PL244424B1 - Konstrukcja nośna dla baterii paneli słonecznych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest modułowa konstrukcja baterii paneli słonecznych i zespół modułów przeznaczone do wytwarzania energii elektrycznej oraz zapewniająca możliwość uprawy gruntu rolnego pod tą konstrukcją. Modułowa konstrukcja baterii paneli słonecznych jest umieszczona na konstrukcji nośnej i połączona z siecią elektryczną, przy czym fotowoltaiczne panele są usytuowane w szeregach a szeregi są oddalone od siebie. Modułowa konstrukcja charakteryzuje się tym, że dwustronne fotowoltaiczne panele (1) są zamocowane na nośnej konstrukcji opartej na jezdni o kształcie okręgu, za pośrednictwem wózków zaś jezdnia jest zamocowana na konstrukcji o kształcie wielokąta foremnego, która jest umieszczona na podporach (6) na wysokości co najmniej 5 m nad poziomem gruntu. Zestaw modułowych konstrukcji baterii paneli słonecznych umieszczonych na konstrukcji nośnej i połączonych z siecią elektryczną, przy czym fotowoltaiczne panele są usytuowane w szeregach a szeregi są oddalone od siebie, charakteryzuje się tym, że tworzy go zestaw co najmniej czterech modułów połączonych ze sobą na nośnej konstrukcji, zaś w środku pomiędzy nimi, zamocowana jest wiatrowa turbina o pionowej osi obrotu, przy czym wiatrowa turbina ma pionową budowę modułową.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja nośna dla baterii paneli słonecznych przeznaczonych do wytwarzania energii elektrycznej, zapewniająca możliwość uprawy gruntu rolnego pod tą konstrukcją. Przedmiotowe rozwiązanie jest elementem systemu uprawy roli, który charakteryzuje się zupełnie nowym podejściem do wykorzystania źródeł energii odnawialnej w rolnictwie.

Opis zgłoszeniowy wynalazku P.430917 ujawnia zespół paneli fotowoltaicznych umieszczonych na konstrukcji nośnej i połączonych z siecią elektryczną. Fotowoltaiczne panele są usytuowane w szeregach a szeregi są oddalone od siebie. Konstrukcja nośna wraz z fotowoltaicznymi panelami jest umieszczona na podporach na wysokości co najmniej 5 m nad poziomem gruntu. Fotowoltaiczne panele są usytuowane ukośnie w stosunku do poziomu gruntu i są zaopatrzone w rynny, zaś rynny są połączone ze zbiornikiem znajdującym się pod ziemią. Zbiornik jest wyposażony w pompę połączoną przewodami z systemem zraszania gruntu oraz jest zbocznikowany z zasilaniem w nawozy lub środki ochrony roślin a konstrukcja nośna jest zaopatrzona w wiatrowe turbiny o pionowej osi obrotu. Zbiornik jest usytuowany pod ziemią. Fotowoltaiczne panele, wiatrowe turbiny, pompa oraz pojemniki nawozów i środków ochrony roślin są połączone ze sterownikiem.

Znana jest także modułowa konstrukcja baterii paneli słonecznych przedstawiona w opisie patentowym numer PL 216817. Konstrukcja ta składa się z konstrukcji nośnej oraz obrotowych wsporników z napędem. Co najmniej jeden zespół panelu wspiera się trwale na konstrukcji składającej się z co najmniej jednej kierownicy panelu przymocowanej w sposób stały do co najmniej jednej pionowej osi obrotu osadzonej w co najmniej dwu łożyskach zamocowanych w co najmniej jednym module wspornika górnego i w co najmniej jednym module wspornika dolnego. Tworzą one wraz z co najmniej dwoma modułami wsporników pionowych i z co najmniej dwoma modułami łącznika poziomego, modułu wspornika frontowego oraz z co najmniej dwoma modułami zastrzałów połączonych ze sobą kolankami łączącymi, trójnikami łącznikowymi, czwórnikami łącznikowymi, łącznikami zastrzału strukturę kratownicową. Na tej strukturze ułożona jest co najmniej jedna szyna prowadząca obrotnicy po której przemieszcza się co najmniej jedna rolka toczna.

Istotą wynalazku jest konstrukcja nośna dla baterii paneli słonecznych umieszczonych na konstrukcji podporowej i połączonych z siecią elektryczną, przy czym fotowoltaiczne panele są usytuowane w szeregach a szeregi są oddalone od siebie. Charakteryzuje się tym, że dwustronne fotowoltaiczne panele zamocowane są na konstrukcji podporowej pod kątem ostrym (α) w stosunku do poziomu w granicach 10-20° a przy najniżej położonym brzegu mają zamocowane rynny stanowiące elementy układu rynnowego, połączone ze zbiorczym lejem usytuowanym w osi jezdni, zaś zbiorczy lej jest połączony ze zbiornikiem. Konstrukcja podporowa o kształcie wielokąta foremnego, którego narożniki oparte są na jezdni o kształcie okręgu, za pośrednictwem wózków, z których dwa wózki rozmieszczone co 180° są zaopatrzone w napęd jakim jest elektryczny silnik połączony ze sterownikiem, wraz z przekładnią połączoną z zębatym kołem usytuowanym pod spodem wózka i zazębionym z zębatą listwą stanowiącą element jezdni. Każdy wózek jest wyposażony w toczne rolki oparte na jezdni, boczne rolki oparte o bok jezdni oraz w listwę bezpieczeństwa usytuowaną pod jezdnią, zaś jezdnia jest zamocowana trwale na ramie zasadniczej o kształcie wielokąta foremnego opisanego na okręgu, którym jest jezdnia, przy czym do narożników ramy zasadniczej zamocowane są podpory. Wysokość tych podpór umożliwia mocowanie dolnej krawędzi ramy zasadniczej na wysokości co najmniej 5 m nad poziomem gruntu.

Korzystnie również jest, gdy każdy napędowy silnik jest połączony bezprzewodowo ze sterownikiem, zaś sterownik jest wyposażony w czujkę słońca.

Korzystnie również jest, gdy konstrukcja podporowa ma kształt kwadratu.

Konstrukcja baterii paneli słonecznych, według wynalazku, charakteryzuje się prostą budową, lecz jednocześnie umożliwia wykorzystanie gruntu przeznaczonego na cele rolnicze do umieszczenia na nim baterii paneli słonecznych przeznaczonych do produkcji prądu. Ponadto konstrukcja baterii służąca do produkcji prądu jest pomocna do produkcji rolniczej, bowiem może służyć do zasilania roślin w wodę, nawozy i środki do ochrony roślin. Kolejnym wykorzystaniem zespołu paneli fotowoltaicznego umieszczonego na konstrukcji według wynalazku jest możliwość ładowania pojazdów napędzanych elektrycznie a tym samym wykorzystanie tych pojazdów do uprawy roślin, uprawianych pod konstrukcją baterii, co wpływa na ekologię produkcji roślinnej. Zabudowa paneli fotowoltaicznych na dużej wysokości nad ziemią zwiększa uzysk energii elektrycznej co najmniej o 75%. Rozmieszczenie paneli fotowoltaicznych w szeregach oddalonych od siebie nie stanowi przeszkody w naświetlaniu słonecznym upraw gruntowych. Zastosowanie dwustronnych fotowoltaicznych paneli pozwala wykorzystać światło odbite a tym samym zwiększać moc uzyskiwanego prądu z takiej samej powierzchni. Zastosowanie sterownika do sterowania położenia zainstalowanych paneli pozwala na najkorzystniejsze ich usytuowanie w stosunku do słońca a tym samym do uzyskania największej mocy prądu z zainstalowanej powierzchni paneli.

Konstrukcja baterii paneli słonecznych, według wynalazku, jest bliżej objaśniona w przykładzie wykonania oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia konstrukcję baterii paneli słonecznych w widoku bocznym, fig. 2 ukazuje konstrukcję w widoku aksonometrycznym, zaś fig. 3 ukazuje szczegół osadzenia konstrukcji podporowej paneli na wózku i wózka na jezdni, fig. 4 jest widokiem z góry na moduł paneli fotowoltaicznych, fig. 5 przedstawia elementy połączenia wózka z jezdnią w przekroju poprzecznym, zaś fig. 6 ukazuje te elementy w widoku bocznym, fig. 7 i fig. 8 przedstawiają połączenia rynien ze zbiornikiem.

Jak przedstawiono na fig. 1 do fig. 8 konstrukcja baterii paneli słonecznych 1, jest umieszczona na nośnej konstrukcji podporowej 2 i w znany sposób połączona z siecią elektryczną. Fotowoltaiczne panele 1 są usytuowane w szeregach a szeregi są oddalone od siebie. Fotowoltaiczne panele 1 są dwustronnymi fotowoltaicznymi panelami i są zamocowane na konstrukcji podporowej 2, która ma postać kratownicy, opartej na jezdni 3 o kształcie okręgu za pośrednictwem wózków 4, co przedstawiono na fig. 2 i fig. 3. Jezdnia 3 jest zamocowana na ramie zasadniczej 5 o kształcie wielokąta foremnego, który w niniejszym przypadku jest ośmiokątem. Umieszczony jest na podporach 6 na wysokości co najmniej 5 m nad poziomem gruntu. Konstrukcja podporowa 2 fotowoltaicznych paneli 1 oparta jest na jezdni 3 za pośrednictwem wózków 4, z których dwa wózki 4 rozmieszczone co 180° są zaopatrzone w napęd. Każdy wózek 4 z napędem jest wyposażony w napędowy silnik elektryczny 7 zblokowany z przekładnią jest połączony z zębatym kołem 8 usytuowanym pod spodem wózka 4 i zazębionym z zębatą listwą 9 stanowiącą element jezdni 3. Każdy wózek 4 jest wyposażony także w toczne rolki 10 oparte na jezdni 3, boczne rolki 11 oparte o bok jezdni 3 oraz w listwę 12 bezpieczeństwa usytuowaną pod jezdnią 3, co przedstawiono na fig. 5 i fig. 6. Dwustronne fotowoltaiczne panele 1 są zamocowane na konstrukcji podporowej 2 pod kątem ostrym a w stosunku do poziomu, który wynosi 15°. Przy najniżej położonym brzegu paneli fotowoltaicznych 1 usytuowane są rynny układu rynnowego 13, które z kolei są połączone z zbiorczym lejem 14 usytuowanym w osi jezdni 3 o kształcie okręgu. Zbiorczy lej 14 jest połączony ze zbiornikiem 15 usytuowanym na konstrukcji według wynalazku. Oczywistym jest, iż zbiornik 15 może też być umieszczony w innym miejscu a także pod ziemią. Każdy napędowy silnik 7 jest połączony bezprzewodowo ze sterownikiem 16, zaś sterownik 16 jest wyposażony w czujkę słońca a także jest połączony z innymi czujnikami jak na przykład czujnik 17 wskazujący na podrywanie konstrukcji podporowej 2 przez wiatr. Ponadto konstrukcję można wyposażyć w instalację wodną ze zraszaczami, połączoną ze zbiornikiem 15 i zraszającą uprawy znajdujące się pod modułem. Jednocześnie instalacja wodna może być połączona ze zbiornikiem nawozów i ze zbiornikiem środków ochrony roślin.

Działanie konstrukcji baterii paneli słonecznych przebiega następująco:

Dwustronne fotowoltaiczne panele 1 zamocowane na nośnej konstrukcji 2 opartej na kołowej jezdni 3 za pośrednictwem wózków 4 mają możliwość obracania się za ruchem słońca. Czujka słońca umieszczona w sterowniku 16 podaje sygnał do sterownika 16, który z kolei podaje sygnał drogą bezprzewodową do silnika elektrycznego 7 umieszczonego przy wózku 4. Silnik 7 napędza zębate koło 8 zazębione z zębatą listwą 9 przez co dwustronne fotowoltaiczne panele 1 obracają się tak by być usytuowanymi prostopadle do słońca. Takie usytuowanie pozwala na najkorzystniejsze wykorzystanie energii słonecznej by zamienić ją na prąd. Jednocześnie usytuowanie dwustronnych fotowoltaicznych paneli 1 pozwala nie tylko na wykorzystanie bezpośredniej ekspozycji słonecznej ale też wykorzystuje światło odbite. Ze względu na to, iż usytuowanie dwustronnych fotowoltaicznych paneli jest na dużej wysokości i jednocześnie ich dużą powierzchnię stwarza to niebezpieczeństwo ich zniszczenia przez dużą siłę wiatru. W tym celu wózki 4 są wyposażone w listwę 12 bezpieczeństwa wraz z czujnikiem 17. W wypadku podrywania ku górze całego zespołu dwustronnych fotowoltaicznych paneli 1 przez dużą siłę wiatru listwa 12 opiera się o jezdnię 3, zaś czujnik 17 podaje sygnał do sterownika 16, który podaje odpowiedni sygnał do silnika 7 aby zmienić położenie całego zespołu dwustronnych fotowoltaicznych paneli 1 na korzystniejsze w stosunku do kierunku wiatru. Ponadto budowa modułowej konstrukcji pozwala na wykorzystanie opadów deszczowych poprzez gromadzenie wody w zbiorniku 15 poprzez odpowiedni układ rynnowy 13. Woda ta może być wykorzystana, w znany sposób, zarówno do zraszania upraw jak też do podawania odpowiednich środków ochrony roślin lub podawania nawozów. Wyprodukowana energia elektryczna może być wykorzystana, w znany sposób, do zasilania urządzeń niezbędnych do uprawy gruntu.

Claims (3)

1. Konstrukcja nośna dla baterii paneli słonecznych umieszczonych na konstrukcji podporowej i połączonych z siecią elektryczną, przy czym fotowoltaiczne panele są usytuowane w szeregach a szeregi są oddalone od siebie, znamienna tym, że dwustronne fotowoltaiczne panele (1) zamocowane są na konstrukcji podporowej (2) pod kątem ostrym (α) w stosunku do poziomu w granicach 10-20° a przy najniżej położonym brzegu mają zamocowane rynny stanowiące elementy układu rynnowego (13), połączone ze zbiorczym lejem (14) usytuowanym w osi jezdni (3), zaś zbiorczy lej (14) jest połączony ze zbiornikiem (15), natomiast konstrukcja podporowa (2) o kształcie wielokąta foremnego, którego narożniki oparte są na jezdni (3) o kształcie okręgu, za pośrednictwem wózków (4), z których dwa wózki (4) rozmieszczone co 180° są zaopatrzone w napęd jakim jest napędowy silnik (7) połączony ze sterownikiem (16), wraz z przekładnią połączoną z zębatym kołem (8) usytuowanym pod spodem wózka (4) i zazębionym z zębatą listwą (9) stanowiącą element jezdni (3), a każdy wózek (4) jest wyposażony w toczne rolki (10) oparte na jezdni (3), boczne rolki (11) oparte o bok jezdni (3) oraz w listwę (12) bezpieczeństwa usytuowaną pod jezdnią (3), zaś jezdnia (3) jest zamocowana trwale na ramie zasadniczej (5) o kształcie wielokąta foremnego opisanego na okręgu którym jest jezdnia (3), przy czym do narożników ramy zasadniczej (5) zamocowane są podpory (6) zaś wysokość podpór (6) umożliwia mocowanie dolnej krawędzi ramy zasadniczej (5) na w ysokości co najmniej 5 m nad poziomem gruntu.

2. Konstrukcja nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy napędowy silnik (7) jest połączony bezprzewodowo ze sterownikiem (16), zaś sterownik (16) jest wyposażony w czujkę słońca.

3. Konstrukcja nośna według zastrz. 1, znamienna tym, że konstrukcja podporowa (2) ma kształt kwadratu.