太阳能收集器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用于太阳能收集和发电的改进型系统，所述系统包括太阳能收集器装置，所述装置包括成排布置的方形菲涅尔透镜阵列，模块化能量吸收装置位于下方，其中，所述阵列安装到位于地面以上较低高度处的臂件(160)上，成排的所述阵列能够绕其垂直跟踪轴线(210)沿水平方向旋转，并且阵列安装到绝缘可旋转基座(170)上。系统进一步包括收容存储介质的可运送绝缘存储罐、斯特林发动机和发电机。太阳能收集装置加热存储介质，所述存储介质向斯特林发动机供热，并且每个发动机与发电机耦合。在优选的实施方案中，系统另外包括使用实时算法的嵌入式控制器，所述实时算法提供对所述系统的智能动态管理。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由太阳热能产生电能。特别地，本专利技术涉及太阳热能的收集和存储以及随后通过太阳热能产生电能。
技术介绍
已经提出了许多与将太阳能热转换成更有用的类型的能量相关的系统。例如，国际专利公布W081/03220公开了这样一种尤其涉及家用的完整系统，其包括与用于发电的发电机耦合的斯特林发动机。然而，该系统具有很多缺点，即，使用热空气或石头作为热传导和存储介质，这有点不切实际且效率极低，以及使用配置为安装到房屋屋顶上的太阳能收集器的略微复杂且低效的系统。证实这种系统对于较大规模发电是低效且不切实际的。通常，适用于较大规模发电的系统采用更先进的使用某类型抛物形反射器的太阳能收集器，如美国专利4，335，578中所公开的。然而，美国专利4，335，578中所述的盘型反射器极易受到风的影响，因为其安装得高于地面，难以保持清洁并且因此工作效率高，另外制造成本昂贵。高度易受风影响意味着系统不能在较大风力时工作，因为收集器随后必须沿水平方向对准以避免损坏。而且，该系统采用的热吸收和传送方法非常复杂，使用两种不同的流体、这些流体的状态变化、换热器等，从而使得系统的制造和维护成本昂贵。然而，美国专利4，335，578的特征在于各种流体作为热传导和存储介质的适用性的详细讨论，表明了例如熔盐具有用作这种流体的高的可能性。诸如在美国专利申请2006/0225729A1中公开的更加现代化的系统试图通过使用较小凹槽型收集器来避免盘型太阳能收集器的高度易受风影响性，所述较小凹槽型收集器通常具有热传导和存储流体能够流过其中的在凹槽的聚焦线处的管等类似部件。这种装置可被安装为更靠近地面。然而，它们也具有很多确定。凹槽趋于充当灰尘收容器，大幅度降低了效率，除非由某种透明覆盖物覆盖，这种覆盖物也降低它们的效率。而且，由于其线性布局，这种系统仅能够绕一个轴线跟踪太阳，降低它们的总效率。与将抛物形反射器(无论是盘型或凹槽型)用作太阳能收集器相关联的一些缺点可通过使用菲涅尔透镜来克服，如美国专利6，775,982B1中公开的。然而，其中公开的斯特林发动机的功率要求使得要使用例如直径为20m的极大型菲涅尔透镜。尽管如此，这种大型菲涅尔透镜非常重且昂贵，由于它们实质上的焦距，必须安装得高于地面，再次使得极易受风的影响。而且，如美国6，775，982B1中公开的，通过光导纤维从菲涅尔透镜到斯特林发动机的功率传递要求相当程度的进一步细化，因为通过光导纤维直接加热斯特林发动机将会由于所达到的高温(近似2000°C，但是斯特林发动机的典型工作温度为700-1000°C )而破坏发动机。
技术实现思路
本专利技术的目的因此，本专利技术的目的是提供一种改进型太阳能收集器装置。该装置包括:成排布置的菲涅尔透镜阵列，所述菲涅尔透镜具有焦距；以及能量吸收装置，其以与其焦距大致对应的距离定位到每个菲涅尔透镜的下方，其中阵列安装到处于地面以上的与菲涅尔透镜的焦距大致对应的高度处的臂件上，其中成排的所述菲涅尔透镜阵列配置为使得它们能够绕所述排的纵向水平轴线旋转，其中设置用于使成排的菲涅尔透镜绕其纵轴线旋转的器件，并且其中，菲涅尔透镜阵列能够绕垂直轴线旋转。因此，收集器装置可安装到地面以上较低位置处，因为其包括可具有相对短的焦距的多个较小型菲涅尔透镜。所实现的配置使能进行高效的两轴线太阳跟踪。在一个实施方案中，菲涅尔透镜为大致方形形状，这使得它们能够进行更加高效地布置并且降低制造成本。在另一实施方案中，每排菲涅尔透镜具有自动擦拭清洁系统。因此，菲涅尔透镜能够保持清洁，确保太阳能收集器装置持续高效工作。在另外的实施方案中，菲涅尔透镜阵列安装到能够绕垂直轴线旋转的基座上，可旋转基座形成用于热传导和存储流体的存储罐的绝缘盖。因此，使得热传导和存储介质与用于加热流体的器件之间的距离最小化。在优选的实施方案中，每个能量吸收装置包括热导体、安装到热导体上方的透明板以及在热导体未被透明板覆盖的地方围绕所述热导体的绝缘外壳，其中热导体和透明板均具有圆心位于透明板上方的圆的扇形段的形状，其中热导体通过绝缘外壳中的开口延伸到热传导和存储流体中，热导体的浸入热传导和存储介质中的部分为大致鳃状件形。在另外的优选实施方案中，每个能量吸收装置包括光导纤维(或者可选地光导纤维束)，光导纤维具有端部、用于调节光导纤维的端部的位置的器件以及围绕光导纤维和用于调节其端部的位置的器件的外壳，其中所述外壳的上侧是由透明板形成的，所述透明板具有其圆心位于透明板上方的圆的扇形段的形状，其中光导纤维通过外壳中的开口延伸到热传导和存储介质中。发散透镜可以安装为与光导纤维的端部相邻以调节受光角。因此，设置有模块化能量吸收装置，其能够吸收来自菲涅尔透镜的焦点的热并且将该热传递至热传导和存储介质。在另外的实施方案中，每个能量吸收装置另外包括用于透明板的自动擦拭清洁系统。因此，透明板能够保持清洁，确保太阳能收集器装置持续高效工作。在另外的实施方案中，用于使成排的菲涅尔透镜绕其纵轴线旋转的器件与用于调节光导纤维的端部在包括这种纤维的那些能量吸收装置中的位置的器件附接。因此，成排的菲涅尔透镜的太阳能跟踪与光导纤维的定位关联，确保它们总是保持在相应的菲涅尔透镜的聚焦区域中。在第二方案中，本专利技术的目的是提供用于太阳能收集和发电的改进型系统。该系统包括如上文提供的太阳能收集器装置、具有热能传导和存储介质的热存储系统、将热能变换成电能的至少一个器件、将太阳能收集器装置与热存储系统连接的器件、将热存储系统与用于将热能变换成电能的至少一个器件连接的器件，其中太阳能收集器装置经由相应的器件来加热热能传导和存储介质，并且其中，所述热能传导和存储介质经由相应的器件向用于将热能变换成电能的至少一个器件供给热能。因此，提供了用于由太阳热能产生电能的完整且高效的系统。该系统能够利用例如热电发电机(基于塞贝克效应)直接将热能转换成电能。在优选的实施方案中，用于将热能变换成电能的器件包括采用热力循环的热机，所述热机与用于由机械能产生电能的器件耦合。在特别优选的实施方案中，所述热机为斯特林发动机。在一个实施方案中，热存储系统具有收容热传导和存储介质的至少一个绝缘存储罐，所述介质为固体。在另一实施方案中，热传导和存储介质为流体，并且所述热存储系统具有收容所述流体的至少一个绝缘存储罐。在优选的实施方案中，热传导和存储固体为石墨，而在另外的优选实施方案中，热传导和存储流体为熔盐。石墨和熔盐均被证实在由太阳热系统所大致达到的温度范围内为极高效的热传导和存储介质。在另外的实施方案中，用于太阳能收集和发电的系统包括用于更换所述至少一个绝缘存储罐的器件，其中，所述绝缘存储罐被构造为是能够运送的。在另一实施方案中，将太阳能收集器装置与所述热存储系统连接的器件被构造为使得至少一个绝缘存储罐是从下方被加热的。在另外的实施方案中，将热存储系统与至少一个热机连接的器件被构造为使得热从至少一个绝缘存储罐的顶部传递至至少一个热机。因此，利用固态存储介质中的传导和液态存储介质中的对流，确保在绝缘存储罐内的高效热传递。在另一实施方案中，用于太阳能收集和发电的系统另外包括使用实时算法的嵌入式控制器，所述算法能够考虑到天气预报数据。因此，提供了系统的智能化、自动化动态管理，并且能够考虑到天气预报本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能收集器装置，包括：?a)成排布置的菲涅耳透镜阵列，所述菲涅耳透镜具有焦距；以及?b)以与所述菲涅耳透镜的焦距基本对应的距离定位于每个所述菲涅耳透镜下方的能量吸收装置；?其中?c)所述成排的所述菲涅耳透镜阵列能够绕所述排的纵向水平轴线旋转；并且其中?d)所述成排的菲涅耳透镜能够绕垂直轴线旋转。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔奇洛杰塞迪思，
申请(专利权)人：乔奇洛杰塞迪思，
类型：实用新型
国别省市：