[實(shí)用新型]極地型太陽(yáng)能跟蹤裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420439554.7
• 申請(qǐng)日: 2014-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204374779U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 邵曉
• 主分類號(hào): G05D3/10
• 分類號(hào): G05D3/10
• 代理公司: 無(wú)
• 代理人: 無(wú)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于新能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域.。

背景技術(shù)

世界上煤炭、石油儲(chǔ)量正將枯竭，而且大量燃燒煤炭、石油會(huì)形成霧霾，對(duì)大氣造成污染，核電使用又存在許多風(fēng)險(xiǎn)，因此改用風(fēng)力、水力、和太陽(yáng)能等清潔能源發(fā)電來(lái)逐步替代煤炭、石油已經(jīng)成為當(dāng)今電力事業(yè)的理想追求，但是到目前為止，利用太陽(yáng)能發(fā)電成本還很高，還無(wú)力替代傳統(tǒng)燃料進(jìn)行發(fā)電，因此如何能大幅度提高太陽(yáng)能裝置的效率，已成為科技界的一個(gè)重要課題，分析一下目前傳統(tǒng)的太陽(yáng)能裝置的安裝方式，我們發(fā)現(xiàn)目前太陽(yáng)能面板都是面對(duì)0方位，也就是正南方向，與地面斜交45°固定安裝在地面上的，但是在北京，太陽(yáng)夏至日早晨4：34.6從東方地平面上升起時(shí)，方位角是-111.3461°，是在太陽(yáng)能面板的背后，傍晚19：25.4太陽(yáng)落到地平面以下去，方位角為+111.3461°，而固定安裝的太陽(yáng)能面板上初見(jiàn)陽(yáng)光在早上6：08.7，到了下午17：51.3陽(yáng)光就從面板上消失了，一早、一晚共有3.14個(gè)小時(shí)太陽(yáng)能面板都見(jiàn)不到陽(yáng)光，而其余時(shí)間太陽(yáng)全年幾乎每時(shí)、每刻都是斜照在太陽(yáng)能面板上的，計(jì)算得知：如果采取跟蹤方式，能使陽(yáng)光從早到晚都一直是垂直照射在太陽(yáng)能面板上，在北京全年可以提高太陽(yáng)輻射的照度總量69％，在廣州，可以提高78％，再加上斜照時(shí)由于太陽(yáng)輻射的照度過(guò)低，光伏電池不能發(fā)電，實(shí)際上不跟蹤年平均每天能發(fā)電的時(shí)間不超過(guò)5個(gè)小時(shí)，而跟蹤則年平均每天能發(fā)電的時(shí)間可達(dá)滿滿的12小時(shí)，跟蹤可以使發(fā)電能力提高一倍以上，因此跟蹤太陽(yáng)就成為人們新的追求目標(biāo)，但是到目前為止，國(guó)內(nèi)外許多太陽(yáng)能跟蹤發(fā)明都沒(méi)有擺脫必須配備昂貴的電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序計(jì)算才能準(zhǔn)確跟蹤的困擾，其結(jié)果使跟蹤設(shè)備的投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于收益，失去了推廣價(jià)值，其主要失誤在于這些發(fā)明都是把其設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的基準(zhǔn)面設(shè)在與其當(dāng)?shù)氐仄矫嫫叫兴隆?/p>

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種跟蹤裝置，不論把它安裝到地球的哪個(gè)緯度上，不論春、夏、秋、冬太陽(yáng)怎樣變換軌道，都不必配備計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序計(jì)算，就能使太陽(yáng)能面板時(shí)時(shí)、刻刻100％的垂直面對(duì)陽(yáng)光射來(lái)的方向，時(shí)時(shí)、刻刻準(zhǔn)確跟蹤太陽(yáng)的方位和高度的變化。那就是要把設(shè)備模擬安裝在南、北極地區(qū)一樣，使設(shè)備運(yùn)行的基準(zhǔn)面平行于地球赤道平面。

本實(shí)用新型由緯度修正、方位角跟蹤和赤緯角跟蹤三個(gè)部分組成：在底盤(pán)上安裝一個(gè)緯度修正盤(pán)，盤(pán)面垂直于當(dāng)?shù)氐孛?，盤(pán)的一側(cè)邊緣上裝有軸套，垂直于軸套固結(jié)了一塊平板底座，軸套內(nèi)插入方位角跟蹤轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)緯度修正盤(pán)使方位角跟蹤轉(zhuǎn)軸平行于地球的南、北極軸線，即完成了本裝置的基準(zhǔn)面設(shè)置，方位角跟蹤轉(zhuǎn)軸上安裝有渦輪，蝸桿由安裝在平板底座上的方位角跟蹤電機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)軸上方裝有一個(gè)“S”形支架，太陽(yáng)能面板通過(guò)一根水平轉(zhuǎn)軸安裝在”S”形支架的上、中段之間的拐點(diǎn)上，”S”形支架的端部安裝了一個(gè)牽引線的上滑輪，太陽(yáng)能面板背面的中點(diǎn)，垂直固結(jié)著一根擺桿，擺桿端部為以水平轉(zhuǎn)軸為中心的弧形面，緯度修正盤(pán)的上方平板上還安裝了一只專司赤緯角跟蹤的正弦波發(fā)生器，正弦波發(fā)生器的盤(pán)面平行于方位角跟蹤轉(zhuǎn)軸，盤(pán)的周邊裝有渦輪，其蝸桿受一只同軸棘輪的帶動(dòng)，使正弦波發(fā)生器每年旋轉(zhuǎn)一周，?渦輪的邊緣上裝有一根短樁，短樁頂部安裝了一個(gè)小軸承，小軸承插在一根水平導(dǎo)槽內(nèi)，水平導(dǎo)槽的兩端開(kāi)孔，孔內(nèi)穿過(guò)兩根平行于正弦波發(fā)生器盤(pán)面的滑動(dòng)桿，滑動(dòng)桿的兩端是固結(jié)在正弦波發(fā)生器底座上的，因此滑動(dòng)桿限制了導(dǎo)槽只能平行于方位角跟蹤轉(zhuǎn)軸作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)槽的中間點(diǎn)上、下各系著一根牽引索，上牽引索的上端系在擺桿弧形面的上端，下?tīng)恳魍ㄟ^(guò)上、下滑輪系在擺桿弧形面的下端，牽引索牽動(dòng)太陽(yáng)能面板背面的擺桿，擺桿撬動(dòng)太陽(yáng)能面板作仰、俯運(yùn)動(dòng)。

首先要把緯度修正盤(pán)盤(pán)面調(diào)整到與當(dāng)?shù)氐淖游缇€平行，然后調(diào)整方位角跟蹤轉(zhuǎn)軸，使之與地球的南北極軸線平行，在北半球，其頂端是正好指向北極星的，此時(shí)太陽(yáng)能面板的法線應(yīng)該是正對(duì)著當(dāng)?shù)卣戏较虻?，在南半球則正相反，此時(shí)太陽(yáng)能面板的法線應(yīng)該是正對(duì)著當(dāng)?shù)卣狈较虻?，方位角跟蹤電機(jī)帶動(dòng)方位角跟蹤轉(zhuǎn)軸以均勻的速度每小時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)15°，就能準(zhǔn)確的對(duì)太陽(yáng)的方位角進(jìn)行跟蹤；赤緯角跟蹤電機(jī)帶動(dòng)正弦波發(fā)生器也是以均勻速度每天旋轉(zhuǎn)0.9863°，每年旋轉(zhuǎn)一周，設(shè)計(jì)時(shí)使太陽(yáng)能面板水平轉(zhuǎn)軸與擺桿弧面之間的距離L＝2.3072r，式中r為正弦波發(fā)生器上短樁到轉(zhuǎn)盤(pán)中心的距離，擺桿撬動(dòng)太陽(yáng)能面板做每年一個(gè)來(lái)回的仰、俯運(yùn)動(dòng)，就能使太陽(yáng)能面板的法線每天都能準(zhǔn)確跟蹤太陽(yáng)的赤緯角變化。

本實(shí)用新型可以用于安裝光伏電池發(fā)電裝置，在南、北緯度23.43°以上地區(qū)也可以直接用于生產(chǎn)熱水的裝置，在南、北緯度23.43°之間地區(qū)，對(duì)水箱進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，也可用于生產(chǎn)熱水的裝置。