СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ С СИСТЕМОЙ СЛЕЖЕНИЯ

Солнечная фотоэлектрическая станция (СФЭС) с системой слежения относится к преобразователям солнечной энергии в электрическую и может быть использована в бытовых или промышленных условиях, а также удаленных и труднодоступных местах для получения электроэнергии. Цель изобретения повышение выходной мощности станции и снижение ее ветрового сопротивления. Солнечная фотоэлектрическая станция с системой слежения содержит основные (1 и 2) и дополнительные (3 и 4) модули, установленные на вращающемся вокруг оси (6) основании (5). Основные (1 и 2) и дополнительные (3 и 4) модули устанавливаются под тупым углом 165-175.
Основание (5) устанавливают под углом () на пирамидальной основе. К одному из концов оси вращения (6) соосно устанавливают двигатель постоянного тока

Солнечная фотоэлектрическая станция (СФЭС) с системой слежения может быть исполь-зована в бытовых или промышленных условиях, а также в удаленных и труднодоступных местах для получения электроэнергии путем преобразо-вания солнечной энергии в электрическую.
Известна СФЭС [1], содержащая опорно-поворотное устройство, кремниевые солнечные элементы, параболический и параболоцилиндри-ческий концентраторы, тепловую трубу. Кон-струкция данной станции является сложной и такие СФЭС рассчитаны на сравнительно боль-шие мощности, примерно 10 кВт.
Наиболее близким аналогом к заявленно-му изобретению является СФЭС [2], содержащая пирамидальную опору, на вращающемся основа-нии которой установлены основные и дополни-тельные фотоэлектрические модули. Основные модули питают внешнюю нагрузку, дополнительный двигатель постоянного тока, который пово-рачивает основание с установленными на нем модулями. Основные и дополнительные модули установлены под углом 90 (Фиг.1). Это дает воз-можность системе «следить» за солнцем, т.е. пово-рачивать модули с лицевой стороны к солнцу, в процессе его видимого движения на небосклоне. Данная СФЭС имеет следующие недостатки: во-первых, низкую выходную мощность, во-вторых, высокое сопротивление ветру (большая площадь поперечного сечения станции по профилю), вследствие чего станция работает ненадежно при наличии ветра, т.к. двигатель постоянного тока не в состоянии поворачивать модули против ветра.
Сущность изобретения заключается в установке основных и дополнительных модулей под тупым углом, а именно под углом 165-175 (Фиг.2). В этом случае, во-первых, дополнитель-ные модули могут быть использованы также и как основные, во-вторых, все модули значительно облучаются солнечной радиацией, вследствие чего повышается выходная мощность станции. В-третьих, в несколько раз снижается сопротивле-ние станции ветру, вследствие уменьшения пло-щади поперечного сечения по профилю станции. В-четвертых, станция является следящей, чув-ствительной к положению солнца, т.к. при разли-чии облученности модулей установленных под углом 165-175 друг к другу, различаются и напряжения на их выходах. Вследствие этого двигатель постоянного тока автоматически пово-рачивает модули в направлении солнца (при сме-щении солнца на 5-10), т.к. он реагирует на раз-ность выходных напряжений модулей. Следова-тельно, задача решаемая изобретением состоит в изменении конструкции или относительном изме-нении расположения основных и дополнительных модулей, что приводит к техническому результату - повышению выходной мощности станции и сни-жению ее ветрового сопротивления. В то же время свойство системы следить за движением солнца сохраняется.
На фиг.1 изображено схематическое рас-положение основных (1 и 2) и дополнительных (З и 4) модулей, вращающегося основания (5) и оси вращения (6) в прототипе, в полдень, в двух про-екциях соответственно: в плоскости, перпендику-лярной оси вращения модулей и в вертикальной плоскости, проходящей по оси вращения модулей.
На фиг.2 изображено схематическое рас-положение основных (1 и 2) и дополнительных (3 и 4) модулей, вращающегося основания (5) и оси вращения (6) в предложенном решении в полдень, в двух проекциях соответственно: в плоскости, перпендикулярной оси вращения модулей и в вертикальной плоскости, проходящей по оси вращения модулей.
На фиг. 3 приведены зависимости выходной мощности станции от временя (в течение дня), экспериментально полученные для предложенного решения (1) и прототипа (2).
Солнечная фотоэлектрическая станция с системой слежения содержит основные (1 и 2) и дополнительные (3 и 4) модули, установленные на вращающемся вокруг оси (6) основании (5). В данной станции использовались выпускаемые промышленностью кремниевые фотоэлектриче-ские модули, мощность которых была равна в стандартных условиях 25 Вт (Основные модули) и 10 Вт (Дополнительные модули). Основание (5) было установлено под углом () на пирамидаль-ной основе. К одному из концов оси вращения (6), соосно устанавливают двигатель постоянного тока. Основные (1 и 2) и дополнительные (3 и 4) модули были установлены под углом 165-175. Экспериментально было установлено, что при угле  меньшем 165. выходная мощность уста-новки снижается на 5-10 %, т.к. уменьшается эф-фективная площадь поверхности модулей . При угле а большем 175 станция работает ненадеж-но, т.к. снижается среднее напряжение (U) на вхо-де двигателя постоянного тока: U = U13 - U24 (U13 - напряжение на выходе модулей 1 и 3, U24 - напря-жение на выходе модулей 2 и 4).
Станция работает следующим образом. Механическая система станции сбалансирована так, что в темное время суток модули 1 - 4 направлены в сторону южного полюса. С восхо-дом модули станции поворачиваются в сторону солнца, т.к. облученность модулей 1 и 3 выше, чем 2 и 4, вследствие чего на входе двигателя посто-янного тока действует достаточной величины разность напряжений данных групп модулей. Если модули станции направлены в сторону солнца, напряжение на входе двигателя постоянного тока равно нулю. При смещении солнца в процессе его видимого движения, модули также поворачиваются вокруг оси своего вращения, т.е. станция «следит» за солнцем вследствие того, что на входе двигателя постоянного тока возникает отличное от нуля напряжение, в результате чего двигатель повора-
чивает модули в направлении солнца. На фиг. 3 приведены экспериментальные данные зависимо-сти выходной мощности станции от времени при интенсивности солнечной радиации на поверхно-сти модулей, равной 800 Вт/ м2 (в полдень). Угол наклона () оси вращения модулей к горизонталь-ной плоскости (фиг. 1 и фиг. 2) был равен 38. Из графиков приведенных на фиг.3 видно, что в случае предложенного решения выходная мощность станции в среднем выше, в сравнении с прототи-пом, на 10-15 %. Оценка площади поперечного сечения станции по профилю показала, что в слу-чае предложенного решения оно меньше в тричетыре раза, чем в прототипе, соответственно ниже и сопротивление ветру.

Источники, принятые во внимание:
1. Абдульнаби З.М., Абдурахманов Б.М., Саидов А.С., Усманов Р.А. Солнечные электростанции. - Гелиотехника, № 5 (1995), с. 70-79.
2. Роu1еk V., Libra M.Simple solar tracker. - Sо1аг Еnergy Маteгials and Sо1аг Се11s, No. 51, (1998), рр. 113-120.

1.ТJ 145, 26.04.1995
2.ТJ 209, 20.09.1994
3.ТJ 368, 30.07.2001