RU2584057C1 - System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure - Google Patents
System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584057C1 RU2584057C1 RU2015116730/06A RU2015116730A RU2584057C1 RU 2584057 C1 RU2584057 C1 RU 2584057C1 RU 2015116730/06 A RU2015116730/06 A RU 2015116730/06A RU 2015116730 A RU2015116730 A RU 2015116730A RU 2584057 C1 RU2584057 C1 RU 2584057C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar
- batteries
- consumers
- tower
- solar panels
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
-
- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- 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
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и гелиотехники, а именно к системам энергообеспечения объектов башенного типа, и может быть использовано для получения электрической и тепловой энергии, например, электропитания электронных объектов, например радиотрансляционного и телекоммуникационного оборудования (стационарная возимая базовая станция, персональные (портативные) радиостанции типа NOKIA FLEXI и групповые зарядные устройства для них, портативные компьютеры, энергосберегающие лампы, сотовые телефоны и др.), электроснабжения других потребителей электроэнергии, например электронасоса, кондиционеров, нагрева воды и воздуха в системах отопления и горячего водоснабжения, зарядки электромобилей и т.п., а также аккумулирования электроэнергии для обеспечения энергообеспечения объектов башенного типа в ночное и/или безветренное время суток.The present invention relates to the field of energy and solar engineering, in particular to energy supply systems for tower-type objects, and can be used to produce electrical and thermal energy, for example, power supply of electronic objects, for example, radio-broadcast and telecommunication equipment (stationary transportable base station, personal (portable) radio stations like NOKIA FLEXI and group chargers for them, laptop computers, energy-saving lamps, cell phones, etc.), electricity supplies of other consumers of electricity, such as an electric pump, air conditioners, heating water and air in heating and hot water supply systems, charging electric vehicles, etc., as well as accumulating electricity to provide power supply to tower-type facilities at night and / or windless hours of the day.
В настоящее время проблема использования экологически чистых, доступных и дешевых источников энергии встала достаточно остро. Особое место среди таких источников энергии занимает солнечная и ветровая энергии. Существующие в настоящее время устройства для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую энергии, а ветровой энергии - в электрическую являются недостаточно эффективными по ряду причин. Так, устройства для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую энергии, а ветровой энергии - в электрическую и потребители вырабатываемой ими электрической энергии, как правило, разнесены на значительные расстояния, т.е. не характеризуются компактностью. Это может снизить эффективность их использования с учетом необходимости излишней уплаты за аренду земли и прокладывания дополнительных электрических коммуникаций. Сами устройства для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую энергии недостаточно эффективны, что особенно важно в безветренную погоду при отсутствии поступления электроэнергии от устройств для преобразования ветровой энергии - в электрическую.Currently, the problem of using environmentally friendly, affordable and cheap energy sources has become quite acute. A special place among such energy sources is occupied by solar and wind energy. Currently existing devices for converting solar energy into electrical and thermal energy, and wind energy into electrical energy, are not efficient enough for a number of reasons. Thus, devices for converting solar energy into electrical and thermal energy, and wind energy into electrical energy, and consumers of the electric energy they produce are usually spaced over considerable distances, i.e. not characterized by compactness. This can reduce the effectiveness of their use, taking into account the need for excessive payment for land rental and the laying of additional electrical communications. The devices themselves for converting solar energy into electrical and thermal energy are not effective enough, which is especially important in calm weather in the absence of electricity from devices for converting wind energy into electrical energy.
Поэтому проблема создания именно компактных и высокоэффективных систем автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии посредством использования конструкций башенного типа и высокоэффективных устройств для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую энергии в настоящее время встала достаточно остро.Therefore, the problem of creating precisely compact and highly efficient autonomous energy supply systems for electricity consumers through the use of tower-type structures and highly efficient devices for converting solar energy into electrical and thermal energy has now become quite acute.
Известна энергоаккумулирующая установка для обогрева объектов, например теплиц, башенного типа, содержащая солнечные батареи, связанные с преобразователем напряжения, и ветроагрегат, связанный через электродвигатель и преобразователь напряжения с компрессором атмосферного воздуха, сообщающийся на выходе с пневмоаккумулятором и водовоздушным теплообменником, который сблокирован с тепловым гидроаккумулятором, теплораспределительную сеть, сообщающуюся на входе через обратный клапан с нижней частью теплового гидроаккумулятора и через редуктор давления воздуха - с пневмоаккумулятором, при этом выход теплораспределительной сети связан возвратным трубопроводом с верхней частью теплового гидроаккумулятора, которая сообщается с компрессором через сливную трубу [1].Known energy storage installation for heating objects, such as greenhouses, tower type, containing solar panels associated with a voltage converter, and a wind turbine connected through an electric motor and voltage converter with an atmospheric air compressor, communicating at the outlet with a pneumatic accumulator and a water-air heat exchanger, which is interlocked with a thermal accumulator , a heat distribution network that communicates at the inlet through a non-return valve with the bottom of the thermal accumulator and without an air pressure reducer - with a pneumatic accumulator, while the output of the heat distribution network is connected by a return pipe to the upper part of the thermal accumulator, which communicates with the compressor through a drain pipe [1].
Недостатками такой энергоаккумулирующей установки для обогрева объектов являются большая разбросанность солнечной батареи, преобразующей солнечную энергию в тепловую, и ветроагрегата, преобразующего ветровую энергию в электрическую, и потребителей вырабатываемых ими электрической энергии и тепла, что может снизить эффективность их использования с учетом необходимости излишней уплаты за аренду земли и прокладывания дополнительных коммуникаций. Используемые солнечной батареи недостаточно эффективны, что особенно важно в безветренную погоду при отсутствии поступления электроэнергии от ветроагрегата.The disadvantages of such an energy storage installation for heating facilities are the large dispersion of the solar battery that converts solar energy to heat, and a wind turbine that converts wind energy into electrical energy, and consumers of the electric energy and heat generated by them, which can reduce the efficiency of their use, taking into account the need for excessive rent land and laying additional communications. The solar panels used are not efficient enough, which is especially important in calm weather in the absence of electricity from the wind turbine.
Известна система энергообеспечения автономного замкнутого пространства посредством многоканальной опоры башенного типа (трубы), выполненной с возможностью доступа в ее внутреннее пространство на уровни расположения оборудования и каналов передачи энергии, снабженная в своей нижней части системой высоко- и низкотемпературных теплоаккумуляторов, энергетически сообщенными с ветроустановкой, с располагаемыми на поверхности замкнутого пространства солнечными фотоэлементами и солнечными коллекторами и с потребителями тепловой и электрической энергии, вырабатываемой электрогенератором, приводимым в действие от альтернативных источников с инверторами для электропривода вспомогательного оборудования или посредством регулируемой паросиловой установки, запускаемой на углеводородном резервном топливе, с парогенератором, по теплу сообщенным по меньшей мере с высокотемпературным теплоаккумулятором, паровой машиной и конденсатором, при этом многоканальная опора с выполненными внутри нее теплообменными каналами выхода воздуха из замкнутого пространства и каналами забора воздуха из атмосферы, сообщенными по теплу с теплообменными устройствами, например теплообменниками, тепловыми трубами, тепловыми насосами, между собой и низкотемпературным теплоаккумулятором, снабженным дополнительной секцией пониженной температуры, причем конденсатор паросиловой установки по теплу сообщен, например в ней расположен, с этой дополнительной секцией, например, имеющей отрицательную по Цельсию температуру, которая по теплу основным тепловым насосом, приводимым преимущественно посредством паросиловой установки, сообщена с первичной секцией низкотемпературного теплоаккумулятора, при этом верхняя часть опоры вне замкнутого пространства снабжена осесимметричной опоре жесткой площадкой с расположенной на ней электрогенераторной ветроустановкой, выходной воздушный канал которой, взаимодействующий с приводящим электрогенератор рабочим органом ветроустановки, выполнен с возможностью закрутки проходящего через него потока воздуха и сообщен с выходными вентиляционными каналами трубной опоры, каналом отвода отработанных горячих газов и пара паросиловой установки, каналом отвода тепла от теплоаккумуляторов, причем по меньшей мере часть указанных каналов выполнена с возможностью регулирования их проходных сечений для управления тепловыми потоками в энергосистеме посредством дроссельных задвижек, при этом проточная часть ветроустановки содержит теплообменники подвода теплоты протекающего через них воздуха к низкотемпературному теплоаккумулятору посредством теплового насоса или/и тепловой трубы, а между опорой и замкнутым пространством выполнены радиальные каналы и коллекторы передачи тепла/холода, бытовых отходов, воды (питьевой, технической, горячей) с приводом вентиляторов и насосов от паросиловой установки непосредственно или посредством электродвигателей [2].A known energy supply system for an autonomous enclosed space by means of a multi-channel tower-type support (pipe) made with the possibility of access to its internal space to the levels of equipment and energy transmission channels, equipped in its lower part with a system of high and low temperature heat accumulators energetically connected to the wind turbine, with solar photocells and solar collectors located on the surface of an enclosed space and with consumers of thermal and electric generated by an electric generator driven by alternative sources with inverters for electric drive of auxiliary equipment or by means of an adjustable steam-powered installation running on hydrocarbon backup fuel, with a steam generator connected in heat with at least a high-temperature heat accumulator, a steam engine and a condenser, while multichannel support with heat exchange channels for air exit from an enclosed space and channels air from the atmosphere, connected in heat with heat exchangers, for example, heat exchangers, heat pipes, heat pumps, with each other and a low-temperature heat accumulator equipped with an additional section of reduced temperature, and the condenser of the steam power plant is connected in heat, for example, with this additional section , for example, having a temperature negative in Celsius, which is the heat of the main heat pump, driven mainly by a steam power plant, communicated with the primary section of the low-temperature heat accumulator, while the upper part of the support outside the enclosed space is equipped with an axisymmetric support with a rigid platform with an electric generating wind turbine located on it, the air outlet channel of which interacts with the wind turbine driving body, made with the possibility of swirling the air flow passing through it and communicated with the outlet ventilation ducts of the pipe support, a channel for exhaust hot gases and steam an axial installation, with a heat removal channel from heat accumulators, at least a part of these channels being configured to control their flow cross sections to control heat fluxes in the power system by means of throttle valves, while the flow part of the wind turbine contains heat exchangers for supplying heat from the air flowing through them to the low-temperature heat accumulator by heat pump and / or heat pipe, and between the support and the enclosed space there are made radial channels and heat and cold transfer, household waste, water (potable, industrial, hot) transmission with a fan and pump drive from a steam power plant directly or by means of electric motors [2].
Недостатками такой системы энергообеспечения автономного замкнутого пространства посредством многоканальной опоры башенного типа (трубы) являются большая разбросанность солнечных фотоэлементов и солнечных коллекторов, преобразующих солнечную энергию в электрическую и тепловую, и ветроустановки, преобразующей ветровую энергию в электрическую, и потребителей вырабатываемых ими электрической энергии и тепла, что может снизить эффективность их использования с учетом необходимости излишней уплаты за аренду земли и прокладывания дополнительных коммуникаций. Используемые солнечной фотоэлементы и солнечные коллекторы не достаточно эффективны, что особенно важно в безветренную погоду при отсутствии поступления электроэнергии от ветроустановки.The disadvantages of such an energy supply system for an autonomous enclosed space through a multi-channel tower support (pipe) are the large dispersion of solar photocells and solar collectors that convert solar energy into electrical and thermal energy, and wind turbines that convert wind energy into electrical energy, and consumers of the electric energy and heat generated by them, which may reduce the efficiency of their use, taking into account the need for excessive payment for land rent and additional effective communications. Used solar cells and solar collectors are not effective enough, which is especially important in calm weather in the absence of electricity from the wind turbine.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является система автономного энергообеспечения электронных объектов башни сетчатой конструкции, содержащая, по крайней мере, один ветромодуль, установленный на центральной осевой линии башни сетчатой конструкции и электрически соединенный с аккумуляторной батареей, солнечные батареи, установленные на внешней поверхности башни сетчатой конструкции ниже ветромодуля и электрически соединенные с аккумуляторной батареей, преобразователи постоянного напряжения, преобразующие входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодуля и солнечных батарей, в постоянное напряжение, пригодное для электропитания потребителей, и для зарядки вторичных аккумуляторных батарей, инверторы, преобразующие входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодуля и солнечных батарей, в переменное однофазное напряжение, пригодное для электропитания потребителей, при этом в качестве электронных объектов использовано оборудование ретранслятора [3].The closest technical solution (prototype) is a system of autonomous energy supply of electronic objects of a mesh tower, containing at least one wind module mounted on the central axial line of the mesh tower and electrically connected to the battery, solar panels mounted on the outer surface of the mesh tower structures below the wind module and electrically connected to the battery, DC / DC converters that convert the input DC voltage supplied from the power supply unit of the wind module and solar batteries to DC voltage suitable for power supply of consumers and for charging secondary batteries, inverters converting the input DC voltage coming from the power supply unit of the wind module and solar batteries to alternating single-phase voltage suitable for power supply to consumers, while relay equipment was used as electronic objects [3].
Недостатком известного технического решения (прототипа) является то, что используемые в известной системе автономного энергообеспечения электронных объектов башни сетчатой конструкции солнечные батареи недостаточно эффективны, что особенно важно в безветренную погоду при отсутствии поступления электроэнергии от ветроустановки.A disadvantage of the known technical solution (prototype) is that the solar panels used in the well-known system of autonomous energy supply of electronic objects of a tower of a mesh design are not effective enough, which is especially important in calm weather in the absence of electricity from the wind turbine.
Новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности используемых солнечных батарей.A new achievable technical result of the invention is to increase the efficiency of the used solar panels.
Новый технический результат достигается тем, что в систему автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции, содержащую, по крайней мере, один ветромодуль, связанный с башней сетчатой конструкции, солнечные батареи, закрепленные на башне, аккумуляторные батареи и систему преобразования и управления электропитанием, в отличие от прототипа введены дизель-генератор, система отражателей солнечного излучения и кондиционеры, при этом солнечные батареи закреплены на башне по ее периметру, отражатели закреплены на башне с возможностью оптического сопряжения между собой и с рабочей поверхностью части солнечных батарей, на которые не обеспечивается падение прямого солнечного излучения, для переотражения солнечного излучения на их рабочую поверхность, выходы соответствующих солнечных батарей, всех ветромодулей и дизель-генератора электрически соединены с соответствующими входами системы преобразования и управления электропитанием, выход которой электрически соединен с соответствующими входами аккумуляторных батарей, потребителей электроэнергии и кондиционерами, причем один из выходов аккумуляторных батарей электрически соединен с соответствующим входом системы преобразования и управления электропитанием.A new technical result is achieved by the fact that in a system of autonomous energy supply of electricity consumers of a tower of a mesh structure, containing at least one wind module connected to a tower of a mesh structure, solar panels mounted on the tower, rechargeable batteries and a power conversion and control system, in contrast from the prototype, a diesel generator, a system of solar radiation reflectors and air conditioners were introduced, while the solar panels are mounted on the tower along its perimeter, the reflectors are closed insulated on the tower with the possibility of optical pairing with each other and with the working surface of the part of the solar panels, on which direct solar radiation does not fall, to reflect the solar radiation on their working surface, the outputs of the corresponding solar panels, all wind modules and the diesel generator are electrically connected to the corresponding the inputs of the conversion and power management system, the output of which is electrically connected to the corresponding inputs of the batteries, consumers e electricity and air conditioning, and one of the outputs of the batteries is electrically connected to the corresponding input of the conversion and power management systems.
В систему автономного энергообеспечения могут быть введены дополнительная система отражателей солнечного излучения, а солнечные батареи выполнены с двусторонней рабочей поверхностью, при этом дополнительные отражатели закреплены на башне с возможностью оптического сопряжения с рабочими поверхностями солнечных батарей, расположенными на противоположной от Солнца стороне солнечных батарей, для переотражения солнечного излучения на их рабочую поверхность, расположенную на противоположной от Солнца стороне.An additional system of solar radiation reflectors can be introduced into the autonomous energy supply system, and the solar batteries are made with a two-sided working surface, while additional reflectors are mounted on the tower with the possibility of optical interfacing with the working surfaces of the solar panels located on the side of the solar panels opposite to the Sun for re-reflection solar radiation on their working surface, located on the opposite side from the Sun.
В систему автономного энергообеспечения может быть введена система слежения за Солнцем, при этом солнечные батареи и/или отражатели закреплены на башне с возможностью изменения их ориентации в пространстве, причем система слежения за Солнцем электрически и механически соединена с соответствующими солнечными батареями и/или отражателями для обеспечения оптимизации мощности потока падающего на рабочие поверхности солнечных батарей солнечного излучения по мере перемещения Солнца по небосклону в течение светового дня посредством изменения их ориентации в пространстве.A system for tracking the Sun can be introduced into the system of autonomous energy supply, while solar panels and / or reflectors are mounted on the tower with the possibility of changing their orientation in space, moreover, the tracking system for the Sun is electrically and mechanically connected to the corresponding solar panels and / or reflectors to provide optimizing the power of the flow of solar radiation incident on the working surfaces of solar panels as the sun moves across the horizon during daylight hours by measuring perception of their orientation in space.
Рабочие поверхности солнечных батарей могут быть выполнены V-образной формы.The working surfaces of solar panels can be made V-shaped.
В систему автономного энергообеспечения может быть введен теплообменник, контактирующий с тыльной поверхностью рабочих поверхностей солнечных батарей и обеспечивающий охлаждение рабочих поверхностей в процессе работы, при этом теплообменник выполнен с возможностью отвода нагретой воды для использования в системах отопления и/или горячего водоснабжения.A heat exchanger in contact with the rear surface of the working surfaces of solar panels and providing cooling of the working surfaces during operation can be introduced into the autonomous energy supply system, while the heat exchanger is configured to drain heated water for use in heating and / or hot water systems.
Все ветромодули могут быть установлены на центральной осевой линии внутри башни сетчатой конструкции.All wind modules can be installed on the central center line inside the mesh tower.
Все ветромодули могут быть установлены с возможностью их выдвижения за пределы башни сетчатой конструкции.All wind modules can be installed with the possibility of their extension beyond the tower of a mesh structure.
Система преобразования и управления электропитанием может быть выполнена в виде преобразователя постоянного напряжения, преобразующего входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодуля и солнечных батарей в постоянное напряжение, пригодное для электропитания потребителей электроэнергии и для зарядки аккумуляторных батарей, инвертора, преобразующего входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодуля и солнечных батарей, в переменное однофазное напряжение, пригодное для электропитания кондиционеров, и выпрямителей, преобразующих входное переменное напряжение, поступающее с дизель-генератора в постоянное напряжение, пригодное для электропитания потребителей электроэнергии и для зарядки аккумуляторных батарей, при этом выходы соответствующих солнечных батарей и всех ветромодулей электрически соединены посредством солнечных контроллеров заряда с преобразователем постоянного напряжения, соответствующие выходы дизель-генератора электрически соединены с входом выпрямителей и с распределительным щитом, отвечающим за питание кондиционеров, соответствующие выходы выпрямителей электрически соединены с потребителями электроэнергии и с соответствующими входами аккумуляторных батарей, выходы которых электрически соединены с потребителями электроэнергии, выход инвертора электрически соединен с распределительным щитом, соответствующие выходы преобразователя постоянного напряжения электрически соединены с потребителями электроэнергии и с соответствующими входами аккумуляторных батарей.The power conversion and control system can be made in the form of a DC voltage converter that converts the input DC voltage coming from the power supply unit of the wind module and solar panels to a constant voltage, suitable for powering consumers of electricity and for charging batteries, an inverter that converts the input DC voltage supplied from the power supply unit of the wind module and solar panels, to an alternating single-phase voltage suitable for electric powering the air conditioners and rectifiers, which convert the input alternating voltage coming from the diesel generator to a direct voltage suitable for powering consumers and charging batteries, while the outputs of the respective solar panels and all wind modules are electrically connected via solar charge controllers to a constant voltage converter the corresponding outputs of the diesel generator are electrically connected to the input of the rectifiers and to the distribution board, flowing for powering the air conditioners, the corresponding outputs of the rectifiers are electrically connected to the consumers of electricity and to the corresponding inputs of the batteries, the outputs of which are electrically connected to the consumers of electricity, the inverter output is electrically connected to the switchboard, the corresponding outputs of the DC / DC converter are electrically connected to the consumers of electricity and to the corresponding inputs rechargeable batteries.
На фиг. 1-5 представлены принципиальные схемы выполнения системы автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции.In FIG. Figures 1-5 are schematic diagrams of the implementation of an autonomous energy supply system for electricity consumers of a grid tower.
Система автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии (1) башни сетчатой конструкции (2) содержит ветромодуль (3), установленный на центральной осевой линии (4) внутри башни сетчатой конструкции (2), солнечные батареи (5), закрепленные на башне (2) по ее периметру, систему преобразования и управления электропитанием (6), дизель-генератор (7), систему отражателей (8) солнечного излучения, кондиционеры (9) и аккумуляторные батареи (10), при этом отражатели (8) закреплены на башне (2) с возможностью оптического сопряжения между собой и с рабочей поверхностью (11) части солнечных батарей (5), на которые не обеспечивается падение прямого солнечного излучения, для переотражения солнечного излучения на их рабочую поверхность (11) (фиг. 1).An autonomous energy supply system for electricity consumers (1) of a grid tower (2) contains a wind module (3) mounted on a central center line (4) inside a grid tower (2), solar panels (5) mounted on the tower (2) along it perimeter, a power conversion and control system (6), a diesel generator (7), a system of reflectors (8) of solar radiation, air conditioners (9) and storage batteries (10), while reflectors (8) are mounted on a tower (2) with the possibility of optical pairing with each other and with the working surface (11) of the part of solar panels (5), on which direct solar radiation does not fall, to re-reflect solar radiation on their working surface (11) (Fig. 1).
В систему автономного энергообеспечения могут быть введены дополнительная система отражателей (12) солнечного излучения, а солнечные батареи (5) выполнены с двусторонней рабочей поверхностью (11, 14), при этом дополнительные отражатели (12) закреплены на башне (2) с возможностью оптического сопряжения с рабочими поверхностями (14) солнечных батарей (5), расположенными на противоположной от Солнца стороне солнечных батарей (5), для переотражения солнечного излучения на их рабочую поверхность (14), расположенную на противоположной от Солнца стороне, а выдвигающийся ветромодуль (15) может быть установлен с возможностью выдвижения за пределы башни сетчатой конструкции (2) (фиг. 2).An additional system of solar radiation reflectors (12) can be introduced into the autonomous energy supply system, and solar batteries (5) are made with a two-sided working surface (11, 14), while additional reflectors (12) are mounted on the tower (2) with the possibility of optical coupling with the working surfaces (14) of solar batteries (5) located on the opposite side of the solar panels from the Sun (5), for re-reflection of solar radiation on their working surface (14) located on the opposite side from the Sun, retractable vetromodul (15) can be mounted to the tower extension beyond the mesh structure (2) (Fig. 2).
В систему автономного энергообеспечения может быть введена система слежения за Солнцем (16), при этом солнечные батареи (5) и/или отражатели (8, 12) закреплены на башне (2) с возможностью изменения их ориентации в пространстве, причем система слежения за Солнцем (16) электрически и механически соединена с соответствующими солнечными батареями (5) и/или отражателями (8, 12) для обеспечения оптимизации мощности потока, падающего на V-образной формы рабочие поверхности (18) солнечных батарей (5) солнечного излучения, по мере перемещения Солнца по небосклону в течение светового дня посредством изменения их ориентации в пространстве и, как следствие, повышения съема электроэнергии с солнечных батарей (5) (фиг. 3).A system for tracking the Sun (16) can be introduced into the autonomous energy supply system, while solar panels (5) and / or reflectors (8, 12) are mounted on the tower (2) with the possibility of changing their orientation in space, and the system for tracking the Sun (16) electrically and mechanically connected to the corresponding solar panels (5) and / or reflectors (8, 12) to optimize the power of the stream incident on the V-shaped working surfaces (18) of solar panels (5) of solar radiation, as the movement of the sun in the sky y during the daylight hours by changing their orientations in space and, as a consequence, increase electricity removal from solar batteries (5) (Fig. 3).
В систему автономного энергообеспечения может быть введен теплообменник (19), контактирующий с тыльной поверхностью (20) V-образной формы рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) и обеспечивающий охлаждение V-образной формы рабочих поверхностей (18) в процессе работы, при этом теплообменник (19) выполнен с возможностью отвода нагретой воды для использования в системах отопления и/или горячего водоснабжения (фиг. 4).A heat exchanger (19) can be introduced into the autonomous energy supply system, which contacts the back surface (20) of the V-shape of the working surfaces (18) of the solar batteries (5) and provides cooling of the V-shape of the work surfaces (18) during operation, when this heat exchanger (19) is configured to drain the heated water for use in heating systems and / or hot water supply (Fig. 4).
Система преобразования и управления электропитанием (6) может быть выполнена в виде преобразователя постоянного напряжения (21), преобразующего входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодулей (3, 15) и солнечных батарей (5), в постоянное напряжение, пригодное для электропитания потребителей электроэнергии (1) и для зарядки аккумуляторных батарей (10), инвертора (22), преобразующего входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодулей (3, 15) и солнечных батарей (5), в переменное однофазное напряжение, пригодное для электропитания кондиционеров (9), и выпрямителей (23), преобразующих входное переменное напряжение, поступающее с дизель-генератора (7), в постоянное напряжение, пригодное для электропитания потребителей электроэнергии (1) и для зарядки аккумуляторных батарей (10), при этом выходы соответствующих солнечных батарей (5) и всех ветромодулей (3, 15) электрически соединены посредством солнечных контроллеров заряда (24) с преобразователем постоянного напряжения (21), соответствующие выходы дизель-генератора (7) электрически соединены с входом (25) выпрямителей (23) и с распределительным щитом (27), отвечающим за питание кондиционеров (9), соответствующие выходы (28) выпрямителей (23) электрически соединены с потребителями электроэнергии (1) и с соответствующими входами (26) аккумуляторных батарей (10), выходы (29) которых электрически соединены с потребителями электроэнергии (1), выход (13) инвертора (22) электрически соединен с распределительным щитом (27), соответствующие выходы (17) преобразователя постоянного напряжения (21) электрически соединены с потребителями электроэнергии (1) и с соответствующими входами (26) аккумуляторных батарей (10) (фиг. 5).The power conversion and control system (6) can be made in the form of a constant voltage converter (21) that converts the input DC voltage coming from the power supply unit of wind modules (3, 15) and solar panels (5) into a constant voltage suitable for power supply to consumers electricity (1) and for charging batteries (10), an inverter (22) that converts the input DC voltage coming from the power supply unit of the wind modules (3, 15) and solar panels (5) into alternating single-phase voltage suitable for powering air conditioners (9) and rectifiers (23), which convert the input alternating voltage coming from the diesel generator (7) into direct voltage, suitable for powering electric consumers (1) and for charging batteries (10) while the outputs of the respective solar panels (5) and all wind modules (3, 15) are electrically connected via solar charge controllers (24) to a DC / DC converter (21), the corresponding outputs of the diesel generator (7) are electrically connected with the input (25) of the rectifiers (23) and with the distribution board (27) responsible for supplying the air conditioners (9), the corresponding outputs (28) of the rectifiers (23) are electrically connected to the consumers of electricity (1) and to the corresponding inputs (26) batteries (10), the outputs (29) of which are electrically connected to consumers of electricity (1), the output (13) of the inverter (22) is electrically connected to a switchboard (27), the corresponding outputs (17) of the DC / DC converter (21) are electrically connected with consumers of electricity (1) and with the corresponding inputs (26) of the batteries (10) (FIG. 5).
Ветромодули (3, 15) предназначены для преобразования с высоким КПД кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения вала с целью автономного снабжения электроэнергией потребителей электроэнергии в районах со среднегодовой скоростью ветра не менее 4 м/с.Wind modules (3, 15) are designed to convert high-efficiency kinetic wind energy into mechanical shaft rotation energy in order to autonomously supply electricity to electricity consumers in areas with an average annual wind speed of at least 4 m / s.
В качестве ветромодулей (3, 15) могут быть использованы: 1) ветровая установка из сверхпрочного алюминиевого сплава фирмы Helix Wind мощностью на 2,5 или 5 кВт, имеющую вертикальную ось, или 2) ветровая роторная турбина Болотова [3] мощностью на 700 Вт или 2 кВт, представляющая собой центростремительную турбину, состоящую из неподвижного наружного статора и ротора вращения. Конец вала турбины соединен непосредственно с электрогенератором специальной конструкции. Внутренняя аэродинамика модулей согласована с местными свойствами ветра, а количество установленных модулей определяется требуемой мощностью ветроэлектростанции.The following can be used as wind modules (3, 15): 1) a wind installation from Helix Wind heavy-duty aluminum alloy with a power of 2.5 or 5 kW with a vertical axis, or 2) a Bolotov wind turbine [3] with a power of 700 W or 2 kW, which is a centripetal turbine consisting of a fixed external stator and a rotor of rotation. The end of the turbine shaft is connected directly to a specially designed electric generator. The internal aerodynamics of the modules are consistent with the local properties of the wind, and the number of installed modules is determined by the required power of the wind farm.
Солнечные батареи (5) предназначены для обеспечения электропитанием потребителей электроэнергии (1) в периоды безветрия и, при необходимости, подогрева воды для использования в системах отопления и/или горячего водоснабжения.Solar batteries (5) are designed to provide power to consumers of electricity (1) during periods of calm and, if necessary, heating water for use in heating systems and / or hot water supply.
В качестве солнечных батарей (5) (рис. 1, 2) могут быть использованы последовательно соединенные покупные модули суммарным напряжением от 52 до 56 В и суммарной мощностью до 500 Вт.As solar panels (5) (Fig. 1, 2), purchased-connected modules with a total voltage of 52 to 56 V and a total power of up to 500 W can be used in series.
Использование V-образной формы рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) позволяет повысить светопоглощающую способность рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) вследствие того, что свет в таких световых ловушках отражается до нескольких раз от активных слоев рабочих поверхностей (18) и, тем самым, увеличивает вероятность полного светопоглощения падающего на рабочую поверхность (18) светового излучения. Кроме этого V-образная форма рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) позволяет поглощать световое излучение при гораздо более низком положении Солнца над горизонтом, чем для солнечных батарей (5) с плоской рабочей поверхностью (11). V-образная форма рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) позволяет также устанавливать их по отношению к падающим солнечным лучам не строго перпендикулярно, как, например, в случае солнечных батарей (5) с плоскими рабочими поверхностями (11, 14) для обеспечения максимально эффективной их эксплуатации, а под некоторым углом. Последнее не только не снижает эффективности рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) V-образной формы, но и позволяет более гибко функционировать системе слежения за Солнцем (16) при ориентации рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) V-образной формы и отражателей (8, 12) по мере перемещения Солнца по небосводу в течение светового дня. При этом эффективность рабочих поверхностей (18) солнечных батарей (5) V-образной формы возрастает на 10% (рис. 3, 4).The use of a V-shape of the working surfaces (18) of solar panels (5) allows to increase the light-absorbing ability of the working surfaces (18) of solar panels (5) due to the fact that light in such light traps is reflected up to several times from the active layers of the working surfaces (18) and, thereby, increases the probability of complete light absorption of light radiation incident on the working surface (18). In addition, the V-shape of the working surfaces (18) of solar panels (5) allows you to absorb light radiation at a much lower position of the Sun above the horizon than for solar panels (5) with a flat working surface (11). The V-shape of the working surfaces (18) of the solar panels (5) also makes it possible to set them with respect to the incident solar rays not strictly perpendicularly, as, for example, in the case of solar panels (5) with flat working surfaces (11, 14) to ensure their most efficient operation, and at some angle. The latter not only does not reduce the efficiency of the working surfaces (18) of solar panels (5) of a V-shape, but also allows for more flexible functioning of the solar tracking system (16) with the orientation of the working surfaces (18) of solar panels (5) of a V-shape and reflectors (8, 12) as the Sun moves across the sky during daylight hours. Moreover, the efficiency of the working surfaces (18) of solar panels (5) of a V-shape increases by 10% (Fig. 3, 4).
Дизель-генератор (7) предназначен для электропитания кондиционеров (9) и через выпрямители (23), преобразующие входное переменное напряжение, поступающее с дизель-генератора (7), в постоянное напряжение, для электропитания потребителей электроэнергии (1) и зарядку аккумуляторных батарей (10) до определенного уровня при их разрядке.The diesel generator (7) is designed to power the air conditioners (9) and through rectifiers (23) that convert the input alternating voltage coming from the diesel generator (7) into direct voltage, for powering consumers of electricity (1) and charging batteries ( 10) to a certain level when they are discharged.
В качестве дизель-генератора (7) может быть использован покупной дизель-генератор постоянного тока необходимой мощности.As a diesel generator (7), a purchased direct current diesel generator of the required power can be used.
Система преобразования и управления электропитанием (6) предназначена для запуска дизель-генератора (7) при разрядке аккумуляторных батарей (10) до определенного минимального уровня или отключения при зарядке аккумуляторных батарей (10) до определенного уровня. Система преобразования и управления электропитанием (6) предназначена также для преобразования входного постоянного напряжения, поступающего с блока электропитания ветромодулей (3, 15) и солнечных батарей (5), в постоянное напряжение, пригодное для электропитания потребителей электроэнергии (1) и для зарядки аккумуляторных батарей (10), и преобразования входного постоянного напряжения, поступающего с блока электропитания ветромодулей (3, 15) и солнечных батарей (5), в переменное однофазное напряжение, пригодное для электропитания потребителей электроэнергии (1).The power conversion and control system (6) is designed to start the diesel generator (7) when the batteries (10) are discharged to a certain minimum level or turn off when charging batteries (10) to a certain level. The power conversion and control system (6) is also designed to convert the input DC voltage coming from the power supply unit of wind modules (3, 15) and solar panels (5) to a constant voltage suitable for power supply of electricity consumers (1) and for charging batteries (10), and the conversion of the input DC voltage coming from the power supply unit of wind modules (3, 15) and solar panels (5), into an alternating single-phase voltage suitable for power supply to consumers electricity (1).
В качестве системы преобразования и управления электропитанием (6) может быть использована, например, система управления IntegraTel ООО «Промышленные силовые машины», доработанная в соответствии со схемой, представленной на фиг. 5.As a conversion and power management system (6), for example, the IntegraTel control system of Industrial Power Machines LLC, modified in accordance with the circuit shown in FIG. 5.
Аккумуляторные батареи (10) предназначены для накопления энергии, вырабатываемой солнечными батареями (5), ветромодулями (3, 15) и дизель-генератором (7).Rechargeable batteries (10) are designed to store energy produced by solar panels (5), wind modules (3, 15) and a diesel generator (7).
В качестве аккумуляторной батареи (10) может быть использована покупная герметизированная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея глубокого разряда с абсорбированным электролитом и с встроенными регулирующими клапанами и системой рекомбинации с рабочим напряжением - 12 В и номинальной емкостью - не менее 100 А×ч, не требующая обслуживания в течение всего срока службы фирмы Coslight типа 6-GFM (С) в виде не менее чем 4-х последовательно соединенных аккумуляторных батарей.As a rechargeable battery (10), a commercially available deep-sealed lead-acid rechargeable battery with an absorbed electrolyte and with built-in control valves and a recombination system with an operating voltage of 12 V and a nominal capacity of at least 100 Ah, which does not require maintenance, can be used during the entire life of Coslight, type 6-GFM (C) in the form of at least 4 series-connected batteries.
Кондиционеры (9) предназначены для поддержания заданного интервала температур, например, в помещении, где размещено радиотрансляционное и телекоммуникационное оборудование.Air conditioners (9) are designed to maintain a given temperature range, for example, in a room where broadcasting and telecommunication equipment is located.
В качестве кондиционера (9) может быть использован покупной кондиционер постоянного тока необходимой мощности, например Daikin FT45 корпорации DAIKIN INDUSTRIES, LTD (Япония).As an air conditioner (9), a commercially available DC air conditioner of the required power can be used, for example, Daikin FT45 of DAIKIN INDUSTRIES, LTD corporation (Japan).
Системы отражателей (8, 12) солнечного излучения предназначены для переотражения солнечного излучения на рабочую поверхность (11, 14, 18) солнечных батарей (5), на которые не обеспечивается падение прямого солнечного излучения.Solar reflector systems (8, 12) are designed to re-reflect solar radiation onto the working surface (11, 14, 18) of solar batteries (5), onto which direct solar radiation does not fall.
В качестве отражателей (8, 12) могут быть использованы покупные зеркальные, в том числе параболические, поверхности.As reflectors (8, 12), purchased mirrored, including parabolic, surfaces can be used.
Система слежения за Солнцем (16) предназначена для обеспечения оптимизации мощности потока падающего на рабочие поверхности (11, 14, 18) солнечных батарей (5) солнечного излучения по мере перемещения Солнца по небосклону в течение светового дня посредством изменения их ориентации в пространстве.The sun tracking system (16) is designed to optimize the power of the flow of solar radiation (5) from the solar batteries (5) incident on the working surfaces (11, 14, 18) as the sun moves across the sky during daylight hours by changing their orientation in space.
В качестве системы слежения за Солнцем (16) могут быть использованы технические решения по патентам РФ на изобретение №2090777 или №2416767.As a system for tracking the sun (16), technical solutions can be used for RF patents for invention No. 2090777 or No. 2416767.
Башня сетчатой конструкции (2) предназначена для размещения электронных объектов, например радиотрансляционного и телекоммуникационного оборудования (стационарная возимая базовая станция, персональные (портативные) радиостанции типа NOKIA FLEXI и групповые зарядные устройства для них, портативные компьютеры, энергосберегающие лампы, сотовые телефоны и др.), солнечных батарей (5) и ветромодулей (3, 15), а также электропитания электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1), например электронасоса, кондиционеров, нагрева воды и воздуха в системах отопления и горячего водоснабжения, зарядки электромобилей и т.п. посредством солнечных батарей (5) и ветромодулей (3, 15).The mesh tower (2) is designed to accommodate electronic objects, such as radio broadcasting and telecommunication equipment (stationary mobile base station, personal (portable) radio stations of the NOKIA FLEXI type and group chargers for them, laptop computers, energy-saving lamps, cell phones, etc.) solar panels (5) and wind modules (3, 15), as well as the power supply of electronic objects and other consumers of electricity (1), for example, an electric pump, air conditioners, water heating and air ha in the heating and hot water systems, electric charge, etc. by means of solar panels (5) and wind modules (3, 15).
В качестве башни сетчатой конструкции (2) могут быть использованы технические решения по авторским свидетельствам №757673 или №779562.As a tower of a mesh construction (2), technical solutions can be used according to copyright certificates No. 757673 or No. 779562.
Теплообменник (19) предназначен для охлаждения рабочих поверхностей (11, 14, 18) солнечных батарей (5) в процессе работы с целью повышения эффективности работы солнечных батарей (5) и, при необходимости, подвода нагретой при охлаждении рабочих поверхностей (11, 14, 18) солнечных батарей (5) воды для использования в системах отопления и/или горячего водоснабжения.The heat exchanger (19) is designed to cool the working surfaces (11, 14, 18) of solar panels (5) during operation in order to increase the efficiency of solar batteries (5) and, if necessary, supply hot working surfaces during cooling (11, 14, 18) solar panels (5) water for use in heating and / or hot water systems.
В качестве теплообменника (19) могут быть использованы, например, покупные теплообменники необходимой мощности.As a heat exchanger (19), for example, purchased heat exchangers of the required power can be used.
Контроллеры заряда (24) предназначены для оптимального заряда аккумуляторов от солнечных батарей (5) или других источников постоянного напряжения. В качестве контроллеров заряда (24) могут быть использованы, например, покупные контроллеры заряда МРРТ 60А фирмы Voltronic Power.Charge controllers (24) are designed to optimally charge batteries from solar panels (5) or other sources of constant voltage. As charge controllers (24), for example, purchased MPT 60A charge controllers from Voltronic Power can be used.
Система автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции работает следующим образом.The system of autonomous energy supply of electricity consumers of the grid tower works as follows.
После сооружения башни сетчатой конструкции (2), например радиотрансляционной вышки в труднодоступных и необитаемых районах, и размещения на ней электронных объектов, например радиотрансляционного и телекоммуникационного оборудования (стационарная возимая базовая станция, персональные (портативные) радиостанции типа NOKIA FLEXI компании Nokia Siemens Networks и групповые зарядные устройства для них, портативные компьютеры, энергосберегающие лампы, сотовые телефоны и др.), осуществляют монтаж элементов система автономного энергообеспечения данных электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1) в соответствии с фиг. 1-5.After the construction of a mesh tower (2), for example, a broadcast tower in hard-to-reach and uninhabited areas, and the placement of electronic objects on it, such as radio broadcast and telecommunication equipment (stationary mobile base station, personal (portable) NOKIA FLEXI type radio stations from Nokia Siemens Networks and group chargers for them, laptop computers, energy-saving lamps, cell phones, etc.), they carry out the installation of elements of an autonomous energy supply system for data e electronic objects and other consumers of electricity (1) in accordance with FIG. 1-5.
По завершении монтажа элементов система автономного энергообеспечения электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1) осуществляют запуск солнечной батареи (5) и/или ветромодулей (3, 15) в зависимости от наличия Солнца и ветра.Upon completion of the installation of the elements, the autonomous energy supply system of electronic objects and other electricity consumers (1) starts the solar battery (5) and / or wind modules (3, 15) depending on the presence of the Sun and wind.
При необходимости подключают систему слежения за Солнцем (16) для оптимизации мощности потока, падающего на рабочие поверхности (11, 14, 18) солнечных батарей (5) солнечного излучения, по мере перемещения Солнца по небосклону в течение светового дня посредством изменения их ориентации в пространстве и, как следствие, повышения съема электроэнергии с солнечных батарей (5) (фиг. 3).If necessary, connect the Sun tracking system (16) to optimize the power of the stream incident on the working surfaces (11, 14, 18) of the solar batteries (5) of solar radiation, as the Sun moves across the sky during daylight hours by changing their orientation in space and, as a result, increase the removal of electricity from solar panels (5) (Fig. 3).
При необходимости подключают также теплообменник (19) для охлаждения рабочих поверхностей (11, 14, 18) солнечных батарей (5) в процессе работы с целью повышения эффективности работы солнечных батарей (5) и подвода, при необходимости, нагретой при охлаждении рабочих поверхностей (11, 14, 18) солнечных батарей (5) воды для использования в системах отопления и/или горячего водоснабжения (фиг. 4).If necessary, a heat exchanger (19) is also connected to cool the working surfaces (11, 14, 18) of the solar batteries (5) during operation in order to increase the efficiency of the solar panels (5) and supply, if necessary, heated when the working surfaces are cooled (11) , 14, 18) solar panels (5) of water for use in heating systems and / or hot water supply (Fig. 4).
Получаемая при этом от солнечной батареи (5) и/или ветромодулей (3, 15) электро- и тепловая энергия обеспечивают электропитание электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1), зарядку аккумуляторных батарей (10) для обеспечения электропитания электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1) в темное время суток, при отсутствии солнечного излучения и/или отсутствия ветра необходимой мощности и, как следствие, недостаток электроснабжения прежде всего электронных объектов, а также подачу тепла, при необходимости, в системы отопления и/или горячего водоснабжения.The electric and thermal energy obtained from the solar battery (5) and / or wind modules (3, 15) provide power to electronic objects and other consumers of electricity (1), charge batteries (10) to provide power to electronic objects and other consumers of electricity (1) in the dark, in the absence of solar radiation and / or the absence of wind of the required power and, as a result, the lack of power supply primarily to electronic objects, as well as the supply of heat, if necessary, to the heating and / or hot water supply systems.
При необходимости, особенно в период ввода системы автономного энергообеспечения электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1) в эксплуатацию, подключают дизель-генератор (7) для электропитания электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1) при недостаточной зарядке аккумуляторных батарей (10), в частности, вследствие недостаточного поступления электропитания для электронных объектов и других потребителей электроэнергии (1) из-за нестабильности работы солнечной батареи (5) и/или ветромодулей (3, 15) в период их отладки и вывода на проектную мощность.If necessary, especially during the period when the autonomous energy supply system of electronic facilities and other electricity consumers (1) is put into operation, a diesel generator (7) is connected to power electronic objects and other electricity consumers (1) when the batteries are insufficiently charged (10), in particular, due to insufficient supply of power for electronic objects and other consumers of electricity (1) due to the instability of the solar battery (5) and / or wind modules (3, 15) during their debugging and output at full capacity.
В обычном режиме потребители электроэнергии (1), например радиотрансляционное и телекоммуникационное оборудование, питаются от солнечной батареи (5) и/или ветромодулей (3, 15) через преобразователь постоянного напряжения (21), преобразующий входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодулей (3, 15) и солнечных батарей (5), в постоянное напряжение, пригодное для электропитания потребителей электроэнергии (1) и/или через инвертор (22), преобразующий входное постоянное напряжение, поступающее с блока электропитания ветромодулей (3, 15) и/или солнечных батарей (5), в переменное однофазное напряжение, пригодное для электропитания кондиционеров (9).In normal mode, consumers of electricity (1), for example, radio and telecommunication equipment, are powered by a solar battery (5) and / or wind modules (3, 15) through a constant voltage converter (21), which converts the input constant voltage coming from the power supply unit of the wind modules ( 3, 15) and solar panels (5), into a constant voltage, suitable for power supply of electricity consumers (1) and / or through an inverter (22), which converts the input constant voltage coming from the wind power supply unit odules (3, 15) and / or solar cells (5) in an alternating single phase voltage suitable for the power supply conditioner (9).
В течение дня энергии, вырабатываемой солнечной батареей (5) и/или ветромодулями (3, 15), как правило, достаточно для электропитания потребителей электроэнергии (1) и кондиционеров (9). Если энергии, вырабатываемой солнечной батареей (5) и/или ветромодулями (3, 15), больше, чем требуется для электропитания потребителей электроэнергии (1) и кондиционеров (9), то избыточная электроэнергия от солнечной батареи (5) и/или ветромодулей (3, 15) направляется на зарядку аккумуляторных батарей (10).During the day, the energy generated by the solar battery (5) and / or wind modules (3, 15) is usually enough to power consumers (1) and air conditioners (9). If the energy generated by the solar battery (5) and / or wind modules (3, 15) is greater than that required for power supply of electricity consumers (1) and air conditioners (9), then excess electricity from the solar battery (5) and / or wind modules ( 3, 15) is sent to charge the batteries (10).
Если вследствие безветрия и отсутствия Солнца электропитание потребителей электроэнергии (1) и кондиционеров (9) от солнечной батареи (5) и/или ветромодулей (3, 15) прекращается, электропитание потребителей электроэнергии (1) и кондиционеров (9) обеспечивается от аккумуляторных батарей (10).If, as a result of calm and lack of the Sun, the power supply to consumers of electricity (1) and air conditioners (9) from the solar battery (5) and / or wind modules (3, 15) ceases, the power supply to consumers of electricity (1) and air conditioners (9) is provided from rechargeable batteries ( 10).
В случае разрядки аккумуляторных батарей (10) при электропитании потребителей электроэнергии (1) и кондиционеров (9) до определенного минимального уровня и при отсутствии возможности электропитания потребителей электроэнергии (1) и кондиционеров (9), например, вследствие безветрия и отсутствия Солнца система преобразования и управления электропитанием (6) запускает дизель-генератор (7), который одновременно обеспечивает электропитание кондиционеров (9) и через выпрямители (23), преобразующие входное переменное напряжение, поступающее с дизель-генератора (7), в постоянное напряжение, электропитание потребителей электроэнергии (1) и зарядку аккумуляторных батарей (10). Когда аккумуляторные батареи (10) заряжаются до определенного уровня, система преобразования и управления электропитанием (6) отключает дизель-генератор (7).If the batteries (10) are discharged when the power consumers (1) and air conditioners (9) are supplied to a certain minimum level and if there is no possibility of power supply to the electricity consumers (1) and air conditioners (9), for example, due to calm and the absence of the Sun, the conversion power control (6) starts the diesel generator (7), which simultaneously provides power to the air conditioners (9) and through rectifiers (23) that convert the input alternating voltage coming from the diesel -Generator (7) into a DC voltage, power electrical consumers (1), and charging the batteries (10). When the batteries (10) are charged to a certain level, the power conversion and control system (6) disables the diesel generator (7).
На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является следующее.Based on the foregoing, a new achievable technical result of the invention in comparison with the prototype is the following.
1. Повышение эффективности используемых солнечных батарей не менее чем на 10% за счет использования систем слежения за Солнцем и отражателей солнечного излучения, V-образной формы рабочих поверхностей солнечных батарей, солнечных батарей с двусторонней рабочей поверхностью и теплообменника.1. Increasing the efficiency of used solar panels by at least 10% through the use of solar tracking systems and solar reflectors, V-shaped working surfaces of solar panels, solar panels with a double-sided working surface and a heat exchanger.
2. Повышение устойчивости и эффективности эксплуатации системы автономного энергообеспечения потребителей электроэнергии башни сетчатой конструкции не менее чем на 10% за счет повышения эффективности используемых солнечных батарей, что особенно актуально в труднодоступных и необитаемых районах.2. Improving the stability and efficiency of the operation of the system of autonomous energy supply of electricity consumers of the grid tower by at least 10% by increasing the efficiency of the used solar panels, which is especially important in remote and uninhabited areas.
3. Возможность эффективно выполнять функции электро- и теплозаправочной станции, а при избытке электроэнергии накапливать ее в соответствующих энергоаккумулирующих устройствах.3. The ability to effectively perform the functions of an electric and heat-filling station, and in case of excess electricity, accumulate it in appropriate energy storage devices.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство РФ №1687113, МКИ F03D 9/02, 1991.1. Copyright certificate of the Russian Federation No. 1687113,
2. Патент РФ №2352866, МКИ F24D 15/02, 2009.2. RF patent No. 2352866,
3. Трофимов Г.Г. Возможности применения передовых технологий по внедрению ЭЭ и использования ВИЭ в Казахстане. - Third International Forum: Energy for Sustainable Development. - Capacity building for energy efficiency and access to cleaner energy in Central Asia and neighboring regions. - Kyrgyzstan, Issyk Kul Lake, 12-14 September 2012. - http://www.unece.org/füeadmin/DAM/energy/se/pp/eneff/IEEForum_Issyk_Kul_Lake_Sept.2012/day_2/workshop_4/2_German_Trofimov_Kazakhstan_Rus.pdf3. Trofimov G.G. Possibilities of applying advanced technologies for the implementation of energy efficiency and the use of renewable energy in Kazakhstan. - Third International Forum: Energy for Sustainable Development. - Capacity building for energy efficiency and access to cleaner energy in Central Asia and neighboring regions. - Kyrgyzstan, Issyk Kul Lake, 12-14 September 2012. - http://www.unece.org/füeadmin/DAM/energy/se/pp/eneff/IEEForum_Issyk_Kul_Lake_Sept.2012/day_2/workshop_4/2_German_Trofimov_Kazakhstan_Rus.pdf
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015116730/06A RU2584057C1 (en) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015116730/06A RU2584057C1 (en) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2584057C1 true RU2584057C1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56011949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015116730/06A RU2584057C1 (en) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2584057C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU176781U1 (en) * | 2016-09-12 | 2018-01-29 | Евгений Валерьевич Николаев | Wind power plant |
| RU2644000C1 (en) * | 2016-10-26 | 2018-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Аэроглоуб" (ООО "Аэроглоуб") | Wind power plant |
| RU2680642C1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-02-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Wind and sun plant of autonomous power supply |
| RU2756218C1 (en) * | 2020-08-03 | 2021-09-28 | Николай Николаевич Кириллов | Columbarium for memorial complexes |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU35386U1 (en) * | 2003-09-24 | 2004-01-10 | Царев Виктор Владимирович | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL SPACES |
| KR20040063853A (en) * | 2004-06-03 | 2004-07-14 | 김영각 | Wind power generation by using heat and large solar apparatus |
| RU63464U1 (en) * | 2006-12-25 | 2007-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет | AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM |
| KR20110048782A (en) * | 2009-11-03 | 2011-05-12 | 윤정산 | Installed wind power generators solar power devices |
| CN102361416A (en) * | 2011-07-07 | 2012-02-22 | 天津镇洋科技有限公司 | Atmospheric monitoring and air purifying tower for generating power by adopting solar energy and wind energy |
| US8288884B1 (en) * | 2009-10-15 | 2012-10-16 | William Malcolm | Wind turbine with integrated solar panels |
| KZ27817B (en) * | 2012-07-13 | 2013-12-18 | ||
| CN103825533A (en) * | 2014-02-26 | 2014-05-28 | 齐齐哈尔大学 | Power supplying and cooling device for communication device |
-
2015
- 2015-04-30 RU RU2015116730/06A patent/RU2584057C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU35386U1 (en) * | 2003-09-24 | 2004-01-10 | Царев Виктор Владимирович | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL SPACES |
| KR20040063853A (en) * | 2004-06-03 | 2004-07-14 | 김영각 | Wind power generation by using heat and large solar apparatus |
| RU63464U1 (en) * | 2006-12-25 | 2007-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет | AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM |
| US8288884B1 (en) * | 2009-10-15 | 2012-10-16 | William Malcolm | Wind turbine with integrated solar panels |
| KR20110048782A (en) * | 2009-11-03 | 2011-05-12 | 윤정산 | Installed wind power generators solar power devices |
| CN102361416A (en) * | 2011-07-07 | 2012-02-22 | 天津镇洋科技有限公司 | Atmospheric monitoring and air purifying tower for generating power by adopting solar energy and wind energy |
| KZ27817B (en) * | 2012-07-13 | 2013-12-18 | ||
| CN103825533A (en) * | 2014-02-26 | 2014-05-28 | 齐齐哈尔大学 | Power supplying and cooling device for communication device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU176781U1 (en) * | 2016-09-12 | 2018-01-29 | Евгений Валерьевич Николаев | Wind power plant |
| RU2644000C1 (en) * | 2016-10-26 | 2018-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Аэроглоуб" (ООО "Аэроглоуб") | Wind power plant |
| RU2680642C1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-02-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Wind and sun plant of autonomous power supply |
| RU2756218C1 (en) * | 2020-08-03 | 2021-09-28 | Николай Николаевич Кириллов | Columbarium for memorial complexes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2890329T3 (en) | Domestic power installation and operation method for operating a domestic power installation | |
| RU2584057C1 (en) | System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure | |
| US20050109387A1 (en) | System and method for thermal to electric conversion | |
| EP2012366A2 (en) | Photovoltaic system with improved efficiency and increment method of the electrical energy production of at least a thermo-photovoltaic solar module | |
| KR101015804B1 (en) | Multiple purpose integrated power cogeneration system using solar energy and wind power | |
| CN204597821U (en) | Thermo-electric generation system | |
| CN105723086B (en) | Storage of solar energy | |
| CN102287963A (en) | Energy-storing type wind-driven generation cooling and heating system | |
| Psomopoulos | Solar energy: Harvesting the sun’s energy for a sustainable future | |
| JP2011217590A (en) | Air conditioning system | |
| CN111416391A (en) | Building energy-saving comprehensive utilization system based on wind-solar distributed power supply and control method | |
| CN108736518B (en) | Comprehensive energy supply system and method for urban complex and large public building group | |
| CN101929445A (en) | Distributed solar energy combined heating/cooling-power system | |
| RU185808U1 (en) | Greenhouse complex with combined heat supply system | |
| CN202082057U (en) | Hot-sand heat-storage solar disc Strling generator | |
| KR101179686B1 (en) | Solar energy devices for public building simultaneously use solar thermal and photovoltaic system | |
| RU89784U1 (en) | BLOCK AND COMPLETE DEVICE FOR ELECTRICAL SUPPLY (OPTIONS) | |
| CN217388579U (en) | PVT light and heat storage type water source heat pump system | |
| Onur et al. | Design and analysis of mobile hybrid energy system for off-grid applications | |
| KR200357241Y1 (en) | Traveling solar power plant | |
| WO2003087674A1 (en) | An autonomous unit for supplying energy | |
| Sayegh et al. | Design and experimental study for using PV/T collectors in the faculty of mechanical engineering university of Aleppo | |
| CN210371023U (en) | Wind-solar complementary power generation system based on power generation air conditioner | |
| CN209994164U (en) | Energy storage device | |
| Sheikh | Efficient utilization of solar energy for domestic applications |