RU2034742C1 - Солнечная электростанция и способ ее эксплуатации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к аэростатной технике, в частности к солнечным электростанциям, размещенным на привязных летательных аппаратах легче воздуха. Цель изобретения - упрощение эксплуатации. Устройство содержит поле солнечных элементов 1, узлы для их крепления 2, летательные аппараты 3 и 4 легче воздуха, механизмы поворота поля солнечных элементов 5, гибкие тяги 6, механизмы вертикального перемещения 7 и 8 летательных аппаратов. Поле солнечных элементов 1 смонтировано между летательными аппаратами 3 и 4. Расстояние между осями механизмов 7 и 8 вертикального перемещения летательных аппаратов 3 и 4 удовлетворяет неравенству B≥ L-2h_мин, где L - длина поля солнечных элементов 1; h_мин - минимальная высота расположения поля солнечных элементов 1, на которой производятся монтаж, наладка и обслуживание электростанции. Способ эксплуатации солнечной электростанции включает ее размещение на привязных летательных аппаратах 3 и 4 и подъем на высоту, превосходящую максимальную высоту облачности для данного региона. Летательные аппараты 3 и 4 располагают длинными осями по линии восток-запад. Ориентируют поле солнечных элементов 1 на солнце, вращая его вокруг оси, которую устанавливают под углом α, равным географической широте места расположения электростанции, путем разнесения летательных аппаратов 3 и 4 по высоте. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к аэростатной технике, в частности к солнечным электростанциям, размещенным на привязных аэростатах, для производства электроэнергии с использованием возобновляемого, альтернативного и экологически чистого источника энергии Солнца, и может быть использовано в любом регионе мира, в том числе в облачных и студеных районах, как в автономном режиме, так и в совокупности с другими действующими электростанциями.

Известна солнечная электростанция, содержащая привязные летательные аппараты легче воздуха с гибкими тягами и механизмами вертикального перемещения, поле солнечных элементов с узлами их крепления и механизмами поворота.

Известен также способ эксплуатации солнечной электростанции [1] при котором ее размещают на привязных летательных аппаратах легче воздуха и поднимают на высоту, превосходящую максимальную высоту облачности для данного региона, и ориентируют поле солнечных элементов на солнце путем его вращения.

Недостатком солнечной электростанции и способа ее эксплуатации является сложность эксплуатации.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации.

Это достигается тем, что в известной солнечной электростанции поле солнечных элементов смонтировано между летательными аппаратами, а расстояние между осями механизмов вертикального перемеще- ния летательных аппаратов удовлетворяет неравенству b ≥ L 2h_мин, где L длина поля солнечных элементов, h_мин минимальная высота расположения поля солнечных элементов, на которой производятся монтаж, наладка и обслуживание электростанции.

Кроме того, в известном способе эксплуатации солнечной электростанции располагают летательные аппараты длинными осями по линии восток-запад, а вращение поля солнечных элементов осуществляют вокруг такой оси, которую устанавливают под углом α равным географической широте места расположения электростанции, путем разнесения летательных аппаратов по высоте.

На фиг. 1 показана солнечная электростанция, общий вид; на фиг. 2 ориентация электростанции на восход солнца; на фиг. 3 то же, в полдень; на фиг. 4 то же, в момент захода солнца; на фиг. 5 схема расположения гибких тяг при монтаже поля солнечных элементов.

Устройство содержит поле солнечных батарей 1, узлы 2 для их крепления, верхний 3 и нижний 4 летательные аппараты легче воздуха, поворотные устройства 5, гибкие тяги 6, механизм 7 вертикального перемещения нижнего летательного аппарата и механизм 8 вертикального перемещения верхнего летательного аппарата.

Поле 1, смонтированное вместе с конструкцией 2 на земле, прикреплено к летательным аппаратам 3 и 4 при помощи поворотных устройств 5. Аппараты 3 и 4 гибкими тягами 6 соединены с механизмами 7 и 8.

Работает устройство следующим образом.

Поле 1, конструкция 2, устройство 5 при вращении механизмов 7 и 8 в направлении увеличения длины тяг 6 поднимаются в воздух. Симметричный и одновременный подъем аппаратов 3 и 4 осуществляется до тех пор, пока поле 1 не окажется выше максимальной высоты облачности для данного региона. После достижения указанной высоты механизм 7 останавливается, прекращая подъем аппарата 4. Механизм 8 продолжает работать в направлении увеличения длины тяг 6, связанных с аппаратом 3 и подъемом этого аппарата. Подъем аппарата 3 производится до тех пор, пока линия, соединяющая оси аппаратов 3 и 4, образует угол α с линией горизонта, равный географической широте места размещения электростанции.

Размещение механизмов 7 и 8 на земле таково, что длинные оси аппаратов 3 и 4 направлены по линии восток-запад и расстояние между осями механизмов 7 и 8 выбрано таким, чтобы b ≥ L 2h_мин.

Для передачи выработанной на солнечной электростанции электроэнергии используются гибкие тяги 6. После подъема поля 11 и конструкции 2 в проектное положение, когда линия, проведенная через оси аппаратов 3 и 4 образует угол α с линией горизонта, устройствами 5 производится их поворот в такое положение, чтобы солнечные лучи падали на поле 1 под углом, близким к 90^о.

В случае, если в момент восхода солнца поле 1 было ориентировано на восток (см. фиг. 2), то к полудню поле 1 поворачивается устройствами 5 на угол, равный 90^о (см. фиг. 3). К моменту захода солнца поле 1 занимает вертикальное положение (см. фиг. 4), отличное от изображенного на фиг. 2 положения тем, что солнечные лучи на поле 1 попадают под прямым углом с запада. За ночную половину суток поле 1 и конструкция 2 разворачиваются в направлении с запада на восток, подготавливая электростанцию к работе при восходе солнца.

Подъемная сила верхнего летательного аппарата Р_в.а. 0,5 m(1+sin α), а нижнего Р_н.а. 0,5 m cos α Изготовление верхнего аппарата на подъемную силу, меньшую 0,5 m(1+sin ), не позволяет поднять в воздух поле 1, конструкцию 2 и механизм 5 на высоту, обеспечивающую нужный угол α Точно также изготовление нижнего летательного аппарата на подъемную силу, меньшую 0,5 ˙m˙cosα, не позволяет поднять поле 1, конструкцию 2 и механизм 5 с углом α (m вес устройства).

Если подъемная сила верхнего аппарата имеет запас, то угол α будет больше заданного, что нежелательно, так как солнечные лучи будут падать на поле 1 под углом, отличным от заданного.

В случае расположения летательных аппаратов так, что их длинные оси не сориентированы по линии восток-запад, то солнечные лучи будут падать на поле 1 под углом, отличным от угла 90^о, что не позволяет работать электростанции с максимальным КПД.

Если расстояние между осями механизмов вертикального перемещения будет больше значения α 2 hмин, то угол между тягами 6 при минимальной высоте поля 1 будет меньше угла β 90^о, что допустимо.

Использование гибких тяг не только для вертикального перемещения, но и для передачи выработанной электроэнергии потребителям, позволяет уменьшить металлоемкость электростанции за счет отсутствия специальных токопроводов.

Солнечная электростанция может работать как с аккумуляторами, которые будут запасать выработанный излишек электроэнергии и отдавать ее потребителям в темное время суток, так и в комплексе с наземными электростанциями, покрывающими нагрузку в темное время суток.

Claims (2)

1. Солнечная электростанция, содержащая привязные летательные аппараты легче воздуха с гибкими тягами и механизмами вертикального перемещения, поле солнечных элементов с узлами их крепления и механизмами поворота, отличающаяся тем, что, с целью упрощения эксплуатации, поле солнечных элементов смонтированно между летательными аппаратами, а расстояние между осями механизмов вертикального перемещения летательных аппаратов удовлетворяет неравенству
b ≥ L 2h_{m i n},
где L длина поля солнечных элементов;
h_{m i n} минимальная высота расположения поля солнечных элементов, на которой производится монтаж, наладка и обслуживание электростанции.

2. Способ эксплуатации солнечной электростанции, при котором ее размещают на привязных летательных аппаратах легче воздуха и поднимают на высоту, превосходящую максимальную высоту облачности для данного региона, и ориентируют поле солнечных элементов на солнце путем его вращения, отличающийся тем, что располагают летательные аппараты длинными осями по линии восток-запад, а вращение поля солнечных элементов осуществляют вокруг такой оси, которую устанавливают под углом α, равным географической широте места расположения электростанции, путем разнесения летательных аппаратов по высоте.

Images