RU2382935C1 - Solar power plant with thermo-electric generator for navigation equipment devices - Google Patents
Solar power plant with thermo-electric generator for navigation equipment devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382935C1 RU2382935C1 RU2008150263/06A RU2008150263A RU2382935C1 RU 2382935 C1 RU2382935 C1 RU 2382935C1 RU 2008150263/06 A RU2008150263/06 A RU 2008150263/06A RU 2008150263 A RU2008150263 A RU 2008150263A RU 2382935 C1 RU2382935 C1 RU 2382935C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar
- energy
- thermoelectric
- sun
- navigation equipment
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Описание изобретенияDescription of the invention
Изобретение относится к области электротехники, а в частности, к автономным энергетическим установкам зрительных средств навигационного оборудования (плавучих предостерегательных знаков и береговых светящих знаков), использующим энергию Солнца.The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular, to stand-alone power plants for the visual aids of navigation equipment (floating warning signs and coastal luminous signs) using the energy of the Sun.
Известны средства навигационного оборудования (СНО) различных модификаций и назначения, использующие для электропитания светооптической аппаратуры и других потребителей энергию Солнца. Всеми солнечными энергетическими установками известных СНО используется эффект фотоэлектронной эмиссии (фотоэлектрические преобразователи - солнечные батареи), например, гидрометеорологический буй DB 4700 производства норвежской фирмы AANDERAA Data Instruments (информация: «Компания ИНФОМАР» www.infomarcompany.com). Для электропитания светооптической и гидрометеорологической аппаратуры этот буй оснащен девятью солнечными панелями по 5,5 Вт каждая.Known means of navigation equipment (SSS) of various modifications and purposes that use the energy of the sun to power optical equipment and other consumers. All solar power plants of known SSS use the effect of photoelectron emission (photoelectric converters - solar panels), for example, a hydrometeorological buoy DB 4700 manufactured by the Norwegian company AANDERAA Data Instruments (information: INFOMAR Company www.infomarcompany.com). For power supply of light-optical and hydrometeorological equipment, this buoy is equipped with nine solar panels of 5.5 W each.
Существенным недостатком эксплуатации данного буя является наружное расположение солнечных панелей на его корпусе. Для буев, используемых в замерзающих морях, это является неприемлемым из-за повреждений солнечных модулей льдинами в периоды ледостава и ледохода.A significant drawback in the operation of this buoy is the external arrangement of solar panels on its body. For buoys used in freezing seas, this is unacceptable due to damage to solar modules by ice floes during periods of freezing and freezing.
В СНО берегового базирования недостатком применения солнечных панелей является схема их ориентации. Классикой в северном полушарии является жесткая ориентация солнечных панелей лицевой стороной на юг под углом наклона, равным широте места. Вследствие такого расположения, солнечная радиация максимально используется только в полуденное время, а в утренние и вечерние часы уровень получаемой радиации значительно снижается из-за острых углов падения солнечных лучей на поверхность модуля. Это обстоятельство, а также невозможность использования гелиоконцентраторов при данном модульном исполнении фотоэлектрических преобразователей, делает процесс преобразования солнечной энергии малоэффективным. Кроме того, наружное расположение солнечных панелей не защищает их от затенения снежным покровом и обледенения, а также проявлений вандализма.In coastal navigation aids, the disadvantage of using solar panels is their orientation pattern. A classic in the northern hemisphere is the rigid orientation of the solar panels with their faces to the south at an angle of inclination equal to the latitude of the place. Due to this arrangement, solar radiation is maximally used only in the afternoon, and in the morning and evening hours the level of radiation received is significantly reduced due to the sharp angles of incidence of sunlight on the surface of the module. This fact, as well as the impossibility of using solar concentrators with this modular design of photovoltaic converters, makes the process of converting solar energy inefficient. In addition, the external location of the solar panels does not protect them from shading with snow and icing, as well as manifestations of vandalism.
Известны также энергетические установки, использующие для питания светооптических устройств СНО термоэлектрические преобразователи тепловой энергии в электрическую, такие как радиоизотопные термоэлектрические генераторы - РИТЭГ.Power plants are also known that use thermoelectric converters of thermal energy to electric energy, such as radioisotope thermoelectric generators - RTGs, for powering light-optic devices СНО.
Использование РИТЭГ признано отрицательным вследствие неблагоприятного воздействия на здоровье человека и окружающую среду. В соответствии с Федеральным Законом №187-ФЗ от 23.12.2003 г. проводится демонтаж и утилизация РИТЭГ, расположенных в прибрежной зоне морей Российской Федерации.The use of RTGs was recognized as negative due to adverse effects on human health and the environment. In accordance with Federal Law No. 187-FZ of December 23, 2003, RTGs located in the coastal zone of the seas of the Russian Federation are dismantled and disposed of.
Данные обстоятельства обуславливают разработку и создание новых, экологически чистых, автономных источников энергии для значительного количества зрительных СНО берегового и морского базирования.These circumstances determine the development and creation of new, environmentally friendly, autonomous energy sources for a significant number of visual aids to coast and sea based.
Задачей настоящего изобретения является создание автономной энергетической установки для СНО, работа которой основана на преобразовании тепловой энергии Солнца в электрическую, и предназначенной для подзарядки накопителя энергии, питающего источник света, а также обеспечивающей экологическую чистоту, надежность, долговечность, упрощение процесса эксплуатации объектов СНО и способной предохранить составные элементы солнечной энергетической установки с термоэлектрическим генератором от внешних повреждений и проявлений вандализма.The objective of the present invention is to provide an autonomous energy installation for aids to navigation, the operation of which is based on the conversion of thermal energy of the sun into electrical energy, and is designed to recharge the energy store that supplies the light source, as well as providing environmental cleanliness, reliability, durability, simplification of the operation of aids to navigation and capable of to protect the components of a solar power plant with a thermoelectric generator from external damage and manifestations of vandalism .
Поставленная задача достигается тем, что в солнечной энергетической установке с термоэлектрическим генератором, предназначенной для зрительных средств навигационного оборудования, содержится светооптическое устройство, автономный источник электропитания (аккумулятор) и подзарядное энергетическое устройство с механизмом подключения его к данному источнику. Она снабжена в качестве подзарядного устройства термоэлектрическим преобразователем (термоэлектрическим генератором), преобразующим тепловую энергию Солнца в электрическую и помещенным внутри гелиоконцетратора, функции которого выполняет оптическое устройство на основе линзы Френеля, исключающего необходимость использования системы слежения за видимым движением Солнца и позволяющего преломлять и фокусировать направленное солнечное излучение независимо от положения Солнца по горизонту и высоте и жестко закрепленного в шейке каустики (фокусе) гелиоконцентратора.The task is achieved by the fact that in a solar power installation with a thermoelectric generator designed for the visual aids of navigation equipment, it contains a light-optical device, an autonomous power source (battery) and a rechargeable energy device with a mechanism for connecting it to this source. It is equipped as a recharging device with a thermoelectric converter (thermoelectric generator) that converts the thermal energy of the Sun into electrical energy and placed inside the helioconceptor, the functions of which are performed by an optical device based on a Fresnel lens, eliminating the need to use a tracking system for the visible movement of the Sun and allowing to refract and focus directed solar radiation irrespective of the position of the Sun in horizon and height and rigidly fixed in the neck sticks (focus) of the helioconcentrator.
В состав любой солнечной энергетической системы с термоэлектрическим генератором (ТЭГ) входит: сам ТЭГ с термоэлементами, система концентрации солнечной радиации (гелиоконцентратор) и система слежения за видимым движением Солнца.The composition of any solar energy system with a thermoelectric generator (TEG) includes: the TEG itself with thermocouples, a concentration system of solar radiation (solar concentrator) and a system for tracking the visible movement of the sun.
Предлагаемое устройство значительно упрощает данную схему, поскольку исключает систему слежения, а функции гелиоконцентратора выполняет линза Френеля. Используемые в СНО линзы Френеля предназначены для преломления светового потока источника света, помещенного в фокусе диоптрической системы, и направления его вдоль оптической оси, т.е. создания направленного светового потока. Линза Френеля обладает способностью и обратного действия - направленное солнечное излучение фокусируется за линзой в каустике. В самом узком месте каустики (шейке каустики) находится практический фокус оптической системы, в котором и должен помещаться термоэлемент ТЭГ. При использовании линзы Френеля отпадает необходимость слежения за Солнцем по горизонту, а для учета изменяющейся в течение дня высоты Солнца профиль Френеля с учетом предложения Аллара создается таким образом, чтобы в любой момент времени определенная часть ступеней линзы фокусировала солнечные лучи в шейку каустики, в которую помещается термоэлемент.The proposed device greatly simplifies this scheme, since it eliminates the tracking system, and the Fresnel lens performs the functions of the solar concentrator. Fresnel lenses used in aids to navigation are designed to refract the light flux of a light source placed at the focus of the diopter system and direct it along the optical axis, i.e. creating directional light output. The Fresnel lens also has the ability to reverse the action - directed solar radiation focuses behind the lens in the caustic. At the narrowest point of the caustic (caustic neck) is the practical focus of the optical system, in which the thermocouple TEG should be placed. When using the Fresnel lens, there is no need to monitor the Sun horizontally, and to take into account the altitude of the Sun changing during the day, the Fresnel profile, taking into account Allar’s proposal, is created so that at any time a certain part of the lens steps focus the sun's rays into the caustic neck, into which thermocouple.
Выработанное ТЭГ электричество, системой управления, включающей в себя контроллер заряда, подается в накопитель энергии (аккумулятор или батарею аккумуляторов), который в свою очередь обеспечивает электроэнергией светодиодный излучатель (СДИ) в темное время суток.The electricity generated by the TEG, a control system that includes a charge controller, is supplied to the energy storage device (battery or battery), which in turn provides electricity to the LED emitter (LED) in the dark.
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных источников информации не выявлено описание подобной солнечной энергетической системы СНО, использующей термоэлектрические генераторы.The proposed technical solution is new, because from publicly available sources of information there is no description of such a solar energy system of aids to navigation, using thermoelectric generators.
Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленные отличительные технические признаки солнечной энергетической установки с термоэлектрическим генератором при ее использовании могут существенно повысить надежность, долговечность и значительно упростить процесс эксплуатации зрительных СНО.The proposed technical solution has an inventive step, since it does not explicitly follow from published scientific data and known technical solutions that the claimed distinctive technical features of a solar power plant with a thermoelectric generator, when used, can significantly increase the reliability, durability and greatly simplify the operation of visual Aids.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартные средства навигационного оборудования, традиционные технологии по изготовлению линз Френеля и термоэлектрических генераторов, а также стандартное оборудование и приспособления для модернизации этих средств.The proposed technical solution is industrially applicable, since standard means of navigation equipment, traditional technologies for the manufacture of Fresnel lenses and thermoelectric generators, as well as standard equipment and devices for the modernization of these tools can be used for its implementation.
Пример реализацииImplementation example
На чертеже схематично изображен вид и принципиальная блок-схема солнечной термоэнергетической установки визуального СНО с расположением внутри его корпуса 7 предлагаемых технических средств и их структурное соединение.The drawing schematically shows a view and a basic block diagram of a solar thermal power installation of visual aids to navigation with the location of 7 proposed technical means inside its body and their structural connection.
Данная установка имеет в своем составе: светодиодный излучатель 1, сопряженный системой управления 4 с накопителем энергии (аккумуляторной батареей) 5, фокусирующую линзу Френеля 2, термоэлектрический преобразователь с блоком термоэлементов 3, передающий электрическую энергию через систему управления 4 в накопитель энергии (аккумуляторную батарею) 5 и световой датчик 6, подающий сигнал системе управления 4 на включение светодиодного излучателя 1 при наступлении сумерек и отключение его с рассветом.This installation includes: an LED emitter 1, interfaced with a
Работа солнечной энергетической установки с термоэлектрическим генератором осуществляется следующим образом. С восходом Солнца световой датчик 6 подает сигнал в систему управления 4, которая выключает светодиодный излучатель 1. С этого момента начинается процесс накопления энергии в накопителе энергии (аккумуляторной батарее) 5. Направленное солнечное излучение (на чертеже схематично показано положение Солнца на восходе/закате, в полдень и утреннее/вечернее время) преломляется и фокусируется определенными ступенями линзы Френеля 2 в шейку каустики (фокус), в котором находится центр блока термоэлементов термоэлектрического генератора 3. Преобразованная солнечная энергия с термогенератора 3 подается в систему управления 4, в состав которой входит контроллер заряда накопителя энергии (аккумуляторной батареи). Контроллер регулирует процесс заряда накопителя и обеспечивает его защиту от перезаряда.The work of a solar power plant with a thermoelectric generator is as follows. With the rising of the sun, the
С заходом Солнца световой датчик 6 подает сигнал в систему управления 4, в составе которой имеется проблескатор, осуществляющий включение светодиодного излучателя 1 и его работу с заданными характеристиками. Электропитание светодиодного излучателя происходит от накопителя энергии (аккумуляторной батареи) 5.With the sunset, the
Технико-экономическая эффективность заявленного устройства заключается в существенном повышении экологичности, безопасности, надежности и упрощении процесса эксплуатации зрительных СНО, а также высокой вандалозащищенности, обусловленной внутренним расположением элементов устройства. Благодаря предложенным отличительным признакам заявленного изобретения, обеспечивается значительное сокращение финансовых расходов на обслуживание СНО.The technical and economic efficiency of the claimed device is to significantly increase the environmental friendliness, safety, reliability and simplification of the operation of visual aids, as well as high vandal resistance, due to the internal arrangement of the elements of the device. Thanks to the proposed distinguishing features of the claimed invention, a significant reduction in financial costs for maintenance of aids to navigation is provided.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008150263/06A RU2382935C1 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Solar power plant with thermo-electric generator for navigation equipment devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008150263/06A RU2382935C1 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Solar power plant with thermo-electric generator for navigation equipment devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2382935C1 true RU2382935C1 (en) | 2010-02-27 |
Family
ID=42127884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008150263/06A RU2382935C1 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Solar power plant with thermo-electric generator for navigation equipment devices |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2382935C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617607C1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-04-25 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Navigation buoy with integrated power plant |
RU2640795C1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-01-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) | Method of layout and spatial orientation of photoelectric panels in solar electric station without tracing sun |
RU2672830C1 (en) * | 2018-02-12 | 2018-11-19 | Владимир Васильевич Чернявец | Navigation buoy with complex energy installation |
WO2024130916A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 深圳供电局有限公司 | Laser navigation device and intelligent substation inspection system |
-
2008
- 2008-12-18 RU RU2008150263/06A patent/RU2382935C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617607C1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-04-25 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Navigation buoy with integrated power plant |
RU2640795C1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-01-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) | Method of layout and spatial orientation of photoelectric panels in solar electric station without tracing sun |
RU2672830C1 (en) * | 2018-02-12 | 2018-11-19 | Владимир Васильевич Чернявец | Navigation buoy with complex energy installation |
WO2024130916A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 深圳供电局有限公司 | Laser navigation device and intelligent substation inspection system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080232094A1 (en) | Solar powered post lamp | |
US7582826B2 (en) | Compact photovoltaic generation assembly and power supply | |
RU2382935C1 (en) | Solar power plant with thermo-electric generator for navigation equipment devices | |
UA112906C2 (en) | SOLAR-WIND INSTALLATION | |
RU2488915C2 (en) | Solar concentrator module (versions) | |
CN108431519B (en) | Solar energy and wind energy power generation device and system | |
KR100931400B1 (en) | System for collecting solar energy for hot water | |
Whavale et al. | A review of Adaptive solar tracking for performance enhancement of solar power plant | |
CN211830323U (en) | Novel solar energy ocean buoy self-power supply device | |
Sahu et al. | Automatic sun tracking for the enhancement of efficiency of solar energy system | |
KR101290126B1 (en) | Illumination system having mirrors to condense and sense the sun exactly and a multiplex renewable energy system | |
CN204127847U (en) | Light-focusing type solar photoelectric LED street lamp | |
US20160315583A1 (en) | Solar water-collecting, air-conditioning, light-transmitting and power generating house | |
CN101639192A (en) | Solar LED lamp | |
Keskar Vinaya | Electricity generation using solar power | |
CN201731427U (en) | Solar fiber lamp | |
CN106642742A (en) | Solar heat collection technology based on outward-bulging lens internally provided with steps | |
RU2544896C1 (en) | Mobile stand-alone solar power plant | |
RU117589U1 (en) | CIRCULAR MULTI-FUNCTIONAL SOLAR POWER INSTALLATION | |
CN203442660U (en) | Natural lighting solar device | |
Chhetri et al. | Effect of Phase Change Material and orientation angles on the efficiency of hexagonal solar Photo-voltaic module | |
RU2431787C2 (en) | Solar power station | |
Vincenzi et al. | Low concentration solar louvres for building integration | |
Ali et al. | Efficient autonomous heliostat system | |
JP6116741B1 (en) | Photovoltaic generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101219 |