[1]Полезная модель относится к области солнечной энергетики наземного применения и может найти применение в устройствах солнечных батарей, предназначенных для электроснабжения домов, коттеджей, зданий сельскохозяйственного и промышленного назначения, а также автомобилей, самолетов, дирижаблей, космических кораблей и спутников.
[2]При использовании солнечных батарей требуется получать максимальную мощность с единичной площади фотоактивной поверхности. Эта цель может быть достигнута путем увеличения плотности светового потока на фотоэлектрические преобразователи. Одним из средств, решающим данную задачу, является концентратор, устанавливаемый на панель солнечной батареи.
[3]Известна конструкция панели солнечной батареи с концентратором по US Patent, May 28,1996, №5220747.
[4]Концентратор этой панели солнечной батареи состоит из отражателей солнечного света, установленных по одному с обеих сторон панели. Отраженный поток от отражателя падает на половину ширины панели солнечной батареи, а сам отражатель выполнен в половину размера панели. Суммарный отраженный поток увеличивает освещенность солнечных элементов в 1,5 раза.
[5]Известна конструкция, описанная в работе «Innovate solar panels pose many tests challengers» / Dunke Dick, Goerlitz Kurt // Sound and Vibr. 1337-31. NIO - c.6, 8, 10. В отличие от рассмотренного выше варианта, здесь отражатели концентратора выполнены в размер панели, и суммарный световой поток на солнечные элементы удваивается.
[6]Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является конструкция панели солнечной батареи по патенту RU №2282271, которая выбрана в качестве прототипа.
[7]В отличие от предыдущих конструкций отражатели выполнены в виде составного концентратора, состоящего из двух отражателей, с одной или более сторон панели солнечной батареи.
[8]Недостатком является то, что в данном случае необходимо постоянное падение солнечных лучей перпендикулярно поверхности солнечной батареи, а в случае изменения траектории падения солнечных лучей будет возникать тень, и конструкция не будет эффективна, так как изменение положения отражателей в течение дня не предусмотрено. Кроме того, такая батарея эффективна только в солнечное время суток, а в темное время суток такая батарея не вырабатывает достаточного количества электроэнергии, что не позволяет обеспечить круглосуточную стабильную выработку электроэнергии.
[9]Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков за счет круглосуточной выработки электроэнергии солнечной батареей.
[10]Технический результат полезной модели: круглосуточная выработка электроэнергии солнечной батареей, повышение выработки электроэнергии, обеспечение стабильного электроснабжения объектов в течение всех суток.
[11]Поставленная задача решается предлагаемой солнечной батареей, содержащей панели с двусторонней фотоактивной поверхностью, соединенные с аккумуляторной батареей и расположенные в разных горизонтальных плоскостях таким образом, что в светлое время суток панели обращены к солнцу и не перекрывают друг друга, а в темное время суток панели располагаются одна под другой с зазором между панелями с возможностью освещения фотоактивных поверхностей панелей осветительными приборами, последние выполнены с возможностью регулирования освещенности в течение суток, причем в солнечное время суток осветительные приборы выключены и верхние фотоактивные поверхности панелей вырабатывают электроэнергию, поступающую в аккумуляторную батарею, а в темное время суток фотоактивные поверхности панелей освещаются осветительными приборами и также вырабатывают электроэнергию, поступающую в аккумуляторную батарею, которая питает осветительные приборы, и полезную нагрузку в течение суток.
[12]Сущность полезной модели: солнечная батарея в светлое время суток вырабатывает электроэнергию, которая заряжает аккумуляторную батарею и питает полезную нагрузку (бытовые электроприборы, освещение помещений и т.п.). При этом количество солнечных панелей в солнечной батарее выбирается на 20-50% больше величины номинальной нагрузки, таким образом, излишек электроэнергии в светлое время подзаряжает аккумуляторы, а в темное время суток часть запасенной энергии расходуется аккумуляторами на освещение солнечных панелей, которые выполнены с двусторонними фотоактивными поверхностями, за счет чего один ряд осветительных приборов освещает сразу две поверхности соседних панелей, что повышает к.п.д. всей солнечной батареи и позволяет выработать больше электроэнергии, чем расходуется на освещение панелей. Для освещения панелей в темное время суток используются энергосберегающие источники света, например, светодиодные лампы. Для регулирования выработки энергии панелями в течение суток предусмотрена возможность изменения уровня их освещенности осветительными приборами (например, с помощью реостата) в соответствии с изменением уровня естественной освещенности. В солнечное время суток панели разворачиваются верхней поверхностью к солнцу. Для этого панели закреплены на поворотных шарнирах, которые, в свою очередь закреплены на стойках. В темное время панели «сворачивают» и размещают одну над другой с зазорами между ними, в которых размещены осветительные приборы.
[13]Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой солнечной батареи в дневное время, вид сверху, на фиг. 2 - солнечная батарея в темное время суток, вид спереди.
[14]Солнечная батарея (фиг. 1-2) содержит солнечные панели 1 солнечной батареи, которые посредством регулируемых соединений 8 (например, шарнирных или телескопических) прикреплены к стойкам 3. Все панели 1 имеют фотоактивные поверхности 2 с обеих сторон. Солнечные панели 1 соединены с микроэлектродвигателем 9, который по команде компьютера поворачивает панели 1 вокруг шарниров 8. В солнечное время панели развернуты так, как показано на фиг. 1, в темное время панели находятся в положении одна над другой, как показано на фиг. 2. При этом в зазорах между панелями установлены осветительные приборы 4, которые освещают одновременно поверхности двух соседних панелей. Управление работой микроэлектродвигателей 9, системой вентиляции 10, регулятором уровня освещенности панелей (на чертежах не показан) и аккумуляторной батареей 7 производится с помощью компьютерной программы, учитывающей время года, время суток, дату, погодные условия, температуру воздуха, потребляемую мощность, уровень зарядки аккумуляторов. Суммарная площадь панелей 1 выбрана таким образом, что вырабатываемая ими энергия составляет от 1,2 до 1,5 от номинальной нагрузки. Излишек вырабатываемой электроэнергии при этом запасается в аккумуляторной батарее и в темное время суток расходуется на работу осветительных приборов 4. При установке солнечной батареи на земле суммарная площадь панелей 1 может быть увеличена за счет количества самих батарей или за счет увеличения количества панелей в одной батарее, а излишек энергии может направляться на различные цели. Использование панелей 1 с двусторонней фотоактивной поверхностью и осветительных приборов 4 позволяет увеличить общую фотоактивную поверхность солнечной батареи в два раза и направить на солнечные панели больший световой поток, а также создается возможность стабилизации и регулирования выработки электроэнергии батареей с течение суток за счет регулирования освещенности панелей в зависимости от уровня естественной освещенности. Для освещения панелей в темное время суток и для снижения расхода энергии на освещение панелей используются энергосберегающие источники света, например, светодиодные лампы. Для охлаждения панелей используется система вентиляции 10. Такая система является необходимой при использовании солнечной батареи в южных широтах или в замкнутых помещениях без естественной циркуляции воздуха для предотвращения перегрева панелей. Вырабатываемая электроэнергия поступает в аккумуляторную батарею 5 по кабелю 7 (фиг. 2). Батарея 5 питает осветительные приборы 4 и полезную нагрузку 6. Предлагаемые солнечные батареи могут быть смонтированы на специальных стеллажах, изготовляемых в заводских условиях, при этом количество солнечных панелей в батарее может быть различным в зависимости от желания заказчика.
[15]Использование предлагаемой полезной модели позволяет обеспечить стабильную круглосуточную выработку электроэнергии солнечной батареей, повысить эффективность и снизить стоимость солнечных батарей, что особенно важно при использовании для бытовых целей.
