CZ34103U1

CZ34103U1 - Mobile wind and solar power plant

Info

Publication number: CZ34103U1
Application number: CZ2020-37545U
Authority: CZ
Inventors: Dominika Kuncová
Original assignee: NSA - New Start Agency s.r.o.
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2020-06-16

Description

Mobilní větrná a sluneční elektrárnaMobile wind and solar power plant

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká mobilní větrné a sluneční elektrárny, spočívající ve spojení dvou obnovitelných zdrojů s odlišným principem transformace elektrické energie do společného bateriového úložiště, s možností napájení rozličných zdrojů spotřeby všude tam, kde by vybudování přípojky na veřejnou elektrickou síť bylo problematické nebo zcela nemožné.The technical solution concerns a mobile wind and solar power plant, consisting of connecting two renewable sources with different principles of transforming electricity into a common battery storage, with the possibility of powering different sources of consumption wherever building a connection to the public electricity network would be problematic or impossible.

Dosavadní stav technikyPrior art

Z dosavadního stavu techniky je již dlouho známo využití větrné energie pro pohon strojních zařízení a výrobu elektrické energie, kdy bylo vyvinuto nepřeberné množství různých konstrukcí a systémů, které využívají energii větru, a to od větrných mlýnů s horizontální osou otáčení, až po tak zvané perské mlýny s vertikální osou otáčení, které byly využívány v mnoha obměnách po celá staletí. V současné době se opět využívání větrné energie dostává do popředí nejen pod vlivem zvyšujícího se nedostatku fosilních paliv, ale i vlivem hledání čistých energetických zdrojů, nezatěžujících životní prostředí. Z užitného vzoru CZ 24009 U1 je například známo zařízení s oběžnými lopatkami a vertikální osou otáčení, které je určeno především pro výrobu elektrické energie. Další řešení větrné turbíny s vertikální osou je například známo z mezinárodní přihlášky WO 2004/015266, u níž jsou lopatky uloženy otočně na nosném stožáru.The use of wind energy for the propulsion of machinery and the production of electricity has long been known from the prior art, where an inexhaustible number of different structures and systems using wind energy have been developed, from windmills with a horizontal axis of rotation to so-called Persian vertical axis mills that have been used in many variations for centuries. At present, the use of wind energy is gaining prominence again not only under the influence of the growing shortage of fossil fuels, but also due to the search for clean, environmentally friendly energy sources. From the utility model CZ 24009 U1, for example, a device with impeller blades and a vertical axis of rotation is known, which is intended primarily for the production of electrical energy. Another solution of a wind turbine with a vertical axis is known, for example, from the international application WO 2004/015266, in which the blades are rotatably mounted on a support mast.

Obdobně je z dosavadního stavu techniky, například užitného vzoru CZ 26313 U1 známa sestava fotovoltaických panelů uspořádaných v solárních elektrárnách, kde jsou umístěny převážně na nepohyblivých nosných konstrukcích, přičemž na těchto konstrukcích jsou fotovoltaické panely nakloněny a přivráceny k jihu.Similarly, an assembly of photovoltaic panels arranged in solar power plants is known from the prior art, for example the utility model CZ 26313 U1, where they are placed mainly on fixed support structures, on which the photovoltaic panels are inclined and facing south.

Z dosavadního stavu techniky jsou rovněž známy námořní kontejnery určené pro přepravu zboží. Stejně tak jsou například z užitného vzoru CZ 28333 U1 známy přepravní kontejnery kovové konstrukce, které mohou být, kromě využití pro přepravu pevných materiálů a zboží, koncipovány jako mobilní kanceláře, ordinace, obytné jednotky, sklady apod.Sea containers intended for the transport of goods are also known from the prior art. Likewise, for example, transport containers of metal construction are known from the utility model CZ 28333 U1, which can, in addition to use for the transport of solid materials and goods, be designed as mobile offices, surgeries, residential units, warehouses, etc.

Výše uvedená zařízení pro výrobu elektrické energie z obnovitelných zdrojů však existují vždy sama o sobě jako jednoúčelová.However, the above-mentioned installations for the production of electricity from renewable sources always exist on their own as single-purpose devices.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Cílem technického řešení je vytvoření mobilní větrné a sluneční elektrárny využívající energii větru a slunce, která obsahuje větrnou turbínu a fotovoltaické panely, jež jsou uspořádány na přepravním kontejneru kovové konstrukce.The aim of the technical solution is to create a mobile wind and solar power plant using wind and solar energy, which contains a wind turbine and photovoltaic panels, which are arranged on a transport container of metal construction.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že na vrchní straně kontejneru je ve čtyřech rohových bodech upevněn nosný rám, na kterém jsou rozebíratelně uspořádány alespoň čtyři stabilizační nohy. Na nosném rámu je rovněž rozebíratelně uspořádán výložník a naviják pro manipulaci se sklopným stožárem větrné turbíny, který je odnímatelně ukotven ve střední části nosného rámu. Větrná turbína je pomocí hřídele spojena přes převodovku s generátorem umístěným ve spodní části sklopného stožáru. Na obou podélných stranách nosného rámu jsou v odnímatelných rámech upevněny fotovoltaické panely. Kabeláž generátoru a fotovoltaických panelů je zavedena prostupem dovnitř kontejneru, ve kterém se nachází řídící elektronika a bateriové články.The essence of the technical solution lies in the fact that on the upper side of the container a supporting frame is fixed at four corner points, on which at least four stabilizing legs are detachably arranged. A boom and a winch for handling a tilting wind turbine mast are also detachably arranged on the support frame, which is removably anchored in the middle part of the support frame. The wind turbine is connected by a shaft via a gearbox to a generator located in the lower part of the tilting mast. Photovoltaic panels are mounted in removable frames on both longitudinal sides of the support frame. The cabling of the generator and photovoltaic panels is introduced through a passage inside the container, in which the control electronics and battery cells are located.

Spojením dvou obnovitelných zdrojů s odlišným principem konverze elektrické energie vzniká jednotný hybridní zdroj s možností napájeni izolovaných napěťových soustav, přičemž uvedenouThe combination of two renewable sources with different principles of electricity conversion creates a single hybrid source with the possibility of powering isolated voltage systems, while the

- 1 CZ 34103 U1 kombinací jednotlivých zdrojů je významně zvýšen a stabilizován interval dodávky elektrické energie. Takto vytvořený hybridní systém je možno využít pro napájení odlehlých objektů, telekomunikačních zařízení, lékařských zařízení v rozvojových zemích a řízení dopravy, tj. všude tam, kde by vybudování přípojky na veřejnou síť bylo problematické, a taktéž všude tam, kde jsou zvýšeny nároky na stabilitu dodávky elektrické energie. Využití předmětného zařízení je zejména vhodné pro oblasti s absencí rozvodných sítí, a kde je složitá dostupnost zdroje výroby elektřiny.- 1 CZ 34103 U1 combination of individual sources significantly increases and stabilizes the interval of electricity supply. The hybrid system created in this way can be used to power remote facilities, telecommunications equipment, medical facilities in developing countries and traffic management, ie wherever the construction of a connection to the public network would be problematic, and also wherever the demands on stability are increased. electricity supply. The use of the device in question is particularly suitable for areas with the absence of distribution networks, and where the availability of electricity generation is difficult.

S výhodou je každá stabilizační noha v dolní části opatřena aretační patkou a dále vzpěrou a podpěrou, přičemž každá vzpěra je dále výkyvné připevněna ke spodní části kontejneru a každá podpěra je výkyvné spojena s obdélníkovým nosným rámem.Preferably, each stabilizing leg is provided in the lower part with a locking foot and further with a strut and a support, each strut being further pivotally attached to the lower part of the container and each support being pivotally connected to a rectangular support frame.

Je výhodné, jestliže sklopný stožár sestává z alespoň čtyř vzájemně spojených segmentů ve tvaru příhradové konstrukce, a když na hřídeli jsou prostřednictvím nosníků a vzpěr připevněny alespoň tři vertikálně uspořádané lopatky. Pro správnou funkci zařízení je též výhodné, když v odnímatelných nosných rámech je upevněno alespoň osmnáct fotovoltaických panelů, kde každý z fotovoltaických panelů má jmenovitý výkon alespoň 350 W.It is advantageous if the tilting mast consists of at least four interconnected segments in the form of a lattice structure, and if at least three vertically arranged vanes are fastened to the shaft by means of beams and struts. For the correct function of the device, it is also advantageous if at least eighteen photovoltaic panels are mounted in the removable support frames, where each of the photovoltaic panels has a nominal power of at least 350 W.

S výhodou je na stožáru aretován výložník pro sklopení větrné elektrárny. Je též výhodné, když a hřídel, spojená s převodovkou a následně s generátorem elektrické energie, je vedena středem sklopného stožáru.Preferably, a boom for lowering the wind turbine is locked on the mast. It is also advantageous if a shaft, connected to the gearbox and subsequently to the electric power generator, is guided in the center of the tilting mast.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Předmětné technické řešení je dále blíže popsáno na základě příkladných provedení zobrazených na výkresech. Zde značí:The present technical solution is further described on the basis of exemplary embodiments shown in the drawings. Here it means:

Obr. 1 axonometrický pohled na sestavenou mobilní větrnou a sluneční elektrárnu s výložníkem ve funkci podpěry stožáru větrné elektrárny;Giant. 1 is an axonometric view of an assembled mobile wind and solar power plant with a boom as a support for a wind turbine mast;

Obr. 2 čelní pohled na sestavenou mobilní větrnou a sluneční elektrárnu;Giant. 2 is a front view of an assembled mobile wind and solar power plant;

Obr. 3 axonometrický pohled na sestavu mobilní větrné a sluneční elektrárny s výložníkem ve funkci jeřábu pro zvedání stožáru větrné elektrárny;Giant. 3 is an axonometric view of a mobile wind and solar power plant assembly with a boom in the function of a crane for lifting a wind turbine mast;

Obr. 4 axonometrický pohled na mobilní větrnou a sluneční elektrárnu s výložníkem při sklopení stožáru;Giant. 4 is an axonometric view of a mobile wind and solar power plant with a boom when the mast is lowered;

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solution

Na obr. 1 je v axonometrickém pohledu zobrazena mobilní větrná a sluneční elektrárna, která obsahuje větrnou turbínu 7 a fotovoltaické panely 11, jež jsou uspořádány na přepravním kontejneru 1 kovové konstrukce. Na kontejneru 1 je svrchu ve čtyřech rohových bodech upevněn nosný rám 2, na kterém jsou rozebíratelně uspořádány alespoň čtyři stabilizační nohy 3. Každá stabilizační noha 3 je v dolní části opatřena aretační patkou 12 a dále vzpěrou 13 a podpěrou 14. Vzpěra 13 je výkyvné připevněna ke spodní části kontejneru 1 a podpěra 14, jak je blíže patné z obr. 3, je výkyvné spojena s nosným rámem 2.Fig. 1 is an axonometric view of a mobile wind and solar power plant, which comprises a wind turbine 7 and photovoltaic panels 11, which are arranged on a transport container 1 of metal construction. A support frame 2 is mounted on the container 1 from above at four corner points, on which at least four stabilizing legs 3 are detachably arranged. Each stabilizing leg 3 is provided in the lower part with a locking foot 12 and a strut 13 and a support 14. to the lower part of the container 1 and the support 14, as can be seen in more detail in FIG. 3, is pivotally connected to the support frame 2.

Jak je dále zřejmé z obr. 3, na okraji kratší strany obdélníkového nosného rámu 2 se nachází rozebíratelný výložník 4 ve funkci jeřábu pro zvedání jednotlivých dílů sestavy větrné turbíny 7. Je zde rovněž patrný i naviják 5, který je určen společně s výložníkem 4 pro manipulaci s větrnou turbínou 7. Sklopný stožár 6 je odnímatelně ukotven ve střední části nosného rámu 2. Na sklopném stožáru 6, který sestává z alespoň čtyř vzájemně sešroubovaných segmentů ve tvaruAs can be further seen from Fig. 3, at the edge of the shorter side of the rectangular support frame 2 there is a detachable boom 4 in the function of a crane for lifting individual parts of the wind turbine assembly 7. There is also a winch 5 which is designed together with the boom 4 for handling of the wind turbine 7. The tilting mast 6 is removably anchored in the middle part of the supporting frame 2. On the tilting mast 6, which consists of at least four mutually screwed segments in the shape

-2CZ 34103 U1 pnhradové konstrukce, se nachází větrná turbína 7, která je prostřednictvím hřídele 8, vedené středem sklopného stožáru 6, spojena s převodovkou 16. která je následně propojena s generátorem 9 elektrické energie, umístěným ve spodní části sklopného stožáru 6. Na horním konci hřídele 8 jsou prostřednictvím nosníků a vzpěr připevněny alespoň tři vertikálně uspořádané lopatky 15 větrné turbíny 7. Na obou podélných stranách nosného rámu 2 jsou v odnímatelných rámech 10 upevněny sestavy alespoň osmnácti fotovoltaických panelů 11, z nichž každý má jmenovitý výkon alespoň 350 W, jejichž kabeláž, stejně tak jako kabeláž generátoru 9 větrné turbíny, je zavedena prostupem dovnitř kontejneru 1, kde je umístěna kompletní ovládací elektronika, bateriové úložiště a popřípadě další zařízení.-2GB 34103 U1 of the dam structure, there is a wind turbine 7, which is connected by a shaft 8, guided by the center of the tilting mast 6, to a gearbox 16, which is then connected to an electric power generator 9 located in the lower part of the tilting mast 6. On the upper At least three vertically arranged wind turbine blades 15 are attached to the ends of the shaft 8 by means of beams and struts. On both longitudinal sides of the support frame 2, assemblies of at least eighteen photovoltaic panels 11 are mounted in removable frames 10, each having a rated power of at least 350 W. the cabling, as well as the cabling of the wind turbine generator 9, is introduced through a passage inside the container 1, where the complete control electronics, the battery storage and possibly other devices are located.

Při instalaci je mobilní větrná a sluneční elektrárna dopravena v rozebraném stavu na určené místo, přičemž jednotlivé části jsou uloženy uvnitř kontejneru 1. Následně jsou k hornímu nosnému rámu 2, nacházejícímu se na kontejneru 1, rozebíratelně připojeny alespoň čtyři stabilizační nohy 3, určené pro stabilizaci kontejneru 1 do vodorovné polohy a kjeho zabezpečení proti převrácení. Za tímto účelem jsou na koncích stabilizačních noh 3 uspořádány aretační patky 12, umožňující vyrovnat kontejner j. vůči náklonu podloží v rozsahu ± 20°.During installation, the mobile wind and solar power plant is transported in a disassembled state to a designated place, the individual parts being stored inside the container 1. Subsequently, at least four stabilizing legs 3 are detachably connected to the upper support frame 2 located on the container 1. container 1 to a horizontal position and to secure it against tipping over. For this purpose, locking feet 12 are arranged at the ends of the stabilizing legs 3, enabling the container i to be leveled with respect to the inclination of the subsoil in the range of ± 20 °.

Jak je rovněž zřejmé z obr. 3, na okraji horního nosného rámu 2 je poté nainstalován výložník 4 ve funkci jeřábu, přičemž za pomoci navijáku 5 a lana jsou na horní plochu kontejneru 1 vyzvednuty jednotlivé díly sestavy větrné turbíny 7, kde jsou následně sestaveny do funkčních celků. Po sestavení sklopného stožáru 6 větrné turbíny 7 je výložník 4 přestaven jako podpěra stožáru 6, přičemž je instalován na stožáru 6 i pro jeho sklopení v případě nepříznivých povětrnostních poměrů, jak je patrné z obr. 4.As can also be seen from Fig. 3, a boom 4 is then installed at the edge of the upper support frame 2 as a crane, with individual parts of the wind turbine assembly 7 being lifted onto the upper surface of the container 1 by means of a winch 5 and a rope. functional units. After assembling the tilting mast 6 of the wind turbine 7, the boom 4 is adjusted as a support for the mast 6, and is installed on the mast 6 also for tilting it in case of unfavorable weather conditions, as can be seen from Fig. 4.

Při provozu mobilní elektrárny je uvnitř kontejneru 1 umístěna zde blíže neznázoměná kompletní ovládací elektronika, bateriové úložiště a popřípadě další zařízení, jako je čistička vody či čerpací zařízení.During operation of the mobile power plant, a complete control electronics, not shown in more detail, a battery storage and possibly other devices, such as a water purifier or a pumping device, are located inside the container 1.

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

A mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels which are arranged on a metal structure of a container, characterized in that a support frame (2) is mounted at four corner points on the upper side of the container (1), on which at least four stabilizing legs (3) are detachably arranged, and a boom (4) and a winch (5) for handling the tilting mast (6) of the wind turbine (7) removably anchored in the middle part of the support frame are also detachably arranged on the support frame (2). (2), wherein the wind turbine (7) is connected by means of a shaft (8) via a gearbox (16) to a generator (9) located in the lower part of the tilting mast (6), and on both longitudinal sides of the support frame (2) photovoltaic panels (11) are fixed to the frames (10), the cabling of the generator (9) and the photovoltaic panels (11) being introduced through a passage inside the container (1), in which the control electronics and the battery cells are located.

Mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels according to claim 1, characterized in that each stabilizing leg (3) is provided in the lower part with a locking foot (12) and further with a strut (13) and a support (14) , wherein the strut (13) is further pivotally attached to the lower part of the container (1) and the support (14) is pivotally connected to the support frame (2).

Mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels according to claim 1, characterized in that the tilting mast (6) consists of at least four interconnected segments in the form of a lattice structure.

Mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels according to claim 1, characterized in that on the shaft (8) they are in the upper part by means of beams and struts

-3 CZ 34103 U1 at least three vertically arranged vanes (15) are attached.

Mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels according to claim 1, characterized in that at least eighteen are mounted in the removable frames (10)

5 photovoltaic panels (11).

Mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels according to claims 1 and 5, characterized in that each of the photovoltaic panels (11) has a rated power of at least 350 W.

it

Mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels according to claims 1 and 3, characterized in that a boom (4) for tilting the wind turbine (7) is locked on a tilting mast (6).

Mobile wind and solar power plant, comprising a wind turbine and photovoltaic panels according to claims 1, 3 and 4, characterized in that the shaft (8) is guided in the center of a tilting mast (6).