充气型聚光太阳能电站/气球和自支持线缆的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种太阳能聚集设备，一种用于能量传输的电缆状装置以及一种提供在不同海拔高度之间能量传输的方法。当前发明专利技术包括使用一种独特的充气结构以集中的太阳能，并使得创建一个气球类型的太阳能电站以捕获在地面之上的太阳能成为可能。它也提供了一种用于电力传输的自支承电缆的解决方案，能克服支撑电缆的重量的障碍，也能够克服/减少电缆与风阻有关的负载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】充气型聚光太阳能电站/气球和自支持线缆的装置和方法
当前申请涉及聚集太阳能用于发电/产热，以及传输能量的方法和设备。
技术介绍
随着清洁能源技术如太阳能发电的新发展，对于汇聚太阳能的需求越来越大，以用来提供轻重量的，低成本的发电和供热。此外还有一个相关的，但单独分开的需求—高效地传输电力/能量。虽然无线电力/能量传输(从高空到地面)具有许多理想的特性，该技术目前当与有线传输相比具有重大的缺点，如低效率，高成本的发送和接收相关系统，和低能量密度。然而，对于有高度差的有线传送，例如但不限于从高空风能或太阳能发电机至地面，需要解决像支承电缆的重量和克服电缆风阻等障碍。附图说明图1和图2所示两个可充气的太阳能发电站/气球的实施例。图1所示一个具有2个隔室的充气型的太阳能电站，(隔室)分别充有压力P1和P2。其压力差保持在反射表面/膜102以正确的形状(例如但不限于：(凹)球面，抛物面等等)用于会聚太阳光。由于对精度的要求不是很高，(曲面)可以有多种可能性。该气囊具有上述反射面的前面的透明部分101，它允许在太阳光射入，而反射面102后面的其他部分(107)可以是不透明的。支撑结构104支撑位于所聚集的太阳光焦点的能量/电力产生单元103。在反射面的背面侧可能有一个散热器105。图2所示稍微不同的设计，只用一个可充气隔室，内部压力保持的反射面102的形状，其它的如发电单元和支撑结构等是与图1中的设计类似地，所以未示出。具体实施方式一个聚集太阳能用于发电和/或加热的装置。主要特点包括：充气设计。具有环绕一个或多个空间的由一个或多个表面的外罩，该外罩可以被充气以提供用于保持形状的压力(例如外部形状，一个外层内的反射表面的形状等)一种使用(在装置内部)充入某些种类的气体例如那些比空气轻的气体如氢，氦，热空气，或其混合物方法，以提供浮力，使其可以是轻重量的和在空气中漂浮，可用于诸如高空气球/飞艇发电等情况。该充气装置具有一个或多个部分透明的部分以让太阳光射入。上面提到的充气装置还具有一个或多个反射面，例如但不限于：具有反射壁或(多个)膜，这些反射面是可以聚集太阳光的形状(例如，球面，抛物面等)充气装置中的空气压力/压力差可能被用来保持所述反射装置的形状。然而，聚集装置的形状也可能用其他方法来保持，例如1)动压(吹出空气)2)负压3)预应力的弹性材料/形状记忆材料4)预成形材料该形状也可以是预成型的轻重量材料制造。在一个期望的情况中，充气装置具有跟踪系统，并有充气装置转动的手段，例如但不限于使用空气动力学手段如舵/翼型/控制表面，一些使用矢量推力(的手段)，如风扇/螺旋桨(可能改变方向)，某些基于/类似地面上的跟踪系统，例如但不限于赤道型跟踪，经纬仪跟踪周日运动方法，等等。跟踪系统可以使几个这样的单位为一组，以进一步聚集太阳能。在一个期望的实施例中的具有/使用光伏(太阳能电池)结合热交换、产热系统相集成。一种高效率的系统可以通过集中太阳射线到PV组件并使用从该光伏组件的冷却剂传出的热量来以产生电力，蒸汽或其它的用途。组合将提供比任何单一方法更高的能量转换效率。一种可选情况，所述装置可以有一个散热器，它可以被安放在反射器/聚集器的背面一侧。可能有多个镜头/反射镜，矫正光路和汇聚型状/焦点。这些透镜/反射镜可能(但不限于)由充气装置的腔室之间的压力差成形。可以使用电缆/光缆，把电力或光能传送到其他地方可以储能/有储能装置可在(汇聚日光发电)过程使用能量生产“副产品”例如，“收割/收集”/“分离”(混合的气体等)，或“分离的化合物”，例如低温燃料、水分解为H2，O2，收集稀有气体等。类似地，一个聚集太阳能辐射用于产生热，电和其它产品的方法，包括:形成可充气的“包围面”，使用某些类型的气体(们)充气，从而使封闭空间(和里面的膜)，形成某些促进太阳能的聚集的形状(例如球形或抛物面形)。它可以有多个隔间/仓。它们可能被充以不同的压力。它可能(可选择地)提供浮力，使用例如但不限于为那些比空气轻的例如氢，氦，或热空气，或者气体的混合物，以便它可以在诸如高空飞艇情况下使用。有可能有传感器来监测压力和/或形状。可能的解决方案/实施的细节很多，所述方法/设备仅仅是示例用于解释本专利技术的思想。上面所描述的实施例仅作为例子用途，对于本领域熟悉的技术人员可以对其有不可胜数的变化和修饰。按照所附权利要求，所有这些变化和修饰都是旨在被包含在当前的专利技术中。一个类缆绳的装置，可用于：传输能量，例如但不限于：电功率，光等从例如高空风力发电机到地面和/或(可选的)(缆绳)张力控制系统，用于保持/附连到空中组件到地面(以便它不会通过风被吹走)。例如使用一个类似于放风筝的方法。一个类电缆的装置有如下特征：1.自支持：它可通过例如浮力，升力，推力，或其组合等至少部分地支撑自身的重量，这些力可能作用在电缆状装置的分段/节上。2.柔性的且至少部分可控的，例如在如何支撑自身的重量，和/或它将支撑多少(多大的比例等)，和/或其它例如电缆的形状/移动方向(的控制)等方面。3.可以有1个或多个导体(用于能量/电力传输)。(类似地，一个用来支持电缆状装置方法可以具有上述情况的特征。)可选择地，该电缆的分段/节可根据不同的要求或情况组成/维持编队的队形。在一个实施例中，电缆状设备可以有一些绳/线缆保留在地面上(例如在一个绞盘/绞车中)，以便对长度和张力进行控制。该电缆状装置可以具有/包含一个或多个分段/节。在每一节有可能有零到多个“节点”。这些节点可用于例如控制，传感，提供升力/浮力/推力或任何以上提到的组合，张力调节，矢量推力(飞行控制)等等(目的)。一些节点可能用于执行单一目标或非主动(无源的)的任务，就可以把它们称为“被动/无源节点”，如由一个气球/飞艇或风筝/静态翼的节点，该节点的角色只是提供浮力/升力或类似的功能，而另一些节点可能是主动控制节点，例如具有控制面(/舵/翼)，有可以改变速度/旋转方向/轴向方向等的旋翼/螺旋桨/风扇/喷气流/喷嘴，以便提供控制力(也许还有升力/浮力/推力)和增加操作的灵活性。可以使用不同的方法/形式以提供浮力/升力/推力/喷气或其他种类的力，以使“电缆状装置”至少可以部分地支撑自身的重量。该方法/形式可以是，例如但不限于：由比空气轻的设备—例如气球、软式飞艇等提供的浮力，由翼面(们)，旋翼提供的升力，或者螺旋桨/风扇/喷气流/喷管提供的推力/喷流推力，或这些方法的组合。一个期望的情况是，所述节点的电(能量)来源的可以来自截取(使用一部分)或“提取的一部分”在“电缆状装置”中的被传送的电(能量)，或者，节点(们)可能自身具备电源，如电池单元，燃料，燃料电池，太阳能电池，(小型)的风力发电机/涡轮机，发电机，用于接收基于地面的无线能量发射器(如激光或微波)和其他形式的接收器，它也可以具有/使用的上述形式或方法的组合。自备电池单元/发电机/无线能量接收器或其它类型的能量存储装置与发电装置或能量截取装置相混合的一个好处是，当那些发电或能量截取装置变得不可用或不稳定时，电池单元/能量储存/(备用)发电机/无线能量接收器可以在紧急情况下提供备份，但也可以他们可以集中起来统一使用，作为一种备份/紧急电(能量)源。(一个)期望情况的是，其它的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个太阳能聚集设备包括：a.至少一个可充有气体或混合气体的封闭表面，其中，充气压力可能用于保持形状，例如包括但不限于：外部形状，一个外层之内的反射表面的形状的等；b.具有至少一个让在太阳光射入的透明的部分/表面；c.至少一个反射面，例如但不限于：具有反射壁或膜(们)，这些反射面是一个聚集太阳光(例如球形，抛物面等)的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.17 US 61/741,321;2012.07.17 US 61/741,3201.一种运行在高空的太阳能聚集设备，包括：a.至少一个充有气体的封闭表面，在所述封闭表面形成的内部空间内用比空气轻的气体填充，以提供浮力，并且同时还提供保持表面形状的压力作为外部形状的外层内部的反射表面的形状；b.具有至少一个让在太阳光射入的透明的部分或表面；c.至少一个反射面，所述反射面具有反射壁或膜，所述反射面是一种聚集太阳光的球形或抛物面形状；其中反射装置的形状由下列一项或多项组合保持：a)空气压力或充气装置的压力差；b)气体流动造成的动压；c)负压；d)预应力弹性材料或形状记忆材料或预成形材料；e)预制或预应力轻质材料；d.跟踪系统和用以转动所述充气装置的手段，所述转动所述充气装置的手段包括：使用包括舵/翼型/控制表面的空气动力学系统；使用包括会改变方向的风扇/螺旋桨的矢量推力的手段；基于包括赤道跟踪，经纬仪跟踪周日运动的地面的跟踪系统；e.位于反射面聚焦区域的能量收集/转换装置；并使用一种有下列特点的在传输电力/能量时对自身重量提供至少部分支撑的缆线状装置将上述能量收集/转换装置产生的电力/能量传输到地面：1)至少一个柔性的可用于电或光能量传输的导体的缆线，所述缆线由至少2个或更多的连接或铰接区段/部分组成，从而所述区段/部分在其上有独立的重量支撑系统或主动控制机构；2)在至少一个所述区段/部分上的动力重量支撑系统，其从所述缆线中传输的能量中或从随行的/搭载的能量存储部件或随行的应急能量供应或产生手段中引出或截取或提取能量，以提供在空中独立于气候条件的抵抗重力的力；3)在至少一个区段/部分上的主动控制机构，所述主动控制机构至少部分物理连接到所述缆线并且能够使缆线的区段/部分或其附接的缆线的区段/部分在空中移动，以控制所述缆线在空气中的总体形状或所述缆线的节点或区段/部分的队形，所述主动控制机构可以是所述动力重量支撑系统的功能的一部分，或者其可以是独立的、以动力提供控制力或在空中可变的力的并且其方向是在除了对抗重力方向以外的方向的系统。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述比空气轻的气体包括氢、氦、热空气或其混合物。3.一种用于电力/能量传输的缆线状装置，包含：1)至少一个柔性的可用于电或光能量传输的导体的缆线，所述缆线由至少2个或更多的连接或铰接区段/部分组成，从而所述区段/部分在其上有独立的重量支撑系统或主动控制机构；2)在至少一个所述区段/部分上的动力重量支撑系统，其从所述缆线中传输的能量中或从随行的/搭载的能量存储部件或随行的应急能量供应或产生手段中引出或截取或提取能量，以提供在空中独立于包括风速的气候条件的抵抗重力的力；3)在至少一个区段/部分上的主动控制机构，所述主动控制机构至少部分物理连接到所述缆线并且能够使缆线的区段/部分或其附接的缆线的区段/部分在空中移动，以控制所述缆线在空气中的总体形状或所述缆线的节点或区段/部分的队形，所述主动控制机构可以是所述动力重量支撑系统的功能的一部分，或者其可以是独立的、以动力提供控制力或在空中可变的力的并且其方向是在除了对抗重力方向以外的方向的系统；从而所述缆线可以以相对细和轻重量的配置达到高的高度而不会因自己的重量而断裂。4.一种用于能量传输的缆线状装置，包括：1)至少一个柔性的可用于电或光能量传输的导体的缆线；2)所述缆线的一个区段/部分或多个区段/部分上的至少一个动力重量支撑系统，所述动力重量支撑系统从所述缆线中传输的能量中引出或抽取或提取能量，或者其能量来源于与在所述缆线中传输的同样类型的能量的存储装置或提供相同类型或种类的能量的应急供应/发生装置的能量，提供独立于包括风速的气象条件的在空气中的抵抗重力的力；3)至少一个主动控制机构，作为所述动力重量支撑系统的功能的一部分，或者其可以是独立的、以动力提供控制力或在空中可变的力的并且其方向是在除了对抗重力方向以外的方向的系统。5.根据权利要求4的装置，进一步包括以下中的至少一个：防冰涂层；防冰系统，可用于除冰目的的声/超声系统；防静电涂料；用于释放闪电能量的手段；防止缆线系统被闪电击中的装置。6.根据权利要求5的装置，还包括：在具有所述动力配重支撑系统的区段/部分上的能量存储装置，以及可选地在缆线的其他区段/部分上的能量存储装置，用于存储在缆线中的能量传输中断发生紧急情况下可使用的能量。7.根据权利要求6的装置，其中所述缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖泉，
申请(专利权)人：肖泉，
类型：发明
国别省市：北京;11