Походная гелиотермоэлектростанция

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников. Походная гелиотермоэлектростанция включает ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, покрытый гидроизоляционной пленкой, внутри которой помещены фотоэлементы и термоэлектрический преобразователь. В массив термоэлектрического преобразователя, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2. Отрезки спаяны на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее. Сами парные проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П–образные ряды. Крайние проволочные отрезки крайних П–образных рядов термоэлектрических преобразователей и фотоэлементы через свои клеммы в каждом вертикальном ряду фототермоэлектрических преобразователей ковра соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы и через перемычки с выходными коллекторами, выходные клеммы которых соединены с накопительным блоком. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности походной гелеотермоэлектростанции. 8 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников, а именно для прямой трансформации тепловой энергии в электрическую в походных условиях.

Известна термоэмиссионная система электроснабжения здания, содержащая: наружные ограждения, кровельное покрытие, покрытые снаружи декоративными ограждениями, состоящими из секций, каждая из которых представляет собой термоэлектрический преобразователь, состоящий из прямоугольного полого корпуса, выполненного из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, армированного контурной арматурой, между крышкой и днищем которого имеется замкнутая воздушная полость, контурная арматура состоит из элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2 и спаянные на концах между собой, образующие зигзагообразные ряды, устроенные таким образом, что левые и правые части проволочных отрезков со спаянными концами согнуты под углом 90° и располагаются в слоях материала– диэлектрика крышки и днища, параллельно их поверхности не касаясь ее, а средние части парных проволочных отрезков расположены в воздушной полости, крайние проволочные отрезки крайних зигзагообразных рядов соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, которые, в свою очередь, соединены с электрическим аккумулятором [Патент РФ №2499107, МПК E04C 2/26, E04D 13/00, 2013].

Основными недостатками известного термоэлектрического преобразователя термоэмиссионной системы электроснабжения здания являются невозможность использования солнечной энергии и зигзагообразная компоновка термоэмиссионных элементов с изгибом их спаев под углом 90° и обусловленная этим малое количество термоэмиссионных элементов на единице его площади, что снижает удельную производительность по выработке термоэлектричества и эффективность устройства.

Более близким к предлагаемому изобретению является гелиотермоэмиссионная система электроснабжения здания, включающая кровельное покрытие и декоративные ограждения (ковер), состоящие из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, состоящий из фотоэлемента, присоединенного своей тыльной стороной к наружной стороне корпуса термоэлектрического преобразователя, тыльная сторона которого снабжена вертикальными ребрами, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из элементов термоэлектрического преобразователя, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов, спаянные на концах между собой, образуя зигзагообразные ряды, устроенные таким образом, что левые части проволочных отрезков с левыми спаянными концами согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее, а правые части проволочных отрезков с правыми спаянными концами расположены в массиве ребер, крайние проволочные отрезки крайних зигзагообразных рядов термоэлектрических преобразователей и выходные клеммы фотоэлементов соединены через соответствующие однополюсные коллекторы электрических зарядов с накопительным блоком [Патент РФ №2507353, МПК E04C 2/26, 2014].

Основными недостатками известной гелиотермоэмиссионной системы электроснабжения здания являются отсутствие гидрозащиты (отсутствие водозащитной пленки, предохраняющей фототермоэлектрические преобразователи от увлажнения) и высокое электрическое сопротивление каждого фототермоэлектрического преобразователя, обусловленное зигзагообразным устройством рядов термоэлектрических преобразователей и сгибом левых частей проволочных отрезков термоэлектрических преобразователей под углом 90°, что приводит к увеличению длины вышеупомянутых проволочных отрезков и уменьшению удельного количества термоэлектрических преобразователей в единице площади источника электроснабжения, а также прямое соединение фототермоэлектрических преобразователей с коллекторами электрических зарядов, также увеличивающие электрическое сопротивление, что, в конечном итоге, уменьшает эффективность и надежность устройства.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышение эффективности и надежности походной гелиотермоэлектростанции.

Технический результат достигается походной гелиотермоэлектростанцией, включающей ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, покрытый гидроизоляционной пленкой, внутри которой помещены фотоэлемент, присоединенный своей тыльной стороной к наружной стороне корпуса термоэлектрического преобразователя, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2, спаянные на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее, а сами парные проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П–образные ряды, крайние проволочные отрезки крайних П–образных рядов термоэлектрических преобразователей и фотоэлементы через свои клеммы в каждом вертикальном ряду фототермоэлектрических преобразователей ковра соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы, перемычки с выходными коллекторами, выходные клеммы которых, в свою очередь, соединены с накопительным блоком.

На фиг. 1–8 представлена походная гелиотермоэлектростанция (ПГТЭС): на фиг. 1, 2 – общий вид и разрез ПГТЭС; на фиг. 3–5 – фототермоэлектрический преобразователь (ФТЭП) и его разрезы; на фиг. 6–8 – основные узлы ФТЭП.

Предлагаемая походная гелиотермоэлектростанция (ПГТЭС) содержит ковер 1, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь (ФТЭП) 2, покрытый гидроизоляционной пленкой 3, внутри которой помещены фотоэлемент 4, присоединенный своей тыльной стороной к наружной стороне корпуса термоэлектрического преобразователя (ТЭП) 5, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов ТЭЭ 6, представляющих собой парные проволочные отрезки 7 и 8, выполненные из разных металлов М1 и М2, спаянные на концах между собой таким образом, что их спаи 9 согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя (ТЭП) 5 параллельно ей, не касаясь ее, а сами проволочные отрезки 7 и 8 расположены параллельны друг другу, образуя П–образные ряды 10, крайние проволочные отрезки 7 и 8 крайних П–образных рядов 10 ТЭП 5 и фотоэлементы 4 через свои клеммы 11, 12 в каждом вертикальном ряду 13 ФТЭП 2 ковра 1 соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы 14, перемычки 15 с выходными коллекторами 16, 17, выходные клеммы 18, 19 которых, в свою очередь, соединены с накопительным блоком (на фиг. 1–8 не показан).

В основу работы предлагаемой ПГТЭС положено свойство фотоэлементов 4 при воздействии на них солнечных лучей преобразовывать воспринятую солнечную энергию в электрическую и тепловую энергии [Авт. свид. СССР №1603152, МПК F24J 2/32, 1990]. Так как контурная арматура ФТЭП 2 ковра 1 выполнена в виде П–образных рядов 10, изготовленных из парных проволочных отрезков 7 и 8, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой, то при нагреве верхних спаев 9 проволочных отрезков 7 и 8 ТЭЭ 6 ТЭП 5 сверху и охлаждении противоположных им спаев 9 парных проволочных отрезков 7 и 8 снизу, на них устанавливаются разные температуры, в результате чего в П–образных рядах 10 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М: Наука, 1970, с. 502–506]. Двухслойная компоновка ФТЭП 2 (сверху – фотоэлемент 4, снизу – ТЭП 5) позволяет одновременно производить съем тепла с фотоэлементов 4 и нагревать спаи ТЭЭ 6, генерируя термоэлектричество. При этом П–образное расположение ТЭЭ 6 в рядах 10 в ТЭП 5 позволяет значительно увеличить их удельное количество, приходящееся на единицу поверхности ковра 1, а параллельное расположение спаев 9, относительно наружной поверхности ТЭП 5 увеличивает площадь контакта спаев 9 с охлаждаемой (нагреваемой) поверхностями, что интенсифицирует процесс теплообмена между противоположными спаями 9. Кроме того, соединение ФТЭП 2 вертикальных рядов 13 ковра 1 между собой последовательно через электрические конденсаторы 14, перемычки 15 с выходными коллекторами 16, 17 снижает электрическое сопротивление ПГТЭС.

ПГТЭС работает следующим образом. Количество ФТЭП 2, входящих в ковер 1, определяется в зависимости от наружных условий места установки ПГТЭС (температуры, солнечного освещения, вида наружного грунта, снежного покрытия, водной поверхности) и требуемой мощности. Сборку ПГТЭС осуществляют перед его размещением, после чего ковер 1 расстилают на месте установки и соединяют с потребителем (на фиг.1–8 не показан). При этом местом установки ПГТЭС может быть

наружная поверхность грунта, снежная, ледяная или водная поверхности (в последнем случае ковер 1 крепят к поплавкам (на фиг. 1–8 не показаны).

В летнее и зимнее время верхняя поверхность ФТЭП 2 нагревается солнечными лучами, генерируя электричество, а нижняя поверхность ФТЭП 2 охлаждается в результате контакта с верхней поверхностью ТЭП 5, нагревает ее, отдавая тепло, выделившееся в результате генерации электричества. Одновременно, нижняя поверхность ТЭП 5 охлаждается в результате контакта с поверхностью наружного грунта, снежного покрытия, водной поверхности и т.д. При этом тепло, выделяющееся в результате работы ФТЭП 2 от солнечных лучей, тратится на нагрев верхних спаев 9 ТЭЭ 6, а холод, поступающий в нижнюю поверхность ТЭП 5 от поверхности места установки охлаждает нижние спаи 9 этих же ТЭЭ 6. В результате вышеописанных процессов в противоположных спаях 9 ТЭЭ 6 ТЭП 5 возникает разность температур и происходит генерация термоэлектричества. Полученное под воздействием солнечных лучей электрическая энергия из ФТЭП 2 и термоэлектричество из ТЭП 5 суммируются в электрических конденсаторах 14, после чего полученное электричество через коллекторы 16, 17, выходные клеммы 18, 19 поступает в накопительный блок и далее к потребителю (на фиг. 1–8 не показаны).

При этом, хотя в зимнее время верхняя поверхность ФТЭП 2 нагревается солнечными лучами меньше, чем в летнее время, в этот период нижняя поверхность ТЭП 5 охлаждается значительно больше, чем в летнее за счет более низкой температуры поверхности грунта (снега, льда, воды) и поэтому величина разности температур на противоположных спаях 9 и генерируемого термоэлектричества в ТЭП 5 может быть также значительной.

Величина разности электрического потенциала на клеммах 18 и 19, сила электрического тока зависит от характеристик фотоэлементов 4, продолжительности и интенсивности солнечного облучения, характеристик пар металлов М1 и М2, из которых изготовлены проволочные отрезки 7 и 8, числа ТЭЭ 6 в П–образных рядах 10 и их числа в ФТЭП 2, разности температур на противоположных спаях 9 ТЭЭ 6, числа ФТЭП 2 в ковре 1. Полученный электрический ток можно использовать для обслуживания различных технических устройств, а также обогрева и освещения временных жилых и производственных помещений.

Таким образом, предлагаемая ПГТЭС обеспечивает, как в летнее, так и в зимнее время, утилизацию солнечной энергии, тепла и холода окружающего воздуха и земной поверхности (грунта, снега, льда, воды) с получением электрической энергии, которую можно использовать для обслуживания различных технических устройств, обогрева и освещения временных жилых и производственных помещений без затраты топлива, загрязнения окружающей среды, создания шумового эффекта и выделения теплового излучения, что, в конечном счете, повышает эффективность и надежность работы электростанции.

Походная гелиотермоэлектростанция, включающая ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, состоящий из фотоэлемента, присоединенного своей тыльной стороной к наружной стороне корпуса термоэлектрического преобразователя, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2, выходными коллекторы с клеммами, соединенными с накопительным блоком, отличающаяся тем, что фототермоэлектрический преобразователь покрыт гидроизоляционной пленкой, парные проволочные отрезки спаяны на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее, а сами парные проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П–образные ряды, крайние проволочные отрезки крайних П–образных рядов термоэлектрических преобразователей и фотоэлементы через свои клеммы в каждом вертикальном ряду фототермоэлектрических преобразователей ковра соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы, перемычки с выходными коллекторами.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха. Привязной летательный аппарат с всепогодной комплексной ветровой и солнечной электростанцией выполнен с возможностью использовать горячий пар для создания подъемной силы и получения электроэнергии.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с использованием концентраторов солнечного излучения, и может быть использовано в солнечных энергоустановках для работы в условиях как высокой, так и низкой освещенности.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение компактности и надежности.

Группа изобретений относится к средствам хранения и выдачи носителей информации (футляров) в особо оборудованных помещениях, к объединенным с этими средствами высотным источникам комбинированного лазерного освещения территорий и к носовым опорам светозащитных очков для работы на участках разной освещенности.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям солнечных фотоэлектрических станций, размещенных на строительных конструкциях зданий (козырьки или навесы над крыльцом, балконом, террасой и т.д.).

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, в первую очередь к конструкции солнечных электростанций с концентраторами.

Изобретение относится к гелиотехнике и к конструкции солнечных модулей с фотоэлектрическими и тепловыми приемниками солнечного излучения и концентраторами для получения электрической энергии и теплоты.

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов для солнечных батарей. Концентратор солнечных лучей для солнечной батареи выполнен в форме полуцилиндра с веерным расположением зеркальных отражающих электродов и прозрачных полупроводниковых солнечных батарей.

Изобретение относится к системам питания электронных устройств с помощью оптического излучения и может найти применение в измерительных устройствах с гальванической развязкой области измерений и области отображения информации, например в высоковольтных или взрывоопасных устройствах.

Изобретение относится к устройству кровельных панелей для крыш зданий и сооружений со встроенными солнечными модулями. Гибридная кровельная солнечная панель, установленная на крыше здания, нормаль к поверхности крыши находится в меридиональной плоскости, содержит корпус и защитное покрытие на рабочей поверхности, выполненное в виде оптической отклоняющей системы из набора призм, на которую падает солнечное излучение с углом входа лучей β0, полупараболоцилиндрический зеркальный отражатель и приемник излучения в виде полосы, установленной между фокальной осью и вершиной полупараболоцилиндрического зеркального отражателя, при этом приемник излучения выполнен в виде гибридного когенерационного солнечного фотоэлектрического модуля со вторым защитным покрытием, установленным под углом ≤90° к защитному покрытию гибридной кровельной солнечной панели, второе защитное покрытие и корпус гибридной кровельной солнечной панели образуют герметичную полость, заполненную полисилоксановым гелем, в которой размещен приемник излучения из скоммутированных солнечных элементов, наружная стенка корпуса со стороны герметичной полости содержит каналы, в которых размещены встроенные трубы для прокачки теплоносителя, корпус гибридной кровельной солнечной панели и трубы за пределами корпуса снабжены теплоизоляцией, гибридная кровельная солнечная панель содержит электрические и гидравлические разъемы для соединения с соседними гибридными кровельными солнечными панелями.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к устройствам для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с использованием концентраторов солнечного излучения, и может быть использовано в солнечных энергоустановках для работы в условиях как высокой, так и низкой освещенности.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, в первую очередь к конструкции солнечных электростанций с концентраторами.

Изобретение относится к солнечной панели, используемой в хронометре стрелочного типа, таком как наручные часы, или в измерительном устройстве стрелочного типа, таком как счетчик, и к хронометру, включающему в себя солнечную панель.

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов для солнечных батарей. Концентратор солнечных лучей для солнечной батареи выполнен в форме полуцилиндра с веерным расположением зеркальных отражающих электродов и прозрачных полупроводниковых солнечных батарей.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, к конструкции солнечных электростанций с концентраторами. Солнечная электростанция содержит концентраторы, систему слежения и фотоприемники в фокальной области каждого концентратора, установленные в прозрачной для солнечного излучения оболочке и снабженные устройством для отвода теплоты, прозрачная оболочка содержит гомогенизатор концентрированного солнечного излучения из набора плоских тонких пластин из оптически прозрачного материала, размеры поперечного сечения гомогенизатора соизмеримы с размерами рабочей поверхности фотоприемника, ширина каждой пластины равна расстоянию между токоотводами, произведение толщины пластин на их количество определяет размер гомогенизатора вдоль плоскости р-n переходов диодных структур, длина гомогенизатора в 2-10 раз больше размеров рабочей поверхности фотоприемника, плоскости диодных структур параллельны двум из четырех граней гомогенизатора, а устройство отвода тепла выполнено в виде тонких пластин из теплопроводящего материала, присоединенных к токоподводам каждой секции твердотельной матрицы путем пайки или сварки параллельно плоскости р-n переходов диодных структур, размер секций между пластинами теплообменника составляет 4-20 мм, а суммарная их площадь при естественном охлаждении равна площади миделя концентратора.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, в частности к кремниевым солнечным элементам и технологии их изготовления.

Изобретение относится к многослойному пакету на подложке для использования в качестве капсулы. Многослойный пакет содержит: один или более неорганических барьерных слоев для снижения переноса через них молекул газа или пара; неорганический химически активный слой, содержащий неорганический связующий материал и расположенный смежно с одним или более неорганическими барьерными слоями, и химически активный слой обладает способностью вступать в реакцию с молекулами газа или пара.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, в частности к кремниевым солнечным элементам и технологии их изготовления.

Настоящее изобретение относится к новым соединениям общей формулы (1), которые используются в качестве основы тонкой полупроводниковой пленки в структуре солнечной батареи, к композиции, содержащей соединения формулы (1), и к применению новых соединений.

Солнечный модуль в раме включает в себя солнечный модуль, имеющий солнечные элементы между парой листов. Солнечный модуль устанавливается в раме, предпочтительно замкнутой раме, имеющей непрерывное основание и V-образные вырезы или частично V-образные вырезы в вертикальных полках, где должны располагаться углы модуля.

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики. Тандемный металлооксидный солнечный элемент содержит два расположенных один под другим по ходу светового потока металлооксидных солнечных элемента (МО СЭ) на основе мезоскопических слоев сенсибилизированного металлооксида, имеющих общий промежуточный токосъемный контакт, при этом согласно изобретению общий промежуточный токосъемный контакт размещен на стеклянной подложке, расположенной между верхним и нижним по ходу светового потока МО СЭ, на которую со стороны, обращенной к верхнему по ходу светового потока МО СЭ, нанесен проводящий слой платины, являющийся для верхнего МО СЭ противоэлектродом, а с противоположной стороны стеклянной подложки, обращенной к нижнему по ходу светового потока МО СЭ, нанесено проводящее покрытие из оксида олова, допированного фтором или индием, служащее для нижнего МО СЭ проводящим электродом, при этом верхний по ходу светового потока МО СЭ сенсибилизирован органическим красителем, поглощающим солнечный свет в диапазоне длин волн 400-650 нм, а нижний по ходу светового потока МО СЭ сенсибилизирован органическим красителем, поглощающим солнечный свет в диапазоне длин волн 650-1000 нм. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности и оптимизацию работы солнечного элемента как для высоких, мощностью 100-1000 Вт/м2, так и для низких интенсивностей светового потока в пределах 10-100 Вт/м2. 4 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников. Походная гелиотермоэлектростанция включает ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, покрытый гидроизоляционной пленкой, внутри которой помещены фотоэлементы и термоэлектрический преобразователь. В массив термоэлектрического преобразователя, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2. Отрезки спаяны на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 90° и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее. Сами парные проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П–образные ряды. Крайние проволочные отрезки крайних П–образных рядов термоэлектрических преобразователей и фотоэлементы через свои клеммы в каждом вертикальном ряду фототермоэлектрических преобразователей ковра соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы и через перемычки с выходными коллекторами, выходные клеммы которых соединены с накопительным блоком. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности походной гелеотермоэлектростанции. 8 ил.

Наверх