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太阳能聚光器和安装方法

阅读:342发布:2021-02-25

专利汇可以提供太阳能聚光器和安装方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 包括具有弯曲凹进反射镜面的至少一个模 块 ,所述镜面将光 辐射 聚集在多个装置上以便产生 电能 或任何其它类型的 能量 。所述模块还配备有用于根据太阳的 位置 引导所述反射镜表面的器件。原则上,本发明的特征在于,每个模块包括轻质且纤细的层状本体,所述层状本体具有拱形结构,所述拱形结构包括所述弯曲凹进反射镜的表面,所述层状本体与多个加强支承件相关联,所述支承件对所述拱形结构进行稳定和加强以便保持其形状,所述层状本体在插置了导引装置的情况下被支承在地面上,所述拱形结构借助于所述导引器件而根据光 传感器 或计时器朝向一侧或另一侧至少产生倾斜,所述光传感器或计时器启动这样的装置,所述装置在获得根据太阳位置的所需取向的情况下对每个模块进行实时 定位 。,下面是太阳能聚光器和安装方法专利的具体信息内容。

1.太阳能聚光器,所述太阳能聚光器包括至少一个模,所述模块具有弯曲-凹进的反射性反射镜表面,所述表面朝向特定装置聚集太阳能辐射以便随后获得不同类型的能量,且进一步包括用于根据太阳的位置调整该反射镜表面的取向的器件,其特征在于,每个模块(1)包括薄的轻质层状拱形结构本体(2),所述本体包括弯曲-凹进反射镜表面,所述层状本体(2)与某些加强支承件(3)相关,所述加强支承件对所述拱形结构进行稳定和加强以便保持其形状,所述拱形结构在插置了导引器件的情况下被支承在地面(28)上,通过所述导引器件,所述拱形结构根据光传感器或计时器朝向一侧或另一侧至少产生倾斜,所述光传感器或计时器启动这样的装置,所述装置在获得根据太阳位置的所需取向的情况下对每个模块进行实时定位
2.根据权利要求1所述的太阳能聚光器,其特征在于,用于对每个模块或对模块阵列(1)进行实时定位的装置包括两个侧罐(12),所述侧罐根据所述罐(12)中包含的物料重量之间的相对变化而改变相应模块(1)的取向,且所述物料以机械方式和/或电动方式从一个罐到达另一罐(12)以便根据光传感器或计时器对所述模块(1)的每个位置进行平衡并获得所述每个位置,且所述物料根据太阳的位置而从一个罐被传递至另一罐(12)且反之亦然。
3.根据权利要求2所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述侧罐(12)以倾斜方式沿每个模块的长度被悬挂在每个模块(1)的侧部的最上部部分中。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述罐(12)中包含的物料是液体流体,所述液体流体借助于闭合回路而经由下部区域从一个罐被传递至另一罐(12),这种传递是在与光传感器或计时器相关联的的帮助下进行的。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述罐(12)是中空的封闭本体,所述本体具有大体上管状的结构,所述本体设有较小的上部穿孔。
6.根据权利要求1所述的太阳能聚光器,其特征在于,用于对每个模块或模块阵列(1)进行实时定位的所述装置包括至少一个线性达元件,如液压缸气动缸(93),所述线性马达元件作用在每个模块或模块阵列(1)上以便导致其朝向另一模块的一侧倾斜,相应缸(93)的杆与相应模块或模块阵列(1)的上边缘相应地连接。
7.根据权利要求1所述的太阳能聚光器,其特征在于,用于对每个模块或模块阵列(1)进行实时定位的所述装置包括至少一个旋转马达元件(94),所述旋转马达元件的出口旋转轴滑轮(95)相连,皮带(97)或相似件被联接至所述滑轮,所述皮带或相似件被联接在另一松散旋转元件(96)中,所述皮带(97)的端部与每个模块或模块阵列(1)的上部边缘相连。
8.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,导引器件被设置在每个模块(1)的下部部分中,所述导引器件包括一些导引件,除此之外,还通过其它横向地面导引件(28)对包括在所述模块中的所述导引件进行了补充,从而确保在模块进行倾斜移动而根据太阳的位置搜索最适当的取向的过程中,使所述模块进行有序倾斜。
9.根据权利要求8所述的太阳能聚光器,其特征在于,用于所述模块的所述导引件(4)被包括在加强支承件(3)内。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述地面导引件(5)包括用作轨道的肋部,而用于所述模块的所述导引件(4)则包括交错结构。
11.根据权利要求8或9中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述地面导引件(5)包括用作轨道的肋部,而用于所述模块的所述导引件(4)则包括带通道的结构。
12.根据权利要求8或9中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述地面导引件(5)包括通道,而用于所述相应模块的所述导引件(4)则包括肋部。
13.根据权利要求8或9中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述地面导引件(28)包括横向的张紧的缆索(5″),所述缆索经由其端部被连接至固定到地面上的支承件(10)上,且所述地面导引件还包括这样的缆索,沿循所述加强支承件(3)的曲率的用于所述模块(1)的相应的导引型件置靠在所述缆索上。
14.根据权利要求13所述的太阳能聚光器,其特征在于,用于所述模块的所述导引件经由所述张紧的缆索(5″)和用于所述模块的所述导引型件包括环状滑道(90),所述滑道对所述缆索(5″)且还对用于所述模块(1)的所述导引型件的加宽部分(91)进行握持,对所述模块进行拖曳而使其一直沿着所述张紧的缆索(5″)移至所述环状滑道(90)。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述聚光器包括张紧元件(92),所述张紧元件被连接至所述端部支承件(10)和缆索(5″)以便拉紧所述缆索。
16.根据权利要求8或9中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述地面导引件包括与所述模块的所述导引件(4)的齿部互补的齿条(5′)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述加强支承件包括封套结构,所述封套结构至少经由其端部握持着每个模块(1),且同时具有横向部段(19),所述部段沿着存在于所述弯曲层状本体(2)的两个纵向自由边缘之间的距离行进。
18.根据权利要求2至17中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,当存在至少两个平行的模块(1)排列时,使位于所述模块(1)的一侧上的所述罐(12)借助于设置在所述前表面中的总导管(20)相互连接,且位于另一同等侧部上的所述罐(12)则借助于设置在后表面中的另一总导管(20′)相互连接,所有这些都旨在至少在朝向所述模块的一侧和另一侧进行倾斜移动过程中实现完美的同步,从而使得可根据太阳的位置调整所述模块(1)的取向。
19.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述聚光器还包括紧固所述模块(1)和保持所述模块稳定性的器件,所述器件使得模块(1)至少可产生倾斜移动,所述器件包括被紧固到所述地面(28)上的滑轮(98),拉索(99)被联接在所述滑轮中,所述拉索的两条臂部经由其端部被连接在所述加强支承件(3)的相对侧中。
20.根据权利要求8或9中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述弯曲模块(1)被导引且置靠在闭合环路缆索(5″)的上臂上,所述闭合环路缆索的两条臂部,即上臂部和下臂部,借助于加强部件(11)被附接,所述加强部件保持了所述上臂的平方向。
21.根据权利要求18或19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,当存在至少两个平行的模块(1)排列,且其罐(12)借助于一对总管道,即前部管道(20)和后部管道(20′)相互连接时,所述总导管中的每根总导管被联接至摇臂(21)的端部,所述摇臂在其中心处被联接至垂直杆柱(22),所述摇臂(21)的自由端借助于张紧缆索(23)相关联。
22.根据权利要求1所述的太阳能聚光器,其特征在于,用于所述模块(1)的所述导引件包括带下轮(8)和上轮(7)的紧固载运车(6),所述上轮与所述加强支承件(3)接触,而所述下轮(8)则与相应导引件的支承件或框架接触。
23.根据权利要求22所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述紧固载运车(6)包括侧部缓冲器(9),所述侧部缓冲器接近所述加强支承件(3)的曲率,这防止了所述模块(1)在极强时出现变形
24.根据权利要求1所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述模块(1)借助于成对的齿轮(24和25)被联接至所述导引支承件,所述成对的齿轮被连接在固定点处:与所述模块(1)的所述弯曲支承件(3)的上部带条接触的一些齿轮(24)和与所述相同弯曲支承件的下部带条接触的其它齿轮(25)。
25.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述聚光器包括侧向增强件(34),所述侧向增强件借助于拉索或相似件被联接以便防止出现变形,所述聚光器包括被固定在细长支承件(20)上的第三中心增强件(35)。
26.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述聚光器包括自清洗器件,所述自清洗器件包括自推进运载工具(37),所述自推进运载工具设有一对侧刷(38)和清洗管道(39),所述运载工具(37)经由其最低部分沿所述模块(1)的纵向行进,所述运载工具进一步包括清洗流体罐(40)、控制电路(41)和传感器(42)以及再充电插头(45)。
27.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,每个模块至少包括:
-准直器装置(100、101),所述准直器装置收集由所述弯曲层状本体(2)的反射镜表面反射的光辐射;
-接收聚集在所述准直器装置(100、101)中的光辐射的衍射器装置(102);
-针对不同光谱被优化的电池(103),所述电池根据衍射器装置(102)发出的颜色频率接收光辐射。
28.根据权利要求27所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述准直器(17)被插入所述拱形层状本体(2)的传送窗口中而切断所述层状本体(2)的连续性,而衍射器(102)和针对不同光谱被优化的电池(103)则位于该层状本体(2)的后面。
29.根据权利要求28所述的太阳能聚光器,其特征在于,每个准直器(100)、衍射器(102)和针对不同光谱被优化的电池(103)包括独立的组群,所述独立的组群借助于所述准直器(100)被固定到所述层状本体(2)上,所述准直器借助于凸缘或相似件与相应的传送窗对应。
30.根据权利要求27所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述准直器在上部被固定在所述细长支承件(104)中,所述细长支承件到达了每个模块(1)的端部。
31.根据权利要求30所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述准直器呈现出拱形结构(101),所述拱形结构的弯曲-凹进镜面将光辐射投射到所述衍射器(102)上,且所述衍射器将光辐射投射到针对不同光谱被优化的所述电池(103)上。
32.根据权利要求27至30中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述准直器呈现出平面结构(100),所述平面结构将光辐射投射到所述衍射器(102)上。
33.根据权利要求27至32中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述衍射器(102)的光反射面包括平滑的镜面,所述镜面具有小裂隙,所述裂隙将处在整个颜色范围内的反射光投射到针对不同光谱被优化的电池(103)上。
34.根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,每个模块(1)包括至少一个光电电池(52)接收器以便接收光辐射,所述光电电池位于所述相应模块(1)上方的中心位置处。
35.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述聚光器包括位于光电电池(52)的上方和下方的反射镜(105、106和107),所述反射镜是利用并反馈可能损失的太阳射线的器件。
36.根据权利要求35所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述上部反射镜(106)位于垂直平面中,且其中一个面包括多个小反射镜(108)。
37.根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,每个模块(1)包括至少一个管道、盘管或相似件,水或另一种流体流动通过所述管道、盘管或相似件从而借助于由所述弯曲层状本体(2)发射的光辐射所产生的热量受到加热。
38.根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,在所述模块(1)的位于中心且被升高的战略区域中,两组管道(48)沿纵向被设置在两个平面中,所述两个平面垂直于弯曲层状反射镜本体(2)发出的太阳能辐射,且同时,在管道(48)所处的向下会聚的这两个平面的交汇处,直的型件(49)向下伸出以便吸收下方的残余辐射,在所述战略区域中进一步包括上部反射斜坡屋顶(47)以便保持热量并优化进入的辐射。
39.根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,在所述模块(1)的位于中心且被升高的战略区域中,单根纵向管道(50)设有两个倾斜面,所述倾斜面向下会聚,所述倾斜面经由所述层状反射镜本体(2)垂直地接收投射的太阳能辐射,所述倾斜面包括衍射层状体或滤光器(51),所述衍射层状体或滤光器将光反射向光生伏打电池(52),而辐射的其它分量,即热量,被传送至在管道(50)中循环的流体,在所述战略区域中进一步包括反射斜坡屋顶(47)以便保持热量并优化进入的辐射。
40.根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,在所述模块(1)的位于中心且被升高的战略区域中,纵向管道(50)设有两个倾斜面,所述倾斜面向下会聚,且在所述倾斜面的附近,透明的光生伏打电池(53)被设置在与所述倾斜面平行的平面中,所述透明的光生伏打电池(53)直接收集光辐射,且另一方面使得光辐射能够到达所述纵向管道(50)的流体以便对所述流体进行加热,在所述战略区域中进一步包括反射斜坡屋顶(47)以便保持热量并优化进入的辐射。
41.根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,在所述模块(1)的位于中心且被升高的战略区域中,单根纵向管道(50)设有两个倾斜面,所述倾斜面向下会聚,所述倾斜面经由两个层状反射镜本体(2)垂直地接收投射的太阳能辐射,所述倾斜面包括衍射层状体或滤光器(51),所述衍射层状体或滤光器将光反射向光解电池(54),在所述战略区域中进一步包括反射斜坡屋顶(47)以便保持热量并优化进入的辐射。
42.根据权利要求1至19中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,在所述模块(1)的位于中心的且被升高的战略区域中,设置了两个纵向收集器,上部收集器(55)和下部收集器(56),以便对盐水或受污染的水进行处理,从而通过气化而获得残余的水或净化的水,且使将要被处理的水至少循环通过所述下部收集器(56),所述下部收集器将经由所述模块(1)的层状反射镜本体(2)接收太阳能辐射,而使水温升高,直至实现水的气化,所述水将经由狭窄的径向导管(61)而在气态下移动直至所述上部收集器(55),所述径向导管是将两个收集器(55)和(56)联接起来的导管,水蒸气随后在所述上部收集器(55)内部被冷凝成液态,且沉淀的盐和/或其它残余物借助于位于所述下部收集器(56)中的抽取和清洗机构(64)被抽取。
43.根据权利要求42所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述下部收集器(56)包括在所述下部收集器(56)的所述外壁与管状本体(63)之间限定出来的狭窄的环形空间(62),所述管状本体被同心地布置且其底部是开口的,从而对循环通过该狭窄的环形空间(62)的流体的一部分进行迅速加热,进一步实现更快的气化,且同时使所述狭窄的环形空间(62)从所述狭窄的径向导管(61)开始延伸。
44.根据权利要求42所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述下部收集器(56)的所述环形空间(62)被分成多个隔室,所述多个隔室通过小的分隔件(62′)而被分开,由此使流体可在不同压力下气化,且蒸气升高而经过相应的径向导管(61、61′)。
45.根据权利要求42至44中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述上部收集器(55)包括至少一个同心的环形室(58),要被处理的水在到达所述下部收集器(56)之前循环通过所述环形室,使该未被处理的水通过所述环形室(58)有助于使所述水蒸气更迅速地冷凝,所述室(58)由所述收集器的所述外壁和内部的同心管状本体限定,所述管状本体限制出中心空间,狭窄导管(61)在所述中心空间中流动,蒸气在所述狭窄导管中进行循环。
46.根据权利要求45所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述上部收集器(55)包括多个同心的环形室(69):其中一个是处在外部的由所述收集器的壁部限定的更大的冷凝室(69),和内部室(58′),未被处理的水在到达所述下部收集器(56)之前经由所述内部室进行循环,所述内部环形室(58′)限定出位于中心的空间,所述狭窄导管(61)还在所述空间中流动,以便在与所述下部室(58′)不同的压力下对水进行冷凝。
47.根据权利要求45或46中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述下部收集器(56)包括活塞(67),从而使得当所述下部收集器(56)在气化过程中排空了所包含的流体时,在所述下部收集器(56)内部产生了真空,这将使先前在气化过程中被保持的所述活塞(67)产生移置,且当所述收集器(56)被排空时,所述活塞的紧固将被释放,所述活塞(67)与发电机(68)或用于产生电力的其它产生能量的接收器相关联,且所述导管(61)同时包括锥形缩窄件(114),除所述锥形缩窄件以外,还补充了小的球形本体(113),当在所述收集器(56)中产生了真空时,所述本体堵塞了所述下部收集器(56)的每根导管(61)。
48.根据权利要求45至47中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,要被处理的水经由弯曲导管(59)从所述上部收集器(55)到达所述下部收集器(56),在所述管形部分中已经插入了通路和切断(60),当所述下部收集器(56)充满流体时,所述阀会关闭。
49.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述模块(1)包括被布置在顶部上的菲涅尔透镜(81)。
50.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,接收太阳能辐射的所述接收器装置是光生伏打电池(52),所述光生伏打电池被串联连接,且与小的电子电路(82)相关联以便在电池阵列中获得具有较高电压的交变电流,每个电子电路(52)尤其包括为了应对最大的计划中电压或为了应对未预期到的电压切断的保护块。
51.根据权利要求50所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述电子电路(82)被连接在一起以便将共用的主信号接收到那些电路(82)上。
52.根据权利要求35所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述主信号是正弦交变电流,所述电流的频率和形式等于每个国家的耗电电流的类型,60或50Hz,从而通过电池阵列获得与主信号相等但具有更高的电压或具有高电压的交变电流信号。
53.根据权利要求51所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述主信号包括调制脉冲且所述电路将该调制脉冲信号转换成正弦波
54.根据权利要求51所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述主信号为单相信号或多相信号。
55.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述反射镜本体(2)与蜂窝状结构成一整体,所述反射镜本体经由所述蜂窝状结构被附接到所述弯曲支承件(3)上。
56.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述层状反射镜本体(2)至少包括位于所述模块(1)的最高侧部区域中的空气通路,所述空气通路至少在风速超过特定风速时被打开。
57.根据权利要求56所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述层状本体(2)的所述空气通路包括通过孔(31)。
58.根据权利要求56所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述空气通路包括开口(29),所述开口作为切口的结果被制成,所述切口限定了可折叠翼片(29′)的边界,当不存在任何风时,所述可折叠翼片被联接至磁性元件(32),当风速超过特定风速时,所述翼片释放所述空气通路(29)。
59.根据权利要求56所述的太阳能聚光器,其特征在于,所述空气通路(30)呈现出径向结构,所述径向结构与部件(33)相关联,且所述部件的前表面覆盖有反射镜材料。
60.根据权利要求1所述的太阳能聚光器,其特征在于,用于所述模块的所述导引器件使得所述拱形结构可产生倾斜且可通过朝向一侧或另一侧进行滚动的方式而根据光传感器或计时器进行移动,所述光传感器或计时器启动这样的装置,所述装置在获得根据太阳位置的所需取向的情况下对每个模块进行实时定位。
61.根据权利要求13、14、15或20中任一项所述的太阳能聚光器,其特征在于,当所述模块(1)包括光电电池时,所述导引缆(5″)被用作传导电力的元件,从而使得所述电池被连接至拱形加强支承件(3),且这些与缆索(5″)接触的拱形支承件用于传送电流。
62.安装太阳能聚光器的方法,所述方法旨在将彼此相关联的太阳能模块阵列安装在地面上,所述太阳能聚光器总是自动移动,从而搜索太阳的取向,其特征在于,所述安装方法包括:
-第一阶段,其中两条可滚动的带(70)借助于第一机器人运载工具(78′)被布置,而以两条坐标轴的方式彼此垂直,这些带设有激光器装置(71),所述激光器装置之间具有规则的间距,且所述激光器装置投射出处在单个水平平面中的激光束格栅(72);
-第二阶段,其中根据由所述激光束(72)形成的格栅且借助于所述第一机器人运载工具(78′)设置用于导引、支承和安装所述太阳能模块(1)的器件;
-第三阶段,其中安装用于所述不同模块(1)的支承结构(3);
-第四阶段,其中安装能量接收器;
-第五阶段,其中通过将反射层状本体(2)自动螺合在所述太阳能模块(1)的所述支承结构(3)上的方式安装所述反射层状本体(2);
-第六阶段,其中对所述平衡管(12)进行定位;
-第七阶段,其中水回路和能量回路被关闭。
63.根据前述权利要求所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,用于所述模块(1)的所述导引、支承和安装器件包括倒“U”形支承件(27),通过所述第一机器人运载工具(78′)对所述支承件进行定位。
64.根据权利要求62所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,用于所述模块(1)的所述导引、支承和安装器件包括闭合环路缆索(5″),所述闭合环路缆索被联接至端部支承件(10),且多个模块(1)被联接在相邻的闭合环路缆索(5″)的上臂上。
65.根据权利要求63所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,所述倒“U”形支承件的臂部(73)借助于混凝土(77)被紧固在预先制好的孔眼(75)中,这些臂部(73)包括可膨胀元件(76),所述可膨胀元件用作倾斜腿部以便确保在所述混凝土(77)的固化过程中进行适当定位,且这些可膨胀元件(76)中的每个可膨胀元件源自于可膨胀环形部件(88),所述部件对所述支承件(27)的每条臂部(73)进行握持,所述孔眼(75)是借助于所述第一机器人运载工具(78′)被制成的,所述第一机器人运载工具还实施所述混凝土(77)的浇注,同时还对所述可膨胀元件(76)进行定位。
66.根据权利要求62所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,在所述第三阶段与所述第四阶段之间的中间阶段中,具有层状反射镜本体(2)的至少一个侧部运载工具(79)拉动位于中心的机器人(78),所述机器人运输所述太阳能模块的除了所述层状反射镜本体(2)以外的部件。
67.根据权利要求62所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,该方法中使用了运载工具(109),其中至少一个平面的层状本体在所述运载工具中产生弯曲以便获得弯曲结构,所述弯曲结构的弯曲-凹进表面呈现出反射镜面。
68.根据权利要求67所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,所述方法包括一个阶段,其中每个成形的弯曲结构经由所述运载工具(109)的所述后部部分被卸载到地面上。
69.根据权利要求62至67中任一项所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,所述方法包括一个阶段,其中平行的导引件被设置在所述地面(28)上,除此之外,还通过所述弯曲层状本体的其它导引件对这些导引件进行了补充。
70.根据权利要求62所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,所述地面导引件(28)包括缆索(5″),所述缆索原则上在松弛状态下被连接至端部支承件(10),所述端部支承件被固定到地面上,从而使得通过将所述模块(1)的所述导引件(4)定位在所述松弛缆索(5″)上,所述松弛缆索随后会张紧且所有模块相对于所述地面(28)被升高,此外在所述阶段中,还安装了环状滑道(90),所述环状滑道与所述模块(1)的所述导引件(4)相关联且将所述导引件(4)与所述缆索(5″)紧固在一起,因此避免了所述模块(1)与所述缆索(5″)在有风条件下或由于倾向于导致分离的其它外力的作用而产生分离。
71.根据权利要求62至70中任一项所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,所述方法包括一个阶段,其中当存在平行的至少两个模块时,位于所述模块的一侧上的罐借助于设置在所述前表面中的总导管(20)相互连接,且位于另一成对侧部上的所述罐(12)则借助于设置在后表面中的另一总导管(20′)相互连接。
72.根据权利要求62至70中任一项所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,所述方法包括一个阶段,其中所述弯曲本体(2)连同被联接至所述本体的其余元件一起借助于滑轮(98)和拉索(99)进行紧固,所述滑轮和拉索的端部被紧固到所述弯曲层状本体(2)的两个相对侧部上。
73.根据权利要求67所述的安装太阳能聚光器的方法,其特征在于,所述运载工具(109)承载着以卷(112)的形式存在的连续板片,所述弯曲结构(2)的所述层状本体正是由所述卷得来。

说明书全文

技术领域

正如发明名称所述地那样,本发明涉及一种太阳能聚光器和安装方法

发明目的

太阳能聚光器旨在聚集来自太阳的光辐射,以便获得电能或热量形式的能量,从而对流体如进行加热。太阳能聚光器还旨在通过光解方法获得其它能量源如氢和,或者旨在用于这样的系统中,该系统需要来自太阳的光或热量以便进行发电和/或对水进行净化或脱盐。

聚光器通常包括高效模,所述高效模块具有轻质且简单的结构,其要求安装成本较低,还要求每个特定模块的成本较低。

此外,聚光器的安装方法非常简单且十分迅速,既可直接在地面上实施安装,也可在中间插入一些使得既可安装模块又可获得特有移动性的导引装置,这都取决于太阳的取向和位置

显然,模块的取向是自动的,从而使得可对其进行实时定位,从而使其相对于太阳位置而言具有最适当的位置,并由此实现最大的光辐射且因此实现较高的太阳能利用率。

本发明的其它特征旨在更好地优化太阳能聚光器的功能,提高其稳定性,尤其是在达到飓风强度的情况下提高其稳定性,当然,在风力强度没那么大时提高其稳定性也是本发明的目的,本发明包括不同的特性化防风系统。

本发明的其它改进如下:

-用于避免用于导引不同模块的缆索出现垂曲的器件。

-用于使模块的平衡管的位置实现同步的器件。

-用于对所述不同模块的反射表面进行清洗的自动器件。

-用于将水加热至高温的器件。

-用于对水进行脱盐且对污水进行去污的器件。

-用于获得高电压的系统,所述系统不必使用成本昂贵的常规变压器

发明背景

目前通过太阳能聚光产生能量的系统有很多不同种类,例如具有多个机动化反射镜的系统,所述机动化反射镜将热量聚集在较高的点或塔处以便加热流体并产生蒸汽,从而驱动涡轮机、抛物面斯特林聚光器(parabolic Stirling concentrator)、太阳热风烟囱(solar windchimney)、抛物面圆柱形反射镜聚光器(parabolic cylindricalmirror concentrator),但这些系统都较为昂贵,结构复杂,且将这些系统安装在平均规模大小的太阳能设施中要花费数年的时间。除了这些缺点以外,对于光生伏打电池而言,当光撞击在其表面上时,该电池是基于其包含的半导体材料的性质来产生电力的。光的光子导致电子离开其轨道,由此使得当电压不同的电极被联接在一起时,将会产生电势差和电流。这些光生伏打电池是串联或并联的,这取决于究竟要获得更多的电压还是更多的电流。
这些电池产生的电压是直流的,因此,如果要获得交流电的话,还要设置将直流转换成交流的电子电路。电压或电流的电平还取决于入射在电池上的光的量,入射的光越多,则电子的电流越大,且因此电能也越高。
此外,技术人员也正在研究由除了半导体以外的其它材料制成的电池,这些电池的电压电平将保持恒定,而与入射光的量无关。这种电池取得了很大的改进,这是因为即使在多的天气或者光级较低的天气里,电压电平也将保持恒定。
影响电池产生的电功率电平的另一参数是入射光的光谱颜色。电池在不同的光谱或颜色下具有不同的功率响应。根据材料或结构的不同,电池对于不同颜色范围有着不同的行为,理想的电池将对从红外到紫外的整个光谱都具有等同且呈线性的响应。
尽管如此,在实践中却很难获得包含整个颜色范围的白光光束,电池仅能利用与该电池最敏感的光频率相对应的那部分光。
为了获得更高的效率,目前有一种做法是设置对光谱具有不同响应且共同覆盖了整个光谱范围的多个精细的光生伏打层状体,而使它们叠置在彼此顶上,从而获得更高的效率。这种方法的缺点在于:层状体本身会部分地阻碍光的通过。
另一方面,另一种技术利用了全息滤波器进行光解实验,以便导致不同颜色的光撞击在相应地针对该颜色进行了优化的电池上。
这种技术的缺点在于:滤波器与光入射点之间的焦距或焦点非常大,且包括全息滤波器和太阳能电池的模块需要大量的安装空间和安装体积。这些滤波器还产生了源自于穿过该滤波器的光的两条射束:仍保持白光的主射束和包括不同光谱颜色范围的次级射束。该次级射束得到了利用,但主射束却并未被利用。
用于将光分解成不同颜色的另一种技术是光学领域早已公知的一种技术,且这种技术基于一个或多个棱镜的使用。
对于这种技术而言,已公知的是:NASA已经进行了相关的测试,测试中构建了包括小棱镜的拱顶结构,所述小棱镜将光分解成不同颜色且这些不同颜色的光撞击在针对不同波长进行了优化的小型太阳能电池上,所述小型太阳能电池位于该拱顶结构下方而垂直地对齐。
这种设计需要大量的空间和体积,且此外,棱镜无法对反射离开棱镜面的100%的光进行分解,这导致效率的损失。此外,棱镜需要高光级的光才能将其分解成不同颜色,因此,在多云的天气或者光级较低的天气里,所述一个或多个棱镜的行为类似于其在不透光表面上的行为且因此实际上无法获得任何能量。
此外,光生伏打太阳能设施包括太阳能电池和其它机构,所述机构有助于将电池板引向太阳,这种导引所沿循的路径与太阳在白天的路径是相同的。
为了实现这一点,主要是使用了传感器和电路,所述传感器和电路确定了太阳的位置,且通过达或伺服马达使电池板移动,从而将电池板引向所需点。
所述马达需要坚固、昂贵且沉重的结构,且其安装也很复杂,这对于包括几千个模块的光生伏打太阳能设施的所需的安装构建时间起到了决定性作用。
用于构建太阳能设施的其它已公知的系统涉及到设置使用反射镜或菲涅尔透镜的太阳能聚光器,这种反射镜或透镜没有光生伏打电池那么昂贵,从而将光从太阳成功地聚焦在相应的电池上或聚焦在产生或贮存了源自于热量的能量的不同系统上。
总之,因此可以说目前的已公知的太阳能设施都是昂贵而复杂的,且难以安装也难以构建。所有这些都意味着:光生伏打能量无法成为可行的或真正的代替能量,此外它们还要依赖天气的条件。
因此,为了使太阳能设施变得可行或者为了使光生伏打能量或热伏打能量成为一种良好的替代能量从而可以考虑将其用于家用发电领域,这种设施必须成本较低且易于迅速安装,同时在不利的天气条件下也能高效运行。
此外,目前的用于获得能量源的太阳能聚光系统都较为昂贵,具有复杂且沉重的结构,且往往要耗费几年的安装时间才能建成中等规模或较大规模的能量设施。用于将太阳能聚光器引向太阳每天的运行路径的马达系统也是昂贵的且经常出现故障。

发明内容

为了实现前面的部分中所提到的目的并避免其中提到的缺点,本发明提出了一种太阳能聚光器,所述太阳能聚光器被限定为源自于至少一个模块,所述模块具有凹面反射镜面,所述凹面反射镜面将光辐射聚向某些接收器装置以便随后获得电能或其它类型的能量,此外,所述太阳能聚光器还包括用于根据太阳位置调整所述镜面的取向的器件。
本发明的特征原则上在于,每个模块都包括具有拱形结构的薄的轻质层状本体,所述拱形结构包括凹面反射镜面,该层状本体与某些加强支承件相关,所述加强支承件对该拱形结构进行稳定和加强以便保持其形状,所述结构在插置了导引器件的情况下被支承在某块地面上,通过所述导引器件,所述拱形结构能够通过朝向一侧或另一侧滚动的方式产生倾斜且进行移动,拱形结构朝向一侧还是另一侧进行滚动取决于光传感器或计时器,所述光传感器或计时器启动这样的装置,所述装置在获得根据太阳位置的所需取向的情况下对每个模块进行实时定位。
另一种可能性是每个模块整体上仅仅进行旋转移动。
在一个实施例中,用于对每个模块或对模块阵列进行实时定位的装置包括两个平衡侧罐,所述平衡侧罐根据那些罐中包含的物料重量之间的相对变化而改变相应模块的取向,且所述物料以机械方式或电动方式从一个罐到达另一罐以便根据所述光传感器或计时器对所述模块的每个位置进行平衡并获得所述每个位置,且所述物料根据太阳的位置而从一个罐被传递至另一罐且反之亦然。
所述侧罐可以倾斜方式沿每个模块的长度被悬挂在该模块的侧部的最上部部分中。
此外,那些罐中包含的物料可以是液体流体,所述液体流体借助于闭合回路而经由一些下部区域从一个罐被传递至另一罐,这种传递是在电子和与光传感器或计时器相关联的的帮助下进行的。
罐优选是中空的封闭本体,所述本体具有大体上管状的结构,所述本体设有较小的上部孔眼以便确保系统以适当方式运行,以便防止形成真空室,这种真空室阻碍了液体从一个侧罐被传递至与其匹配成对的另一侧罐。在那些罐的下部区域中将进一步设置用于使液体从一个侧罐到达另一侧罐的连接装置。
用于对每个模块或模块阵列进行实时定位的所述装置可包括线性马达元件,如液压缸气动缸,所述线性马达元件作用在每个模块或模块阵列上以便导致其朝向另一模块的一侧倾斜,所述缸的杆与相应模块或模块阵列的上边缘相应地连接。
用于对每个模块或模块阵列进行实时定位的所述装置还可包括至少一个马达元件,所述马达元件的出口旋转轴包括滑轮,皮带或相似件被联接至所述滑轮,所述皮带或相似件被联接至另一松散旋转元件,这些皮带的端部与每个模块或模块阵列的上部边缘相连。
此外,导引器件被设置在每个模块的下部部分中,所述导引器件包括一些导引件,除此之外,还通过处在地面上或相对于所述地面被升高的其它侧部导引件对包括在所述模块中的所述导引件进行了补充,从而确保当模块进行滚动而根据太阳的位置搜索最适当的取向时,使模块在其倾斜移动过程中进行有序倾斜。用于所述模块的这种导引件可被包括在加强支承件内。处在地面上的所述导引件进一步包括经由轨道的一些肋部,而用于所述模块的所述导引件则包括交错结构。
在另一实施例中,处在地面上的所述导引件包括经由轨道的一些肋部,而用于所述模块的所述导引件则包括带通道的结构。
在另一实施例中,处在地面上的所述导引件包括一些通道,而用于所述相应模块的所述导引件则包括一些肋部。
处在地面上的所述导引件也可能包括与处在用于所述模块的所述导引件中的齿部互补的齿条
我们关注的另一发明特征在于,引入了带轮的载运车,所述载运车与所述模块的弯曲支承件相关联且还与处在地面上的相应导引件或相对于该地面被升高的所述导引件相关联,由此确保实现适当的导引且使系统具备有效的防风性。所述载运车进一步包括一些作为本发明特征的缓冲器,所述缓冲器可防止模块在风力极强时出现变形
另一种可能性在于:处在地面上的所述导引件可包括一些缆或拉索,所述钢缆或拉索具有足够的张力,从而使得模块可在被导引的情况下进行移动并能确保这种移动。这些缆索借助于成对的外部支承件被紧固,且将位于地面上方,且进一步包括环状滑道,所述滑道确保了在用于所述模块的所述导引件与所述钢缆之间的连接。
本发明的另一特征在于,所述缆索具有闭合环路结构以便防止所述缆索产生弯曲,且所述缆索的上部分支和下部分支借助于一些刚性部件被附接,由此将所述上部分支保持在水平状态下,相应的模块在所述上部分支上受到导引。
此外,所述加强支承件大体上包括封套结构,所述封套结构至少经由其端部握持着每个模块、能够沿循所述层状本体的外表面的曲率、且同时具有这样的部段,所述部段沿着存在于所述弯曲层状本体的两个纵向自由边缘之间的距离行进。
当存在至少两个平行的模块排列时,使位于所述模块的一侧上的所述罐借助于设置在所述前表面中的总导管(general duct)相互连接,且位于另一成对侧部上的所述罐则借助于设置在后表面中的另一导管相互连接。
通过这种方式,使得在朝向模块的一侧和另一侧进行滚动和移置的移动过程中实现了完美的同步,从而使得可根据太阳的位置调整所述模块的取向。
本发明的另一特征在于,使平衡罐相互连接的每根总导管被联接至一些摇臂的端部,所述摇臂在其中心处被联接至一些垂直杆柱,那些摇臂的自由端与张紧缆索相关联。通过这种方式,使得确保了两根总导管的水平方向,防止了它们出现弯曲且由此实现了太阳能模块的适当同步和优化的运行。
所述聚光器还包括紧固模块和保持模块稳定性的器件,所述器件使得模块可产生倾斜的滚动移动,所述器件包括被固定到地面上的一些滑轮,所述滑轮中的每个滑轮上联接有拉索,且所述拉索的两条臂部经由其端部被连接在所述加强支承件的相对侧中。
本发明的另一特征涉及,模块可能仅做旋转移动就能沿循太阳进行移动,而无需通过滚动进行任何移置。在本实例中,使得成对的齿轮与在所述模块的所述加强支承件中构建出的其它互补齿部相关联。
作为新颖点的是,本发明还设置了用于抵消风力,尤其是当风达到高速时抵消风力,的不同器件。
所有这些器件具有共同的某些孔眼或穿孔,通过所述孔眼或穿孔使得源自于特定风速的风力在任何情况下都能被消散,这些孔眼位于接近于平衡罐高度的层状反射镜本体的上部纵向区域中。
另一特征涉及,当模块尺寸较大时,在所述模块中设置一些位于中心的增强件,以便防止模块产生变形,这些增强件通过横杆或缆索被联接。
另一新颖点在于,设置了用于对所述层状本体的反射表面进行清洗的一些特征性器件,这些器件被限定为源自于具有一些较大刷子的自推进运载工具,所述刷子负责在太阳能聚光器无法运行的夜间对所述反射表面进行清洗。
此外,下面描述了本发明的其它特征,所述特征旨在将水或其它流体高效地加热至高温,以及通过光解或电解获得电能和其它能量源,如氢和氧,或者用于需要来自太阳的光或热量的系统,以便发电和/或用于对来自海洋的盐水进行净化或脱盐。
在这些情况下,用于实现前述内容中所述目的的必要结构将位于中心的且沿纵向的战略区域中,位于用于聚光器的模块的最高部分中。所述战略区域将经由所述模块的相应的层状弯曲反射镜本体接收由太阳辐射发出的热量和光。
在该所述战略区域中,使水经由一些作为本发明特征的导管进行循环,且斜坡屋顶被设置在所述导管上方,所述斜坡屋顶具有反射表面以便保存热量且由此优化进入的辐射。
因此,在不同实施例中,使水进行循环以便借助于太阳能辐射的热分量,同时还借助于该太阳能辐射的光分量,被加热至高温,从而获得电能或其它类型的能量,此外还借助于水解方法或电解方法获得氢和氧,且预先对将要被电解的水进行了加热,从而使得在电解方法过程中所需的电能更少。
在另一实施例中,所述模块的位于中心的且被升高的战略区域设有两个纵向收集器,上部收集器和下部收集器,以便对盐水或受污染的水进行处理,从而通过气化而获得清洁的且没有盐的水,且使将要被处理的水至少循环通过下部收集器,所述下部收集器将经由所述模块的层状反射镜本体接收太阳能辐射,而使水温升高,直至实现水的气化,所述水将经由一些狭窄的径向导管而在气态下移动直至上部收集器,所述径向导管是将两个收集器联接起来的导管,水蒸气随后在上部收集器内部被冷凝成液态,且沉淀的盐和/或其它残余物借助于位于下部收集器中的抽取和清洗机构被抽取。
本发明还要指出,当所述下部收集器被排空时,可能形成真空,从而使得还将能够通过位于该下部收集器中的活塞产生能量。
本发明的改进还影响了如下所述的安装方法。
因而,所述安装方法涉及将彼此相关联的太阳能聚光器阵列安装在某处地面上,所述太阳能聚光器总是自动移动,从而以自动的方式搜索太阳的取向,其特征在于,所述安装方法包括以下阶段:
-第一阶段,其中两条可滚动的带被布置在地面上,而以两条坐标轴的方式彼此垂直,这些带设有激光器装置,所述激光器装置之间具有规则的间距,且所述激光器装置发射出处在单个水平平面中的以格栅形式存在的一系列激光束
-第二阶段,其中根据由所述激光束形成的格栅设置用于导引、支承和安装不同模块的某些器件。
-第三阶段,其中与拉动中心机器人同时地,两个侧部运载工具运输层状反射镜本体,所述中心机器人运输不同模块的所有其它部件。
-第四阶段,其中安装用于所述模块的不同支承结构。
-第五阶段,其中安装一些能量接收器。
-第六阶段,其中通过将反射层状本体自动螺合在所述模块的所述支承结构上的方式安装所述反射层状本体。
-第七阶段,其中对所述平衡管进行定位。
-第八阶段,其中水回路和能量回路被关闭。
本发明使得可能设置菲涅尔透镜作为用于在接受性能量接收器上投射太阳能辐射的第二种选择方案。
另一种获得本发明的实施例中所需电能的方式是使每个模块包括至少一些准直器装置,所述准直器装置收集由所述弯曲层状本体的反射镜面反射的光辐射的投射光;进一步包括一些接收器衍射器装置以便接收聚集在准直器装置中的光辐射,且包括一些针对不同光谱进行了优化的电池,所述电池根据衍射器装置发射的颜色频率接收光辐射。
可通过将准直器插入反射镜的拱形层状本体的一些窗口中而切断所述层状本体的连续性的方式对准直器进行定位,而衍射器和针对不同光谱被优化的电池则位于该层状本体的后面。
每个准直器、衍射器和针对不同光谱被优化的电池包括独立的整体,所述独立的整体借助于准直器被固定到层状本体或模块上,所述准直器借助于凸缘或相似件与相应的窗对应。
准直器还可经由顶部被固定到达到每个模块的端部的细长支承件上。
准直器可呈现出拱形结构,所述拱形结构的凹进镜面将光辐射投射到衍射器上,且所述衍射器将光辐射投射到针对不同光谱被优化的电池上,本发明使得准直器还能够呈现出平面结构,所述平面结构将光辐射投射到衍射器上。
衍射器的光反射面包括平滑的镜面,所述镜面具有小沟槽,所述沟槽将处在整个颜色范围内的反射光投射到针对不同光谱被优化的电池上。该具有小沟槽的平滑镜面与光盘或具有相似表面或具有任何其它形状周部的其它支承件相似。
在另一更简单的实施例中,尽管该实施例并不是那么有效,本发明使得模块包括至少一个接收器光电电池以便接收光辐射,所述光电电池例如位于相应模块上方的中心位置处。
另一种利用聚光器的能量的方式是设置管道、盘管或相似件,水或其它流体流动通过所述管道、盘管或相似件从而借助于由每个弯曲层状本体发射的光辐射所产生的热量而提高温度
当通过准直器、衍射器和针对不同光谱被优化的电池获得能量时,安装太阳能聚光器的方法包括第一阶段,其中至少一个平面的层状本体在运载工具中产生弯曲以便获得弯曲结构,所述弯曲结构的凹进表面呈现出反射镜面。
该方法包括第二阶段,其中一些加强支承件被安装在每个弯曲层状本体上以便紧固其弯曲结构。
该方法包括第三阶段,其中用于接收光的单独单元被安装在弯曲层状结构上。
该方法还包括一个阶段,其中两个纵向罐被装配在弯曲层状本体的侧部中,罐中包含的物料可从一个罐被传递至另一罐,以便在光传感器的帮助下根据太阳的位置改变取向。
该方法还包括一个阶段,其中已成形的弯曲结构经由所述运载工具的后部部分被卸载到地面上。
在另一中间阶段中,一些平行的导引件被设置在地面上,除此之外,还通过弯曲层状本体的其它导引件对这些导引件进行了补充。
在另一阶段中,弯曲层状本体连同被联接至所述本体的其余元件一起借助于一些滑轮和拉索进行紧固,所述滑轮和拉索的端部被附接到弯曲层状本体的两个相对侧部上。
此外,应该指出:运载工具承载着以卷的形式存在的连续板片,形成每个模块的部件的弯曲结构的不同层状本体正是由所述卷得来。
每个光接收器可包括光电电池或由准直器、衍射器和针对不同光谱被优化的电池形成的独立阵列。
光接收器还可包括管道或盘管,水或其它流体将流动通过所述管道或盘管以便通过由弯曲层状本体发射出的太阳能辐射对所述水或流体进行加热。
用于支承本发明的聚光器的支承表面本身将通常置靠在地面上,但其显然可在任何其它表面上实施,所述表面并不一定是水平的,也不必是实际的地面,且其例如可以是被升高的表面。
为了在不使用变压器的情况下实现高电压,所述电池被串联连接且包括某些电子电路。进一步地,通过主信号对这些电池进行供给,所述主信号包括正弦交变电流,所述电流的频率和形式等于每个国家的耗电电流的类型,60或50Hz,从而通过电池阵列获得与主信号相等但具有更高的电压或具有高电压的交变电流信号。所述主信号还可包括调制脉冲且所述电路随后将该调制脉冲信号转换成正弦波。所述信号可进一步为单相信号或多相信号。
下面,为了有利于更好地理解本说明书的内容,并形成本说明书的一体部分,本发明还提供了一些附图,其中通过说明性而非限制性的方式描述了本发明的目的。

附图说明

图1示出了作为本发明目的的太阳能聚光器的透视图;
图2和图3示出了其它太阳能聚光器的透视图;
图4示出了包括菲涅尔透镜的太阳能聚光器的视图;
图5示出了位于闭合环路缆索的上部水平分支上的将多个太阳能聚光器联接起来的系统的视图;
图6示出了包括液压回路以便实现缸的移动的多个太阳能聚光器的平面图;
图7大体上示出了用于使多个太阳能聚光器移动的同步系统;
图8示出了导引聚光器的系统的视图;
图9示出了被联接在导引器和与地面一体的置靠支承件上的聚光器的前视图;
图10示出了具有一些清洗器件的聚光器;
图11至图14示出了包括用于通过光解的方式获得热水、电能以及氢或氧的器件的聚光器的视图;
图15示出了包括用于通过冷凝而由盐水或受污染的水获得饮用水的结构的聚光器的前视图;
图16至图18示出了用于获得饮用水的结构的详细视图;
图19至图26示出了安装方法的备个阶段的不同视图,所述安装方法同样是我们关注的发明目的之一,在该方法中也必须包括图18所示的结构;
图27示出了具有太阳能接收器的太阳能聚光器阵列的平面图,所述太阳能聚光器包括串联连接的光生伏打电池且与电子电路相关联以便直接获得交变电流的高电压,而不必设置大的变压器;
图28示出了前述附图中引用的电子电路中的每个电子电路的详细视图;
图29示出了太阳能聚光器的前视图;
图30示出了另一太阳能聚光器的另一前视图;
图31示出了包括用于接收光辐射的接收器光电电池的聚光器的前视图;
图32示出了包括关联在一起的多个模块的聚光器的前视图,所述多个模块根据每个时刻的太阳位置而同时移动;
图33示出了聚光器的前视图,图中示出了用于使由一些线性元件如缸限定的聚光器移动的器件;
图34示出了与上述视图相似的视图,图中包括用于使多个模块同时移动的线性元件;
图35和图36示出了突出出来的一些简单的多个聚光器,其中设置了用于使不同模块移动的其它马达器件;
图37示出了聚光器的另一视图,其中模块在被升高而位于地面上方的张紧的缆索上被导引;
图38和图39示出了由单个模块限定的其它聚光器的一些前视图;
图40示出了本发明的聚光器的安装方法的示意图;
图41示出了被安装在张紧的缆索上且在所述缆索上被导引的聚光器的整体平面视图;
图42和图43示出了用于导引突出出来的模块的导引缆索的视图,其中将模块紧固到一些端部杆柱或支承件上。

具体实施方式

考虑到附图中使用的附图标记,太阳能聚光器包括一个或多个模块1,每个所述模块包括具有拱形结构的至少一个薄的层状本体2,所述拱形结构的凹面呈现为反射镜表面,从而使得该层状本体2原则上被固定到一些弯曲支承件3上,所述弯曲支承件与一些纵向杆3′和其它横向杆3″一起以稳定的方式对层状本体2进行加强,从而保持其拱形反射构型,这种拱形反射构型的层状本体对太阳辐射89进行聚集以便将其投向一些装置,从而随后获得电能或对流体进行加热,所述流体基本上是水,但其也可以是其它流体。也可通过光解获得其它能量源,如氢和氧,或者所述能量源可用于其它系统中,所述系统需要来自太阳的光或热量以便发电和/或对水进行净化和/或脱盐。
每个模块1在插置了导引器件的情况下置靠在地面28上,模块1的拱形结构经由所述导引器件在成一定度的空间中朝向一侧或另一侧进行旋转,所述拱形结构朝向一侧还是另一侧进行旋转取决于图中并未示出的光传感器或计时器,所述光传感器或计时器启动这样的装置,所述装置在获得根据太阳位置的所需取向的情况下对每个模块1进行实时定位。
因此,导引器件被设置在每个模块1的下部部分中,所述导引器件包括一些导引件4,除此之外,还通过处在地面28上的其它横向导引件5、5′、5″对所述导引件4进行了补充,从而确保模块1在进行倾斜滚动移动而根据太阳的位置搜索最适当的取向的过程中进行有序倾斜。用于所述模块1的这些导引件4可被包括在实际的加强支承件3内。处在地面上的所述导引件进一步包括经由轨道5的一些肋部,而用于所述模块1的所述导引件4则包括交错结构。
在另一实施例中,处在地面28上的所述导引件包括经由轨道5的一些肋部,而相应模块1的导引件4则包括带通道的结构。
在另一实施例中,处在地面28上的所述导引件包括一些通道,而相应模块的所述导引件则包括一些肋部。
处在地面上的所述导引件也可能包括一些与所述模块的所述导引件4的其它齿部互补的齿条5′。
本发明还引入了带上轮7和下轮8的载运车6,所述载运车与所述模块1的弯曲支承件3相关联且与处在地面上的相应导引件相关联,由此确保实现适当的导引且使系统具备有效的防风性。作为本发明特征的载运车6还包括一些侧部缓冲器9,所述侧部缓冲器可防止模块1在风力极强时出现变形,在这种情况下,拱形支承件3会与那些缓冲器9接触
另一种可能性在于:处在地面28上的所述导引件可包括一些钢缆或拉索5″,所述钢缆或拉索具有足够的张力,从而使得模块1可在被导引的情况下进行移动并能确保这种移动。这些缆索5″可位于地面28上方,且可通过其端部被紧固在一些支承件10中。
在这种情况下,缆索5″优选呈现出闭合环路结构以便防止所述缆索5″产生垂曲式弯曲,且所述缆索5″的上臂部和下臂部借助于一些刚性部件11被附接,由此将所述上部分支保持在水平状态下,相应的模块在所述上部分支上受到导引。
另一种可能性在于,缆索5″并不是闭合环路,从而使得在这种情况下,通过环状滑道90确保进行导引,所述环状滑道在模块1进行滚动和移置的移动过程中沿缆索5″进行移置且被导引,所述模块总是通过重力置靠在那些缆索5″上。所述环状滑道90对缆索5″进行握持且还对加强支承件3的加宽部分91进行握持。滑道90确保了模块1与缆索5″之间在强风和其它不正常的不利天气条件下也能进行联接。在这种情况下,还可能引入用于拉伸的一些短的拉索92。
另一方面,在第一实施例中,为了对每个模块1或对模块阵列1进行实时定位,本发明还设置了两个侧罐12,所述侧罐根据那些罐12中包含的物料重量之间的相对变化而改变相应模块1的取向,且所述物料以机械方式或电动方式从一个罐到达另一罐以便根据所述光传感器或计时器对所述模块1的每个位置进行平衡并获得所述每个位置,且所述物料根据太阳的位置而从一个罐被传递至另一罐且反之亦然。
所述侧罐12可借助于一些短的链条或拉索13或相似件以倾斜方式沿每个模块1的长度被悬挂在该模块1的侧部的最上部部分中。
那些罐1中包含的物料可以是液体流体,所述液体流体借助于闭合回路而经由一些下部区域从一个罐被传递至另一罐,这种传递是在与光传感器或计时器相关联的液压设备14的帮助下进行的,图中并未示出所述光传感器或计时器。该液压设备是常规的且尤其包括泵发动机15、电子阀16和其它必要的已知元件,如电子电路17和一些传感器18。
侧部平衡罐12优选是中空的封闭本体,所述本体具有大体上管状的结构,所述本体设有较小的上部孔眼以便确保系统以适当方式运行,以便防止形成真空室,这种真空室阻碍了液体从一个侧罐被传递至与其匹配成对的另一侧罐12。在那些罐12的下部区域中将进一步设置用于使液体从一个侧罐到达另一侧罐12的连接装置。
在另一实施例中,用于对每个模块或模块阵列1进行实时定位的所述装置包括至少一个线性马达元件,如液压缸或气动缸93,所述线性马达元件作用在每个模块或模块阵列1上以便导致其朝向另一模块1的一侧倾斜,所述缸93的杆与相应模块或模块阵列1的上边缘相应地连接。
在另一实施例中,用于对每个模块或模块阵列1进行实时定位的所述装置包括至少一个旋转马达元件94,所述旋转马达元件的出口旋转轴连接至滑轮95,皮带97或相似件被联接至所述滑轮,所述皮带或相似件被联接至另一松散旋转元件96,皮带97的端部与每个模块或模块阵列的上部边缘相连。
显然,松散旋转元件96和旋转马达元件94将以静态方式被紧固。
所述加强支承件3大体上包括封套结构,所述封套结构至少经由其端部从外部握持着每个模块1、且同时具有横向部段19,所述部段沿着存在于所述弯曲层状本体2的两个纵向自由边缘之间的距离行进。
当存在至少两个平行的模块排列1时,使位于所述模块1的一侧上的所述侧罐12借助于设置在所述前表面中的总导管20相互连接,且位于另一成对侧部上的所述罐12则借助于设置在后表面中的另一相似导管20′相互连接。通过这种方式,使得在朝向模块1的一侧和另一侧进行滚动和移置的移动过程中实现了完美的同步,从而使得可根据太阳的位置调整所述模块1的取向。
使倾斜罐12相互连接的这些总导管20、20′中的每根总导管被联接至一些摇臂21的端部,所述摇臂在其中心处被联接至一些垂直杆柱22,那些摇臂21的自由端借助于张紧缆索23相关联。通过这种方式,使得确保了两根总导管20、20′的水平方向,防止了它们出现弯曲(垂曲)且由此实现了太阳能模块1的适当同步和优化的运行。
所述模块包括紧固和保持稳定性的器件,所述器件使得模块可产生倾斜的滚动移动,所述器件包括被固定到地面上的一些滑轮98,所述滑轮中的每个滑轮上联接有拉索99,且所述拉索的两条臂部经由其端部被连接在所述加强支承件3的相对侧中。
所述太阳能模块1可能仅做旋转移动就能沿循太阳进行移动,而无需通过滚动进行任何移置,但正如较早所述地,也可通过旋转和滚动移置的组合进行移动。
因此,在模块仅进行旋转移动的情况下,本发明设置了成对的齿条24和25,所述齿条与在模块1的加强支承件3中形成的其它互补齿部相关联。在这种情况下,可能设置一些位于下部的第二弯曲加强支承件26,所述支承件被附接到第一支承件3上并导引模块1以旋转方式行进,所述新的下部支承件26与一些倒“U”形框架27相关联,所述下部支承件经由所述框架的臂部被附接到地面28上。
作为新颖点的是,本发明还设置了用于抵消风力,尤其是当风达到高速时抵消风力,的不同器件。
所有这些器件具有共同的某些孔眼或穿孔29、30和31,通过所述孔眼或穿孔使得源自于特定风速的风力在任何情况下都能被消散,这些孔眼位于接近于所述侧罐12的层状反射镜本体2的上部纵向区域中。
图1所示的第一实施例示出了一些磁化部件32,除此之外,还通过可折叠部分29′对所述磁化部件进行了补充,所述可折叠部分形成了层状反射镜本体2的一部分且在正常位置处阻碍空气通过相应的孔眼29,而在有风的条件下,所述可折叠部分29′将在磁化部件32的作用下关闭空气通路29。因而,在有风条件下,由于空气无法通过,因此使得风作用在模块阵列1上的压力将大大减少。
在图2所示的第二实施例中,本发明设置了与一些部件33相关联的一些空气通路30,且所述部件的前表面覆盖有反射镜材料以便确保不会遗漏任何反射表面。
在第三实施例中,本发明设置了在层状反射镜本体2中直接形成的一系列孔眼31。
当模块1的尺寸较大时,本发明还引入了一些侧向增强件34和中心增强件35,所有这些增强件借助于拉索36进行联接。中心增强件35是可选的且被设置在可能的中心准直器上或被设置在位于用于接收太阳能辐射的该区域中的其它结构上。
如图10所示,本发明还设置了基于自推进运载工具37被限定的清洗系统,所述自推进运载工具经由其最低部分沿每个模块1行进,所述运载工具37包括两个大的清洗刷38,所述清洗刷通往一些管道39,所述管道用于供应含有适当清洗产品的流体,流体被罩在运载工具37的罐40中。所述运载工具包括控制电路41和传感器42、马达43和可借助于插头45进行再充电的蓄电池44,所述插头将在运载工具37并不处于运行状态时被连接至功率供应源46。显然,清洗将在夜间进行,此时不会产生能量。
本发明还旨在将水或其它流体高效地加热至高温,并获得电能和其它能量源,如借助于光解获得氢和氧,或与需要来自太阳的光或热量以便发电和/或用于对来自海水的盐水进行净化或脱盐的系统一起使用。
在这些情况下,用于实现前述段落中所述目的的必要结构将被设置在中心的纵向战略区域中,而位于用于聚光器的模块1的最高部分中。所述战略区域将经由模块1的弯曲层状反射镜本体2接收由太阳辐射发出的热量和光。
在所述战略区域中,使水经由一些作为本发明特征的导管进行循环,且将不锈钢制的斜坡屋顶47设置在所述导管上方以便保存热量且由此优化进入的辐射。
在图11所示的第一实施例中,设置了一系列的两组管道48,所述两组管道所处的两个平面垂直于弯曲层状反射镜本体2发出的太阳能辐射(热量和光),且同时,在两个平面的交汇处,直的型件(profile)49在下方且向下伸出以便吸收下方的残余辐射。每组管道48被联接在一起以便形成与发射的辐射垂直的特征平面。
在图12所示的第二实施例中,设置了具有倒置梯形剖面的单根管道50,所述管道的斜面垂直地接收来自太阳的辐射。在这些斜面中设置了衍射层状体或滤光器51,所述衍射层状体或滤光器将光反射向下部光电电池52,而辐射的其它分量,即热量,被传送至在梯形管道50中循环的或被包含在所述梯形管道中的流体。管道可具有任何其它剖面,但该管道优选具有至少两个所述倾斜面,以便垂直地接收太阳能辐射。
在图13所示的与上述实施例相似的实施例中,衍射器被移除,且将一些透明的光电电池53设置在与梯形管道50的倾斜侧面接近且平行的位置处,所述电池53直接收集光辐射且另一方面使得热辐射可到达管道50中的流体。
图14所示的第四实施例原则上包括与第二实施例相同的实施例,且差别在于,第四实施例包括光解电池54,而不是第二实施例中的光电电池。正如已公知地,该光解电池54旨在分别获得氢和氧。
在图15、图16和图17所示的第五实施例中,位于模块1的战略区域中的结构旨在对水进行脱盐和/或净化,且还可能通过利用在脱盐和/或净化过程中产生的真空的方式获得其它形式的能量。
该第五实施例的结构基于两个圆柱形收集器,即上部收集器55和下部收集器56,被限定,所述下部收集器用于接收太阳能辐射。循环通过该下部收集器的物料原则上是先前经由入口管道57被引入的冷却盐水,所述入口管道通往上部收集器55的环形空间58,随后经由弯曲的管形部分59通往下部收集器56,在所述管形部分中已经插入了通路和切断电子阀60。
本发明设置了源自下部收集器56的一系列线性狭窄的径向导管61,所述径向导管通往上部收集器55的纵向中心。在下部收集器56中,进一步设置了被限定在实际收集器56的壁部与管形本体63之间的狭窄的环形空间62,所述管形本体的底部是开口的,从而使得在该狭窄的环形空间56中出现的流体的一小部分在任何时刻接收热量辐射的整个强度,由此使得气化过程将具有高效率,且在狭窄导管61的口部中进行的蒸气冷凝也将具有高效率,先前循环经过上部收集器55的狭窄封闭环形空间58的盐水和未净化的水也对此产生了正面影响。所产生的水积聚在上部收集器55的中心,而残余物料(沉淀的盐和其它杂质)借助于位于下部收集器56的最低部分中的拖曳和清洗机构64被抽取到外部,这些残余物经由传动皮带66被收集在罐65中。
另一种可能性在于:下部收集器56的环形空间62被分成多个隔室,所述多个隔室通过小的分隔件62′而被分开,由此实现不同压力下的蒸发,且蒸气上升经过相应的径向导管61、61′。
此外,当下部收集器56被排空时,在内部产生了真空,这种真空可与大气压力相结合地被利用以便驱动活塞67,所述活塞与发电机68或用于产生电力的其它装置相关联,且在活塞与发电机或用于产生电力的其它装置之间插置了惯性飞轮68′或相似装置。导管61包括锥形缩窄件114,除所述锥形缩窄件以外,还补充了小的球形本体113,所述本体在排空下部收集器56的过程中堵塞了导管61。
另一种可能性在于:上部收集器55可包括多个同心的环形室,且冷却盐水经由其中一个环形室58′进行循环,而在其它环形室69中则将获得来自无盐水的液体,且每个室中的压力是不同的。
当能量接收器为光生伏打电池52(图27和图28)时,这些光生伏打电池优选被串联连接,且同时,它们还与小的电子电路82相关联以便直接获得较高的交变电压,由此避免了设置大的常规变压器。
因此,电池被串联连接且包括某些电子电路,通过主信号对这些电子电路进行供给,所述主信号包括正弦交变电流,所述电流的频率和形式等于每个国家的耗电电流的类型,60或50Hz,从而通过电池阵列获得单相或多相电流信号。
每个电子电路82都呈现出如图28清晰地示出的已公知设计,应该注意,此处还设置了保护块83以便切断电压。
当模块1包括光电电池时,导引钢缆5″还被用作传导电力的缆索。因此,这些电池被连接至用于加强的拱形支承件3,且这些与缆索5″接触的拱形支承件用于传送电流。
在现场准备就绪之后,安装方法进入初始阶段,在该阶段布置可膨胀的第一卷带70,且激光装置71隔开规则的距离,且相似的第二带70被设置在另一垂直方向,而使第一带与第二带呈现两条正交的轴。这些带卷70是由经过现场的运载工具被运输的。
接下来,启动激光装置71,由此使得形成激光束的格栅72,从而精确地确定交叉点,一些倒“U”形框架或支承件27的臂部73必须被设置在所述交叉点处以便安装太阳能模块1。在将要设置框架27的那些臂部的位置处,设置了相关的孔眼75。在确保了这些部件的准确定位之后,框架27的臂部73包括以倾斜腿部的形式存在的可膨胀元件76,以便在与孔眼75相应地被倾倒的混凝土固化过程中将支承件75保持在适当位置处,框架27的臂部73被设置在所述孔眼处。
可卷绕带的布置以及孔眼的产生、混凝土的倾倒和框架27的定位都是借助于图18和图19所示的机器人运载工具78′实现的。该机器人运载工具借助于GPS受到远程引导。
可膨胀元件76源自于一些环形部件88,所述环形部件也是可膨胀的,且对框架27的每条臂部73进行独立地握持。
在稍后的阶段中,不同的太阳能模块1做出行进移动以便被安装在设置成排列的支承件或框架27上。
为了实现这一目的,机器人78由两个侧部机动运载工具79提供支承,从而使得,在考虑到框架27的框架排列的情况下,运载工具79将拉动处在中心的机器人78,所述机器人将具有较大的下部间隙80,从而在成对的运载工具79前进时,跨越框架27的每个框架排列。
这两个运载工具79运输柔性反射镜电池板2,所述柔性反射镜电池板随后将被安装在聚光器1的拱形结构3上。
另一方面,机器人78运输所有其它部件,该机器人78负责自动地安装不同模块1的结构的所有元件的阵列。
本发明还可能设置菲涅尔透镜81以便将太阳能辐射投射在相应的能量接收器上。该透镜被设置在每个太阳能模块1的上平面中。
可膨胀带70包括一系列漂浮器装置84,所述漂浮器装置包括实际的漂浮器本身88,且在柔性接收器86中包含有流体,所述漂浮器通过共用的导管85彼此连接,由此使得不同的漂浮器装置84能够齐平且因此使得柔性带70能够齐平。通过这种方式,确保在激光束72的格栅中实现了水平平面,特别是当地面28不平时更是如此。本发明还设置了一些支承脚87,以便在地形的不规则更为明显时使未卷起的带70齐平。
当安装机器人78借助于传感器的帮助进行自定位而处在其精确位置处之后,该安装机器人对相应模块的拱形结构进行定形,借助于传感器将其定位在两个连续框架上而处于其准确位置处。
在另一稍后阶段中,机器人78将对能量接收器、同步块和防风系统进行定位。
在另一阶段中,多个反射层状本体将被定位在相应模块的拱形加强支承件上,所述反射层状本体将在该位置处被自动地螺合就位。
在另一随后的阶段中,对平衡管道12进行定位。
此外,当模块被定位在闭路缆索5″上时,由成对的运载工具拉动的机器人的轨迹将介于那些闭路缆索5″的成对排列之间。
反射层状本体2可与蜂窝形式的结构成一整体,不同模块1的弯曲支承件3经由所述蜂窝状结构进行附接。
为了获得电能,本发明使得每个模块可包括至少一些准直器装置100、101,所述准直器装置收集由弯曲层状本体2的反射镜表面反射的光辐射;所述模块进一步包括用于对聚集在准直器装置100、101中的光辐射进行衍射的一些接收器衍射器装置102,且包括针对不同光谱被优化的一些电池103,所述电池根据衍射器装置102发出的颜色频率接收光辐射。
可通过将准直器插入反射镜的拱形层状本体的一些窗口中而切断所述层状本体的连续性的方式对准直器100进行定位,而衍射器102和针对不同光谱被优化的电池103则位于该层状本体2的后面。
每个准直器100、衍射器102和针对不同光谱被优化的电池103包括独立的整体,所述独立的整体借助于准直器100被固定到层状本体2或模块1上,所述准直器借助于凸缘或相似件与相应的窗对应,图中并未示出所述凸缘或相似件。
准直器101还可经由顶部被固定到达到每个模块1的端部的细长支承件上。
准直器可呈现出拱形结构101,所述拱形结构的凹进镜面将光辐射投射到衍射器102上,且所述衍射器将光辐射投射到针对不同光谱被优化的电池103上,本发明使得准直器还能够呈现出平面结构100,所述平面结构将光辐射投射到衍射器102上。
衍射器102的光反射面包括平滑的镜面,所述镜面具有小沟槽,所述沟槽将处在整个颜色范围内的反射光投射到针对不同光谱被优化的电池103上。该具有小沟槽的平滑镜面与光盘或具有相似表面或具有任何其它形状周部的其它支承件相似。
在另一更简单的实施例中,尽管该实施例并不是那么有效,本发明使得模块1包括至少一个接收器光电电池52以便接收光辐射,所述光电电池例如位于相应模块1上方的中心位置处。也可能引入一些反射镜元件105、106和107,所述反射镜元件分别位于光电电池52的上方和下方,以便利用并反馈可能损失的太阳射线,尤其是可能在所述光电池52的两侧上损失的太阳射线。还应该指出:上部反射镜106位于垂直平面中以便防止出现阴影,且其中一个面包括多个小反射镜108。
正如较早提到地,另一种利用太阳能聚光器的能量的方式是设置管道、盘管或相似件,水或其它流体流动通过所述管道、盘管或相似件从而借助于由每个弯曲层状本体2发射的光辐射所产生的热量而提高温度。
当准直器100、101、衍射器102和针对不同光谱被优化的电池52被设置时,安装太阳能聚光器的方法包括第一阶段,其中至少一个平面的层状本体在运载工具109中产生弯曲以便获得弯曲结构,所述弯曲结构的凹进表面呈现出反射镜面。
该方法包括第二阶段,其中一些加强支承件3被安装在每个弯曲层状本体2上以便紧固其弯曲结构。
该方法包括第三阶段,其中单独的单元被安装在弯曲层状结构上以便接收光。
该方法还包括一个阶段,其中两个纵向罐12被装配在弯曲层状本体2的侧部中,罐中包含的物料可从一个罐被传递至另一罐,以便在光传感器的帮助下根据太阳的位置改变取向。
该方法还包括一个阶段,其中已成形的弯曲结构经由运载工具109的后部部分被卸载到地面上。
在另一中间阶段中,一些平行的导引件5、5′、5″被设置在地面上,除此之外,还通过弯曲层状本体的其它导引件4对这些导引件进行了补充。
在另一阶段中,弯曲层状本体连同被联接至所述本体的其余元件一起借助于一些滑轮110和拉索111进行紧固,所述滑轮和拉索的端部被附接到形成的模块1的两个相对侧部上。
此外,应该指出:运载工具109承载着以卷112的形式存在的连续板片,形成每个模块1的部件的弯曲结构的不同层状本体正是由所述卷得来。
每个光接收器可包括光电电池52或由准直器100、102、衍射器102和针对不同光谱被优化的电池103形成的独立阵列。
光接收器还可包括管道或盘管,水或其它流体将流动通过所述管道或盘管以便通过由弯曲层状本体2发射出的太阳能辐射对所述水或流体进行加热。
本发明的聚光器本身将通常能够置靠在地面上,但其显然可在任何其它表面上实施,所述表面并不一定是水平的,也不必是实际的地面,且其例如可以是被升高的表面。
当借助于缆索5″实施模块1的安装时,首先通过环状滑道90使这些模块1相关联,所述环状滑道与端部支承件10中的松弛的缆索5″接合,以便最终使缆索5″张紧并因此使模块1的阵列相对于地面28升高,由此还对处在张紧的缆索5″上的模块1进行确定的支承。
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