RU2402719C1 - Device for solar to electric energy conversion - Google Patents
Device for solar to electric energy conversion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402719C1 RU2402719C1 RU2009111799/06A RU2009111799A RU2402719C1 RU 2402719 C1 RU2402719 C1 RU 2402719C1 RU 2009111799/06 A RU2009111799/06 A RU 2009111799/06A RU 2009111799 A RU2009111799 A RU 2009111799A RU 2402719 C1 RU2402719 C1 RU 2402719C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hot
- thermoelectric generator
- junctions
- platform
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title abstract 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергосбережения и может быть использовано отдельными хозяйствами для обеспечения своего предприятия дополнительной дешевой электроэнергией, а также крупными компаниями, позволяющими построить крупные термоэлектрические генераторы.The invention relates to the field of energy conservation and can be used by individual farms to provide their enterprise with additional cheap electricity, as well as by large companies that allow the construction of large thermoelectric generators.
Известна полезная модель «Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля» [1]. Данное устройство содержит термоэлектрический генератор, горячие спаи которого сопрягаются с выхлопным трубопроводом, а холодные спаи через теплообменник связаны с системой охлаждения забортной воды. Недостатком данного устройства является то, что устройство работает только при работе дизеля. Кроме того, полученная электроэнергия используется только судовыми потребителями и не может быть использована для наземных потребителей.Known utility model "Device for the exhaust gas recirculation of marine diesel" [1]. This device contains a thermoelectric generator, the hot junctions of which are interfaced with the exhaust pipe, and the cold junctions through the heat exchanger are connected to the overboard water cooling system. The disadvantage of this device is that the device only works when the diesel engine. In addition, the electricity received is used only by ship consumers and cannot be used for terrestrial consumers.
Наиболее близким техническим решением является [2] «Устройство для получения электрической энергии и утилизации тепла в отдаленных и труднодоступных районах». Устройство содержит термоэлектрический генератор и газовый котел. Газовый котел передает теплоту горячим спаям термоэлектрического генератора, а холодные спаи термоэлектрического генератора охлаждаются водой.The closest technical solution is [2] "Device for generating electric energy and heat recovery in remote and inaccessible areas." The device comprises a thermoelectric generator and a gas boiler. The gas boiler transfers heat to the hot junctions of the thermoelectric generator, and the cold junctions of the thermoelectric generator are cooled by water.
Основным недостатком данного устройства является то, что устройство для получения электроэнергии потребляет газ, поэтому термоэлектрический генератор является неэффективным.The main disadvantage of this device is that the device for generating electricity consumes gas, so the thermoelectric generator is inefficient.
Заявляемое изобретение решает задачу получения дешевой электрической энергии путем использования тепловой солнечной энергии.The claimed invention solves the problem of obtaining cheap electrical energy by using thermal solar energy.
Техническим результатом при этом является создание термоэлектрического генератора, работающего без потребления энергоресурсов.The technical result in this case is the creation of a thermoelectric generator operating without the consumption of energy resources.
Технический результат достигается тем, что устройство для превращения солнечной энергии в электрическую, содержащее термоэлектрический генератор, систему охлаждения, включающую электрический насос, блок сравнения, блок управления, дополнительно содержит выпуклые линзы, установленные на платформе с возможностью приема солнечных лучей и фокусирования солнечных лучей на теплообменник горячих спаев термоэлектрического генератора; платформу, установленную на исполнительном механизме с червячным редуктором с возможностью синхронного вращения с электронными часами вокруг солнца; датчики температуры, установленные на горячих и холодных спаях, связанных с тепловыми реле и блоком сравнения; электронный терморегулятор, связанный с каналами подачи и отвода охлаждающей воды; электрический вентилятор, вход которого подключен через тепловое реле к блоку питания, выход связан с теплообменником горячих спаев. Кроме того, устройство содержит механизм поворота выпуклых линз.The technical result is achieved by the fact that the device for converting solar energy into electrical energy, comprising a thermoelectric generator, a cooling system including an electric pump, a comparison unit, a control unit, further comprises convex lenses mounted on the platform with the possibility of receiving sunlight and focusing sunlight on the heat exchanger hot junctions of thermoelectric generator; a platform mounted on an actuator with a worm gear with the possibility of synchronous rotation with an electronic clock around the sun; temperature sensors mounted on hot and cold junctions connected with thermal relays and a comparison unit; electronic thermostat associated with cooling water supply and drain channels; an electric fan, the input of which is connected through a thermal relay to the power supply, the output is connected to the heat exchanger of the hot junctions. In addition, the device includes a mechanism for turning convex lenses.
На приведенных чертежах (фиг.1, 2, 3) представлено устройство для превращения солнечной энергии в электрическую.In the drawings (figures 1, 2, 3), a device for converting solar energy into electrical energy is presented.
Устройство содержит (см. фиг.1, 2, 3) платформу 1, исполнительный механизм с червячным редуктором 2, фундамент 3, термоэлектрический генератор 4, выпуклые линзы 5; электрический насос 6; электрический вентилятор 7; блок управления 8 тепловые реле 9, 10; терморегулятор 11; блок питания 12; блок сравнения 13, 14; задатчик 15; электронные часы 16, электрический датчик поворота платформы 17; поворотный механизм 18; датчики температуры горячих спаев 19 и холодных спаев 20; солнечные лучи 21; аккумуляторные батареи 22; термоэлектрические модули 23, электроизоляционные прокладки 24, 25; теплообменники горячих и холодных спаев 26, 27; крепежные винты 28; каналы подвода охлаждающей воды 29, 30 и отвода 31, 32; канал подвода воздуха 33; каналы подвода электроэнергии 34, 35, 36, 37, 38; каналы подвода сигналов 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46; каналы отвода разработанной электроэнергии 47, 48; канал отвода воздуха в атмосферу 49; прозрачный навес устройства 50.The device contains (see Fig. 1, 2, 3) a
На платформе 1 устанавливаются выпуклые линзы, термоэлектрический генератор 4. Элементы автоматики могут быть установлены как на платформе, так и вне нее. Так как предлагаемый термоэлектрический генератор 4 работает только в дневное время суток, т.е. около 12 часов, то угол поворота вала составляет 180. Электрический насос 6 устанавливается вне платформы и подключен к водопроводной сети через канал 29. Для каналов 30, 32 платформа имеет направляющие пазы I и II, выполненные на длине окружности заданного радиуса (см. фиг.2). Такое конструктивное решение позволяет обеспечивать отвод теплоты от холодных спаев термоэлектрических модулей 23 каналами охлаждающей воды 30, 32 при вращении платформы 1 по заданной программе. Теплота, переданная от холодных спаев 27 охлаждающей воде, может быть использована для бытовых целей или может быть направлена на слив по каналу 32.Convex lenses and a
Так как солнечные лучи в течение суток меняют свое направление, то для приема этих лучей выпуклыми линзами 5 в течение работы устройства платформа 1 синхронно двигается, т.е. вращается совместно с электронными часами 16 вокруг солнца, например, в релейно-импульсном режиме.Since the sun's rays change their direction during the day, to receive these rays with
Солнечные лучи начиная с весны до осени по высоте меняют свое положение, например в апреле солнечные лучи находятся немного ниже к поверхности земли, чем в июне. Для коррекции этого положения предусмотрен механизм поворота 18, который может повернуть выпуклые линзы 5 в требуемое положение в любое время года. Этот же механизм 18 может быть использован для коррекции солнечных лучей 21 по отношению к выпуклым линзам 5 в течение суток.The sun's rays from spring to autumn in height change their position, for example, in April, the sun's rays are slightly lower to the earth's surface than in June. To correct this position, a
Термоэлектрический генератор 4 (см. фиг.3) состоит из термоэлектрических модулей 23, электроизоляционных прокладок 24, 25; теплообменников горячих и холодных спаев 26, 27, изготовленных из меди или алюминия, которые прижимают термоэлектрические модули 23 до требуемого давления с помощью крепежных винтов 28. Для увеличения теплопроводности теплообменные поверхности теплообменников 26, 27 могут быть выполнены разных конструкций.Thermoelectric generator 4 (see figure 3) consists of thermoelectric modules 23, electrical insulating gaskets 24, 25; heat exchangers for hot and cold junctions 26, 27 made of copper or aluminum, which press thermoelectric modules 23 to the required pressure using
В результате фокусирования солнечных лучей на поверхности теплообменника 26 резко повышается температура до рабочего значения. При повышении температуры горячих спаев выше допустимого значения горячие спаи могут расплавиться. Для исключения этого фактора в устройстве предусмотрен электрический вентилятор 7, который при повышении температуры горячих спаев выше допустимого значения включается и по каналу 47 подает (см. фиг.1, 3) воздух к нагретой поверхности теплообменника 26 и отводит лишнюю теплоту от горячих спаев термоэлектрического модуля 23 по каналу 49 в атмосферу. Для упрощения конструкции подачи воздуха к горячим спаям термоэлектрического генератора электрический вентилятор 7 рекомендуется устанавливать на платформе 1.As a result of focusing sunlight on the surface of the heat exchanger 26, the temperature rises sharply to the operating value. If the temperature of the hot junctions rises above the permissible value, the hot junctions can melt. To eliminate this factor, an
Для защиты от осадков устройство помещается в прозрачное помещение 50, которое для прохода солнечных лучей может иметь окна (на фиг.1, 2, 3 окна не показаны).To protect against rainfall, the device is placed in a
Количество выпуклых линз 5 и термоэлектрических модулей зависит от потребности электроэнергии.The number of
Устройство для превращения солнечной энергии в электрическую энергию работает следующим образом.A device for converting solar energy into electrical energy works as follows.
Устройство работает в весенне-летне-осеннее время в ясную погоду в дневное время суток, например с 6 часов до 18 часов. В ночное время, когда отсутствуют солнечные лучи, устройство находится в выключенном состоянии.The device operates in the spring-summer-autumn time in clear weather during the daytime, for example, from 6 hours to 18 hours. At night, when there is no sunlight, the device is in the off state.
В утренние часы, например в 8 часов в осеннее время или в 6 часов в летнее время солнечные лучи проходят выпуклые линзы 5, преломляются, сфокусируются на поверхности теплообменника 26 и происходит ее нагрев. Вследствие высокой теплопроводности теплообменника 26 полученная теплота мгновенно распространяется по всему его объему, в результате теплообмена эта теплота через теплопроводную прокладку 24 передается на горячие спаи термоэлектрических модулей 23 (см. фиг.3) и происходит их нагрев. Температура горячих спаев термоэлектрических модулей контролируется электрическим датчиком температуры 19. При достижении горячих спаев до заданной величины, например 200°С, сигнал от датчика 19 подается на блок сравнения 14 и на тепловое реле 9, которое сработает и замкнет электрическую цепь (см. фиг.1). При этом электроэнергия от блока питания 12 подается в блок управления 8, который формирует сигнал реверса и по каналу 28 подается в электрический исполнительный механизм 2, включается редуктор названного механизма и платформа 1 в результате своего перемещения займет рабочее положение.In the morning, for example, at 8 o’clock in the autumn or at 6 o’clock in the summer, the sun's rays pass through the
Одновременно при включении данного устройства в блок сравнения 13 поступают сигналы от датчиков поворота платформы 17 и электронных часов 16. В блоке сравнения 13 происходит вычитание этих сигналов. В случае рассогласования этих сигналов блок сравнения 13 по каналу 38 подает сигнал рассогласования в блок управления 8, который формирует сигнал управления и подает его в исполнительный механизм 2 и включает его. При этом исполнительный механизм 2 будет синхронно работать в импульсном режиме с электронными часами 16 до устранения рассогласования сигналов в блоке сравнения 13.At the same time, when this device is turned on, the
Кроме того, электрический сигнал от датчика температуры 20 поступает в блок сравнения 14, куда одновременно поступают сигналы от задатчика 15 и датчика температуры 19, где происходит определение разности температур между датчиками температур 19, 20 и ее сравнение с задатчиком 15. В случае рассогласования этих сигналов сигнал рассогласования подается в блок управления 8, который формирует сигналы управления, один из которых по каналу 35 подается в электрический насос 6 и запускает его, а другой по каналу 36 подается в терморегулятор 11, и приводит его в действие. Электрический насос 6 по каналу 29 из водопроводной сети подает в терморегулятор 11, который согласно работе [3] распределяет требуемый поток воды по каналу 30 в термоэлектрический генератор 4, остальная часть потока воды по каналу 31 направляется на слив (см. фиг.1, 2, 3).In addition, the electrical signal from the
При прохождении охлаждающей воды по каналу 30 через термоэлектрический генератор 4 в результате конвективного теплообмена между холодными спаями и охлаждающей водой через теплообменник 27 происходит отвод от холодных спаев теплоты и установится заданная разность температур между горячими и холодными спаями в термоэлектрическом генераторе 4. При этом нагретая вода по каналу 32 направляется на слив или может быть использована потребителями как горячая вода для бытовых нужд.When cooling water passes through
В случае превышения температуры горячих спаев выше допустимого значения включается тепловое реле 10, которое замыкает электрическую цепь питания. Электроэнергия от блока питания 12 по каналу 37 через тепловое реле 10 подается в электрический вентилятор 7. При этом вентилятор 7 включается и воздух по каналу 33 подается в термоэлектрический генератор 4, где в результате конвективного теплообмена между воздухом и поверхностью теплообменника 26 происходит отвод избыточной теплоты от горячих спаев термоэлектрического генератора 4.If the temperature of the hot junctions exceeds the permissible value, the
При работе предлагаемого устройства на горячих спаях термоэлектрического генератора 4 происходит поглощение теплоты от солнечных лучей, а с холодной стороны отводится теплота охлаждающей водой за вычетом электроэнергии, полученной на внешней нагрузке. На внешней нагрузке термоэлектрический генератор создает напряжение, равное эдс, за вычетом падения напряжения и внутреннего сопротивления, электроэнергия подается в аккумуляторные батареи 22, и происходит накопление электроэнергии. Полученная электроэнергия направляется к потребителям.When the proposed device is used on the hot junctions of the
Мощность полученной электроэнергии зависит от количества термоэлектрических модулей, разности температур между спаями. Поэтому потребитель вправе решить сам задачу получения нужного количества электроэнергии.The power of the received electricity depends on the number of thermoelectric modules, the temperature difference between the junctions. Therefore, the consumer has the right to solve the problem of obtaining the right amount of electricity.
Вечером, например в 18 часов, когда эффективность солнечных лучей резко падает, температура горячих спаев тоже уменьшается ниже заданного значения и устройство не может получить электроэнергию. В этом случае датчик температуры 19, подавая сигнал на тепловое реле 9, размыкает электрическую цепь, и работа данного устройства прекращается.In the evening, for example, at 18 o’clock, when the efficiency of sunlight decreases sharply, the temperature of the hot junctions also decreases below a predetermined value and the device cannot receive electricity. In this case, the
Таким образом, устройство для превращения солнечной энергии в электрическую позволяет получить дешевую электроэнергию в ясную погоду в весенне-летне-осеннее время, что поможет решить задачу по сбережению энергоресурсов.Thus, a device for converting solar energy into electrical energy allows you to get cheap electricity in clear weather in the spring-summer-autumn time, which will help solve the problem of saving energy resources.
Источники информацииInformation sources
1. Патент №69925, F02G 5/00, F01K 15/04. Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля / В.Н.Тимофеев, Д.В.Тимофеев. Опубл. 10.01.2008. Бюл. №1.1. Patent No. 69925,
2. Свидетельство на п/м №5216, F02G 5/02. Устройство для получения электрической энергии и утилизации тепла в отдаленных и труднодоступных районах / В.Н.Тимофеев, Г.Е.Чекмарев, А.А.Ильина и др. Опубл. 16.10.97. Бюл. №10.2. Certificate for the subway №5216,
3. Патент №2279923, F01P 7/16. Электрический термостат / В.Н.Тимофеев, Н.П.Кузин, А.Н.Краснов. Опубл. 27.02.2006. Бюл. №6.3. Patent No. 2279923,
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009111799/06A RU2402719C1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Device for solar to electric energy conversion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009111799/06A RU2402719C1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Device for solar to electric energy conversion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009111799A RU2009111799A (en) | 2010-10-10 |
| RU2402719C1 true RU2402719C1 (en) | 2010-10-27 |
Family
ID=44024581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009111799/06A RU2402719C1 (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Device for solar to electric energy conversion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2402719C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724206C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Autonomous space power plant |
| RU2748109C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Solar thermoelectric generator for remote agricultural facilities |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109228C1 (en) * | 1995-07-21 | 1998-04-20 | Акционерное общество закрытого типа "АстроСолар" | Solar energy converter |
| RU22989U1 (en) * | 2001-12-27 | 2002-05-10 | Васильева Нонна Николаевна | SOLAR POWER PLANT (OPTIONS) |
-
2009
- 2009-03-30 RU RU2009111799/06A patent/RU2402719C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109228C1 (en) * | 1995-07-21 | 1998-04-20 | Акционерное общество закрытого типа "АстроСолар" | Solar energy converter |
| RU22989U1 (en) * | 2001-12-27 | 2002-05-10 | Васильева Нонна Николаевна | SOLAR POWER PLANT (OPTIONS) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724206C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Autonomous space power plant |
| RU2748109C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-19 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Solar thermoelectric generator for remote agricultural facilities |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009111799A (en) | 2010-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2249125C1 (en) | Self-contained power and heat supply system of rooms in dwelling houses and industrial areas | |
| KR101979659B1 (en) | Building Integrated Photovoltaic and Thermal system | |
| Shukla et al. | Cooling methodologies of photovoltaic module for enhancing electrical efficiency: A review | |
| DK177468B1 (en) | Fully integrated solar absorber | |
| EP2012366A2 (en) | Photovoltaic system with improved efficiency and increment method of the electrical energy production of at least a thermo-photovoltaic solar module | |
| AU2015223217B2 (en) | A hybrid supplemental solar energy collection and dissipation system with one or more heat pumps | |
| US20140224295A1 (en) | Effective and scalable solar energy collection and storage | |
| Wei et al. | A continuous 24-hour power generated PV-TEG-PCM hybrid system enabled by solar diurnal photovoltaic/thermal conversion and nocturnal sky radiative cooling | |
| KR100931400B1 (en) | Solar collector | |
| CN102867878A (en) | Combined heat and power generation photovoltaic photo-thermal component, combined heat and power generation system and photovoltaic power station | |
| RU2402719C1 (en) | Device for solar to electric energy conversion | |
| KR101628668B1 (en) | Apparatus for controlling temperature of photovoltaic panel | |
| KR20110108567A (en) | Solar energy device that simultaneously applies solar and solar heat for apartment house | |
| RU86247U1 (en) | DEVICE FOR TRANSFORMING SOLAR ENERGY INTO ELECTRIC | |
| CN205425472U (en) | Photoelectricity - thermal electricity - hot water integration's unit formula solar energy set composite | |
| RU35386U1 (en) | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL SPACES | |
| Alktranee | A review of performance hybrid photovoltaic/thermal system for general applications | |
| WO2009114905A1 (en) | Tile unit | |
| Vitulli et al. | A Comprehensive Analysis of a PV/T-TEGs System for Enhanced Solar Energy Conversion | |
| Kusyy et al. | Theoretical investigation on a control-based approach to avoid stagnation of solar heating systems | |
| CN107565907B (en) | A reflective trough-type concentrated heat and power cogeneration system | |
| Balasubramanian et al. | Optimal utilization of renewable energy resources in north cyprus: a proposed model | |
| Eqwan et al. | Experimental investigation of the effect of solar photovoltaic back plate cooling using passive heatsink and candle wax as phase change material | |
| Vitulli et al. | Energetic, exergetic, economic and environmental analysis of a photovoltaic/thermal system equipped with thermoelectric generators | |
| CN205304682U (en) | Integration of photovoltaic light and heat is power generation facility day by day |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120331 |