RU2459156C1 - Solar power plant - Google Patents

Solar power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2459156C1
RU2459156C1 RU2010150042/06A RU2010150042A RU2459156C1 RU 2459156 C1 RU2459156 C1 RU 2459156C1 RU 2010150042/06 A RU2010150042/06 A RU 2010150042/06A RU 2010150042 A RU2010150042 A RU 2010150042A RU 2459156 C1 RU2459156 C1 RU 2459156C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solar
tracking
sensor
power plant
modules
Prior art date
Application number
RU2010150042/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010150042A (en
Inventor
Алексей Васильевич Юрченко (RU)
Алексей Васильевич Юрченко
Мария Валерьевна Китаева (RU)
Мария Валерьевна Китаева
Антон Валентинович Скороходов (RU)
Антон Валентинович Скороходов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП")
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (ГОУ ВПО "НИ ТПУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП"), Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (ГОУ ВПО "НИ ТПУ") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП")
Priority to RU2010150042/06A priority Critical patent/RU2459156C1/en
Publication of RU2010150042A publication Critical patent/RU2010150042A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459156C1 publication Critical patent/RU2459156C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: tracking system includes compact photoelectric solar sensor consisting of a frame in the form of right-angle three-edged prism on two lateral sides of which there arranged are tracking photoelectric solar devices, and on the third edge there installed is command photoelectric device for turning the modules from the west to the east. During the daylight hours the tracking photoelectric devices on edges of the sensor supply command signals for control unit with solar module azimuthal turn actuator, which is turned in the sun direction by means of a shaft.
EFFECT: use of the tracking system will allow improving the solar module use efficiency.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к конструкциям солнечных энергетических установок с фотоэлектрическим датчиком слежения за Солнцем и системой азимутального поворота солнечных коллекторов или фотоэлектрических модулей.The invention relates to solar energy, in particular to the designs of solar power plants with a photoelectric sensor for tracking the Sun and the azimuthal rotation system of solar collectors or photovoltaic modules.
Общеизвестно, что ориентация солнечных модулей энергоустановок в направлении Солнца обеспечивает увеличение выхода энергии в течение светового дня по сравнению со стационарными солнечными энергоустановками.It is well known that the orientation of the solar modules of power plants in the direction of the Sun provides an increase in energy output during daylight hours compared with stationary solar power plants.
Известна солнечная энергоустановка, в которой датчиком слежения за Солнцем являются два телескопических термопривода, разделенных экраном (RU 2125686). Суточный поворот солнечной панели осуществляется посредством выдвижения штоков термоприводов, нагретых до разных температур.A solar power plant is known in which two telescopic thermal actuators separated by a screen are a sensor for tracking the Sun (RU 2125686). The daily rotation of the solar panel is carried out by extending the rods of thermal actuators heated to different temperatures.
Основным недостатком данного устройства является тепловая инерционность нагрева термоприводов как при восходе Солнца, так и в условиях переменной облачности. Кроме того, на точность ориентации солнечной панели будет оказывать влияние температура окружающего воздуха, скорость и направление ветра.The main disadvantage of this device is the thermal inertia of heating of thermal drives both at sunrise and in conditions of variable cloud cover. In addition, the accuracy of the orientation of the solar panel will be influenced by the ambient temperature, wind speed and direction.
Известна также солнечная энергоустановка (прототип), включающая фотоэлектрическую систему слежения за Солнцем с блоком управления и приводом азимутального поворота солнечных фотоэлектрических модулей (RU 2280918). В данном устройстве командным датчиком положения является сам фотоэлектрический модуль, разделенный на две части продольной перегородкой с отражающими боковыми поверхностями. На обратной стороне фотоэлектрического модуля установлен командный фотоэлемент возврата модуля в направлении восхода Солнца.Also known is a solar power plant (prototype), which includes a photoelectric solar tracking system with a control unit and an azimuthal rotation drive for solar photovoltaic modules (RU 2280918). In this device, the command position sensor is the photovoltaic module itself, divided into two parts by a longitudinal partition with reflective side surfaces. On the reverse side of the photovoltaic module, a command photocell of module return in the direction of sunrise is installed.
Система слежения за Солнцем, реализованная в прототипе, не может быть использована в управлении положением солнечных модулей типа тепловых коллекторов. Кроме того, предпочтительнее иметь систему слежения с датчиком положения в виде малогабаритного отдельного блока, который может быть освоен в производстве и пригоден для использования с любым типом солнечных модулей (тепловых коллекторов или фотоэлектрических батарей). На точность ориентации солнечных модулей у прототипа также может оказывать разная степень нагрева половин фотоэлектрического модуля, если холодный ветер направлен перпендикулярно плоскости продольной перегородки солнечного модуля.The solar tracking system implemented in the prototype cannot be used to control the position of solar modules such as thermal collectors. In addition, it is preferable to have a tracking system with a position sensor in the form of a small separate unit, which can be mastered in production and suitable for use with any type of solar modules (thermal collectors or photovoltaic batteries). A different degree of heating of the halves of the photovoltaic module can also have an effect on the orientation accuracy of solar modules in a prototype if the cold wind is directed perpendicular to the plane of the longitudinal partition of the solar module.
Задача: создание солнечной энергоустановки, в состав которой входит отдельным элементом компактный и простой в изготовлении датчик слежения за Солнцем.Objective: the creation of a solar power plant, which includes as a separate element a compact and easy-to-manufacture sensor for tracking the Sun.
Положительный результат достигается тем, что солнечная энергоустановка, содержащая солнечные модули, систему слежения за Солнцем, блок управления приводом азимутального поворота модулей и разворота их с запада на восток, вал. По данному предложению упомянутая система слежения включает компактный фотоэлектрический датчик положения Солнца, состоящий из каркаса в форме прямой трехгранной призмы, на двух боковых гранях которой, выполненных под углом 15-25°, размещены фотоэлементы слежения за Солнцем, а на третьей грани установлен командный фотоэлемент разворота модулей с запада на восток.A positive result is achieved by the fact that a solar power plant containing solar modules, a tracking system for the sun, a control unit for the drive of azimuthal rotation of the modules and their rotation from west to east, shaft. According to this proposal, the mentioned tracking system includes a compact photoelectric sensor of the position of the Sun, consisting of a frame in the form of a direct trihedral prism, on two side faces of which, made at an angle of 15-25 °, there are solar tracking cells, and on the third face a command photoelectric solar cell is installed modules from west to east.
Целесообразно внутри каркаса разместить электронную схему управления приводом поворота солнечных модулей.It is advisable to place an electronic control circuit for turning the solar modules inside the frame.
Целесообразно каркас датчика выполнить из теплопроводящего материала.It is advisable to make the sensor frame of a heat-conducting material.
Целесообразно, в случае необходимости, датчик слежения поместить в прозрачный защитный колпак.It is advisable, if necessary, to place the tracking sensor in a transparent protective cap.
Вариант исполнения устройства, который наиболее полно характеризует существо предлагаемого изобретения, показан на фиг.1 и 2. На фиг.1 представлена схема солнечной энергоустановки, на фиг.2 показано устройство датчика слежения.An embodiment of the device that most fully characterizes the essence of the invention is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a diagram of a solar power installation, and FIG. 2 shows a tracking sensor device.
В плоскости рабочей поверхности солнечного модуля 1 укреплен фотоэлектрический датчик слежения за Солнцем 2, сигнал с которого поступает на блок управления 3 приводом механизма поворота 4 солнечного модуля 1, располагающегося на вертикальном валу 5.In the plane of the working surface of the solar module 1, a photoelectric sensor for tracking the Sun 2 is strengthened, the signal from which is supplied to the control unit 3 by the drive mechanism of the rotation mechanism 4 of the solar module 1, located on the vertical shaft 5.
Основой датчика слежения 2 является каркас 6, представляющий собой трехгранную прямую призму, на двух гранях которой 7 и 8, выполненных под углом 15-25°, размещены фотоэлементы слежения 9 (на грани 8 фотоэлемент не показан). На тыльной стороне третьей грани 10 расположен командный фотоэлемент разворота модулей 11 с запада на восток (не показан).The basis of the tracking sensor 2 is the frame 6, which is a trihedral direct prism, on two faces of which 7 and 8, made at an angle of 15-25 °, there are tracking photocells 9 (a photocell is not shown on face 8). On the back side of the third facet 10 is a command photocell for turning modules 11 from west to east (not shown).
Солнечная энергоустановка работает следующим образом.Solar power plant operates as follows.
В течение светового дня фотоэлементы слежения на гранях 7 и 8 каркаса 6 выдают командные сигналы для блока управления 3 приводом 4 азимутального поворота солнечного модуля 1, который при этом разворачивается в направлении Солнца. Экспериментально установлено, что угол между гранями призмы около 20° обеспечивает максимальную эффективность управления приводом 4. Также установлено, что предлагаемое расположение фотоэлементов слежения обеспечивает в условиях переменной облачности или пасмурной погоды ориентацию солнечного модуля в направлении наиболее яркого участка неба. Фотоэлемент 11 на грани 10 с восходом Солнца генерирует командный сигнал разворота модуля с запада на восток. Ориентация модуля в зенитальном направлении является стационарной, зависит от географической широты местоположения энергоустановки и изменяется вручную несколько раз в год.During daylight hours, the tracking photocells on faces 7 and 8 of the frame 6 give command signals for the control unit 3 of the azimuthal rotation drive 4 of the solar module 1, which then rotates in the direction of the sun. It was experimentally established that the angle between the faces of the prism of about 20 ° provides the maximum control efficiency of the actuator 4. It is also established that the proposed location of the tracking photocells ensures that the solar module is oriented in the direction of the brightest part of the sky under conditions of variable cloudiness or cloudy weather. Photocell 11 on the verge 10 with sunrise generates a command signal to turn the module from west to east. The orientation of the module in the zenithal direction is stationary, depends on the geographical latitude of the location of the power plant and is manually changed several times a year.
Выполнение каркаса 6 из теплопроводного материала (например, из алюминия) обеспечивает выравнивание температуры командных фотоэлементов в условиях различной освещенности и направления ветра, что повышает точность ориентации модуля.The implementation of the frame 6 from a heat-conducting material (for example, from aluminum) provides equalization of the temperature of the command photocells in conditions of different lighting conditions and wind directions, which increases the accuracy of the module orientation.
Размещение блока управления 3, например, в микроэлектронном исполнении, внутри каркаса 6 упрощает устройство энергоустановки, а сам датчик слежения делает коммерчески более привлекательным.The placement of the control unit 3, for example, in a microelectronic design, inside the frame 6 simplifies the installation of power plants, and the tracking sensor itself makes it more commercially attractive.
Для уменьшения влияния осадков на систему слежения энергоустановки датчик слежения может быть помещен в прозрачный колпак.To reduce the effect of precipitation on the tracking system of a power plant, the tracking sensor can be placed in a transparent cap.
Изготовленный макетный образец солнечной энергоустановки с описанной системой слежения показал эффективность ее функционирования и коммерческую привлекательность как самой установки, так и датчика слежения в самостоятельном исполнении для комплектации уже действующих энергоустановок.The manufactured prototype of a solar power plant with the described tracking system showed the effectiveness of its operation and the commercial attractiveness of both the installation itself and the tracking sensor in an independent design for the assembly of existing power plants.

Claims (4)

1. Солнечная энергоустановка, содержащая солнечные модули, систему слежения за Солнцем, блок управления приводом азимутального поворота модулей и разворота их с запада на восток, отличающаяся тем, что упомянутая система слежения включает компактный фотоэлектрический датчик положения Солнца, состоящий из каркаса в форме прямой трехгранной призмы, на двух боковых гранях которой, выполненных под углом 20±5°, размещены фотоэлементы слежения за Солнцем, а на третьей грани установлен командный фотоэлемент разворота модулей с запада на восток.1. A solar power installation containing solar modules, a tracking system for the sun, a control unit for the drive of azimuthal rotation of the modules and turning them from west to east, characterized in that the said tracking system includes a compact photoelectric solar position sensor consisting of a frame in the form of a direct trihedral prism , on the two side faces of which, made at an angle of 20 ± 5 °, the solar tracking solar cells are placed, and on the third face, a command photocell of the module’s rotation from west to east is installed.
2. Солнечная энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что внутри каркаса размещается электронная схема управления приводом поворота солнечных модулей.2. The solar power plant according to claim 1, characterized in that the electronic control circuit of the rotation drive of the solar modules is located inside the frame.
3. Солнечная энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что каркас датчика выполнен из теплопроводящего материала.3. The solar power plant according to claim 1, characterized in that the sensor frame is made of heat-conducting material.
4. Солнечная энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что датчик слежения помещен в прозрачный защитный колпак. 4. The solar power plant according to claim 1, characterized in that the tracking sensor is placed in a transparent protective cap.
RU2010150042/06A 2010-12-06 2010-12-06 Solar power plant RU2459156C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150042/06A RU2459156C1 (en) 2010-12-06 2010-12-06 Solar power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150042/06A RU2459156C1 (en) 2010-12-06 2010-12-06 Solar power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010150042A RU2010150042A (en) 2012-06-20
RU2459156C1 true RU2459156C1 (en) 2012-08-20

Family

ID=46680518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010150042/06A RU2459156C1 (en) 2010-12-06 2010-12-06 Solar power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459156C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548244C2 (en) * 2013-05-06 2015-04-20 Сергей Валерьевич Бондаренко Solar power plant
RU169966U1 (en) * 2016-07-06 2017-04-11 Александр Александрович Романенко PHOTOELECTRIC AUTONOMOUS LAMP
RU189890U1 (en) * 2018-12-19 2019-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" SOLAR POWER PLANT

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU612063A1 (en) * 1976-07-15 1978-06-25 Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узбекской Сср Solar power plant follow-up sensor
SU1270497A1 (en) * 1985-06-05 1986-11-15 Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узсср Sun position tracking transmitter
SU1449787A1 (en) * 1987-03-02 1989-01-07 Всесоюзный Заочный Политехнический Институт Single-channel tracking transducer for heliostat control system
SU1576802A2 (en) * 1988-07-12 1990-07-07 Предприятие П/Я В-8670 Orientation photosensor
WO2003048655A1 (en) * 2001-12-01 2003-06-12 Christensen Hans Joergen Solar collector panel for heating ventilation air
RU2280918C1 (en) * 2005-04-21 2006-07-27 Башкирский государственный аграрный университет (БГАУ) Solar power plant

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU612063A1 (en) * 1976-07-15 1978-06-25 Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узбекской Сср Solar power plant follow-up sensor
SU1270497A1 (en) * 1985-06-05 1986-11-15 Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узсср Sun position tracking transmitter
SU1449787A1 (en) * 1987-03-02 1989-01-07 Всесоюзный Заочный Политехнический Институт Single-channel tracking transducer for heliostat control system
SU1576802A2 (en) * 1988-07-12 1990-07-07 Предприятие П/Я В-8670 Orientation photosensor
WO2003048655A1 (en) * 2001-12-01 2003-06-12 Christensen Hans Joergen Solar collector panel for heating ventilation air
RU2280918C1 (en) * 2005-04-21 2006-07-27 Башкирский государственный аграрный университет (БГАУ) Solar power plant

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548244C2 (en) * 2013-05-06 2015-04-20 Сергей Валерьевич Бондаренко Solar power plant
RU169966U1 (en) * 2016-07-06 2017-04-11 Александр Александрович Романенко PHOTOELECTRIC AUTONOMOUS LAMP
RU189890U1 (en) * 2018-12-19 2019-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" SOLAR POWER PLANT

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010150042A (en) 2012-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nsengiyumva et al. Recent advancements and challenges in Solar Tracking Systems (STS): A review
US20100282315A1 (en) Low concentrating photovoltaic thermal solar collector
US9660122B2 (en) Compact LCPV solar electric generator
EP2708831A3 (en) Solar tracker for photovoltaic power generation
JP2008546195A (en) Sunlight concentration device
CN101764166A (en) Solar photovoltaic tracking astronomic control system
RU2459156C1 (en) Solar power plant
WO2003098125A1 (en) Solar reflector and assembly thereof
RU2286517C1 (en) Solar photoelectric plant
RU124440U1 (en) SOLAR PHOTOELECTRIC INSTALLATION
Muhammad et al. A review on solar tracking system: A technique of solar power output enhancement
Rana A study on automatic dual axis solar tracker system using 555 timer
Amelia et al. Technologies of solar tracking systems: A review
Chang Tracking solar collection technologies for solar heating and cooling systems
Whavale et al. A review of Adaptive solar tracking for performance enhancement of solar power plant
RU2172903C1 (en) Solar module with concentrator
TWM471570U (en) Solar tracking apparatus
Petrusev et al. Energy-efficient photovoltaic installation
Sahu et al. Automatic Sun Tracking for the Enhancement of Efficiency of Solar Energy System
Bulárka et al. Hybrid-loop controlled solar tracker for hybrid solar energy harvester
CN101635537A (en) Light condensing solar energy power generation device
CN106100557A (en) A kind of break structure of high-efficiency photovoltaic solar electrical energy generation
CN202792600U (en) Focus point shifting diffusion type sun tracking device
RU173744U1 (en) SOLAR BATTERY WITH INCREASING GLASS
Rahman et al. Single Axis Smart Solar Tracking System Using Arduino and Servo Motor