[发明专利]太阳能聚光器和安装方法

说明书

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，从而对流体如水进行加热。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氧，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块，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，尤其是在风力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，这是因为即使在多云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或颜色。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。