RU41189U1

RU41189U1 - SOLAR POWER SYSTEM

Info

Publication number: RU41189U1
Application number: RU2004117144/22U
Authority: RU
Inventors: С.Н. Андреев
Original assignee: Андреев Сергей Николаевич
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2004-10-10

Abstract

Полезная модель относится к энергетике, использующей возобновляемые источники энергии, а более конкретно к солнечным энергетическим системам. Солнечная энергетическая система, содержит солнечные энергетические установки, связанные с энергетической системой потребителя. Новым является то, что солнечные энергетические установки (1) объединены в единую энергетическую систему, охватывающую поверхность земного шара кольцом в экваториальной зоне между Северным и Южным тропиками.The utility model relates to energy using renewable energy sources, and more particularly to solar energy systems. Solar energy system, contains solar energy installations associated with the energy system of the consumer. What is new is that solar power plants (1) are combined into a single energy system, covering the surface of the globe with a ring in the equatorial zone between the North and South tropics.

Description

М.Кл.7 H 01 L 31/052 Солнечная энергетическая системаM.C. 7 H 01 L 31/052 Solar energy system

Полезная модель относится к энергетике, использующей возобновляемые источники энергии, а более конкретно к солнечным энергетическим системам. Наиболее успешно настоящая полезная модель может быть использовано при создании глобальной солнечной энергетической системы, связанной с едиными энергетическими системами потребителей.The utility model relates to energy using renewable energy sources, and more particularly to solar energy systems. The most successful real utility model can be used to create a global solar energy system associated with unified energy systems of consumers.

Известна солнечная энергетическая система, применяемая в Нидерландах (смотри РЖ ВИНИТИ "Нетрадиционные и возобнавляемые источники энергии" No 10, Москва 2001 год, с.10, реферат 01.10-22Ф.114). Эта солнечная энергетическая система находится в г.Амстердаме в квартале Nieuw Sloten. Фотоэлектрическая установка имеет общую площадь солнечных батарей порядка 2358 м² и мощность 250 кВт. Фотоэлектрическая установка включена в электрическую сеть квартала. Солнечные батареи площадью от 150 до 317 м² размещены как на крышах зданий с углом наклона 20°, так и на фасаде с углом наклона к горизонту 80°. Система показала свою достаточно высокую эффективность. Планируется оснащение строящихся домов аналогичными системами (80 тыс.м²).The solar energy system used in the Netherlands is known (see RZ VINITI Non-traditional and Renewable Energy Sources No 10, Moscow 2001, p.10, abstract 01.10-22F.114). This solar power system is located in Amsterdam in the Nieuw Sloten quarter. The photovoltaic installation has a total solar cell area of about 2358 m ² and a power of 250 kW. The photovoltaic installation is included in the electric network of the quarter. Solar panels ranging from 150 to 317 m ² are located both on the roofs of buildings with an angle of inclination of 20 °, and on the facade with an angle of inclination of 80 ° to the horizon. The system has shown its fairly high efficiency. It is planned to equip the houses under construction with similar systems (80 thousand m ² ).

Однако, очевидно, что данная солнечная энергетическая система обеспечивает выработку электроэнергии только в дневное время суток и в солнечную погоду, которая чаще всего бывает в летнее время года. Это является недостатком этой и любой другой солнечной энергетической системы.However, it is obvious that this solar energy system provides power generation only in the daytime and in sunny weather, which most often happens in the summer. This is a disadvantage of this and any other solar energy system.

Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является солнечная энергетическая система, применяемая в Калифорнии (смотри РЖ ВИНИТИ "Нетрадиционные и возобнавляемые источники энергии" No The closest analogue of the claimed utility model is the solar energy system used in California (see RZ VINITI "Unconventional and Renewable Energy Sources" No

8, Москва 1996 год, с.3, реферат 8.90.15). Эта солнечная энергетическая система содержит девять солнечных энергетических установок суммарной мощностью 354 МВт. Они отдают электроэнергию в региональную энергосистему SCE. Установки вводились в эксплуатацию с 1984 по 1990 годы. Увеличение количества установок в системе способствовало снижению себестоимости солнечной электроэнергии.8, Moscow 1996, p. 3, abstract 8.90.15). This solar power system contains nine solar power plants with a total capacity of 354 MW. They deliver electricity to the regional SCE power system. The units were put into operation from 1984 to 1990. An increase in the number of installations in the system helped to reduce the cost of solar electricity.

Однако, совершенно очевидно, что и данная солнечная энергетическая система, как и рассмотренная выше, обеспечивает выработку электроэнергии только в дневное время суток и в солнечную погоду. Это является недостатком этой и любой из других известных местных солнечных энергетических систем.However, it is clear that this solar energy system, as discussed above, provides electricity only in the daytime and in sunny weather. This is a disadvantage of this and any of the other known local solar energy systems.

В основу настоящей полезной модели была положена задача разработать солнечную энергетическую систему, которая обеспечивала бы непрерывную по времени и не зависящую от времени года выработку электроэнергии.The basis of this utility model was the task of developing a solar energy system that would provide continuous in time and independent of the time of year electricity generation.

Поставленная задача решается тем, что в солнечной энергетической системе, содержащей солнечные энергетические установки, связанные с энергетической системой потребителя, новым является то, что солнечные энергетические установки объединены в единую энергетическую систему охватывающую поверхность земного шара кольцом в экваториальной зоне между Северным и Южным тропиками.The problem is solved in that in a solar power system containing solar power plants associated with the consumer's energy system, it is new that solar power plants are combined into a single power system covering the surface of the globe with a ring in the equatorial zone between the North and South tropics.

Благодаря такому решению под воздействием солнечного излучения непрерывно в течение суток и в течение всего года всегда будет находиться ряд солнечных энергетических установок этой глобальной системы, которые будут непрерывно вырабатывать электрическую энергию и отдавать ее в единую энергетическую систему.Thanks to this solution, under the influence of solar radiation continuously throughout the day and throughout the year there will always be a number of solar power plants of this global system that will continuously generate electrical energy and give it to a single energy system.

Ниже сущность настоящей полезной модели более подробно поясняется конкретными примерами ее осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:Below, the essence of this utility model is explained in more detail with specific examples of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг.1 схематично представлена карта мира с заявляемой солнечной единой энергетической системой в варианте размещения ее солнечных энергетических установок по экватору земного шара;figure 1 schematically presents a map of the world with the claimed solar unified energy system in the embodiment of the placement of its solar power plants at the equator of the globe;

на фиг.2 схематично представлена карта мира с заявляемой солнечной единой энергетической системой в варианте размещения ее солнечных энергетических установок в экваториальной зоне земного шара между Северным и Южным тропиками.figure 2 schematically presents a map of the world with the claimed solar unified energy system in the variant of placing its solar power plants in the equatorial zone of the globe between the North and South tropics.

на фиг.3 схематично представлена карта мира с заявляемой солнечной единой энергетической системой в варианте размещения ее солнечных энергетических установок только на водной поверхности в экваториальной зоне земного шара между Северным и Южным тропиками.figure 3 schematically shows a map of the world with the claimed solar unified energy system in the variant of placing its solar power plants only on the water surface in the equatorial zone of the globe between the North and South tropics.

Заявляемая единая глобальная солнечная энергетическая система в наиболее простом варианте исполнения выполнена в виде цепочки солнечных энергетических установок (1) (фиг.1), расположенных по экватору земного шара и подключенных к единому кольцевому экваториальному энергетическому кабелю (2). К единому кольцевому энергетическому кабелю (2) подключены в свою очередь единые энергетические системы потребителей (на чертежах не показано). Солнечная энергетическая система охватывает поверхность земного шара кольцом и имеет наземную и водную части. На сухопутных экваториальных участках земного шара солнечные энергетические установки (1) монтируют на наземных несущих конструкциях. На водных экваториальных участках земного шара солнечные энергетические установки (1) монтируют на плавучих платформах.The inventive single global solar energy system in the simplest embodiment is made in the form of a chain of solar energy installations (1) (Fig. 1) located along the equator of the globe and connected to a single ring equatorial energy cable (2). In turn, a single ring energy cable (2) is connected to a single energy system of consumers (not shown in the drawings). The solar energy system covers the surface of the globe with a ring and has land and water parts. On land equatorial sections of the globe, solar power plants (1) are mounted on ground bearing structures. On water equatorial parts of the globe, solar power plants (1) are mounted on floating platforms.

В данном варианте сухопутная часть единой глобальной солнечной энергетической системы будет расположена в экваториальных частях Южноамериканского и Африканского континентов, экваториальных частях крупных островов Суматра, Калимантан, Сулавеси и Хальмахера, а так же на мелких островах и атоллах Индийского, In this embodiment, the land part of a single global solar energy system will be located in the equatorial parts of the South American and African continents, the equatorial parts of the large islands of Sumatra, Kalimantan, Sulawesi and Halmacher, as well as on small islands and atolls of the Indian,

Тихого и Атлантического океанов.Pacific and Atlantic oceans.

Водная часть данного варианта единой глобальной солнечной энергетической системы будет расположена в экваториальных частях Индийского, Тихого и Атлантического океанов.The water part of this option of a single global solar energy system will be located in the equatorial parts of the Indian, Pacific and Atlantic oceans.

Согласно второму варианту единая глобальная солнечная энергетическая система (фиг.2) расположена в экваториальной зоне земного шара между Северным тропиком (23°27' северной широты) и Южным тропиком (23°27' южной широты). При этом солнечные энергетические установки (1) системы расположены равномерно в шахматном порядке на сухопутной и водной поверхностях земного шара между Северным и Южным тропиками. Солнечные энергетические установки (1) равномерно подключены к единому кольцевому экваториальному энергетическому кабелю (2) и единым кольцевым энергетическим кабелям (3 и 4), проложенным параллельно Северному и Южному тропикам, соответственно. При этом единые кольцевые энергетические кабели (2), (3) и (4) связаны между собой и к ним подключены единые энергетические системы потребителей (на чертежах не показано).According to the second option, a single global solar energy system (figure 2) is located in the equatorial zone of the globe between the North tropic (23 ° 27 'north latitude) and the South tropic (23 ° 27' south latitude). In this case, the solar power plants (1) of the system are arranged evenly in a checkerboard pattern on the land and water surfaces of the globe between the North and South tropics. Solar power plants (1) are evenly connected to a single ring equatorial energy cable (2) and a single ring energy cable (3 and 4), laid parallel to the North and South tropics, respectively. In this case, the unified ring energy cables (2), (3) and (4) are interconnected and the unified energy systems of consumers are connected to them (not shown in the drawings).

В данном варианте сухопутная часть единой глобальной солнечной энергетической системы будет равномерно расположена в экваториальных зонах между Северным и Южным тропиками Североамериканского и Южноамериканского, Африканского и Австралийского континентов, Аравийского полуострова, полустровов Индостан и Индокитай, крупных островов Мадагаскар, Суматра, Ява, Калимантан, Сулавеси, Хальмахера, Новая Гвинея, а так же на мелких островах и атоллах Индийского, Тихого и Атлантического океанов.In this embodiment, the land part of a single global solar energy system will be uniformly located in the equatorial zones between the North and South tropics of the North American and South American, African and Australian continents, the Arabian Peninsula, the Hindustan and Indochina peninsulas, the major islands of Madagascar, Sumatra, Java, Kalimantan, Sulawes Halmahera, New Guinea, as well as on small islands and atolls of the Indian, Pacific and Atlantic oceans.

Водная часть данного варианта единой глобальной солнечной энергетической системы будет равномерно расположена в экваториальных частях Индийского, Тихого и Атлантического океанов между Северным и Южным тропиками.The water part of this version of a single global solar energy system will be uniformly located in the equatorial parts of the Indian, Pacific and Atlantic oceans between the North and South tropics.

Согласно третьему варианту единая глобальная солнечная энергетическая система выполнена только из солнечных энергетических установок (1) водного базирования (фиг.3). При этом солнечные энергетические установки (1) системы расположены равномерно в шахматном порядке на поверхности Индийского, Тихого и Атлантического океанов между Северным и Южным тропиками. Солнечные энергетические установки (1) аналогично рассмотренному выше варианту равномерно подключены к единому кольцевому экваториальному энергетическому кабелю (2) и единым кольцевым энергетическим кабелям (3 и 4), проложенным параллельно Северному и Южному тропикам, соответственно. При этом единые кольцевые энергетические кабели (2), (3) и (4) связаны между собой и к ним подключены единые энергетические системы потребителей (на чертежах не показано).According to the third option, a single global solar energy system is made only of water-based solar power plants (1) (Fig. 3). In this case, the solar power plants (1) of the system are evenly staggered on the surface of the Indian, Pacific and Atlantic oceans between the North and South tropics. Solar power plants (1), similarly to the option considered above, are uniformly connected to a single ring equatorial energy cable (2) and single ring energy cables (3 and 4), laid parallel to the North and South tropics, respectively. In this case, the unified ring energy cables (2), (3) and (4) are interconnected and the unified energy systems of consumers are connected to them (not shown in the drawings).

Электропроизводительность солнечных энергетических установок напрямую зависит от интенсивности солнечного излучения, воздействующего на фотоэлектрические преобразователи установки. Интенсивность солнечного воздействия определяется годовым радиационным балансом, измеряемым в килокаллориях на 1 см² в год. Наибольшая интенсивность солнечного излучения на земном шаре наблюдается в экваториальной зоне между Северным и Южным тропиками. Здесь годовой радиационный баланс достигает 120-140 ккал на см² в год. При этом на экваторе солнце располагается в зените, т.е. под углом 90° к горизонту 23 сентября (осеннее равноденствие) и 21 марта (весеннее равнодействие).- На Северном тропике солнце находится в зените 22 июня (летнее солнцестояние), а на Южном тропике - 22 декабря (зимнее солнцестояние). Таким образом в экваториальной зоне земли между Северным и Южным тропиками солнце всегда находится в близком к зениту положении.Electric power of solar power plants directly depends on the intensity of solar radiation acting on the photovoltaic converters of the installation. The intensity of solar exposure is determined by the annual radiation balance, measured in kilocalories per cm ² per year. The highest intensity of solar radiation on the globe is observed in the equatorial zone between the North and South tropics. Here, the annual radiation balance reaches 120-140 kcal per cm ² per year. At the same time, at the equator, the sun is at its zenith, i.e. at an angle of 90 ° to the horizon on September 23 (autumnal equinox) and March 21 (spring equinox) .- On the North Tropic, the sun is at its zenith on June 22 (summer solstice), and on the South Tropic - December 22 (winter solstice). Thus, in the equatorial zone of the earth between the North and South tropics, the sun is always in a position close to the zenith.

Под воздействием солнечного излучения постоянно находится Under the influence of solar radiation is constantly

порядка 50% поверхности земного шара. Вследствие вращения земного шара зона солнечной освещенности перемещается по его поверхности со скоростью одного оборота в сутки. Выполнение заявляемой системы в виде кольца, охватывающего земной шар в экваториальной зоне между Северным и Южным тропиками, обеспечивает непрерывное, в течение 24 часов, нахождение под воздействием солнечного излучения порядка 50% солнечных энергетических установок. Зона солнечной оснащенности непрерывно перемещается по рабочим поверхностям заявляемой энергетической системы, вследствие чего часть установок прекращает выработку электрической энергии, а другая часть вступает в работу. При этом общее количество солнечных энергетических установок, вырабатывающих электрическую энергию, остается приблизительно постоянным и равным порядка 50% от их числа. Таким образом заявляемая энергетическая система обеспечивает непрерывную в течение суток выработку электрической энергии. Вследствие симметричного относительно экватора расположения солнечных энергетических установок, суммарный объем электрической энергии, вырабатываемой установками, расположенными на одном мередиане, не будет зависеть от времени года. Произведенные заявителем расчеты показали, что в варианте размещения солнечных энергетических установок системы только на водной поверхности, колебания ее мощности из-за вращения земли и изменения времен года не превышает 10%. Вследствие всего этого заявляемая глобальная солнечная энергетическая система будет постоянно и независимо от времени суток и года вырабатывать - электроэнергию и отдавать ее потребителям,about 50% of the surface of the globe. Due to the rotation of the globe, the sunlit zone moves along its surface at a speed of one revolution per day. The implementation of the inventive system in the form of a ring spanning the globe in the equatorial zone between the North and South tropics, provides continuous, within 24 hours, exposure to about 50% of solar power plants under the influence of solar radiation. The area of solar equipment is continuously moving along the working surfaces of the claimed energy system, as a result of which part of the plants stops the production of electrical energy, and the other part comes into operation. Moreover, the total number of solar power plants that generate electrical energy remains approximately constant and equal to about 50% of their number. Thus, the claimed energy system provides continuous production of electrical energy during the day. Due to the symmetrical arrangement of solar power plants relative to the equator, the total amount of electric energy generated by plants located on the same meridian will not depend on the time of year. The calculations made by the applicant showed that in the variant of placing the solar power plants of the system only on the water surface, fluctuations in its power due to the rotation of the earth and changes in the seasons do not exceed 10%. As a result of all this, the claimed global solar energy system will continuously and independently of the time of day and year generate - electricity and give it to consumers,

Из приведенных конкретных примеров осуществления заявляемой полезной модели для любого специалиста в данной области совершенно очевидна возможность их реализации с одновременным решением поставленной задачи. При этом так же очевидно, что при From the above specific examples of the implementation of the claimed utility model for any specialist in this field, the possibility of their implementation with a simultaneous solution of the problem is obvious. Moreover, it is also obvious that for

реализации полезной модели могут быть сделаны незначительные изменения, которые однако не будут выходить за их пределы, определяемые приводимой ниже формулой полезной модели.the implementation of the utility model, minor changes can be made, which, however, will not go beyond their limits, which are determined by the formula of the utility model given below.

Реализация заявляемой единой глобальной солнечной энергетической системы вполне возможно при современном развитии техники. Огромный интерес и интенсивные, изыскания во всем мире в разработке и реализации изобретений в области энергетики, использующей возобновляемые источники энергии, делают заявляемое изобретение актуальным для внедрения в ближайшем будущем.Implementation of the claimed unified global solar energy system is quite possible with the modern development of technology. Great interest and intensive research around the world in the development and implementation of inventions in the field of energy using renewable energy sources make the claimed invention relevant for implementation in the near future.

Claims

A solar energy system containing solar energy installations associated with the consumer’s energy system, characterized in that the solar energy installations are combined into a single energy system that encloses the surface of the globe with a ring in the equatorial zone between the North and South tropics.