高效低成本静态平面太阳能聚集器制造技术

本发明专利技术涉及太阳能聚集器，所述太阳能聚集器包括至少一个反射或半反射的第一初级收集器(1)，所述至少一个反射或半反射的第一初级收集器将光朝向定日次级收集器(2)预聚焦，所述定日次级收集器将光聚集到任何目标上或能量转换单元(3)上，其特征在于，初级收集器(1)是平面且静态的。是平面且静态的。是平面且静态的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高效低成本静态平面太阳能聚集器


[0001]本专利技术涉及根据高效和低成本传感器的创新方法的太阳能收集和聚集领域。根据本专利技术的装置使得可以省去现有的定日方法，该定日方法特别笨重、低效、体积大且昂贵。
[0002]太阳能无疑是最符合全球能源需求和应对气候挑战的NRE(新的可再生能源)的来源。本专利技术涉及太阳能捕获和聚集领域，并且能够回收多于90％的入射太阳能，几乎900w/m2，即比常规PV(光伏)技术多10倍。
[0003]当前的NRE解决方案(诸如PV或CSP(聚集式太阳能发电))由于以下原因而不能充分满足当前和未来能量需求：它们几乎只有6％至20％的非常低的“实际”效率、它们的价格高、它们使用需要专家的复杂和昂贵装置来实现、它们在它们的制造期间生成污染、需要使用大量的有限土地资源、它们的部件不可回收、它们的产品单一(仅电力)以及需要消耗水进行昂贵的维护(特别是在沙漠环境中)。
[0004]此外，这些方法需要主要基于昂贵且污染的电池的存储装置，其容量特别有限。另外，除了碟式斯特林型(Dish
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Stirling type)的重抛物线方法之外，现有方法不能获得高效率所需的高聚集速率，所述重抛物线方法是圆形的，因此不能优化收集器面积并增加占用区域。
[0005]此外，现有装置为了它们的操作或提高它们的生产率而需要非常笨重、体积大和非常昂贵的定日组件，该定日组件对天气条件特别敏感并且需要大的表面积，同时生成有害的阴影区，该阴影区由于阴影效应导致高达70％的区域损失。
[0006]本专利技术通过提供用于捕获和聚集太阳能的极其智能、有效、耐用和环境友好的解决方案而克服了这些问题，这归因于非常低成本且非常高效率的极其简单、有效且尤其创新的太阳能聚集方法，因为其主要由再循环和可回收材料制成。另外，可以容易地生产碳足迹接近于零的装置。
[0007]本专利技术可以用于多种应用，例如(但不限于)：
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一般而言，高效太阳能聚集；
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经由PV(光伏)、热力学、珀耳帖(Peltier)或其它方法产生电能；
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蒸汽或热流体生产；
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制热或制冷、空调；
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照明；
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饮用水生产；
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用于加热或熔化诸如钢制品、玻璃制品、炼钢等材料的能量密集型工业方法；
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火电厂和核电厂等的太阳能改造；
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氢气生产或各种化学方法；
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卫星、电台或航天器、非地面基地的供应；
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天文应用或探测，
[0019]等。
[0020]具有菲涅尔反射镜的不同类型的太阳能发电站是已知的，其包括用于一组反射镜
的支撑件，所述一组反射镜由称为主反射镜的反射镜条组成，每个反射镜条相对于支撑件围绕称为主轴线的相应旋转轴线枢转，并且旨在收集太阳光线，以便将它们聚集在具有相同或不同性质的一个或更多个聚集器元件的方向上。
[0021]困难在于聚集器的定向，在给定聚集器的重量的情况下需要非常坚固的机构，该机构也经受恶劣天气和经常波动的气候条件的影响。为了降低成本，菲涅尔聚集器的原理也在使用称为“紧凑线性反射器”的平面(扁平)反射镜的现有技术中使用，其比抛物面反射镜便宜。这些反射镜中的每一者可以跟随太阳的路径旋转，以不断地将太阳光线转向并聚集到吸收器管。
[0022]另外，现有装置使用可移动反射镜，可移动反射镜的反射部分位于玻璃块的后部，该玻璃块的厚度显著地降低了光学性能，并且涉及较大玻璃块以确保组件的强度和耐久性。
[0023]其它方法使用抛物面反射镜，如在碟式斯特林方法中，这使得可以获得最佳性能，但是不利于组件的复杂性、成本、占地面积和对天气条件的极端敏感性。

技术介绍

[0024]专利申请US20110088694A1在现有技术中是已知的，其描述了一种改进的流体流量计量装置，该流体流量计量装置包括光增强丙烯酸块流管以优化压力读数的可视化。LED或其它光源被安装在流管的顶部，并从上方照亮浮子或筒管以提供更准确的读数，尤其是在诸如现代手术室之类的弱光条件下。另外，本光增强型流管在更新的电子系统出现故障的情况下可以提供机械备份，且视觉上与图形流量显示部匹配，同时提供电子系统的双重检查。
[0025]
技术介绍
的缺点
[0026]现有技术的解决方案的缺点在于，所使用的光学反射镜构成极其笨重的元件，需要在表示整个捕获表面的反射镜上进行定日跟踪，所述光学反射镜非常易碎且特别昂贵，并且损失不可忽略的能量，大约10％至15％，因为光线必须穿过较大玻璃块，从而导致有害的光学像差。申请US20110088694A1强调了使分布在环形包络上的小平面倾斜的重要性，并且本领域技术人员决不会为了保持平面主收集器解决方案而忽略这些特征。
[0027]因此，已知的解决方案需要坚固且昂贵的基础设施，从而需要大量且昂贵的基础设施和安装后勤，并且它们的定日运动还需要非常昂贵且强大的自动化系统，尤其是使用需要持续维护的多个计算机和控制/旋转装置。
[0028]暴露于恶劣天气限制了这些聚集器的寿命，其更换或维护非常昂贵并且需要利用大量的水来定期清洁，这特别在沙漠环境中是不可接受的。
[0029]此外，由现有技术的材料制成的聚焦装置由于透镜或光学系统对光线的折射角取决于它们的波长的事实而表现出不期望的消色差效应，这导致只能通过添加校正光学器件来校正的图像的放大。结果是这种聚焦装置相对复杂，并且与使用本专利技术提出的平面反射镜和静态反射镜的聚焦装置相比，所允许的太阳辐射传输效率较低。另外，当辐射穿过光学装置的材料时，发现辐射发生了不可忽略部分丢失。
[0030]本专利技术提供的解决方案
[0031]为了弥补这些缺点，本专利技术在其最一般的意义上涉及一种太阳能聚集器，该太阳
能聚集器包括被称为“传感器”的至少一个反射第一初级收集器，该至少一个反射第一初级收集器是平面且静态的，理想地垂直于天顶或太阳的高位置安装，该至少一个反射第一初级收集器经由合适的光学装置(例如，菲涅耳型的)将光朝向被称为“聚集器”的非常小尺寸的定日次级收集器预聚焦，该定日次级聚集器聚集光并且将其返回到捕获或能量转换单元。
[0032]所述聚集器的特征在于，反射表面是可变形的，以确保必要的光学校正或调整。该聚集器被布置在框架上，该框架可以在一个或更多个维度上移动，这允许定日跟踪以及使所聚集的太阳通量返回在集成到该结构中的任何目标上该任何目标例如位于该传感器的中心处，或者相反是远程的。
[0033]这样形成的光学组件使得可以在地球表面上捕获和聚集和超过900W/m2的太阳能，并且在地球大气外可以捕获和聚集更多的太阳能。例如，由于自粘膜卷的简单退绕或自支撑结构的组装，安装迅速，并且生产非常便宜。
[0034]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能聚集器，所述太阳能聚集器包括至少一个反射或半反射的第一初级收集器(1)，所述至少一个反射或半反射的第一初级收集器将光朝向定日次级收集器(2)预聚焦，所述定日次级收集器将光聚集到任何目标上或能量转换单元(3)上，其特征在于，所述初级收集器(1)是平面且静态的。2.一种太阳能聚集器，所述太阳能聚集器的初级反射器由柔性膜或刚性膜构成，所述柔性膜或刚性膜能够用作支撑结构，所述支撑结构被雕刻或压纹以形成菲涅耳类光学结构，所述光学结构通过金属化而反射并固定在支撑件(7)上。3.一种太阳能聚集器，其中，初级反射器和次级反射器的表面由自清洁全疏性涂层构成，从而防止诸如水、灰尘和液滴之类的对光学性能有损害的颗粒的沉积，并消除清洁，并因此消除任何水消耗。4.一种太阳能聚集器，其中，初级反射器和次级反射器涂覆有保护层，所述保护层防止磨损或侵蚀和化学腐蚀，并且所述保护层的应用允许填充棱柱腔，从而防止光学污染物的集聚。5.根据权利要求1所述的太阳能聚集器，其特征在于，所述次级聚集器(2)由框架(4)支撑，所述框架(4)确保所述聚集器沿着一个或更多个维度移位，从而允许定日跟踪。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：纽斯公司，
类型：发明
国别省市：