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CN102077036A - 太阳能装置 - Google Patents

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CN102077036A CN2009801246082A CN200980124608A CN102077036A CN 102077036 A CN102077036 A CN 102077036A CN 2009801246082 A CN2009801246082 A CN 2009801246082A CN 200980124608 A CN200980124608 A CN 200980124608A CN 102077036 A CN102077036 A CN 102077036A
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Abstract

一种集中太阳能装置(10)可以包括主镜(16)、次镜(18)和储热装置(20)。主镜(16)可以朝次镜(18)反射来自太阳的太阳射线。次镜(18)可以朝储热装置(20)反射来自主镜(16)的太阳射线。可包含热介质例如盐的储热装置(20)可收集/吸收来自太阳射线的能量，该能量可被用于使多个斯特林发动机和/或储能或耗能装置运转。

Description

太阳能装置
背景技术
许多不同类型的太阳能装置为了收集来自太阳的能量而存在。一种现有类型的太阳能装置只利用一个将来自太阳的太阳光线聚焦到单斯特林发动机上的主镜。但是，这种类型的太阳能装置可导致大量的折射损失，从而导致只有大约百分之二十的效率。另一种现有类型的太阳能装置利用将太阳能射线集中到玻璃管上的抛物线形槽，该玻璃管具有被泵送通过其的传热液体，并且太阳能装置将太阳辐射收集到盐蓄热系统。但是，这种类型的太阳能装置在将太阳辐射传递到传热液体内的过程中会有大量的传热损失，导致效率的极大下降。
需要一种装置和/或方法来解决与用于收集来自太阳的太阳射线的一个或更多个现有装置和/或方法有关的一个或更多个问题。
发明内容
在本发明的一方面中，集中太阳能装置可以包括：用于收集来自太阳的太阳射线的能量的储能装置；主镜；和次镜。主镜可用于朝次镜反射来自太阳的太阳射线。次镜可用于朝储热装置反射来自主镜的太阳射线。
在本发明的另一方面中，可以提供一种收集来自太阳的太阳射线的能量。在一个步骤中，所提供的太阳能装置可以包含：主镜、次镜和储热装置。在另一步骤中，太阳的太阳射线被反射离开主镜并朝向次镜。在又一步骤中，被反射来自主镜的太阳射线可被反射离开次镜并朝向储热装置。在另外的步骤中，可以利用被反射离开次镜并朝向储热装置的太阳射线使用储热装置收集能量。
附图说明
图1示出用于收集来自太阳的太阳射线的集中太阳能装置的一个实施例的后透视图；
图2示出图1实施例的集中太阳能装置的正透视图；
图3示出与集中太阳能装置分开的图1实施例的蓄热装置的透视图；
图4为收集来自太阳的太阳射线的能量的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
以下详细说明是实施本发明的最佳目前预期模式。该说明并不具有限制意义，而只是为了阐释本发明的普遍原理的目的，因为本发明的范围由所附权利要求最好地限定。
图1示出用于收集来自太阳14的太阳射线12的集中太阳能装置10的一个实施例的后透视图。图2示出图1实施例的集中太阳能装置10的正透视图。如图1和图2所示，集中太阳能装置10可包括主镜16、次镜18、蓄热装置20和旋转追踪支架22。
主镜16可以由任意类型的反射材料例如铝、聚合涂料和/或另一种反射材料制成。主镜16在外形上可以是凹入的。在其它实施例中，主镜16可以具有其它形状和/或尺寸。主镜16可以由在主镜16的中心26的开口24限定。开口24的直径可以是六英寸。在其它实施例中，开口24的位置、尺寸和形状可以不同。主镜16可适用于朝次镜18反射来自太阳14的太阳射线12。
次镜18可大大小于主镜16并且可与在主镜16中心的开口24排列在一条直线上且与之间隔开。间隔元件25可以在主镜16与板28之间延伸，次镜18连接到该板28。次镜18可以由任意类型的反射材料例如铝、聚合涂料和/或另一种反射材料制成。次镜18在外形上可以是平的。在其它实施例中，次镜18可以具有其它形状，具有其它尺寸和/或相对于主镜16具有不同位置。次镜18可适用于朝蓄热装置20反射可由主镜16朝次镜18反射的太阳射线12。
蓄热装置20可适用于收集被次镜18反射到蓄热装置内的来自太阳14的太阳射线12的能量21。蓄热装置20可连接到主镜16的背部30，并且可与在主镜16的中心26的开口24对齐并在该开口后面。
图3示出与集中太阳能装置分开的图1实施例的蓄热装置的透视图。如图所示，蓄热装置20可包含具有上表面34、侧表面36、下表面38和内部46的绝缘外壳32。为了有助于示出，所示下表面与侧表面36分开。但是，在使用时，上表面34、侧表面36和下表面38互相连接已提供绝缘内部46。如图1和图2所示，上表面34可包含可与在主镜16的中心26的开口24对齐且直接位于开口24的后面的透镜。该透镜可由低铁玻璃合成物制成，其可允许太阳射线12在方向41上传播而不能再方向43上传播。在其它实施例中，该玻璃透镜可由不同材料制成。如图1-图3所示，次镜18可适用于经过主镜16内的开口24朝蓄热装置20反射可由主镜16朝次镜18反射的太阳射线12，并且进入蓄热装置20的绝缘外壳32的内部46。如图1所示，可连接到主镜16并间接连接到次镜18的旋转追踪支架22可适用于追踪太阳14从而在有太阳光的时间里将主镜16和次镜18定位到最佳位置以反射尽可能多的太阳射线12。
蓄热介质50可置于和/或装满在绝缘外壳32的内部46内介于相连的上表面34、侧表面36和下表面38之间。蓄热介质50可适用于收集/吸收反射到绝缘外壳32的内部46内的来自太阳14的太阳射线12的能量21。蓄热介质50可包含盐(硝酸钾和硝酸钠)、石墨、碳、熔融碳酸盐和/或硅砂。在其它实施例中，蓄热介质50可包含适用于收集/吸收反射到绝缘外壳32的内部46内的来自太阳14的太阳射线12的能量21的任意类型的蓄热吸收材料。
多个斯特林发动机42可延伸通过在侧表面36内的图、洞44进入绝缘外壳32的内部46。每个斯特林发动机42可包含置于圆筒49内的热介质48。圆筒49内的热介质48可适用于当在绝缘外壳32的内部46的蓄热介质50收集/吸收来自太阳14的太阳射线12的能量21时被来自于蓄热介质50的传热加热。热介质48可包含氢或氦。在其它实施例中，热介质48可包含不同材料。
线圈52可延伸在下表面38内的洞51进入绝缘外壳32的内部46。线圈52可被在绝缘外壳32的内部46内介于形成绝缘外壳32的背部46的相连的上表面34、侧表面36和下表面38之间的蓄热介质50覆盖。线圈52可包含物质53例如溴化锂和水和/火另一种物质。线圈52和线圈52内的物质53可适用于当在绝缘外壳32的内部46的蓄热介质50收集/吸收来自太阳14的太阳射线12的能量21时被来自于蓄热介质50的传热加热。线圈52可连接到储能或耗能装置54，其包含吸收致冷发电机、气体发生器、燃料电池、电装置、机械装置和/或另一种储能或耗能装置54中的至少一种。当线圈52或线圈52内的物质53由于来自储热介质50的传热被加热以后，能量21被用于为储能或耗能装置54提供能量。
集中太阳能装置10不利任何传热液体、泵或阀。这可导致相比于可能利用传热液体、泵或阀而由此导致传热损失的现有太阳能装置效率增加。另外，集中太阳能装置10的主镜16、次镜18、储热装置20和多个斯特林发动机42可导致相比于其它可能在主镜反射器的焦点处利用单个斯特林发动机的现有太阳能装置由于折射损失的减少而效率增加。集中太阳能装置10可允许工作十个或更多个小时。在另一实施例中，集中太阳能装置10可允许工作十个至十四个小时。这相比于可能只能工作五至七小时的一种或更多种现有太阳能装置可以是相当大的改进。
图4为收集来自太阳14的太阳射线12的能量21的方法60的一个实施例的流程图。在一个步骤62，可提供包含主镜16、次镜18和储热装置20的太阳能装置10。所提供的太阳能装置10可不包含任何传热液体、泵或阀。所提供的主镜16可显著大于所提供的次镜18。次镜18可与所提供的主镜16的中心26对齐并与之间隔开。所提供的储热装置20可连接到所提供的主镜16。所提供的太阳能装置10可由在主镜16的中心的开口24限定，且所提供的储热装置20的玻璃透镜可在开口24之后与之对齐。该玻璃透镜可由低铁玻璃或另一种材料制成。所提供的储热装置20可包含置于外壳32内的储热介质50。储热介质50可包含盐(硝酸钾和硝酸钠)、石墨、碳、熔融碳酸盐、硅砂和/或另一种储热材料中的至少一种。
在另一步骤64中，所提供的储热装置20可连接到多个斯特林发动机42。每个斯特林发动机42可包含包括氢、氦或另一种材料的热介质48。在另外的步骤66内，所提供的储热装置20可连接到储能或耗能装置54的在储热装置20内的线圈52，该储能或耗能装置54包含吸收致冷发电机、气体发生器、燃料电池、电装置、机械装置和/或另一种储能或耗能装置54中的至少一种。
在另一步骤68中，太阳14的太阳射线12可以被反射离开主镜16并朝朝次镜18。在又一步骤70中，反射自主镜16的太阳光线12可被反射离开次镜18并朝向储热装置20。在另外的步骤72内，利用被反射离开次镜18并朝向储热装置20的太阳光线12使用储热装置20收集能量21。在步骤72中，储热装置20的储热介质50可吸收太阳射线12并储存能量21。
在步骤74中，可以使用被储热装置20收集的能量21驱动多个斯特林发动机42。在步骤76中，储热装置20可使用所收集的能量21为储能或耗能装置54提供能量。在步骤78中，所提供的太阳能装置10由于没有传热液体、泵或阀，和/或由于减少了折射损失，因此提高了效率。在又一步骤80中，所提供的太阳能装置10可提供四个更多个工作小时。
本发明的一个或更多个实施例相比于可能利用液体、泵或阀并由此导致传热损失的现有太阳能装置或所用方法可增加效率。本发明的一个或更多个实施例相比于可能在主镜反射器的焦点处利用单个斯特林发动机的其它现有太阳能装置或所用方法由于减少了折射损失因此可导致效率增加。本发明的一个或更多个实施例可允许十个或更多个工作小时，这相比于可能只能工作五至七个小时的一种或多种现有太阳能装置可以是显著的改善。
当然，应当理解以上所描述的涉及本发明的示例性实施例并且在不脱离如所附权利要求所阐明的本公开的精神和范围的情况下可以作出变型。

Claims (28)

1.一种集中太阳能装置，其包含：
储热装置，其用于收集来自太阳的太阳射线的能量；
主镜；以及
次镜，其中所述主镜用于朝所述次镜反射来自太阳的太阳射线，并且所述次镜用于朝所述储热装置反射太阳射线。
2.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述储热装置包含置于外壳内的储热介质，其中所述储热介质吸收太阳射线并储存能量。
3.根据权利要求2所述的太阳能装置，其中所述储热介质包含盐，即硝酸钾和硝酸钠，石墨，碳，熔融碳酸盐和硅砂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述储热装置被连接到所述主镜。
5.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述主镜由在所述主镜的中心的开口限定，并且所述储热装置的玻璃透镜在所述开口后面与所述开口对齐。
6.根据权利要求5所述的太阳能装置，其中所述玻璃透镜由低铁玻璃复合物制成。
7.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述主镜充分大于所述次镜，并且所述次镜与所述主镜的中心对齐并与所述主镜的中心间隔开。
8.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述储热装置适于被连接到多个斯特林发动机。
9.根据权利要求8所述的太阳能装置，其中每个所述斯特林发动机都包含包括氢和氦中的至少一种的热介质。
10.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述储热装置适合于被连接到吸收致冷发电机、气体发生器、燃料电池、电装置和机械装置中的至少一种的所述储热装置内的线圈。
11.根据权利要求10所述的太阳能装置，其中由所述储热装置收集的能量为所述吸收致冷发电机、所述气体发生器、所述燃料电池、所述电装置和所述机械装置中的至少一种提供能量。
12.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述太阳能装置不利用任何传热液体、泵或阀。
13.根据权利要求12所述的太阳能装置，其中所述太阳能装置由于没有传热液体、泵或阀且由于折射损失的减少提供增加的效率。
14.根据权利要求13所述的太阳能装置，其中所述太阳能装置允许工作十个或更多个小时。
15.一种收集来自太阳的太阳射线的能量的方法，其包含：
提供包含主镜、次镜和储热装置的太阳能装置；
反射太阳的太阳射线使其离开所述主镜并朝向所述次镜；
反射被反射来自所述主镜的太阳射线使其离开所述次镜并朝向所述储热装置；以及
利用被反射离开所述次镜并朝向所述储热装置的太阳射线使用所述储热装置收集能量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所提供的所述储热装置还包括置于外壳内的储热介质，并且其中在所述收集步骤中所述储热介质吸收太阳射线并储存能量。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述储热介质包含盐，即硝酸钾和硝酸钠，石墨，碳，熔融碳酸盐和硅砂中的至少一种。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所提供的所述储热装置被连接到所提供的所述主镜。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所提供的所述太阳能装置由在所述主镜的中心的开口限定，并且所提供的所述储热装置的玻璃透镜在所述开口后面与所述开口对齐。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述玻璃透镜由低铁玻璃制成。
21.根据权利要求15所述的方法，其中所提供的所述主镜显著大于所提供的所述次镜，并且所提供的所述次镜与所提供的所述主镜的中心对齐并与所提供的所述主镜的中心间隔开。
22.根据权利要求15所述的方法，其还包括以下步骤：连接所提供的所述储热装置到多个斯特林发动机，以及使用由所述储热装置所收集的能量使所述多个斯特林发动机运转。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述多个斯特林发动机中的每个都包含包括氢和氦中的至少一种的热介质。
24.根据权利要求15所述的方法，其还包含以下步骤：连接所提供的所述储热装置到吸收致冷发电机、气体发生器、燃料电池、电装置和机械装置中的至少一种的所述储热装置内的线圈。
25.根据权利要求24所述的方法，其还包含以下步骤：所述储热装置使用所述收集的能量为所述吸收致冷发电机、所述气体发生器、所述燃料电池、所述电装置和所述机械装置中的至少一种提供能量。
26.根据权利要求15所述的方法，其中所提供的所述太阳能装置不包含任何传热液体、泵或阀。
27.根据权利要求26所述的方法，其还包含以下步骤：所提供的所述太阳能装置由于没有传热液体、泵或阀且由于折射损失的减少提供增加的效率。
28.根据权利要求27所述的方法，其还包含以下步骤：所提供的所述太阳能装置提供十个或更多个工作小时。
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