專利名稱：具備圓柱形集光裝置的太陽光發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
太陽光發(fā)電技術(shù)是將無限的太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)，由于具有溫室氣體減低、保護(hù)環(huán)境、作為替代性能源適用范圍擴(kuò)大等優(yōu)點(diǎn)，因此實(shí)際使用要求增加，但是，由于需使用很多高價(jià)的太陽電池模塊，且需正確地跟蹤太陽進(jìn)行旋轉(zhuǎn)等，要付出高價(jià)的技術(shù)，因此需要國家政策、環(huán)境規(guī)制及國家補(bǔ)貼等。本發(fā)明涉及一種太陽光發(fā)電裝置，該裝置用于減低太陽光發(fā)電的投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用并簡化結(jié)構(gòu)，并且，具備即使隨著太陽的移動(dòng)路徑而太陽光入射到太陽電池模塊的角度發(fā)生變化，也不受入射角的影響的圓柱形集光裝置和、沿太陽的移動(dòng)路徑在形成在集光
裝置的相反側(cè)的焦點(diǎn)軌道上移動(dòng)的電池模塊以及調(diào)整該太陽電池模塊的移動(dòng)的裝置。
背景技術(shù)：
到達(dá)地球的太陽能密度幾乎一定，而地表面吸收的太陽能根據(jù)太陽光的入射角或太陽的高度有很大的差距，且太陽光發(fā)電效率的變化也很大。反應(yīng)如所述的條件，一般，太陽光發(fā)電有直接使用廣面積的平板型太陽電池模塊的方法和使用具備集光裝置的太陽電池模塊的方法。平板型太陽電池模塊，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)置及維修容易，因此較廣泛使用，但是，存在需要使用很多高價(jià)的模塊，因此其投資費(fèi)用大的問題。一方面，作為減少太陽電池模塊的使用量的方案，若適用凸鏡、凹鏡、反射板、菲涅爾透鏡(大韓民國專利10-0420868，10-0466257)等各種集光技術(shù)，則由于能夠匯集太陽能的密度，因此，能夠用相對(duì)少量的太陽電池模塊生產(chǎn)出電能。但是，具備集光裝置的太陽光發(fā)電裝置必須總是與太陽保持垂直狀態(tài)正確地跟蹤太陽并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此需要驅(qū)動(dòng)裝置，由此結(jié)構(gòu)變復(fù)雜。太陽電池模塊跟蹤太陽的方式有固定型方式、單軸跟蹤型方式以及雙軸跟蹤型方式。固定型是與太陽的移動(dòng)無關(guān)，將模塊朝一個(gè)方向固定的方式，只能用于平板型。單軸跟蹤型中，太陽入射角跟蹤型是從早到晚朝東西方向跟蹤太陽，集光裝置和太陽電池模塊最大旋轉(zhuǎn)180度的方式，在韓國太陽光有效的時(shí)間是8點(diǎn)到16點(diǎn)，在這期間旋轉(zhuǎn)角度是120度。單軸跟蹤型中，太陽高度跟蹤型是按照太陽的高度朝南北方向旋轉(zhuǎn)約40度。雙軸跟蹤型是同時(shí)跟蹤高度和入射角。具備如上所述的集光裝置的現(xiàn)有跟蹤型太陽光發(fā)電裝置，雖能夠減低太陽電池模塊的使用量，但由于按照太陽的移動(dòng)旋轉(zhuǎn)太陽光發(fā)電裝置，若太陽光和集光裝置稍微偏離垂直狀態(tài)，則太陽光的吸收率急劇減少，因此，為了總是保持垂直狀態(tài)，需要精密的太陽光跟蹤裝置，并且，由于按照太陽的移動(dòng)包含集光裝置和太陽電池模塊以及太陽光跟蹤裝置，因此需旋轉(zhuǎn)重量變得更重的整體太陽光發(fā)電裝置，隨此需要更寬的旋轉(zhuǎn)空間及復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)而，需用堅(jiān)固且復(fù)雜的較強(qiáng)的構(gòu)造物來支撐太陽光發(fā)電裝置以防被風(fēng)雨雪歪曲
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決具備現(xiàn)有集光裝置的太陽光發(fā)電裝置所具有的經(jīng)濟(jì)、機(jī)械問題點(diǎn)，而提供一種具備不受根據(jù)太陽的移動(dòng)的太陽光的入射角的影響的圓柱形集光裝置和、沿太陽的移動(dòng)路徑在形成在集光裝置的相反側(cè)的焦點(diǎn)軌道上朝太陽的相反方向移動(dòng)的太陽電池模塊以及調(diào)整該太陽電池模塊的移動(dòng)的太陽光發(fā)電裝置。根據(jù)本發(fā)明，由于具備集光裝置，因此能夠顯著減低太陽電池模塊的使用量，并且，在整體裝置中，機(jī)械性地移動(dòng)的部分只有太陽電池模塊和使其移動(dòng)的機(jī)械裝置，所以移動(dòng)的部分得以減少，并通過將太陽電池模塊控制在焦點(diǎn)軌道上，不僅能夠吸收最大量的太陽光，且能夠顯著簡化太陽光發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而，由于能夠堅(jiān)固地設(shè)置，因此能夠顯著地減低太陽光發(fā)電設(shè)備的投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的由一個(gè)集光裝置和一個(gè)模塊構(gòu)成的一組太陽光發(fā)電裝置的 立體圖，各單位組并列配置在一個(gè)平面上。圖2是本發(fā)明的根據(jù)太陽位置的集光裝置的焦點(diǎn)軌道變化圖。圖3是太陽光的模塊入射模式圖，裝置A是入射到大量模塊的太陽光，裝置B是入射到少量模塊的太陽光，裝置C是入射到設(shè)置有本發(fā)明的集光裝置的少量模塊的太陽光，裝置A和裝置B是太陽光直接入射到模塊，而裝置C是太陽光透過集光裝置時(shí)發(fā)生折射現(xiàn)象后集光到小型模塊上。圖4是根據(jù)本發(fā)明的太陽光發(fā)電裝置的按照上午的太陽位置的實(shí)施概略圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的太陽光發(fā)電裝置的按照中午的太陽位置的實(shí)施概略圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的太陽光發(fā)電裝置的按照下午的太陽位置的實(shí)施概略圖。圖7是具備根據(jù)本發(fā)明的小型反射板的太陽電池模塊概略圖。圖8是具備現(xiàn)有凸鏡型集光裝置的太陽光發(fā)電裝置的太陽光跟蹤模式圖，集光裝置和模塊需跟著太陽光移動(dòng)，凸鏡需正確地跟蹤太陽光，若不與太陽光垂直，則發(fā)電效率顯著降低。圖9是具備根據(jù)本發(fā)明的圓柱形集光裝置的太陽光發(fā)電裝置的太陽光跟蹤模式圖，與太陽的位置無關(guān)，只要模塊與太陽光垂直時(shí)能夠確保最大的發(fā)電效率，使模塊和太陽容易保持垂直狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式太陽的位置每天從東向西、從地面向天空反復(fù)移動(dòng)，根據(jù)具備本發(fā)明的圓柱形集光裝置10的太陽光發(fā)電裝置，不論一天中太陽處于何時(shí)位置，圓柱形集光裝置不必跟蹤太陽移動(dòng)，透過圓柱形集光裝置的太陽光集中在位于集光裝置的相反側(cè)的焦點(diǎn)上，由于該焦點(diǎn)與太陽朝相反方向移動(dòng)，并在該焦點(diǎn)軌道上設(shè)置小型太陽電池模塊11，從而，通過移動(dòng)該模塊的設(shè)備可以有效地實(shí)現(xiàn)太陽光發(fā)電。在本發(fā)明中，圓柱形集光裝置的作用非常重要，入射到集光裝置的前面部的太陽光在通過集光裝置時(shí)由于折射率之差被聚焦于從集光裝置的后面部離開集光裝置的焦點(diǎn)距離的位置。圓柱形集光裝置具有將多個(gè)圓柱以預(yù)定間隔平行配置在一個(gè)平面上的結(jié)構(gòu)，若圓柱之間的間距過小，則鄰接的圓柱影響太陽光的入射，若間距過寬，則太陽光的損失變多，因此，圓柱的直徑優(yōu)選為O. 5倍至2倍。圓柱的截面可為圓形、橢圓形、部分圓形等，只要能聚焦且不必跟蹤太陽移動(dòng)，任何形態(tài)都無妨，圓柱的幾何直徑根據(jù)裝置的復(fù)雜程度而決定，但是若直徑過小，則無法大幅度減小太陽電池模塊的大小，或太陽光的散亂量增多，若直徑過大，則由于設(shè)備的負(fù)重變得過重，因此優(yōu)選為2至20cm。圓柱的長度在結(jié)構(gòu)允許的范圍內(nèi)可任意決定。通過圓柱形集光裝置的太陽光的幅度小于圓柱的直徑，朝長度方向聚焦，經(jīng)過焦點(diǎn)距離之后再次擴(kuò)散。即，由于太陽光集中于焦點(diǎn)，因此，若在該焦點(diǎn)位置配置太陽電池模塊，則能以少量太陽電池模塊確保電能。焦點(diǎn)位置及幅度根據(jù)集光裝置的物理性質(zhì)的所謂形象、幾何直徑、折射率等和太陽的經(jīng)度、維度等而改變，因此能夠容易決定，為了盡量吸收集中的太陽光，將比焦點(diǎn)的幅度稍微大的太陽電池模塊位于焦點(diǎn)上。由于集光裝置由多個(gè)圓柱構(gòu)成，因此多個(gè)圓柱分別聚焦，在每個(gè)焦點(diǎn)設(shè)置一個(gè)與圓柱的長度方向平行的太陽電池模塊。即，具有通過一個(gè)圓柱的太陽光集中在位于圓柱后面部的焦點(diǎn)的一個(gè)太陽電池模塊的結(jié)構(gòu)。 多個(gè)圓柱以預(yù)定間隔平行地配置在一個(gè)平面上，相同地，各太陽電池模塊也在每個(gè)焦點(diǎn)位置上以預(yù)定間隔平行地配置在一個(gè)平面上。模塊的幅度可根據(jù)集光程度或運(yùn)行條件設(shè)定為顯著小于集光裝置的直徑。如圖7所示，通過設(shè)置在太陽電池模塊周圍的反射板將被損失到太陽電池模塊的外部的太陽光反射到太陽電池模塊上，從而減低太陽光的損失，且能夠進(jìn)一步減少太陽電池的使用量。若使焦點(diǎn)距離不同，則使用圓柱的表面和內(nèi)部由折射率不同的材質(zhì)而成的棒形圓柱，在內(nèi)部為空的管型圓柱的情況，在其內(nèi)部流著用于回收熱的熱煤。棒形圓柱固定在固定圓柱的上部和下部的框架，管型圓柱連接在供熱媒流在圓柱的上部和下部的框架。如此構(gòu)成的集光裝置和太陽電池模塊中，由于移動(dòng)的部分是太陽電池模塊，因此比較容易堅(jiān)固地固定，且能最大限度地減低由風(fēng)雨的影響。用于移動(dòng)太陽電池模塊的機(jī)械裝置，作為配件安裝在集光裝置，或與集光裝置獨(dú)立設(shè)置，將太陽電池模塊移動(dòng)到每天隨著太陽的移動(dòng)而反復(fù)生成的焦點(diǎn)軌道上?，F(xiàn)有太陽光發(fā)電是根據(jù)太陽的高度移動(dòng)整個(gè)集光裝置和太陽電池模塊，但是，利用隨著太陽的高度焦點(diǎn)距離變化的原理，使太陽電池模塊移動(dòng)到所述焦點(diǎn)軌道上，而實(shí)現(xiàn)與太陽的高度或緯度無關(guān)的太陽光發(fā)電裝置。另外，若由圓柱形集光裝置和太陽電池模塊構(gòu)成的部分具有根據(jù)太陽的高度旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，則通過總是確保預(yù)定的焦點(diǎn)距離和焦點(diǎn)幅度，能夠以適當(dāng)量的太陽電池模塊實(shí)現(xiàn)太陽光發(fā)電。本發(fā)明中，使由圓柱形集光裝置和太陽電池模塊構(gòu)成的部分，在凌晨朝太陽旋轉(zhuǎn)30度并固定，到傍晚時(shí)再朝太陽旋轉(zhuǎn)30度，通過此結(jié)構(gòu)，在具備現(xiàn)有集光裝置進(jìn)行太陽光發(fā)電時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)最大能旋轉(zhuǎn)180度，但本發(fā)明盡管旋轉(zhuǎn)角度小，在早上和下午分別能更加確保2小時(shí)的日照時(shí)間，總共能確保4小時(shí)的日照時(shí)間。S卩，本發(fā)明提供太陽光發(fā)電裝置，該裝置與種類不同的集光裝置的凸鏡或菲涅爾透鏡不同，與太陽的移動(dòng)路徑無關(guān)，在大部分裝置被堅(jiān)固固定的狀態(tài)下，相對(duì)少量的太陽電池模塊隨著太陽光焦點(diǎn)的移動(dòng)路徑21移動(dòng)。實(shí)施例I為了確認(rèn)本發(fā)明的圓柱形集光裝置的效果，如圖3所示，測(cè)定了在三個(gè)裝置產(chǎn)生的電力。下表表示在沒有集光裝置，太陽電池模塊的幅度為30_的裝置(裝置A)中產(chǎn)生的電力、沒有集光裝置，太陽電池模塊的幅度為2mm的裝置(裝置B)中產(chǎn)生的電力、具備直徑為30mm的圓柱形集光裝置，將幅度為2mm的太陽電池模塊配置在太陽光焦點(diǎn)位置的裝置(裝置C)中產(chǎn)生的電力。沒有集光裝置時(shí)，模塊的大小與電力相比例，因此，若要生產(chǎn)更多量的電力則需要使用更多量的太陽電池模塊。具備圓柱形集光裝置的裝置C，通過集光，在相同大小的模塊生產(chǎn)出約4. 7倍的電力。(比較裝置B和裝置C)表I
權(quán)利要求
1.一種太陽光發(fā)電裝置，其中，包括 圓柱形集光裝置，其為朝長度(軸)方向長的實(shí)芯棒(圓柱)形態(tài)，透射從前面部入射的太陽光，并使之折射集中后聚焦于從棒的后面部離開焦點(diǎn)距離的位置，非以軸為中心旋轉(zhuǎn)的多個(gè)棒以棒直徑的O. 5倍至2倍的預(yù)定間隔平行地配置在一個(gè)平面上； 太陽電池模塊，其幅度小于圓柱形集光裝置的棒的直徑，是朝長度方向長的形態(tài)，與每個(gè)棒一對(duì)一對(duì)應(yīng)，配置于圓柱形集光裝置的后面部的焦點(diǎn)位置，并平行地配置有與太陽光保持垂直狀態(tài)的多個(gè)太陽電池模塊； 移動(dòng)太陽電池模塊的裝置，將太陽電池模塊移動(dòng)到隨著太陽光的入射角度移動(dòng)的太陽光焦點(diǎn)軌道上以便與太陽光保持垂直狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光發(fā)電裝置，其中，圓柱形集光裝置將太陽光的焦點(diǎn)聚焦于入射太陽光的方向的相反側(cè)，可為截面形成為圓形或橢圓形或部分圓形的集光裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光發(fā)電裝置，其中，圓柱形集光裝置可為管型集光裝置以便在管型集光裝置的內(nèi)部流動(dòng)水等液體物質(zhì)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)太陽熱的回收及太陽光發(fā)電。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光發(fā)電裝置，其中，圓柱形集光裝置可為內(nèi)部和外部由折射率不同的材料構(gòu)成的集光裝置以便能夠調(diào)整焦點(diǎn)距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽光發(fā)電裝置，其中，太陽電池模塊可為具備反射板的太陽電池模塊，所述反射板設(shè)在太陽電池模塊周圍用于通過反射朝太陽電池模塊的上部收集損失在太陽電池模塊周圍的太陽光。
6.一種太陽光發(fā)電裝置，其中，包括 圓柱形集光裝置，其為朝長度(軸)方向長的實(shí)芯棒(圓柱)形態(tài)，透射從前面部入射的太陽光，并使之折射集中后聚焦于從棒的后面部離開焦點(diǎn)距離的位置，非以軸為中心旋轉(zhuǎn)的多個(gè)棒以棒直徑的O. 5倍至2倍的預(yù)定間隔平行地配置在一個(gè)平面上； 太陽電池模塊，其幅度小于圓柱形集光裝置的棒的直徑，是朝長度方向長的形態(tài)，與每個(gè)棒一對(duì)一對(duì)應(yīng)，配置于圓柱形集光裝置的后面部的焦點(diǎn)位置，并平行地配置有與太陽光保持垂直狀態(tài)的多個(gè)太陽電池模塊； 移動(dòng)太陽電池模塊的裝置，將太陽電池模塊移動(dòng)到隨著太陽光的入射角度移動(dòng)的太陽光焦點(diǎn)軌道上以便與太陽光保持垂直狀態(tài)， 裝置，使由圓柱形集光裝置和太陽電池模塊構(gòu)成的部分以軸為中心旋轉(zhuǎn)。
7.一種太陽光發(fā)電裝置，其中，包括 圓柱形集光裝置，其為朝長度(軸)方向長的實(shí)芯棒(圓柱)形態(tài)，透射從前面部入射的太陽光，并使之折射集中后聚焦于從棒的后面部離開焦點(diǎn)距離的位置，非以軸為中心旋轉(zhuǎn)的多個(gè)棒以棒直徑的O. 5倍至2倍的預(yù)定間隔平行地配置在一個(gè)平面上； 太陽電池模塊，其幅度小于圓柱形集光裝置的棒的直徑，是朝長度方向長的形態(tài)，與每個(gè)棒一對(duì)一對(duì)應(yīng)，配置于圓柱形集光裝置的后面部的焦點(diǎn)位置，并平行地配置有與太陽光保持垂直狀態(tài)的多個(gè)太陽電池模塊； 移動(dòng)太陽電池模塊的裝置，將太陽電池模塊移動(dòng)到隨著太陽光的入射角度移動(dòng)的太陽光焦點(diǎn)軌道上以便與太陽光保持垂直狀態(tài)， 裝置，使由圓柱形集光裝置和太陽電池模塊構(gòu)成的部分隨著太陽的高度旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具備集光裝置的太陽光發(fā)電裝置，該裝置不受太陽的移動(dòng)路徑的影響而將太陽光收集到太陽電池模塊。太陽光發(fā)電通過在太陽電池模塊吸收太陽能而產(chǎn)生電，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過不必跟蹤太陽而移動(dòng)的集光裝置、跟蹤太陽移動(dòng)的少量太陽電池模塊以及使這些模塊移動(dòng)的裝置來產(chǎn)生電，因此，可以大幅度減低太陽光發(fā)電設(shè)備的費(fèi)用及其運(yùn)行費(fèi)。
文檔編號(hào)F24J2/38GK102959343SQ201180025004
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者申瑜斌, 申瑜賢 申請(qǐng)人:申瑜斌, 申瑜賢