RU140038U1

RU140038U1 - SOLAR BATTERY PANEL WITH HUB

Info

Publication number: RU140038U1
Application number: RU2013155762/28U
Authority: RU
Inventors: Павел Анатольевич Шляпников; Вячеслав Иванович Соловьёв
Original assignee: Павел Анатольевич Шляпников
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-04-27

Abstract

1. Панель солнечной батареи с концентратором, содержащая солнечную панель и один или несколько концентраторов, установленных с одной или нескольких сторон панели, причём концентраторы прикреплены к солнечной панели с помощью подвижного(ых) шарнира(ов) и выполнены из отражателя, установленного с возможностью изменения угла наклона концентратора к панели в течение суток таким образом, чтобы потоки солнечного света, отраженные от отражателя, равномерно падали на поверхность солнечной батареи.2. Панель солнечной батареи по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена микроэлектродвигателями, соединёнными с концентраторами передаточным механизмом.3. Панель солнечной батареи по п. 1, отличающаяся тем, что концентраторы снабжены системой нагрева для борьбы с наледью и снегом, например, в виде сетки из электропроводящего материала.4. Панель солнечной батареи по п. 1, отличающаяся тем, что управление работой микроэлектродвигателей, системой кондиционирования и системой нагрева производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, географические координаты места установки панели.5. Панель солнечной батареи по п. 1, отличающаяся тем, что суммарная площадь всех концентраторов составляет от 0,5 до 2,0 площади панели.6. Панель солнечной батареи по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена системой кондиционирования, например, в виде трубок с жидкостью. 1. A solar panel panel with a concentrator, comprising a solar panel and one or more concentrators mounted on one or more sides of the panel, the concentrators being attached to the solar panel using the movable hinge (s) and made of a reflector mounted with the possibility of change the tilt angle of the concentrator to the panel during the day so that the streams of sunlight reflected from the reflector uniformly fall on the surface of the solar battery. 2. A solar panel panel according to claim 1, characterized in that it is equipped with microelectric motors connected to the concentrators by a transmission mechanism. 3. The solar panel panel according to claim 1, characterized in that the concentrators are equipped with a heating system for combating ice and snow, for example, in the form of a grid of electrically conductive material. The solar panel according to claim 1, characterized in that the operation of the microelectric motors, the air conditioning system and the heating system are controlled by a computer program taking into account the time of year, time of day, date, weather conditions, air temperature, geographical coordinates of the panel installation site. The solar panel panel according to claim 1, characterized in that the total area of all concentrators is from 0.5 to 2.0 of the panel area. The solar panel according to claim 1, characterized in that it is equipped with an air conditioning system, for example, in the form of tubes with liquid.

Description

Полезная модель относится к области солнечной энергетики наземного применения и может найти применение в устройствах солнечных батарей, предназначенных для электроснабжения домов, коттеджей, зданий сельскохозяйственного и промышленного назначения.The utility model relates to the field of terrestrial solar energy and can be used in solar panels designed to power houses, cottages, agricultural and industrial buildings.

При использовании солнечных батарей требуется получать максимальную мощность с единичной площади фото активной поверхности. Эта цель может быть достигнута путем увеличения плотности светового потока на фотоэлектрические преобразователи. Одним из средств, решающим данную задачу, является концентратор, устанавливаемый на панель солнечной батареи.When using solar panels, it is required to obtain maximum power from a single photo area of the active surface. This goal can be achieved by increasing the light flux density on photovoltaic converters. One of the means to solve this problem is a concentrator mounted on a solar panel.

Известна конструкция панели солнечной батареи с концентратором по US Patent, May 28, 1996, №5220747.A known design of a solar panel panel with a hub according to US Patent, May 28, 1996, No. 5220747.

Концентратор этой панели солнечной батареи состоит из отражателей солнечного света, установленных по одному с обеих сторон панели. Отраженный поток от отражателя падает на половину ширины панели солнечной батареи, а сам отражатель выполнен в половину размера панели. Суммарный отраженный поток увеличивает освещенность солнечных элементов в 1,5 раза.The concentrator of this solar panel consists of solar reflectors installed one at a time on both sides of the panel. The reflected stream from the reflector drops half the width of the solar panel, and the reflector itself is half the size of the panel. The total reflected flux increases the illumination of solar cells by 1.5 times.

Известна конструкция, описанная в работе «Innovate solar panels pose many tests challengers» / Dunke Dick, Goerlitz Kurt // Sound and Vibr. 1337-31. NIO - с. 6, 8, 10. В отличие от рассмотренного выше варианта, здесь отражатели концентратора выполнены в размер панели, и суммарный световой поток на солнечные элементы удваивается.A known construction described in the paper "Innovate solar panels pose many tests challengers" / Dunke Dick, Goerlitz Kurt // Sound and Vibr. 1337-31. NIO - p. 6, 8, 10. In contrast to the above option, here the concentrator reflectors are made in the size of the panel, and the total luminous flux to the solar cells doubles.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является конструкция панели солнечной батареи по патенту RU №2282271, которая выбрана в качестве прототипа.The closest technical solution to the claimed utility model is the design of the solar panel panel according to patent RU No. 2282271, which is selected as a prototype.

В отличие от предыдущих конструкций отражатели выполнены в виде составного концентратора, состоящего из двух отражателей, с одной или более сторон панели солнечной батареи.Unlike previous designs, the reflectors are made in the form of a composite concentrator consisting of two reflectors, on one or more sides of the solar panel.

Недостатком является то, что в данном случае необходимо постоянное падение солнечных лучей перпендикулярно поверхности солнечной батареи, а в случае изменения траектории падения солнечных лучей будет возникать тень, и конструкция не будет эффективна, так как изменение положения отражателей в течение дня не предусмотрено.The disadvantage is that in this case, a constant fall of sunlight is necessary perpendicular to the surface of the solar battery, and in the event of a change in the trajectory of the fall of sunlight, a shadow will arise and the design will not be effective, since there is no provision for changing the position of the reflectors during the day.

Задачей полезной модели является повышение эффективности за счет увеличения коэффициента концентрации солнечных лучей при эквивалентной суммарной ширине отражателей, установленных на подвижных шарнирах.The objective of the utility model is to increase efficiency by increasing the concentration coefficient of sunlight with an equivalent total width of reflectors mounted on movable hinges.

Технический результат изобретения: повышение коэффициента концентрации солнечных лучей на поверхности солнечной батареи при эквивалентной суммарной ширине отражателей. Сущность: концентратор, установленный по одной или более сторонам панели, прикрепленный к солнечной батарее с помощью подвижного шарнира, выполнен из отражателя, установленного с возможностью изменения угла наклона концентратора к панели таким образом, чтобы потоки солнечного света, отраженные от концентратора, равномерно падали на поверхность солнечной батареи.The technical result of the invention: increasing the coefficient of concentration of sunlight on the surface of the solar battery with an equivalent total width of the reflectors. SUBSTANCE: concentrator mounted on one or more sides of the panel, attached to the solar battery by means of a movable hinge, is made of a reflector installed with the possibility of changing the angle of inclination of the concentrator to the panel so that the streams of sunlight reflected from the concentrator uniformly fall on the surface solar battery.

При использовании одного концентратора с одной стороны панели (или нескольких концентраторов) солнечной батареи, установленного с возможностью изменения угла наклона по отношению к панели на подвижных шарнирах, при увеличении/уменьшении угла установки (угол между тыльной поверхностью отражателя и плоскостью панели солнечной батареи) в зависимости от угла падения солнечных лучей на поверхность солнечной батареи, увеличивается коэффициент концентрации, коэффициент полезного действия и эффективность солнечной батареи.When using one concentrator on one side of the panel (or several concentrators) of the solar battery installed with the possibility of changing the angle of inclination relative to the panel on movable hinges, with increasing / decreasing the installation angle (the angle between the back surface of the reflector and the plane of the solar panel), depending from the angle of incidence of sunlight on the surface of the solar battery, the concentration coefficient, efficiency and efficiency of the solar battery increases.

Поставленная цель достигается предлагаемой панелью солнечной батареи с концентратором, содержащей солнечную панель и один или несколько концентраторов, установленных с одной или нескольких сторон панели, причем концентраторы прикреплены к солнечной батарее с помощью подвижного(ых) шарнира(ов) и выполнены из отражателя, установленного с возможностью изменения угла наклона концентратора к панели в течение суток таким образом, чтобы потоки солнечного света, отраженные от отражателя, равномерно падали на поверхность солнечной батареи. Панель солнечной батареи снабжена микроэлектродвигателями, соединенными с концентраторами передаточным механизмом. Концентраторы снабжены системой нагрева для борьбы с наледью и снегом, например, в виде сетки из электропроводящего материала. Управление работой микроэлектродвигателей и системой нагрева производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, географические координаты места установки панели. Суммарная площадь всех концентраторов составляет от 0,5 до 2,0 площади панели. Панель солнечной батареи снабжена также кондиционером, предназначенным для охлаждения солнечной батареи в случае нагрева ее прямыми солнечными лучами до температуры свыше 100 градусов C.This goal is achieved by the proposed solar panel panel with a concentrator comprising a solar panel and one or more concentrators mounted on one or more sides of the panel, the concentrators being attached to the solar panel using the movable hinge (s) and made of a reflector mounted with the ability to change the angle of inclination of the concentrator to the panel during the day so that the streams of sunlight reflected from the reflector uniformly fall on the surface of the solar battery. The solar panel is equipped with microelectric motors connected to the concentrators by a transmission mechanism. The concentrators are equipped with a heating system for combating ice and snow, for example, in the form of a grid of electrically conductive material. The operation of microelectric motors and the heating system are controlled using a computer program that takes into account the time of year, time of day, date, weather conditions, air temperature, geographical coordinates of the panel installation site. The total area of all concentrators is from 0.5 to 2.0 of the panel area. The solar panel is also equipped with an air conditioner designed to cool the solar battery when it is heated by direct sunlight to temperatures above 100 degrees C.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой панели солнечной батареи с концентратором, на фиг. 2 - панель с концентраторами со всех четырех сторон, на фиг. 3 показана панель с измененными углами наклона концентраторов.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed solar panel with a concentrator, FIG. 2 - panel with concentrators from all four sides, in FIG. 3 shows a panel with modified tilt angles of the concentrators.

Панель солнечной батареи с концентратором (фиг. 1-3) содержит панель солнечной батареи 1, к которой посредством подвижных шарниров 3 прикреплены концентраторы 2. Для борьбы с наледью и снегом концентраторы снабжены системой нагрева 8 в виде металлической медной сетки, расположенной под отражательной поверхностью. Концентраторы 2 посредством передаточных механизмов соединены с микроэлектродвигателями 4, которые по команде компьютера поворачивают концентратор вокруг подвижного шарнира 3 и изменяют угол наклона концентратора относительно панели 1. Управление работой микроэлектродвигателей 4, системой кондиционирования 7 и системой нагрева 8 производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, географические координаты места установки панели. Суммарная площадь всех концентраторов составляет от 0,5 до 2,0 площади панели и зависит в основном от наличия свободного места. При установке панели на земле площадь концентраторов может быть больше, при установке панели на крыше дома - меньше. Указанный интервал является оптимальным. Солнечные лучи могут падать на панель 1 под разными углами. При падении вертикальных солнечных лучей 5 панель 1 может нагреться до высоких температур (свыше 150 градусов), что может привести к выходу панели из строя. Для охлаждения панели в таких случаях используется система кондиционирования 7, например, в виде трубок с циркулирующей водой. Такая система является необходимой при использовании солнечной батареи в южных широтах. При падении солнечных лучей 5 под углом к панели 2 они отражаются от концентратора 2 в виде лучей 6 и падают на панель 1 (фиг. 3).A solar panel with a concentrator (Figs. 1-3) contains a solar panel 1, to which concentrators 2 are attached by means of movable hinges 3. To combat ice and snow, the concentrators are equipped with a heating system 8 in the form of a metal copper mesh located under a reflective surface. The hubs 2 are connected by means of transmission mechanisms to the microelectromotors 4, which, at the command of the computer, rotate the hub around the movable hinge 3 and change the angle of inclination of the concentrator relative to the panel 1. The operation of the microelectromotors 4, the air conditioning system 7, and the heating system 8 are controlled using a computer program taking into account the time of year , time of day, date, weather conditions, air temperature, geographical coordinates of the panel installation site. The total area of all concentrators is from 0.5 to 2.0 of the panel area and depends mainly on the availability of free space. When installing the panel on the ground, the area of the concentrators may be larger, when installing the panel on the roof of the house - less. The indicated interval is optimal. Sun rays can fall on panel 1 at different angles. When vertical sunlight 5 falls, panel 1 can heat up to high temperatures (over 150 degrees), which can lead to panel failure. To cool the panel in such cases, an air conditioning system 7 is used, for example, in the form of tubes with circulating water. Such a system is necessary when using a solar battery in the southern latitudes. When falling sun rays 5 at an angle to the panel 2, they are reflected from the hub 2 in the form of rays 6 and fall on the panel 1 (Fig. 3).

Использование предлагаемой полезной модели позволяет снизить требуемую площадь солнечных элементов при эквивалентной мощности солнечной батареи, повысить эффективность и снизить стоимость солнечных батарей, что особенно важно при использовании для бытовых целей.Using the proposed utility model can reduce the required area of solar cells with the equivalent power of the solar battery, increase efficiency and reduce the cost of solar panels, which is especially important when used for domestic purposes.

Claims

1. A solar panel panel with a concentrator, comprising a solar panel and one or more concentrators mounted on one or more sides of the panel, the concentrators being attached to the solar panel using the movable hinge (s) and made of a reflector mounted with the possibility of change the tilt angle of the concentrator to the panel during the day so that the streams of sunlight reflected from the reflector uniformly fall on the surface of the solar battery.

2. The solar panel panel according to claim 1, characterized in that it is equipped with microelectric motors connected to the concentrators by a transmission mechanism.

3. The solar panel panel according to claim 1, characterized in that the concentrators are equipped with a heating system for combating ice and snow, for example, in the form of a grid of electrically conductive material.

4. The solar panel panel according to claim 1, characterized in that the operation of the microelectric motors, the air conditioning system and the heating system are controlled by a computer program taking into account the time of year, time of day, date, weather conditions, air temperature, geographical coordinates of the panel installation site.

5. The solar panel panel according to claim 1, characterized in that the total area of all concentrators is from 0.5 to 2.0 of the panel area.

6. The solar panel panel according to claim 1, characterized in that it is equipped with an air conditioning system, for example, in the form of tubes with liquid.