CZ34103U1 - Mobilní větrná a sluneční elektrárna - Google Patents

Description

Mobilní větrná a sluneční elektrárna

Oblast techniky

Technické řešení se týká mobilní větrné a sluneční elektrárny, spočívající ve spojení dvou obnovitelných zdrojů s odlišným principem transformace elektrické energie do společného bateriového úložiště, s možností napájení rozličných zdrojů spotřeby všude tam, kde by vybudování přípojky na veřejnou elektrickou síť bylo problematické nebo zcela nemožné.

Dosavadní stav techniky

Z dosavadního stavu techniky je již dlouho známo využití větrné energie pro pohon strojních zařízení a výrobu elektrické energie, kdy bylo vyvinuto nepřeberné množství různých konstrukcí a systémů, které využívají energii větru, a to od větrných mlýnů s horizontální osou otáčení, až po tak zvané perské mlýny s vertikální osou otáčení, které byly využívány v mnoha obměnách po celá staletí. V současné době se opět využívání větrné energie dostává do popředí nejen pod vlivem zvyšujícího se nedostatku fosilních paliv, ale i vlivem hledání čistých energetických zdrojů, nezatěžujících životní prostředí. Z užitného vzoru CZ 24009 U1 je například známo zařízení s oběžnými lopatkami a vertikální osou otáčení, které je určeno především pro výrobu elektrické energie. Další řešení větrné turbíny s vertikální osou je například známo z mezinárodní přihlášky WO 2004/015266, u níž jsou lopatky uloženy otočně na nosném stožáru.

Obdobně je z dosavadního stavu techniky, například užitného vzoru CZ 26313 U1 známa sestava fotovoltaických panelů uspořádaných v solárních elektrárnách, kde jsou umístěny převážně na nepohyblivých nosných konstrukcích, přičemž na těchto konstrukcích jsou fotovoltaické panely nakloněny a přivráceny k jihu.

Z dosavadního stavu techniky jsou rovněž známy námořní kontejnery určené pro přepravu zboží. Stejně tak jsou například z užitného vzoru CZ 28333 U1 známy přepravní kontejnery kovové konstrukce, které mohou být, kromě využití pro přepravu pevných materiálů a zboží, koncipovány jako mobilní kanceláře, ordinace, obytné jednotky, sklady apod.

Výše uvedená zařízení pro výrobu elektrické energie z obnovitelných zdrojů však existují vždy sama o sobě jako jednoúčelová.

Podstata technického řešení

Cílem technického řešení je vytvoření mobilní větrné a sluneční elektrárny využívající energii větru a slunce, která obsahuje větrnou turbínu a fotovoltaické panely, jež jsou uspořádány na přepravním kontejneru kovové konstrukce.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že na vrchní straně kontejneru je ve čtyřech rohových bodech upevněn nosný rám, na kterém jsou rozebíratelně uspořádány alespoň čtyři stabilizační nohy. Na nosném rámu je rovněž rozebíratelně uspořádán výložník a naviják pro manipulaci se sklopným stožárem větrné turbíny, který je odnímatelně ukotven ve střední části nosného rámu. Větrná turbína je pomocí hřídele spojena přes převodovku s generátorem umístěným ve spodní části sklopného stožáru. Na obou podélných stranách nosného rámu jsou v odnímatelných rámech upevněny fotovoltaické panely. Kabeláž generátoru a fotovoltaických panelů je zavedena prostupem dovnitř kontejneru, ve kterém se nachází řídící elektronika a bateriové články.

Spojením dvou obnovitelných zdrojů s odlišným principem konverze elektrické energie vzniká jednotný hybridní zdroj s možností napájeni izolovaných napěťových soustav, přičemž uvedenou

- 1 CZ 34103 U1 kombinací jednotlivých zdrojů je významně zvýšen a stabilizován interval dodávky elektrické energie. Takto vytvořený hybridní systém je možno využít pro napájení odlehlých objektů, telekomunikačních zařízení, lékařských zařízení v rozvojových zemích a řízení dopravy, tj. všude tam, kde by vybudování přípojky na veřejnou síť bylo problematické, a taktéž všude tam, kde jsou zvýšeny nároky na stabilitu dodávky elektrické energie. Využití předmětného zařízení je zejména vhodné pro oblasti s absencí rozvodných sítí, a kde je složitá dostupnost zdroje výroby elektřiny.

S výhodou je každá stabilizační noha v dolní části opatřena aretační patkou a dále vzpěrou a podpěrou, přičemž každá vzpěra je dále výkyvné připevněna ke spodní části kontejneru a každá podpěra je výkyvné spojena s obdélníkovým nosným rámem.

Je výhodné, jestliže sklopný stožár sestává z alespoň čtyř vzájemně spojených segmentů ve tvaru příhradové konstrukce, a když na hřídeli jsou prostřednictvím nosníků a vzpěr připevněny alespoň tři vertikálně uspořádané lopatky. Pro správnou funkci zařízení je též výhodné, když v odnímatelných nosných rámech je upevněno alespoň osmnáct fotovoltaických panelů, kde každý z fotovoltaických panelů má jmenovitý výkon alespoň 350 W.

S výhodou je na stožáru aretován výložník pro sklopení větrné elektrárny. Je též výhodné, když a hřídel, spojená s převodovkou a následně s generátorem elektrické energie, je vedena středem sklopného stožáru.

Objasnění výkresů

Předmětné technické řešení je dále blíže popsáno na základě příkladných provedení zobrazených na výkresech. Zde značí:

Obr. 1 axonometrický pohled na sestavenou mobilní větrnou a sluneční elektrárnu s výložníkem ve funkci podpěry stožáru větrné elektrárny;

Obr. 2 čelní pohled na sestavenou mobilní větrnou a sluneční elektrárnu;

Obr. 3 axonometrický pohled na sestavu mobilní větrné a sluneční elektrárny s výložníkem ve funkci jeřábu pro zvedání stožáru větrné elektrárny;

Obr. 4 axonometrický pohled na mobilní větrnou a sluneční elektrárnu s výložníkem při sklopení stožáru;

Příklady uskutečnění technického řešení

Na obr. 1 je v axonometrickém pohledu zobrazena mobilní větrná a sluneční elektrárna, která obsahuje větrnou turbínu 7 a fotovoltaické panely 11, jež jsou uspořádány na přepravním kontejneru 1 kovové konstrukce. Na kontejneru 1 je svrchu ve čtyřech rohových bodech upevněn nosný rám 2, na kterém jsou rozebíratelně uspořádány alespoň čtyři stabilizační nohy 3. Každá stabilizační noha 3 je v dolní části opatřena aretační patkou 12 a dále vzpěrou 13 a podpěrou 14. Vzpěra 13 je výkyvné připevněna ke spodní části kontejneru 1 a podpěra 14, jak je blíže patné z obr. 3, je výkyvné spojena s nosným rámem 2.

Jak je dále zřejmé z obr. 3, na okraji kratší strany obdélníkového nosného rámu 2 se nachází rozebíratelný výložník 4 ve funkci jeřábu pro zvedání jednotlivých dílů sestavy větrné turbíny 7. Je zde rovněž patrný i naviják 5, který je určen společně s výložníkem 4 pro manipulaci s větrnou turbínou 7. Sklopný stožár 6 je odnímatelně ukotven ve střední části nosného rámu 2. Na sklopném stožáru 6, který sestává z alespoň čtyř vzájemně sešroubovaných segmentů ve tvaru

-2CZ 34103 U1 pnhradové konstrukce, se nachází větrná turbína 7, která je prostřednictvím hřídele 8, vedené středem sklopného stožáru 6, spojena s převodovkou 16. která je následně propojena s generátorem 9 elektrické energie, umístěným ve spodní části sklopného stožáru 6. Na horním konci hřídele 8 jsou prostřednictvím nosníků a vzpěr připevněny alespoň tři vertikálně uspořádané lopatky 15 větrné turbíny 7. Na obou podélných stranách nosného rámu 2 jsou v odnímatelných rámech 10 upevněny sestavy alespoň osmnácti fotovoltaických panelů 11, z nichž každý má jmenovitý výkon alespoň 350 W, jejichž kabeláž, stejně tak jako kabeláž generátoru 9 větrné turbíny, je zavedena prostupem dovnitř kontejneru 1, kde je umístěna kompletní ovládací elektronika, bateriové úložiště a popřípadě další zařízení.

Při instalaci je mobilní větrná a sluneční elektrárna dopravena v rozebraném stavu na určené místo, přičemž jednotlivé části jsou uloženy uvnitř kontejneru 1. Následně jsou k hornímu nosnému rámu 2, nacházejícímu se na kontejneru 1, rozebíratelně připojeny alespoň čtyři stabilizační nohy 3, určené pro stabilizaci kontejneru 1 do vodorovné polohy a kjeho zabezpečení proti převrácení. Za tímto účelem jsou na koncích stabilizačních noh 3 uspořádány aretační patky 12, umožňující vyrovnat kontejner j. vůči náklonu podloží v rozsahu ± 20°.

Jak je rovněž zřejmé z obr. 3, na okraji horního nosného rámu 2 je poté nainstalován výložník 4 ve funkci jeřábu, přičemž za pomoci navijáku 5 a lana jsou na horní plochu kontejneru 1 vyzvednuty jednotlivé díly sestavy větrné turbíny 7, kde jsou následně sestaveny do funkčních celků. Po sestavení sklopného stožáru 6 větrné turbíny 7 je výložník 4 přestaven jako podpěra stožáru 6, přičemž je instalován na stožáru 6 i pro jeho sklopení v případě nepříznivých povětrnostních poměrů, jak je patrné z obr. 4.

Při provozu mobilní elektrárny je uvnitř kontejneru 1 umístěna zde blíže neznázoměná kompletní ovládací elektronika, bateriové úložiště a popřípadě další zařízení, jako je čistička vody či čerpací zařízení.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely, které jsou uspořádány na kovové konstrukci kontejneru, vyznačující se tím, že na vrchní straně kontejneru (1) je ve čtyřech rohových bodech upevněn nosný rám (2), na kterém jsou rozebíratelně uspořádány alespoň čtyři stabilizační nohy (3), přičemž na nosném rámu (2) je rovněž rozebíratelně uspořádán výložník (4) a naviják (5) pro manipulaci se sklopným stožárem (6) větrné turbíny (7) odnímatelně ukotveným ve střední části nosného rámu (2), přičemž větrná turbína (7) je pomocí hřídele (8) spojena přes převodovku (16) s generátorem (9) umístěným ve spodní části sklopného stožáru (6), a na obou podélných stranách nosného rámu (2) jsou v odnímatelných rámech (10) upevněny fotovoltaické panely (11), přičemž kabeláž generátoru (9) a fotovoltaických panelů (11) je zavedena prostupem dovnitř kontejneru (1), ve kterém se nachází řídící elektronika a bateriové články.
2. 2. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá stabilizační noha (3) je v dolní části opatřena aretační patkou (12) a dále vzpěrou (13) a podpěrou (14), přičemž vzpěra (13) je dále výkyvné připevněna ke spodní části kontejneru (1) a podpěra (14) je výkyvné spojena s nosným rámem (2).
3. 3. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely podle nároku 1, vyznačující se tím, že sklopný stožár (6) sestává z alespoň čtyř vzájemně spojených segmentů ve tvaru pnhradové konstrukce.
4. 4. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely podle nároku 1, vyznačující se tím, že na hřídeli (8) jsou v horní části prostřednictvím nosníků a vzpěr

   -3 CZ 34103 U1 připevněny alespoň tři vertikálně uspořádané lopatky (15).
5. 5. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely podle nároku 1, vyznačující se tím, že v odnímatelných rámech (10) je upevněno alespoň osmnáct

   5 fotovoltaických panelů (11).
6. 6. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely podle nároků 1 a 5, vyznačující se tím, že každý z fotovoltaických panelů (11) má jmenovitý výkon alespoň 350 W.

   to
7. 7. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely podle nároků 1 a 3, vyznačující se tím, že na sklopném stožáru (6) je aretován výložník (4) pro sklopení větrné turbíny (7).

   15 8. Mobilní větrná a sluneční elektrárna, obsahující větrnou turbínu a fotovoltaické panely podle nároků 1, 3 a 4, vyznačující se tím, že hřídel (8) je vedena středem sklopného stožáru (6).