Электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства
Владельцы патента RU 2788266:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства для использования в качестве основного или резервного электроснабжения, использующих тепловую энергию солнечного излучения. Электрогенератор снабжен тепловым аккумулятором с теплоизоляцией, тепловыми трубками с конденсаторной зоной и тепловыми трубками с испарительной зоной, которые установлены равномерно, чередуясь друг за другом в тепловом аккумуляторе, приемной тепловой трубкой, установленной в фокусе отражателя и соединенной с коллектором, который соединен тепловыми трубками с конденсаторной зоной с тепловым аккумулятором, а тепловые трубки с испарительной зоной соединены с конденсаторной зоной термоэлектрического модуля, расположенного в термоэлектрической сборке, в результате за счет того, что одна сторона модуля нагрета, а другая холодная, термоэлектрический модуль генерирует электроэнергию, которая накапливается в электрическом аккумуляторе, который соединен с термоэлектрическим модулем, а блок управления соединен с термоэлектрическим модулем и солнечным концентратором, при этом в отсутствии интенсивного солнечного излучения или в ночное время нагрев горячей стороны термоэлектрического модуля осуществляется за счет тепловой энергии, запасенной в тепловом аккумуляторе. В результате использования изобретения обеспечивается возможность автономного снабжения потребителей электрической энергией. 1 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для использования в качестве основного или резервного снабжения электроэнергией помещений и технологических установок в удаленных районах.
Известно устройство для превращения солнечной энергии в электрическую, содержащее термоэлектрический генератор, систему охлаждения, блок управления, линзы, установленные на платформе с возможностью приема солнечных лучей и фокусирования солнечных лучей на теплообменнике горячих спаев термоэлектрического генератора, каналами подачи и отвода охлаждающей воды (патент РФ № 2402719, МПК F24J 2/42, F24J 2/08, 2010). Полученная электроэнергия через аккумуляторы направляется к потребителю.
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет накапливать тепловую энергию для превращения ее в электрическую в тепловом аккумуляторе, который в свою очередь обеспечивает электроэнергией потребителя с помощью термоэлектрического модуля в то время, когда отсутствует интенсивное солнечное излучение и невозможность автономного использования ее для удаленных объектов сельского хозяйства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для превращения солнечной энергии в электрическую, содержащее солнечный концентратор с отражателем и приемной трубкой, с возможностью приема солнечных лучей и их фокусирования на приемной трубке, термоэлектрическую сборку, аккумулятор, блок управления и жидкостной бак-аккумулятор, в котором расположен теплообменник, причем бак-аккумулятор подающим и отводящим трубопроводами через циркуляционный насос соединен с жидкостным радиатором термоэлектрической сборки, которая имеет также воздушный радиатор и расположенный между жидкостным и воздушным радиаторами термоэлектрический модуль, соединенный с блоком управления
(патент РФ № 2748109, МПК F03G 6/00, H02S 10/30, F24S 90/00, опубл. 19.05.2021, Бюл. №14).
Недостатком известного устройства является наличие прямоточного и обратного трубопроводов, соединяющих приемную трубку солнечного концентратора с баком-аккумулятором, который через циркуляционный насос соединен с термоэлектрической сборкой, что технически усложняет конструкцию установку.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение электрической энергии за счет использования энергии солнечного излучения для автономного электроснабжения потребителей электрической энергии в удаленных районах, в том числе и при отсутствии интенсивного солнечного излучения с более совершенными техническими параметрами установки.
В результате использования изобретения появляется возможность автономного снабжения потребителей электрической энергией там, где отсутствует централизованное электроснабжение за счет преобразования энергии солнечного излучения и накапливания тепловой энергии в тепловом аккумуляторе и преобразования её в электрическую в термоэлектрических модулях, которая через электрический аккумулятор обеспечивает потребителя электрической энергией с более совершенными техническими параметрами установки.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства, содержащий солнечный концентратор с отражателем, термоэлектрическую сборку с термоэлектрическим модулем и воздушным радиатором, электрический аккумулятор, блок управления, согласно изобретению, снабжен тепловым аккумулятором с теплоизоляцией, выполненным из твердого материала с высокой теплоемкостью, тепловыми трубками с конденсаторной зоной и тепловыми трубками с испарительной зоной, которые установлены равномерно, чередуясь друг за другом в тепловом аккумуляторе, приемной тепловой трубкой, установленной в фокусе отражателя и соединенной с коллектором, который соединен тепловыми трубками с конденсаторной зоной с тепловым аккумулятором, а тепловые трубки с испарительной зоной, соединены с конденсаторной зоной с горячей стороной термоэлектрического модуля, расположенным в термоэлектрической сборке, при этом воздушный радиатор, установленный на холодной стороне термоэлектрического модуля охлаждает его, в результате за счет того, что одна сторона модуля нагрета, а другая холодная, термоэлектрический модуль генерирует электроэнергию, которая накапливается в электрическом аккумуляторе, который соединен с термоэлектрическим модулем, а блок управления соединен с термоэлектрическим модулем и солнечным концентратором, при этом в отсутствии интенсивного солнечного излучения или в ночное время нагрев горячей стороны термоэлектрического модуля осуществляется за счет тепловой энергии, запасенной в тепловом аккумуляторе.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема электрогенератора для удаленных объектов сельского хозяйства.
Электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства содержит термоэлектрическую сборку 1, содержащую термоэлектрический модуль 2, воздушный радиатор 3 и конденсаторную зону 4, тепловой аккумулятор 5 с теплоизоляцией 6, включающий тепловые трубки 7 и 8 с конденсаторной и испарительной зонами, соответственно, солнечный концентратор 9 с отражателем 10, приемной тепловой трубкой 11 и коллектором 12, блок управления 13 и электрический аккумулятор 14.
Тепловые трубки 7 и 8 установлены равномерно в объеме теплового аккумулятора 5, чередуясь друг за другом. Тепловой аккумулятор 5 выполнен из твердого материала с высокой теплоемкостью, например магнезита. Тепловые трубки 7 в зоне испарения объединены в коллектор 12. Солнечный концентратор 9, состоящий из отражателя 10, приемной тепловой трубки 11 и коллектора 12, является испарительной зоной тепловых трубок 7. Коллектор 12 соединен с приемной тепловой трубкой 11, установленной в фокусе отражателя 10. Солнечный концентратор 9 соединен через тепловые трубки 7 с тепловым аккумулятором 5 и нагревает его. Тепловой аккумулятор 5 соединен с помощью тепловых трубок 8 с горячей стороной термоэлектрического модуля 2. Воздушный радиатор 3 прилегает к холодной стороне термоэлектрического модуля 2 и охлаждает его, при этом термоэлектрический модуль 2 генерирует электрическую энергию. Термоэлектрический модуль 2 соединен с электрическим аккумулятором 14 и блоком управления 13. Блок управления 13 соединен с солнечным концентратором 9.
Работает электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства, следующим образом.
При включении блока управления 13 солнечный концентратор 9 ориентируется на максимальное солнечное излучение. Отраженные солнечные лучи нагревают приемную тепловую трубку 11. От коллектора 12 через тепловые трубки 7 нагревается тепловой аккумулятор 5. Поглощенная при этом теплота испарения переносится в зону конденсации тепловых трубок 7, расположенных в тепловом аккумуляторе 5. Выделенная при конденсации пара теплота нагревает зону конденсации тепловых трубок 7 и, соответственно, тепловой аккумулятор 5 с теплоизоляцией 6. Запасенная тепловым аккумулятором 5 тепловая энергия нагревает испарительную зону тепловых трубок 8. Полученный в тепловых трубках 8 пар конденсируется в зоне конденсации 4 тепловых трубок 8 в термоэлектрической сборке 1. Полученная при конденсации теплота, передается горячей стороне термоэлектрического модуля 2 и нагревает его. Для поглощения тепловой энергии с холодной стороны термоэлектрического модуля 2 и поддержания её в холодном состоянии по отношению к горячей стороне используется воздушный радиатор 3, плотно прилегающий к холодной стороне термоэлектрического модуля 2. Ассимилируя эту теплоту, радиатор 3 рассеивает её в окружающую среду. В результате термоэлектрический модуль 2 генерирует электроэнергию, которая накапливается в электрическом аккумуляторе 14. Во время недостаточной интенсивности солнечного излучения или в ночное время нагрев горячей стороны термоэлектрического модуля 2 осуществляется за счет тепловой энергии запасенной в тепловом аккумуляторе 5. Блок управления 13, соединенный с термоэлектрическим модулем 2 и солнечным концентратором 9 осуществляет контроль и управление работой электрогенератора.
Предлагаемый электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства может быть использован в качестве основного или резервного источника электроэнергии в районах, где отсутствует централизованное снабжение электроэнергией помещений и технологических установок с более совершенными техническими параметрами электрогенератора.
Электрогенератор для удаленных объектов сельского хозяйства, содержащий солнечный концентратор с отражателем и приемной трубкой, установленной в фокусе отражателя, термоэлектрическую сборку с термоэлектрическим модулем и воздушным радиатором, тепловой и электрический аккумуляторы и блок управления, отличающийся тем, что солнечный концентратор снабжен коллектором, связанным с приемной тепловой трубкой и с тепловым аккумулятором из твердого материала с высокой теплоемкостью и теплоизоляцией, содержащим тепловые трубки с конденсаторной и испарительной зонами, которые установлены равномерно, чередуясь друг за другом, при этом тепловые трубки с конденсаторной зоной связаны с коллектором, тепловые трубки с испарительной зоной соединены с конденсаторной зоной термоэлектрического модуля, расположенного в термоэлектрической сборке, с другой стороны термоэлектрического модуля расположен воздушный радиатор, блок управления соединен с солнечным концентратором и термоэлектрическим модулем, соединенным с электрическим аккумулятором.
