A CN200480015585 A CN 200480015585A CN 100552980 C CN100552980 C CN 100552980C
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    • Y10S136/00—Batteries: thermoelectric and photoelectric
    • Y10S136/291—Applications

Abstract

一种从可再生能源得到的电能和水的供给设备，它有一箱形型材框架(1)，该框架(1)的底面支承在诸轮子(2)上，框架(1)的顶面上装有一方形框架(16)，该框架(16)里装一太阳能板(7)。框架(16)可依靠它和框架(1)的一上边缘之间的铰链绕框架(1)的顶面上的一条水平轴线(8)转动。四个尺寸相同的并分别装有一个太阳能板(6)的外围方形框架(5)以铰链连接在方形框架(16)的各个侧边上，当这五个方形框架(16、5)都处于其下位时它们一起形成一个立方体的形状。各外围框架(5)可转动到处于中央框架(16)的平面内并可被相对于框架(16)锁定在各自转到的位置。框架(1)里装有三箱形模件(24、25、26)，它们可被像抽屉一样从一侧推进框架(1)并被锁在推进的位置，各个模件有不同的功能，诸如分别用于储存由太阳能和风能发出的电能，用于抽水，用于把抽来的水处理成饮用水，用于供电，利用直流电电解水以产生氢气和氧气和相反可利用燃料电池燃烧氢气和氧气以产生直流电。

Description

从可再生能源得到的电力和水的供给设备
技术领域
本发明涉及一种供给能量和水的设备，一座房子、一个乡村别墅或一个建筑工地利用这一设备能够以自给自足的方式得到电力和足够的饮用水供给，并且，如果需要可从一个公共的或私人的电力和水设施取得电和水。可用阳光和风力为驱动这一供给设备提供能量，而水可取自附近的湖泊、河流或运河之类的水源或取自地下水。
背景技术
对于一个居住在一套公寓房间或一座房子里的一个家庭，用于每日的消耗和维持，也就是每日使用真空吸尘器、电炊具、园艺修剪设备、食品加工机、电冰箱之类的电能需要，可以认为大约25kWh(千瓦小时)是足够的。一个家用真空吸尘器的功率消耗约为1,000W，因此，25kWh足够这样一个电器用一整天，这可对电力需要给出一个相当清楚的概念，对此下文还将讨论。在气候较冷的地区，与温暖地区相比，电力需要自然较高；在气候非常热的地区，在生活空间必须进行空调时电力需要同样也较高；但是，在气候较热的地区，通常在较长的期间里有较强的阳光。另一方面，可能有风不断地吹，可以利用风的能量。在许多情况中，太阳能和风能是可以互补的。
下面列出一个单人或多人家庭通常使用的某些典型的家电设备的功率消耗。分别给出居住在欧洲中部气候地区的1口、2口、3口和4口之家的每一设备或设备类型的电力消耗。这些数据来自：Household power consumption 1997，Associationof Electrical Industry(VDEW)，Stresemannallee 23，D-60596 Frankfurt am Main。
  用电器具/应用   按照家庭人口数，各个具体器具的每年电力消耗，kWh
  家庭人口数   1   2   3   4
  电灶   210   405   465   600
  一台电冰箱   290   320   340   370
  一台冷冻电冰箱   310   360   430   435
  洗衣机   80   140   220   300
  洗碗机   130   210   260   300
  洗浴用热水   470   780   1080   1390
  厨房用热水(不包括洗碗机)   250   300   350   420
  包括洗碗机的全部热水   720   1080   1430   1810
  一台电视机   110   140   175   190
  中央采暖或地板采暖的采暖设备   250   290   330   370
  照明   200   295   340   450
  收音机、小电器、业余爱好和自己动手做的用具   290   450   520   600
  每年总电耗   3310   4770   5940   7365
  平均每日总电耗   9.07   13.07   16.27   20.18
所以，可以理解，为满足4口之家的全部需要，平均每日20.18kWh的电能是够用的。这里没有考虑水的供给。但是，抽水和供水只需要较少的附加电能。
当今，虽然在工业化国家以及在一些经济正在腾飞的国家，电力是由中央电网供给的，但是，在许多发展中国家还不是这样的情况。大部分居民必须等待把电接到家中并且一直在盼望有电来使他们的生活好起来。对于有电能和水供给的人口，许多工作会变得比较简单，并且如果能得到足够的供水，他们的卫生和健康状况将会明显地改善。水往往可从井里或某一距离处的水坑来获取，但是要将其变成可用的是很麻烦的。水往往需要人工地从井里抽上来或需要从一个水源提取并经过长距离的搬运才能到达居住的地方。而且，这种水的水质是不纯的甚至是令人担心的。一般地说，不仅在贫穷或欠发达国家，而且在人口稀少的新拓居地、丘陵和沙漠地区、自然公园和度假区域或在海滩，都存在缺电缺水的情况。不仅在发展中国家或已经发展到一定程度的国家，就是在发达的工业化国家，当自然事件、事故、自然灾害、甚至战争等使公共电网陷于瘫痪以及相关的基础设施也被毁坏了时，也可能出现短时或局部缺电缺水的情况。今天，人们已经退回到依靠由柴油机驱动的应急电源机组。在某些国家，在公共电网不太可靠的情况下，在许多房子和商业楼宇里可以看见那些应急发电机组，它们被用于应对紧急情况，或者被用于永久性地发电。我们可以想一想某些国家中那些快速发展的城市，在那里应急发电机组的排气管直接冲着大街小巷，弄得满城乌烟瘴气。
所以，需要开发一种能够供电并供水的设备，这种设备应该工作时没有噪声，工作可靠，不需要维护，不排放臭气，并且能够用可再生能源有效地工作。这种设备还必须结构紧凑，重量轻，可以移动，以便于把它通过陆路、水路和空中运输到任何所希望的使用地点，且不会有什么问题。这种设备必须操作简单，应该能够根据实际需求快速地适应当地的需要。只要周围区域有地下水或一片死水或流动的水可供利用，这种设备就应能满足对电力和饮用水的需求。还必须能够把水净化到饮用水的水质。最后，这种设备的制造应该很经济，以使大量的人能够把它用在他们永久性居住的地方或短时停留的地方和没有网电可用的地方，这种设备应该是成本效益高的，以便人们买得起也用得起。
发明内容
所以，本发明的一个目的是创造一种从可再生能源得到的电力和水的供给设备，它能够满足上述标准并且满足一个平均4口之家的电力和水的需要，为此，它能提供平均每日至少25kWh的电能，这些电能中的一部分用于抽水和把水净化成饮用水。
这一目的是通过一种从可再生能源得到的电力和水的供给设备来达到。这种设备的特点是：它包括一个箱形的型材框架，其中，该箱子的各个侧面是用可打开/收放的太阳能吸收板制造的，各个侧板可以翻转到与箱子的顶板处于同一平面上，构成“十”字形的太阳能板布置，这样的构造使其可在型材框架上绕水平轴线倾斜。
附图说明
本发明的这种设备的一个实施例以不同的表达方式表示于各个附图中。下面参照各附图说明这种用于供给电力和水的设备的构造、它的各个构成部分和功能。
各附图中：
图1表示本发明的供给设备处于运输状态。
图2表示本发明的供给设备处于工作状态，其太阳能板都已打开并且风车也安装起来了。
图3表示该供给设备的箱形型材框架的下部，其太阳能板是打开的，在画面的后侧的铰链和打开的太阳能板的一部分去掉了。
图4表示供给设备的箱形的型材框架的下部，箱形型材框架的上部略微转动了，并且太阳能板打开于其上，铰链是在画面的右侧，并且打开的太阳能板没有表示出来。
图5是用于供水的模件的内部视图，可从一侧看见这一模件的电动水泵。
图6是用于供水的模件的内部视图，可从另一侧看见这一模件的过滤装置。
图7是装有可由风车驱动的发电机的推入(push-in)型模件，风车有风车尾部件及其支承杆，风车的叶片叠放在一起，这些部件都处于便于运输的状态
图8是装有可由风车驱动的发电机的推入型模件，表示出安装放置在另一侧的控制单元、支承杆和风车叶片。
图9是装有蓄电池的推入型模件。
图10是这种供给设备用诸脚轮支承在一环形管子导轨上，以便能绕其垂向轴线转动。
具体实施方式
图1中所示的供给设备处于非工作状态或可运输状态。它有一个用商业等级的铝型材制造的箱形型材框架1，这种型材有一方形断面并且有一T形槽，带有对应的在其长度方向每一侧的切口。这个箱形型材框架1的长度和宽度是相同的，而其高度略小一些，例如是长度和宽度的2/3到4/5。这从另一个图可以看得更清楚。箱形型材框架1的下面装有四个轮子2，这些轮子都是万向轮并且是安装在箱形型材框架1的四个底角处。这种轮子安装方式使整个供给设备可通过轮子的滚动向所有方向移动，这使得容易把这一设备装上和卸下卡车，容易装在集装箱里，以及容易在一个地方转动。可以把框架的两个相邻的轮子锁定为不能绕它们的垂向转动轴线转动而可向同一方向滚动。然后，这一设备就可由几个人或一辆车用绳索拉动或推动，并且也很容易使它改变方向。箱形型材框架1的顶面3上装有一个箱形型材框架4，它有和前者相同的外形尺寸并且方形的顶面3里装有一太阳能板，不过该图中太阳能板没有表示出来。这个分隔的箱形框架4的高度约为箱形型材框架1的长度和宽度的1/5到1/3，就是说约为20到30cm，并且，上面的型材框架4可重合在下面的箱形型材框架1上。上面的型材框架4的诸底边之一以可转动的方式连接于立方体形状的型材框架1的诸上边之一，所以，上面的框架4可带着已经安装在其顶面上的太阳能板一起绕这一轴线转动。外围的各方形型材框架5以可转动的方式连接于型材框架4的四个上边缘中的每一个，这些方形框架5中的每一个上装有一块太阳能板6。在所有这些外围型材框架5连同太阳能板6都转到下位时，如图1所示，框架4和框架1一起就形成一个立方体，其宽度、长度和高度是相同的。理想地说，整个立方体的各个边长应该是1m，这样的尺度最便于装在集装箱里运输，或用卡车、船舶或飞机来运输，它能够按照国际标准最好地利用可用空间。同时，这样尺度的立方体可以直接由两个人搬运而不必用起重滑车或起重车辆。
图2表示出这一供给设备的打开了的各太阳能板6和中央太阳能板7，它们已经被转动了，此时，这一设备是处在工作状态。在该图中，中央太阳能板7现在是看得见的，它被方形的型材框架16包围着，而型材框架16又构成顶部箱形型材框架4的顶面。连接于上面的型材框架4的顶面边缘的四个方形的型材框架5从它们在图1中所示的初始位置已经转到使得各个外围太阳能板6处于同一个平面，上面的型材框架4的顶面连同被它包围的中央太阳能板7也处在这一平面内。以这种方式，使各太阳能板6和中央太阳能板7组成一个“十”字形。然后，把上面的型材框架4绕图中以点划线表示的水平轴线8向前倾斜，或者说把它的远离观看者的那一边向上抬到一定程度，使这一上面的型材框架4尤其是使处在成形在型材框架4的顶面上的方形型材框架16里的中央太阳能板7从其水平位置倾斜约30°。以类似的方式，所有连接于方形型材框架16的其它太阳能板6也自动地倾斜同样的量。可使这一倾斜从0°变化到约60°并可将其锁在每一设定位置。水平轴线8沿着下面的型材框架1的上外边缘和相邻的上面的型材框架4的下外边缘的长度延伸。太阳能板7不是完全占满上面的型材框架4的顶面框架的一整面，而是留有一个缝隙9，这个缝隙9垂直于转动轴线8。缝隙9用于容纳一风车11的立柱10。该立柱10在图1所示的初始位置是存放在立方体形状的供给设备里。立柱10可以是伸缩套管式的或是由几段装接起来的或是带有铰接零件的。立柱10被设计成可以设定为不同的高度，或者是可把收缩套管锁定在不同的拉出高度，或者是用管状的夹箍把立柱10保持在所需要的高度，或者是通过机械地打开它的接头把它拉出到不同的高度。对于由几段连接起来的立柱，可以用一种曲柄传动来把各个接头打开，例如，可把一种螺杆传动设置在那些接头上，可以从曲柄通过一根绳子来转动传动螺杆(蜗杆)。立柱10的最大高度约为3m，把风车11安装在立柱10的端头，风车包括三个叶片12，各叶片的根部以螺钉固定在风车11的一发电机17的中心毂13上。风车11的叶片12的长度略小于1m，以便其能够沿着立方体的边长存放在立方体里而便于运输。发电机17安装在约为0.60m到0.80m长的管段18的上端，这个管段以其可绕管子轴线转动的方式紧固在立柱10上。发电机17的传动轴垂直于管段18。在发电机17的后侧，一个约为半米长的支承杆14向后延伸。一个风车尾部件15安装在该支承杆14的端头。风车尾部件制造得很紧凑，以便于运输，它也可以存放在图1所示的立方体里。
图3是供给设备的后视图，它的太阳能板已被打开或翻转上去了。箱形型材框架1是用具有T形槽的铝型材或不锈钢型材制造的，T形槽在每一长边上。在所示的这一例子中，这个箱形型材框架1的长度和宽度是相同的，而它的高度是这些尺寸的约4/5。为了提高强度，在水平转动轴线8的那一侧以及相反一侧给上面的型材框架4设置了垂向的中间加强柱19。由于采用带有T形槽的型材架构，下面的箱形型材框架1和上面的型材框架4的所有角部都是用螺钉连接起来的。因此不必用焊接来组装框架1和框架4。用角部支撑件20来提高箱形框架1和4的抗扭稳定性，角部支撑件20也是用螺钉固定于型材。从该图可以看见，型材框架1的顶上的翻转上去的部分构成在其上面的另一个箱形型材框架4，其中，形成其顶面的四个型材又形成方形型材框架16，这个框架16是围着一中央太阳能板7的一框架。水平轴线8沿着箱形型材框架1的后侧顶上的水平型材的长度延伸，上面的型材框架4可绕水平轴线8转动。两个气体弹簧21设置在下面的箱形框架1和上面的箱形框架4之间，使这种向高处转动变得比较轻松。这些气体弹簧的一端连接于垂直于水平轴线8的型材的远离铰链的那一端，铰链位于水平转动轴线8，并且气体弹簧从那里以向上斜的方向伸到上面的型材框架4的顶面型材框架16，在那里它们也以铰链连接之。这些气体弹簧21的作用力倾向于使上面的型材框架4连同连接于它的各外围的太阳能板6一起轻轻地向上转动。以与气体弹簧21类似的方式，可把几个调整支撑件连接于框架1和4，其中它们的一端有一个纵向缝隙，螺钉可穿过这个缝隙并且支撑件可绕螺钉转动和移动。通过拧紧螺钉，可使支撑件刚性地处在任何所希望的调整位置并且锁在其长度上，因此，可把上面的型材框架4锁在每一个所希望转到的位置。在该图中型材框架1的右后角部，可看见立柱10。立柱10沿着为使它稳定而专门布置的两个型材22的长度延伸，这两个型材竖直地固定于箱形型材框架1并且两个型材之间有一个小的间距。一个像槽钢一样的型材设置在框架1的面对箱子的一内侧面上，并且立柱10靠在这个型材上。用3个端部穿过型材22的U形拉紧杆把立柱10紧固于像槽钢一样的型材，所述U形拉紧杆依靠螺纹38紧固于型材22。立柱10向上延伸穿过在太阳能板7和型材16之间的缝隙9，这个缝隙9是由于太阳能板7不是完全占满方形型材框架16的这一侧而留出的。立柱10穿过这一缝隙后以套管方式向上拉长，或者由几个杆件装接起来，或者可被用曲柄传动机构打开，这取决于立柱10的结构。外围的方形框架5是用至少两个铰链23连接的，铰链23的另一半是固定在中央太阳能板7的方形型材框架4的上面的型材16上。这些方形型材框架5由在上面的箱形型材框架4的各底面角部的气体弹簧21所支撑，使得外围的方形框架5可带着太阳能板6一起转动，这些气体弹簧21可将外围的方形框架5轻松地放平。外围的方形框架5连同太阳能板6可被转到与中心太阳能板7处于同一平面并且由锁定销、撑杆或撑条牢固地保持在转到的该位置。
在下面的箱形框架1的内部，设置有三个靠在一起的箱形模件24、25、26。这些模件的框架是用型材制成的，其外面包覆以板材。在所示的实施例中，板材是塑料板，并且这些箱子是被构造成顶面敞开的，但也可用附加的盖子盖上。这些箱子的底板上有通孔，以便外面进去的水和冷凝水可以流出去。包覆模件24-26的框架的板材也可以是金属板，但是塑料板更适用，因为它耐腐蚀且耐酸。每一箱形模件24-26的两端装有一把手27，用这些把手可以像拉抽展一样把各个箱形模件从箱形型材框架1里拉出来。而且，每个模件24-26的底面上有一个或几个导轨。在图中所示的完全被推进去的位置，模件24-26可被固定。各个箱形模件的可以看见的前表面上以及看不见的后表面上设有几个钩子。在把各单个箱形模件在导轨上拉出框架1之后，可把起重滑车的吊索或皮带挂在那些钩子上，用起重机把模件吊出来。这些模件包括这种供给设备的工作所需要的各种部件，但在该图中，这些部件是看不见的。在面对观看者的前表面上，可以看见带有接合器31和32的两个软管29和30，接合器31和32还分别配有一截止阀33和34。这些接合器是分别固定在型材段35和36上，而型材段35和36是用螺钉固定在箱形型材框架1的垂向的型材上。软管29和30引到模件24的内部，模件24里有水处理装置，这将在下文说明。在模件25里，装有蓄电池和用于控制整个供给设备的电子控制装置。太阳光的能量被通过太阳能板6和7的光电效应转变成直流电，并且直流电被储存到蓄电池内。然后由一个逆变器把直流电转变成交流电，以供使用。还有，风车也可发出交流电，这个交流电被整流之后同样被储存在蓄电池里。在白天，当有太阳光照射时以太阳能发电为主。而在夜里没有太阳光时，由于夜间的风力大，以风车发电为主。在白天，根据气象条件，也就是根据阳光的强弱和风力的大小，可以让太阳能和风车互补。能够发出的电量，在一天24小时里是变化的，这一方面是由于昼夜的变化，另一方面是由于决定着阳光和风力的可用性的气象条件的变化。所以，必须把可发出的电量的这种不一致特性在一段时间内加以平均。另一方面，在一天24小时里电能的需要也是变化的。在夜间，对电能的需要较少；而在白天，对电能的需要取决于居住者或这种供给设备的使用者的随时的活动。所有这些波动都必须由作为能量储存装置的蓄电池来吸收。蓄电池连续不断地被充入由太阳能板和风车发出的变化着的电能，同时蓄电池也输出用电器具随时需要的电力。但是，蓄电池被设计成在正常的家庭用电过程中决不会完全放完电。
图4表示出这种供给设备的太阳能板处于打开状态，其上的铰链在图中的右侧。很容易理解：上面的箱形型材框架4可被转动到靠在下面的箱形型材框架1上。还可以看到：固定在这一供给设备的这一侧上的支柱29和两个彼此间有一小间距的垂向的型材22，它们把立柱10保持在它们的后面，并且立柱10也靠在紧固于这两个型材22的槽钢形型材上。把抱住立柱10的U形拉紧杆的有螺纹的端部穿过型材22和板件37，再拧上螺母38，就把立柱10固定住了。如果立柱10是由几段以铰链连接起来的，可把各段折180°而折叠起来。在折叠状态，各段互相靠在一起，平放在箱形型材框架1的底板上。采用螺杆传动机构，可以分别转动各个铰链并将其固定在每一转到的位置。可以用各个曲柄分别驱动各个传动件，而各个传动件又分别驱动各个螺杆(蜗杆)。
图5表示出从箱形模件24的侧面观看在其内部设有一个电动水泵。为了更好的理解，箱形模件24的这一侧面被打开了。在该模件24里，一个内部的中央隔壁40把这一模件分成两半。每个箱形模件都是以这种方式由型材框架构成的，其铝型材或不锈钢型材39类似于箱形型材框架1和4的型材，该型材的每一侧有一T形槽。水泵41以其侧面固定在隔壁40上，还可以看见用于驱动水泵41的电动机42和电动机的电缆43。水泵41的出水压力可达820磅/英寸2，水泵41可通过软管54和固定在隔壁40后侧的一预过滤器从一附近的水源例如水池、溪流或水塘吸水。然后，水泵以820磅/英寸2的高压把水通过高压软管和另一个高压过滤器排出，这个高压过滤器也是固定在隔壁40的后侧。高压软管44还从这里返回水泵41而形成一个循环。在这个循环里维持820磅/英寸2的高压。阀门45用于整个系统的排空。
图6表示出箱形模件24的另一侧，也就是隔壁40的后侧。这里，预过滤器47具有一用纸或羊毛织物制成的过滤元件48，一商业等级的微孔陶瓷过滤器49安装在预过滤器47的上面。该过滤器49具有一微孔尺度为0.2×10m-6的陶瓷薄膜。被水泵41通过软管54抽吸的水首先经过预过滤器47而后又通过软管52回到水泵41，如图5所示。水也被以820磅/英寸2的高压从泵41通过高压软管打到陶瓷过滤器49。在陶瓷过滤器之后，一部分水经由高压软管回到泵41，因而形成一个高压水循环，在这个循环中维持820磅/英寸2的压力。另一部分水通过软管29到达一个水龙头，从这个水龙头可取用已经过处理的水。
图7表示出箱形模件26的内部。其中包括处于非工作状态的、带有传动轴毂的发电机17和管段18，还有一个用于插进风车尾部件15的支承杆14的插座65。这些零件构成一个处在它们的保持件里的组件，由金属带60把这一组件紧紧地保持在保持件里，防止滑动。由管子夹箍63和杆子64把管段18连接于加强型材61，风车尾部件15的支承杆14以螺纹固定在型材61上。风车尾部件15是以螺纹紧固在加强型材61的另一侧。风车的叶片12存放在这一模件的顶面上，那些叶片被包起来，所以看不见。还可看到：这一模件的下部型材上装有几个滚轮62，这便于使这一模件在箱形的型材框架1里移动。
图8表示出图7所表示的模件的另一侧。可以看见，由四个装成星形的叶片构成的风车尾部件15用螺钉紧固于加强型材61。在装配状态，这些叶片可使风车对准风吹来的方向并使风车稳定在总的空气流中。还可看见从发电机17引到插座65的电缆66，可以用一插头从插座65获得电流，插头是在底面上因而看不见。
图9表示出装有蓄电池67的箱形模件25。设置了四个铅酸蓄电池。这些蓄电池用于平缓发出的电能，削平发电的峰值和电耗的波动。这一模件的型材框架的中部高度较矮，逆变器/整流器单元固定在框架这一部分的顶面上，这一单元是用于把来自蓄电池的直流电变成110V或220V的交流电，同时也用于对发电机发出的电进行整流而输入蓄电池。还有，用于控制整个供给设备的电子控制装置69也装在该模件25里，控制装置进行太阳能板、发电机、蓄电池和电动水泵之间的总的电能管理。这一设备的所有主要构成部分，包括太阳能板、蓄电池、逆变器/整流器、水泵、过滤器、反渗透装置以及风力发电机都可选用获得认证的标准产品。
可以用一种替代的方案来避免采用蓄电池，并且可以用氢来取代由太阳能和风力发出的电能的储存。为此，可在同一模件里装一个氢发生器而不装蓄电池。这种氢发生器通过用发出的直流电电解水而产生氢气和氧气，然后再用类似构造的燃料电池燃烧氢气和氧气。
重要的是，要把这些构成部分连接起来并集装在一起而使这种供给装置极其紧凑。风力和太阳能可以理想地互补，并可把电能储存起来，供至少一个4口之家的平均电力消耗，各个构成部分和单元的模件化结构便于很快适应各种特殊需要。各模件24、25、26起到接口的作用，使这种供给设备能够根据需要提供下列选择：
蓄积由太阳能转变成的电能，和/或
蓄积由风力发电机单独发出的电能，和/或
抽取不流动的水、流动的水或地下水，
通过对一定的脏水进行净化处理而提供饮用水，
给不同的用电器具提供电能，
利用直流电电解水以产生氢气和氧气，相反可利用燃料电池燃烧氢气和氧气以产生直流电。
例如，在不需要供给水而需要供给更多的电能时，可把整个供水单元，就是模件24连同其各个构成部分，换成装蓄电池的另一个箱形模件。也可以把模件24里的供水单元换成装风车和发电机的另一个箱形模件26，这样，在把这种供给设备安装在有经常性的强风的地方并且这个地方不需要由这种供给设备供水时，就可用两个风车同时发电。相应地，发出的电功率将显著增大。还可以通过用更多的构成部分使这种供给设备有更大的输出功率，例如给它带一个微型水力发电机，需要时，把水利发动机安装在附近的流动的水中，其可提供约500W的电功率。用标准的部件，也就是用5块各1平方米的太阳能板，共可发出650W的电功率，以及一个直径约为两米的风车可发出高达约750W的电功率，一昼夜平均可发出25kWh的电能。在一种典型的应用情况中，在24小时的周期里，发电机发出约17.5kWh的电能，可供任意使用，供水装置提供约500升饮用水。
另一方面，在有长时间的强烈太阳光而没有多大风的地方以及在饮用水最为重要的地方，可把利用风能的模件换成水处理模件，把用太阳能板发出的电能用于提供饮用水放在第一位，相应地减少用于其它方面的电能，因为在这样的区域其它方面是次要的。这样，可使这种供给设备很快地适应各种特殊需要。可以在很短时间内用适当的部件对模件或箱子进行改换、快速连接并投入工作。
在一个特定的实施例中，可把整个供给设备安放在一个有动力的平面转盘上，不用气体弹簧，可以用活塞一油缸装置来转动太阳能板并将其保持在转到的位置。如果具有用于控制驱动转盘和活塞一油缸装置的液压泵的GPS系统(卫星全球定位系统)和适用的软件，可在地球上的任何地方使这种供给设备最佳地跟踪太阳光。使太阳能板始终跟着太阳转并保持对射来的太阳光有理想的角度。图10表示出怎样使这种供给设备跟踪太阳的位置。水平的环形管子导轨53支承在至少三个高度可调整的支承脚55上而形成一个支座，然后把导轨53校平或固定在地面上的一个水平位置。环形导轨53的直径对应于这一设备的四个轮子中沿每一对角方向的两个轮子之间的距离。各轮子2有U形凹槽表面，在各轮子2被放在导轨53上时它们能可靠地运动，这样，在轮子2上的供给设备就可在导轨53上绕其自身的垂向轴线转动。用电动机56驱动至少一个轮子2，而且最好是同时驱动对角线方向的两个轮子。电子控制装置69是可编程逻辑控制的，所以，可通过驱动轮子转动，使这种供给设备按照日历上的日期和每天的时间跟踪太阳的位置。
这种供给设备应用起来非常轻巧；而且，它的工作不需要维护，也没有排放物。其重量约为300kg，外形尺寸非常紧凑，体积仅为1立方米，所以，很容易把它运输到任何需要的地方，进行安装并投入工作。在有强风劲吹的地方，建议在太阳能板打开时在这一设备的各个侧面拉上固定于地面的牵索。
附图标号索引
                                 19.用于加强的中间支柱
1.箱形型材框架                   20.角部支撑件
2.在型材框架1的底面上的轮        21.气体弹簧
  子                             22.用于稳定立柱的型材
3.型材框架1的顶面
4.在型材框架1的顶上的箱
  形型材                         23.外围的方形型材框架5的铰链
  框架
5.连接于型材框架4的周边的        24.用于安装水泵和过滤器的箱子
  外围型材框架                   25.用于安装蓄电池和自动控制单元
6.安装在型材框架5里的太阳           的箱子
  能板                           26.用于放置风车和风车尾部件的箱
7.装在型材框架4里的中央太           子
  阳能板                         27.各个箱子上的把手
8.装有中央太阳能板的型材         28.钩子
  框架4的水平转动轴线            29.软管
9.中央太阳能板和型材框架4        30.软管31.软管29的接合件
  之间的、垂直于转动轴线8        32.软管30的接合件
  的缝隙                         33.接合件31的截止阀
10.立柱                          34.接合件32的截止阀
11.风车                          35.接合件31的型材段
12.风车的叶片                    36.接合件32的型材段
13.用于装配风车的轴毂            37.板件
14.风车尾部件的支承杆            38.拧在U形拉紧杆上的螺母
15.风车尾部件                    39.模件的型材
16.方形框架(框架1的上侧)         40.箱子24内部的中央隔壁
17.风车的发电机                  41.水泵
18.管段                          42.电动机
43.水泵41的电动机的电缆
44.从陶瓷过滤器到水泵的高
   压软管
45.用于系统排空的阀门
46.角部支撑件
47.预过滤器
48.过滤器的过滤元件
49.陶瓷薄膜过滤器
50.吸入软管
51.从预过滤器到水泵的软管
52.从水泵到陶瓷过滤器的软
   管
53.环形管子导轨
54.用于抽吸外面的水的软管
55.高度可调整的支承脚
56.轮子2的驱动装置
60.用于固定发电机的金属带
61.加强型材
62.箱式框架的滚轮
63.用于固定管段18的管夹
64.管夹63上的杆子
65.支承杆14的插座
66.电动机的引出电缆
67.蓄电池
68.逆变器/整流器
69.电控装置

Claims (9)

1.一种从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，这种供给设备包括一个箱形型材框架(1)，所述箱形型材框架(1)的各个侧面可形成能转动至其顶面所在的平面内的诸太阳能板(6)，并且所形成的太阳能板的十字形的布置可绕所述箱形型材框架(1)的水平轴线倾斜，其中，在从该型材框架上面看见的其顶面(3)上设置有一个方形框架(16)，这个方形框架(16)装有一个太阳能板(7)并且以可绕一个水平轴线(8)转动的方式连接于所述箱形型材框架(1)的一个顶边，其中，该方形框架(16)的四个侧边上都以可转动的方式各连接有一个尺寸与之相同的、并装有一个太阳能板(6)的外围方形框架(5)，在所有五个方形框架(16；5)都转到其下位时，所述五个方形框架形成一个立方体；以及，连接在外围的各外围方形框架(5)能被转到与所述方形框架(16)成一个平面并且在转到的这一位置时锁定于所述方形框架(16)；所述方形框架(16)能被锁在其转到的每一位置；带有几个风车叶片(12)、发电机(17)和风车尾部件(15)的风车(11)安装在一可操作的立柱(10)上，并且所述立柱(10)能被放置在所述箱形型材框架(1)的内部空间里，以及
作为接口工作的多个模件(24、25、26)安装在所述箱形型材框架(1)的内部，使所述供给设备根据各种需要提供下列功能选择：
蓄积由太阳能转变成的电能，和/或
蓄积由风力发电机单独发出的电能，和/或
抽取不流动的水、流动的水或地下水，
通过对被供来的脏水进行净化处理而提供饮用水，和/或
给不同的用电器具提供电能，
利用直流电电解水以产生氢气和氧气，利用燃料电池燃烧氢气和氧气以产生直流电。
2.如权利要求1所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于：所述箱形型材框架(1)以其底面支承在诸轮子(2)上，在所述箱形型材框架(1)的内部空间，在其一个侧面上，设置有一根伸缩套管式的立柱或由几段构成的立柱或可拆接的垂向立柱(10)，所述立柱(10)在其缩短状态被放置在所述箱形型材框架(1)的内部空间里；以及，所述箱形型材框架(1)内装有几个箱形模件(24、25、26)，这些箱形模件像抽屉一样从一侧被插进、拉出并可被锁在插进的位置，其中，诸箱形模件之一装有一个带有蓄电池(67)的一个逆变器/整流器(68)或一个带有燃料电池的直流电-氢发生器和用于控制所有电子器件的电子控制单元(69)，所述箱形模件中的另一个装有所述风车叶片(12)、带有风车轴毂的发电机(17)和所述风车尾部件(15)，所述箱形模件中的再一个装有一水泵(41)和过滤器(47)以及抽进和输出水的连接件。
3.如前面任一权利要求所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于，当在所述箱形型材框架(1)的顶面上的太阳能板方形框架(16)向下转到中央放平位置以及连接于所述太阳能板方形框架(16)的各外围方形框架(5)翻转到对所述太阳能板方形框架(16)成直角时，就形成一个立方体形状的箱子。
4.如权利要求1所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于，所述箱形型材框架(1)支承在轮子(2)上，并且所述箱形型材框架(1)里装有互相毗邻并充满箱形型材框架(1)的内部空间的三个箱形模件(24、25、26)，这些模件像抽屉一样精确地插进所述箱形型材框架(1)，其中，至少一个模件里装有几个蓄电池(67)、一个逆变器/整流器(68)和用于控制所有电子器件的电子控制装置(69)，以及，至少一个模件里装有用于供给饮用水的由电动机(42)驱动的水泵(41)和过滤器(47)。
5.如权利要求4所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于，所述过滤器(47)包括用于提供饮用水的紫外线处理设备和/或反渗透装置。
6.如权利要求1所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于，所述供给设备还包括在所述箱形型材框架(1)上面的一个上面的箱形型材框架(4)，绕所述水平轴线(18)转动的所述上面的箱形型材框架(4)由与下面的箱形型材框架(1)相对的两个气体弹簧(21)支撑起来，其中，可调整的支承件是位于所述上面的箱形型材框架(4)和所述下面的箱形型材框架(1)之间，用所述可调整的支承件把所述上面的箱形型材框架(4)锁定在其转动到的每一个位置，以及，装有所述太阳能板(6)的所述外围方形型材框架(5)由位于所述上面的箱形型材框架(4)的下边缘处的两个气体弹簧支撑起来。
7.如权利要求1所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于：它包括一个附带的水平环形管子导轨(53)，该导轨具有至少三个高度可调整的支承脚(55)并被在地面上校平或被以水平姿态固定在地面上；以及，所述水平环形管子导轨(53)的直径对应于这一供给设备的四个轮子(2)中沿每一对角方向的两个轮子之间的距离，所述轮子(2)具有U形凹槽表面，这样，所述供给设备在水平环形管子导轨(53)上绕其自身的垂向轴线转动。
8.如权利要求7所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于，所述轮子(2)中的至少一个由一个电动机(56)驱动，并且所述电子控制装置(69)是编程逻辑控制的，因此，能通过驱动轮子转动使所述供给设备按照日历上的日期和每天的时间跟踪太阳的位置。
9.如权利要求1所述的从可再生能源得到的电力和/或水的供给设备，其特征在于，用几个液压油缸-活塞装置或用电动机改变在中央的所述太阳能板(7)的转动位置，并且用GPS的数据控制那些油缸-活塞装置或电动机，因此能确保在地球上的任何地方都可使这种供给设备最佳地跟踪太阳的位置。
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