[发明专利]用于收集太阳能的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能收集器，其包括多个反射器，这些反射器将入射的平行辐射集中在线状焦点上；并且其中收集的辐射通过加热合适的传热流体而被转换为高温热，或者通过使其入射到光伏(PV)电池阵列上而被转换为电力。每个反射器都沿三个维度精密地定位和定向，使得每个反射器与非抛物线型凹曲线相交，并且反射器处于不同的平面中且是不连续的；但是它们叠置以形成连续的反射表面。在本发明中更容易进行太阳跟踪，原因是整组的反射器条带一起通过角位移（大小为太阳角位移的三分之一）绕焦线位移。

背景技术

利用矿物燃料进行发电的主导普遍技术具有一些严重的问题。燃烧这些燃料时的碳排放引起环境恶化和全球变暖。它们的存储消耗快速且不会持续很久。此外，它们的主要供应来自于数量有限的国家，这些国家大多数位于世界上的小区域。这导致有关能量安全的担心，尤其是在发展中国家之间。因此，需要提供没有这些缺陷的替代方式。太阳能是具有吸引力的可能选择，原因是其供给非常丰富，碳排放为零，并且发电的潜力是巨大的。因此，已经进行了各种尝试并且正在进行各种尝试，以便通过收集和集中太阳能来利用太阳能。

能够获取的用于集中太阳能的技术如下：

a）抛物线型槽式收集器（Parabolic Trough Collector,PTC），其将太阳光线集中在焦线处。

b）菲涅尔透镜（Fresnel Lenses）（反射式），其中在大面积陆地范围内布置在二维阵列中的所述条带将入射在所述条带上的太阳光线朝向接收管反射。每个条带单独地进行太阳跟踪。

c）碟形抛物线反射器，其中太阳光束被集中在反射器的焦点处。该反射器需要双向跟踪。

d）定日镜，其包括小矩形的平面镜子部件，该平面镜子部件在大面积陆地范围内分布在二维阵列中，并且每个这样的镜子在整个白天单独地跟踪，使得所有的反射光线总是击中目标，该目标为位于陆地中心处的塔的顶部腔室。

因为太阳在天空中具有连续的每日和季节性的运动，所以太阳光线入射在集中器上的角度连续地变化。为了适应这种连续的变化，反射表面或者接收器的各种可移动装置已经与各种控制装置耦合，以使得反射表面或接收器或者这两者自动地跟踪太阳。槽式收集器的太阳跟踪是沿着一个轴进行的。碟形需要“双轴跟踪”。这需要精巧的支撑结构和精巧的机构来连续地追踪天空中的太阳。菲涅尔反射器需要绕一个轴进行跟踪，但是在这里必须单独地保持并且独立地旋转所有的反射器条带；原因是它们的定向在任何指定的时刻都取决于它们相对于接收管的位置。这又需要精巧的装置来保持和旋转所述条带。

阳光收集器基本上遍布大的开放地面。因此，它们必须应对强风条件下的高风压。因此，在本领域中，它们的支撑结构需要足够坚固，以承受巨大的风载荷。这增加了支撑结构的成本。

为了克服本领域中遇到的这些难题，需要具有较简单的跟踪布置并且甚至在强风条件下也具有非常小的风载荷的阳光收集器。

另一个问题是关于用于阳光收集器的陆地的要求。阳光塔收集器中的矩形反射器占据大面积的地面。此外，所述反射器必须间隔开足够的中间间隙，以避免它们在彼此上形成阴影。类似地，在菲涅尔式收集器的情况下，需要在任何两个相邻的条带之间设置足够的间隙，以避免它们形成光线的相互阻碍。

结果，阳光收集器安装所需的陆地面积远大于阳光范围的面积；即实际面积，收集器在该实际面积范围内捕获太阳辐射。期望的是，阳光收集器所需的陆地面积不应当超过阳光范围的面积太多。

从而，从前述说明中可以清楚地看到，尽管阳光收集器系统可能是用于提供可用能量的极为期望的装置，但是这样的系统存在许多缺陷。有利的是，提供一种阳光收集器系统，其能够基本上消除过去的阳光收集器所遇到的问题。

现有技术：

现有技术公开了以下的阳光收集器：

以下的现有技术仅仅是阳光收集器的大致参考，绝不是接近本发明。

US7672549B2/US7925129B2/US7664350B2公开了一种阳光集中器，其具有用于收集输入光的元件、反射部件和波导管，该反射部件具有多个增量台阶部，该增量台阶部用于接纳光并且还改变光的方向，波导管包括能够以电能形式进行收集和集中的多个增量部分。

与上述现有技术中的上述形式相关的一些问题如下；

它们全部使用成本非常高昂的菲涅尔透镜或物镜。光的强度由于在波导管中的大量反射而逐步下降，从而不利地影响系统的效率。该装置主要用于照明用途。