[发明专利]太阳能灯罩型热气流发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能发电的装置，有一个抛物面形状的太阳能聚集器将太阳能聚集到一个灯罩型空腔中心处的金属芯上，使灯罩型空腔内的空气受热上升形成热气流，驱动涡轮叶片旋转带动发电机发电。

背景技术

十多年前就有一种称为太阳能烟囱的太阳能热气流发电装置，在数百平方米以上的大片土地上盖上透光、热的薄膜，在中央位置开一个大圆孔，树起一个高大的烟囱状的管道，薄膜下面的很薄的一层空气受太阳照射后温度升高，从烟囱形状的管道向上升，形成热气流，驱使装在管道中的涡轮叶片旋转，带动发电机发电，所以称为太阳能烟囱。这一发明已在西班牙等地经过多年实验，运转稳定，经过实验证明烟囱越高，将太阳能转换为电能的效率越高，所以已经用高达200米的烟囱，仍在进行试验。从热力学理论上考虑，理想热机的效率应为：

(T1-T2)/T1

上式中，T1是热机高温热源的开尔文温度(又称绝对温度)，单位用K表示，T2是热机低温热源的开尔文温度。常用的摄氏温度单位用℃表示，开尔文温度＝摄氏温度+273.15。如水的沸点100℃＝373.15K，太阳能烟囱中高温热源的温度应是薄膜下面的空气受太阳照射后温度升高到最高时的温度，而低温热源的温度应是热气流驱动涡轮叶片后上升到管口的温度，可以估计这两个温度的相差只不过5~10度，一般情况，空气升到管口处的温度为摄氏三十几度，设T2＝37+273＝310K，T1＝T2+10＝320K，则从理论上推测太阳能烟囱将太阳能转变为电能的效率将低于理想热机的效率：

(T1-T2)/T1＝10/320＝3.125％

而实验的结果，用太阳能烟囱将太阳能转化为电能的效率不过1~2％。本发明是按太阳能烟囱的原理创造发明一种新的太阳能热气流发电装置，创新之处在于用一铝或合金制成的抛物面形状的太阳能聚集器将接受到太阳能聚集到一个灯罩型空腔中心处的金属芯上，使灯罩型空腔中的空气形成热气流而发电，这一创新使高温热源温度T1提高，例如将太阳能聚集到金属芯上使金属芯的温度升高到摄氏120度，金属芯周围空气的温度必将随着上升到略低于金属芯的温度，空气温度升高后就向上运动，形成热气流驱动装在灯罩型空腔上段管道中的涡轮叶片旋转而使发电机发电，这时高温热源的温度T1是金属芯周围空气的温度，如果金属芯的温度为摄氏120度，则T1可以达到110+273＝383K以上，设气体驱动涡轮叶片后温度为摄氏40度，则T2＝40+273＝313K理想热机的效率为70/383≈18.3％因此，这一种机型的太阳能灯罩型热气流发电装置将太阳能转化为热能的效率应低于18％，但可争取达到10％~12％。另一方面，可以将太阳能聚集器及灯罩型空腔的底座都装在钢制或木制的支柱或支架上，因此整个发电装置架高后只占空间而不需要占用大面积的土地。如阳光聚集器接受太阳能的面积为100平方米，正对着太阳时接受到太阳能的功率为100千瓦，如争取制成效率为10％的发电装置，则发电功率为10千瓦，晴天日照8小时就能发8千瓦时的电能，节省电费5元，我国大部分地区每年日照2000小时，一年发电量就可达2万千瓦时，可节省电费约12000元，每台发电功率10千瓦的太阳能灯罩型热气流发电装置的太阳能聚集器虽然很大，但是架高在上空不占地面，支柱或支架占用地面的面积不过10平方米左右。

发明内容

本发明是一种太阳能灯罩型热气流发电装置，其特征是有一铝或合金制成的抛物面形状的太阳能聚集器1将太阳能聚集到一个用透光、热材料例如玻璃纤维材料制成的灯罩型空腔2中心处的金属芯3上，使灯罩型空腔内的空气受热向上运动，形成热气流，驱动安装在灯罩形上段管道中的涡轮叶片7旋转使与涡轮叶片装在同一根轴上的发电机8的转予旋转而发电，金属芯是用传热性能良好的金属例如铜或银制成的空芯玫瑰花形状的物质，装在灯罩型空腔的中心，安装灯罩型空腔及金属芯的底座4的周边有通气的空气进口5，太阳能聚集器1及灯罩型空腔的底座4均安装在钢制或木制的支柱或支架10上，灯罩型空腔内的空气上升后，外面的空气由底座4上的空气进口5不断上升补充进来，就形成不断向上升的热气流驱动涡轮叶片旋转，使发电机发电。

附图说明