UA112906C2 - Сонячно-вітрова установка - Google Patents

Сонячно-вітрова установка Download PDF

Info

Publication number
UA112906C2
UA112906C2 UAA201501245A UAA201501245A UA112906C2 UA 112906 C2 UA112906 C2 UA 112906C2 UA A201501245 A UAA201501245 A UA A201501245A UA A201501245 A UAA201501245 A UA A201501245A UA 112906 C2 UA112906 C2 UA 112906C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
solar
blades
wind
wind turbine
sun
Prior art date
Application number
UAA201501245A
Other languages
English (en)
Inventor
Олександр Борисович Согоконь
Світлана Іванівна Согоконь
Олександр Олександрович Согоконь
Original Assignee
Олександр Борисович Согоконь
Світлана Іванівна Согоконь
Олександр Олександрович Согоконь
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олександр Борисович Согоконь, Світлана Іванівна Согоконь, Олександр Олександрович Согоконь filed Critical Олександр Борисович Согоконь
Priority to UAA201501245A priority Critical patent/UA112906C2/uk
Priority to EA201700346A priority patent/EA032692B1/ru
Priority to PCT/UA2016/000021 priority patent/WO2016133484A1/ru
Publication of UA112906C2 publication Critical patent/UA112906C2/uk

Links

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
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/068—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having other power cycles, e.g. Stirling or transcritical, supercritical cycles; combined with other power sources, e.g. wind, gas or nuclear
    • 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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • 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
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • 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
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • 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
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Abstract

Винахід належить до галузі вітро- та геліоенергетики і може бути використаний, наприклад, для автономного та цілорічного енергозабезпечення як побутових, так і промислових споживачів. Сонячно-вітрова установка містить вертикально-осьову вітротурбіну, виконану з лопатями у вигляді циліндричних поверхонь, механічно зв'язану з електрогенератором, концентратор сонячного випромінювання, блок стеження за положенням сонця і теплоприймач, виконаний у вигляді трубок з теплоносієм. Ввігнуті поверхні лопатей виконані з матеріалу, що віддзеркалює сонячне випромінювання на теплоприймач, розташований на осі обертання вітротурбіни, виконуючи функцію концентратора сонячної енергії. При цьому лопаті вітротурбіни механічно зв'язані з блоком управління кутами повороту лопатей навколо своєї вертикальної осі, забезпечуючи фокусування сонячного випромінювання, відбитого від кожної лопаті, на теплоприймач, а електрогенератор з'єднаний з блоком стеження за положенням сонця. Даний винахід в сукупності з високою компактністю забезпечує можливість цілорічного автономного енергозабезпечення або в вигляді теплової енергії, або електричної енергії, або одночасно обох видів.

Description

Винахід належить до галузі вітро- та геліоенергетики і може бути використаний, наприклад, для автономного та цілорічного енергозабезпечення як побутових, так і промислових споживачів, в тому числі й на балконах багатоповерхових будинків. Найбільш доцільно використовувати винахід для енергозабезпечення заміських будинків, дач, туристичних баз, мотелів, придорожніх кафе або магазинів віддалених від центральних електро- та тепломереж.
Відомо, що в помірних та приполярних широтах (40-65"7) жоден вид альтернативних джерел енергії не здатен цілорічно покривати енергозатрати, необхідні для комфортного проживання навіть однієї людини. Тому вдаються до одночасного використання двох або навіть трьох джерел енергії, з метою згладити сезонні коливання надходження сонячної або вітрової енергії.
Наприклад, відома сонячно-вітрова установка, що має в складі вітротурбіни та фотовольтаїчні сонячні батареї (патент РФ 2182674 БОЗЮО 3/00 від 20.05.2002 пЕр:/Лимли. теераїепі.ги/раїепів/2182674). Вказана установка являє собою суму двох незалежних пристроїв, що генерують електрику. Тому, матеріалоємність, вартість та вага цієї установки буде дорівнювати, або навіть перевищувати суму вартостей і суму ваги кожного з пристроїв окремо.
Слід також зауважити, що використання електроенергії, отриманої від сонячних батарей для опалення та гарячого водопостачання не є раціональним, бо коефіцієнт корисної дії батарей становить лише 15-17 95. Для цього краще за допомогою сонячних колекторів безпосередньо використати 45-70 до сонячного тепла.
Відома сонячно-вітрова установка (патент РФ Мо 2309339 Б24) 2/42 від 27.10.2007 пЕрулимли Теераїепі. ги/раїепіб/2309339), що має в складі вітротурбіну, механічно зв'язану з електрогенератором та сонячний колектор. Як і попередній аналог, вказана установка являє собою суму двох пристроїв: вітроелектрогенератора та сонячного колектора. Матеріалоємність, вартість та вага цієї установки також буде дорівнювати сумі вартостей, матеріалоємності та ваги кожного пристрою, взятого по одинці. Крім того, вказана сонячно-вітрова установка займає велику площу, теж рівну сумі площ кожного пристрою, взятого окремо, що не дозволяє використовувати її на балконах багатоповерхівок.
Найближчим аналогом є сонячно-вітрова установка, що має в складі вертикально-осьову вітротурбіну, виконану з лопатей у вигляді циліндричної поверхні, і механічно зв'язану з електрогенератором, блок стеження за положенням сонця та концентратор сонячного
Зо випромінювання оптично зв'язаний з теплоприймачем, виконаним у вигляді трубок, заповнених теплоносієм (пор/біо- епегду.сот.ца/іпаех.рир?оріїоп-сот сопіепівмівму-апісіевіда-1856 міпаєксайа-47:2012-08-04-18- 07-564.Щетіа-129). Дата публикации: 13.05.2013.
Незважаючи на те, що вказана сонячно-вітрова установка більш компактна, ніж попередні аналоги, вона теж являє собою суму двох незалежних пристроїв, об'єднаних на спільній станині.
Тому, матеріалоємність, вартість та вага цієї установки теж буде складатися з суми вартості, матеріалоємності та ваги кожного пристрою, взятого окремо. Крім того, конструктивні особливості цієї установки не дозволяють використовувати її на балконах багатоквартирних будинків.
В основу винаходу поставлена задача зменшення матеріалоємності, вартості та ваги сонячно-вітрової установки, для того, щоб в сукупності з високою компактністю забезпечити можливість її використання навіть на балконах багатоквартирних будинків.
Поставлена задача вирішується тим, що в сонячно-вітровій установці, що містить вертикально-осьову вітротурбіну, виконану з лопатями у вигляді циліндричних поверхонь, механічно зв'язану з електрогенератором, концентратор сонячного випромінювання, блок стеження за положенням сонця і теплоприймач, виконаний у вигляді трубок з теплоносієм, відповідно до винаходу, ввігнуті поверхні лопатей виконані з матеріалу, що віддзеркалює сонячне випромінювання на теплоприймач, розташований на осі обертання вітротурбіни, виконуючи функцію концентратора сонячної енергії, при цьому лопаті вітротурбіни механічно зв'язані з блоком управління кутами повороту лопатей навколо своєї вертикальної осі, забезпечуючи фокусування сонячного випромінювання, відбитого від кожної лопаті на теплоприймач, а електрогенератор з'єднаний з блоком стеження за положенням сонця.
При цьому вітротурбіна разом з електрогенератором закріплена на рамі, що виконана з можливістю відхилення від вертикалі таким чином, щоб вісь обертання вітротурбіни була перпендикулярною сонячним променям.
Опуклі поверхні лопатей виконані з матеріалу, який перетворює сонячне випромінювання в електрику.
Відповідно до запропонованого винаходу, виконання увігнутих поверхонь лопатей з матеріалу, який добре відзеркалює сонячне випромінювання, перетворює вітротурбіну в бо концентратор сонячної енергії, забезпечуючи можливість збору сонячної енергії.
Виконання лопатей вітротурбіни з можливістю повороту навколо своєї вертикальної осі та їх механічний зв'язок з блоком управління кутами повороту, призводить до того, що лопаті можна розташувати так, що вони будуть відбивати падаюче на них сонячне випромінювання таким чином, що відбиті пучки будуть перехрещуватися на осі обертання вітротурбіни. Але для досягнення цього результату кути повороту кожної лопаті повинні бути цілком визначеними, і ці кути залежать від кількості лопатей в вітротурбіні. Якщо кількість лопатей парна, то на основі законів геометричної оптики, кути повороту о для кожної лопаті визначаються по формулі о-180/1(1/2--т), де п - кількість лопатей, а т-0,1,2...п-1 - номер лопаті, для якої виконується визначення кута повороту. Якщо кількість лопатей в вітротурбіні непарна, то розрахунок виконується по формулі о-180 т/п. При цьому не має значення, яку саме лопать приймати за нульову, всі лопаті займуть таке положення, при якому відбиті від них сонячні промені перехрестяться на осі обертання вітротурбіни.
Розташування теплоприймача, виконаного в вигляді, як мінімум, однієї трубки, заповненої теплоносієм на осі обертання вітротурбіни, дозволяє зібрати теплову енергію, відбиту кожною з лопатей вітротурбіни. При цьому теплоприймач механічно не пов'язаний з вітротурбіною і завжди залишається нерухомим. Це дозволяє здійснювати прокачку теплоносія і ефективно доставляти теплову енергію до споживача.
Виконання ввігнутих поверхонь лопатей з матеріалу, який добре відбиває сонячне випромінювання підвищує ефективність збору теплової енергії. А якщо радіус кривизни циліндричної поверхні лопатей вибрати рівним діаметру кола, на якому розташовані осі повороту лопатей вітротурбіни, то лопаті будуть ще й фокусувати сонячне випромінювання на поверхні теплоприймача, забезпечуючи при цьому максимальну ефективність збору сонячної енергії. Це випливає з відомої формули для сферичного дзеркала: фокусна відстань - це половина радіуса кривизни сферичної поверхні дзеркала.
Виконання випуклих поверхонь лопатей вітротурбіни з матеріалу, що перетворює енергію світла в електрику, дозволяє сонячно-вітровій установці давати енергію навіть тоді, коли сонце за хмарами і не має вітру. В цьому випадку вітротурбіна повертається так, щоб випуклі поверхні лопатей були направлені на ту ділянку неба, де за хмарами знаходиться сонце. Розсіяне сонячне світло перетворюється в електричну енергію і заряджає акумулятор. Такий режим
Зо роботи може використовуватись і тоді, коли першочергове значення має електрична енергія, а не теплова, наприклад, влітку.
Для того, щоб теплоприймач був рівномірно освітлений по всій довжині, і щоб передні лопаті не затіняли задніх, вітротурбіну необхідно нахилити так, щоб сонячне випромінювання було перпендикулярним до осі обертання вітротурбіни. Для цього вітротурбіна разом з електрогенератором закріплена на рамі, яка має можливість відхилення від вертикалі на кут, що залежить від висоти сонця над горизонтом. А підключення електрогенератора до блока стеження за положенням сонця призводить до того, що електрогенератор в цьому випадку працює як двигун, і забезпечує постійну орієнтацію лопатей вітротурбіни на сонце, що також сприяє підвищенню ефективності збору теплової енергії.
Таким чином, всі елементи вітротурбіни чудово справляються з функціями концентратора сонячної енергії, і не має необхідності вводити до складу сонячно-вітрової установки будь-які додаткові пристрої. В результаті, матеріалоємність, вартість та вага установки зменшується практично вдвічі, бо кожен елемент виконує по дві функції без будь-яких обтяжень. Оскільки теплоприймач знаходиться всередині вітротурбіни, то геометричні розміри всієї сонячно- вітрової установки визначаються виключно розмірами вітротурбіни. Тобто, сонячно-вітрова установка зменшується до розмірів вітротурбіни. Враховуючи компактність, і те, що вертикально-осьова вітротурбіна сприймає вітер будь-якого напрямку, то її можна використовувати навіть на балконах багатоквартирних будинків.
Спільне використання сонячної та вітрової енергії дозволяє отримати цілорічне автономне енергозабезпечення. Це пов'язано з тим, що максимум продуктивності у вітровій і сонячній системах припадають на різний час доби і року.
Таким чином, наведений вище причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу та технічним результатом не є очевидним для середнього спеціаліста, не відомий з рівня техніки, що свідчить про те, що запропонований нами винахід відповідає критеріям "новизна" та "винахідницький рівень".
Суть винаходу пояснюється кресленнями. На Фіг. 1 зображена схема розташування лопатей вітротурбіни в режимі вітроелектрогенератора, де позначено: корпус 1 вітротурбіни, лопаті 2 вітротурбіни, блок З управління кутами повороту лопатей, теплоприймач 4, потік 5 вітру.
На Фіг. 2 зображена схема розташування лопатей вітротурбіни в режимі концентратора бо сонячного випромінювання, де позначено: корпус 1 вітротурбіни, лопаті 2 вітротурбіни, блок З управління кутами повороту лопатей, теплоприймач 4, потік б падаючого сонячного випромінювання, напрямок 7 відбитого сонячного випромінювання.
На Фіг. 3 зображена сонячно-вітрова установка в положенні оптимальної орієнтації на сонце, де позначено: корпус 1 вітротурбіни, лопаті 2 вітротурбіни, потік б падаючого сонячного випромінювання, електрогенератор 8, рама 9, що має можливість відхилення від вертикалі, та пристрій 10 відхилення рами від вертикального положення.
Працює сонячно-вітрова установка наступним чином. Вранці, коли блок стеження за положенням сонця виявляє сонячне випромінювання з інтенсивністю, достатньою для початку нагріву теплоносія, що знаходиться в теплоприймачі 4, а вітротурбіна при цьому не обертається або не забезпечує номінальну потужність, включається блок З управління кутами повороту лопатей і переводить їх в положення, що відповідає концентрації сонячного випромінювання, тобто так, як показано на Фіг. 2. В цьому випадку вітротурбіна перестає відчувати вітер і зупиняється. Зупинка суттєво прискорюється при підключенні електрогенератора 8 до системи стеження за положенням сонця. Шляхом подачі відповідних сигналів з блока стеження за положенням сонця на пристрій 10 відхилення рами від вертикального положення, та на обмотки електрогенератора 8 здійснюється точна орієнтація лопатей вітротурбіни на сонце, що забезпечує максимальний потік сонячного випромінювання на теплоприймач 4. У міру руху сонця по небосхилу, система стеження постійно корегує орієнтацію вітротурбіни, утримуючи теплоприймач 4 в точці перехрестя всіх променів, відбитих ввігнутими поверхнями лопатей 2.
Ввечері, коли інтенсивність сонячного випромінювання стає нижчою допустимого порогу, знову включається блок З управління кутами повороту лопатей і переводить їх в положення, що відповідає режиму вітроелектрогенератора, тобто так, як показано на Фіг. 1. Електрогенератор 8 відключається від системи стеження за положенням сонця. Пристрій 10 відхилення рами від вертикального положення повертає раму в вертикальне положення і вітротурбіна продовжує генерацію електрики при наявності вітру. Якщо на наступний ранок сонце буде за хмарами, то сонячно-вітрова установка буде продовжувати роботу в режимі вітроелектрогенератра доти, поки блок стеження за положенням сонця не виявить достатній рівень сонячного випромінювання. Якщо ж сонце зранку за хмарами і відсутній вітер, то блок З управління кутами повороту лопатей знову переводить їх в положення, що відповідає концентрації сонячного
Зо випромінювання, але система стеження так орієнтує вітротурбіну, щоб випуклі поверхні лопатей були направлені на ту ділянку неба, де за хмарами знаходиться сонце. В цьому випадку джерелом енергії буде електрична енергія, що отримується від перетворювачів енергії світла в електрику, нанесених на випуклі поверхні лопатей. Такий режим роботи сонячно-вітрової установки можливий і в випадку, коли вода в бойлері вже нагріта до потрібної температури, інтенсивність сонячного випромінювання велика, а вітер відсутній. Слід зауважити, що перетворювачі енергії світла в електрику, які нанесені на випуклі поверхні лопатей, будуть працювати і в тому випадку, коли сонячно-вітрова установка буде знаходитись в режимі вітроелектрогенератора. Тобто, якими б не були погодні умови, сонячно-вітрова установка простоювати не буде, і завжди буде давати енергію або в вигляді теплової, або електричної, або одночасно обох видів.
В одному з варіантів виконання сонячно-вітрової установки корпус 1 вітротурбіни був виготовлений з композитного матеріалу (полістирол з двох боків ламінований алюмінієвою фольгою) товщиною З мм. Діаметр вітротурбіни 45 см, висота 47 см. Лопаті 2 вітротурбіни виготовлені із дзеркального алюмінію товщиною 0,5 мм і мають ширину 9 см, висоту 45 см та радіус кривизни циліндричної поверхні 36,5 см. На випуклу поверхню лопатей 2 нанесена гнучка фотовольтаїчна плівка, близька по характеристиках до цієї НпИр//иіртанй.сот.ца/р21 505986- діокауа-50Іпесппауа-раїагеуа.піт! Управління кутами повороту лопатей здійснювалось вручну шляхом фіксації кожної лопаті в потрібному положенні. Кількість лопатей 12, тому кут повороту становив о-7,5--7,2т, де т-0,1,2...11. Як теплоприймач 4 використовувалась вакуумна трубка виробництва фірми "Зіаг-епегду". (пер:/Лимли. віаг-епегодм.сот.ца) довжиною 85 см і зовнішнім діаметром 58 мм. Блок стеження за положенням сонця виконаний по схемі, близькій до описаної тут ПИпр/Ллимли.зоїагттоте. ги/рібіо/рмлЛгасКіпуд.літ. Як концентратор сонячного випромінювання вказана сонячно-вітрова установка мала потужність 140 Вт. При переключенні сонячно-вітрової установки в режим вітроелектрогенерації кут установки лопатей (або, як його ще називають, кут "заклинювання") був вибраний 45 градусів. В цьому випадку одна з лопатей не змінює свого положення, бо в режимі сонячного концентратора також знаходилась під кутом 45 градусів дотичної до кола. Електрогенератор 8 був виконаний в вигляді постійних магнітів, приклеєних до нижнього диска корпусу 1 вітротурбіни та котушок мідного дроту, закріплених на рамі 9. Як вітроелектрогенератор вказана сонячно-вітрова установка мала потужність 10 Вт, а 60 як сонячна батарея 15 Вт.
В другому варіанті виконання сонячно-вітрової установки корпус 1 вітротурбіни був виготовлений з композитного матеріалу (полістирол з двох боків ламінований алюмінієвою фольгою) товщиною З мм. Діаметр вітротурбіни 85 см, висота теж 85 см. Лопаті 2 вітротурбіни виготовлені із дзеркального композитного матеріалу, товщиною З мм, і мають ширину 29 см, висоту 84 см та радіус кривизни 67,5 см. Кількість лопатей - 7. На випуклу поверхню лопатей нанесена гнучка фотовольтаїчна плівка з параметрами близькими до описаної тут пЕруЛлимли аїаба.сот.ца/ргодисі іпто.рпр?ргодисів іа-4388о5С5ід-258119540428598а48с4188994е се4Зе4. Блок З управління поворотом лопатей виконаний в вигляді важільного механізму, що має два фіксованих положення відповідно, для режиму концентрації сонячного випромінювання, та для режиму вітроелектрогенерації. Перемикання з одного режиму в інший здійснюється або з допомогою електромагніта, або вручну. Як теплоприймач 4 використовувалась вакуумна трубка виробництва фірми "Зіаг-епегду". (пИр:/Лимли. віаг-епегду.сот.ца) довжиною 85 см і зовнішнім діаметром 58 мм. Як концентратор сонячного випромінювання, вказана сонячно-вітрова установка виробляла до 500 Вт теплової енергії. Цього достатньо для нагріву протягом дня 80- 100 літрів води до температури 50-70 градусів. В режимі вітроелектрогенерації при швидкості вітру 7-8 м/сек., вказана сонячно-вітрова установка виробляла до 50 Вт електричної потужності, і стільки ж в режимі сонячної батареї. Цього достатньо, щоб завжди мати заряджені акумулятори ємністю 80-120 ампер-годин.
Таким чином, запропоноване нами технічне рішення відповідає всім критеріям охороноздатності винаходу, так як має світову новизну, високий винахідницький рівень, не є очевидним для середнього спеціаліста в даній області і має промислове застосування.

Claims (2)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Сонячно-вітрова установка, що має в складі вертикально-осьову вітротурбіну, виконану з лопатями у вигляді циліндричних поверхонь, механічно зв'язану з електрогенератором, концентратор сонячного випромінювання, блок стеження за положенням сонця і теплоприймач, виконаний у вигляді трубок з теплоносієм, яка відрізняється тим, що ввігнуті поверхні лопатей виконані з матеріалу, що віддзеркалює сонячне випромінювання на теплоприймач, Зо розташований на осі обертання вітротурбіни, виконуючи функцію концентратора сонячної енергії, при цьому лопаті вітротурбіни механічно зв'язані з блоком управління кутами повороту лопатей навколо своєї вертикальної осі, забезпечуючи фокусування сонячного випромінювання, відбитого від кожної лопаті, на теплоприймач, а електрогенератор з'єднаний з блоком стеження за положенням сонця.
2. Сонячно-вітрова установка за п. 1, яка відрізняється тим, що вітротурбіна разом з електрогенератором закріплена на рамі, що виконана з можливістю відхилення від вертикалі таким чином, щоб вісь обертання вітротурбіни була перпендикулярною сонячним променям.
:
ЩО рин
Ж
UAA201501245A 2015-02-16 2015-02-16 Сонячно-вітрова установка UA112906C2 (uk)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201501245A UA112906C2 (uk) 2015-02-16 2015-02-16 Сонячно-вітрова установка
EA201700346A EA032692B1 (ru) 2015-02-16 2016-02-15 Солнечно-ветровая установка
PCT/UA2016/000021 WO2016133484A1 (ru) 2015-02-16 2016-02-15 Солнечно-ветровая установка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201501245A UA112906C2 (uk) 2015-02-16 2015-02-16 Сонячно-вітрова установка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA112906C2 true UA112906C2 (uk) 2016-11-10

Family

ID=56692318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201501245A UA112906C2 (uk) 2015-02-16 2015-02-16 Сонячно-вітрова установка

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA032692B1 (uk)
UA (1) UA112906C2 (uk)
WO (1) WO2016133484A1 (uk)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3069088B1 (en) * 2013-11-12 2020-01-08 Asm IP Holdings, LLC Solar collection assembly, system, and method
KR101776573B1 (ko) * 2017-04-20 2017-09-18 이재욱 발전 효율이 증대된 태양광 및 풍력 발전 장치
CN110094301A (zh) * 2018-01-28 2019-08-06 王永平 一种风、光能源模块
CN108494363A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 杨迪生 一种太阳能风光热一体的贮能装置及其贮能方法
GB2576575B (en) * 2018-08-24 2021-12-01 Solivus Ltd A solar electrical generator
CN112963299B (zh) * 2021-02-25 2021-12-03 合肥凌山新能源科技有限公司 一种风力发电机导流驱动及光伏嵌入反光式风叶机构
CN114183319A (zh) * 2022-01-12 2022-03-15 钟振兴 一种多功能发电装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU918707A1 (ru) * 1980-07-10 1982-04-07 За витель .т. ,.,- ,, . Н. П. Селиванов , , j..,.V / f --f f :,-i 1« :;,.-;-,/., : V.,.- ,,. . .v.v..-.., .и - .-./-.: ;:-,/- .,: { i . п Г- Т г /i-sb,i;-.;i; i ; 4 Энергоустановка
RU2251022C1 (ru) * 2003-11-13 2005-04-27 Зазимко Вадим Николаевич Ветроэнергетическая установка
RU112748U1 (ru) * 2010-08-09 2012-01-20 Владислав Викторович Глазков Солнечный водонагреватель "ра-робот"
US8847425B2 (en) * 2012-04-04 2014-09-30 Donnie E. JORDAN, SR. Hybrid energy harvesting device and fixed threshold power production

Also Published As

Publication number Publication date
EA032692B1 (ru) 2019-07-31
WO2016133484A1 (ru) 2016-08-25
EA201700346A1 (ru) 2017-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA112906C2 (uk) Сонячно-вітрова установка
US8104465B2 (en) Small-scale, concentrating, solar CHP system
Ab Kadir et al. A review on factors for maximizing solar fraction under wet climate environment in Malaysia
US20090314280A1 (en) Apparatus and A Method for Solar Tracking and Concentration af Incident Solar Radiation for Power Generation
US20120228883A1 (en) Beam-forming concentrating solar thermal array power systems
US20110168232A1 (en) Method and System for Providing Tracking for Concentrated Solar Modules
Calvet et al. The Masdar Institute solar platform: A new research facility in the UAE for development of CSP components and thermal energy storage systems
KR20120115072A (ko) 태양광 발전 효율이 높으면서 콤팩트한 구조를 갖는 태양광 발전 장치
Li et al. Modeling of solar tracking for giant Fresnel lens solar stoves
RU2676214C1 (ru) Система концентрированной солнечной энергии
JP2018522191A (ja) 多機能太陽エネルギーシステム
US9587858B2 (en) Solar collector
US8101896B2 (en) Solar tracking unit for a steam generator or the like having first and second plurality of photovoltaic cells for generating electrical signals to rotate a concave reflector about first and second axes, respectively
CN103474508B (zh) 一种太阳能反射聚光光伏系统及其反射聚光热电供应方法
Sahu et al. Automatic sun tracking for the enhancement of efficiency of solar energy system
US9344031B2 (en) Concentrator-driven, photovoltaic power generator
CN103138631A (zh) 一种太阳能聚焦光热分离元件
KR101612426B1 (ko) 반사경이 구비된 고정형 태양광 발전기
CN202182968U (zh) 一种超级聚光设备
Alhouli Using solar energy in Kuwait to generate electricity instead of natural gas
Kesari et al. Review of the concentrated solar thermal technologies: challenges and opportunities in India
Timilsina et al. The evolution of solar energy technologies and supporting policies
Kumar et al. Experimental Comparison of Solar Paraboloid Collector with and without Mirror in Aluminum Foil as Reflectors
Jain et al. Concentrated Solar Power Tracker Using Arduino UNO and Stepper Motor
JP2014098505A (ja) 太陽熱発電装置