[發明專利]換能器聚能器系統

在審

• 申請號: 201280018126.0
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN103958983A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 安德烈·布羅塞爾;米夏埃爾·皮茨
• 申請（專利權）人: 安德烈·布羅塞爾
• 主分類號: F24J2/08
• 分類號: F24J2/08;H02S40/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 閆娜

技術領域

本發明涉及一種用于將太陽能轉換為電能和/或熱能的包括至少一個換能器的換能器聚能器系統。

背景技術

現有技術

換能器模塊在現有技術中普遍為人所知。存在不同的方法在太陽能熱發電和光伏發電領域中實現更高的效率。對于這兩個系統，將射線匯聚以及使射入角度定向有利于更高的效率。這里例如使用具有單軸和雙軸跟蹤系統的光學聚能器，如透鏡和反光鏡。

原則上所追求的是實現盡可能高的能量輸出和盡可能少的制造成本。對跟蹤系統的研究例如通過調節日光轉向和垂直于陽光對準模塊而使光伏發電提高30％或者更多。但是所述跟蹤系統在集成進建筑中時首先很難在建筑立面區域中利用傳統的收集器模塊通過傾斜布置、方位和太陽高度實現，并且通常在利用太陽能熱發電和光伏發電獲得能量(如在WO2007093422A1中公開的那樣)的發電領域中被大面積地使用在外部空間中。

在不使用跟蹤系統時產生的大量損失主要發生在豎直的傾斜布置中，從而例如對于北緯約54°至47°的緯度以及東經6°至12°來說計算出平均35°的最佳傾斜布置。傳統的跟蹤系統(不管是單軸系統還是雙軸系統)的優點是其可以承載盡可能多的收集器模塊。收集器模塊的大小決定為此所需的擺動空間、相互間可能的遮光以及最終所需的面積。

此外在用于收集器模塊、特別是聚能器模塊的跟蹤系統中，在精度和穩定性方面的控制要求非常高并且成本很大。靜態參數(例如對風載荷和雪載荷的計算)相應地確定系統尺寸并限制系統。借助現有可用的技術在技術上難以提供便于維修的、即不易受天氣影響的跟蹤系統。

但是相對地在光伏發電領域內減少了昂貴的半導體以及硅的面積，并且能實現更高的效率。這里主要使用環帶透鏡作為匯聚光學器件，并且例如借助降溫器或者IR全息結構將處于封閉系統內的高敏感太陽能電池保持在穩定的工作溫度。

在通過熱能獲取能量的太陽能熱發電中使用類似于光伏發電領域中的構思。收集器的溫度范圍達到450℃或更高并且利用相應的載熱介質直接使用或耦合熱量。

在集成進建筑中時常常使用吸收器模塊作為平面收集器或真空管收集器用于例如加熱工業用水。這里能達到的工作溫度大約在40℃和130℃之間。這里，收集器傾斜角度也是高效率的一個因素，其中，平面收集器例如在大多數系統中可以被布置成非水平的。

在太陽能熱發電領域中例如使用主要具有單軸或雙軸跟蹤系統的碗狀槽、環帶鏡收集器、塔式發電站中的定日鏡以及拋物線曲面鏡來在真空管收集器或者特殊的接收器中進行匯聚。已知的具有鏡面的系統的缺點是很高的維護成本，這是因為例如表面容易刮傷并且由此誤差增大。

可以確定，到目前為止還不存在用于跟蹤系統的成本低廉的解決方案。通常，每種半導體技術和熱能轉化都適用這樣的原理和理論，即最佳的聚攏的射入角度實現最高的效率。

發明內容

任務

因此，本發明的任務是克服上述現有技術的缺點，提供一種換能器聚能器系統、一種換能器以及一種光學匯聚的跟蹤功能，其以簡單和低成本的方式使改善換能器系統的效率成為可能并且提供一種可能性，即在不使用已知的跟蹤系統和匯聚方案的情況下進一步提高效率。

任務解決方案

所述任務通過根據權利要求1所述的換能器聚能器系統、根據權利要求3所述的聚能器光學器件或聚能器系統以及根據權利要求12和20所述的換能模塊得到解決。其他的從屬權利要求展示了有利的改進。

根據發明提供一種用于將太陽輻射直接轉換為電能和／或熱能的換能器聚能器系統，其具有至少一個匯聚光學器件和至少一個太陽能電池和／或吸收器模塊(換能器模塊)。

通過根據本發明的匯聚光學器件相對于換能器模塊(在下文中也稱為光伏發電模塊和／或吸收器模塊)的布置，與現有技術相比，可以借助同樣設計的跟蹤系統(也稱為追蹤器)實現比傳統的收集器、特別是平面收集器更高的效率，其中，匯聚光學器件和換能器模塊的距離取決于所涉及的結構并且可以在小于一毫米和數米之間變化。但是該距離優選在1mm和10m之間、特別是在0.1mm和50mm之間或在10cm和500cm之間。

在很多情況下已經足夠的是，換能器模塊被設計成固定的。例如可以在光學器件的背離陽光的一側設有殼形的模塊支架，該模塊支架在其內部配有多個吸收器模塊。但是同樣也可以是吸收板。這里可以設想到許多的可能性并且應該被包含在本發明之內。