收集太陽能的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于獲得太陽能的設(shè)備，該設(shè)備包括:反射裝置，具有反射面，該反射面具有至少一個(gè)焦點(diǎn)；折射裝置，具有讓陽光進(jìn)入的入射面以及面對(duì)反射裝置的反射面的出射面，折射裝置設(shè)置成能夠繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，反射裝置設(shè)置成能夠繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，能量轉(zhuǎn)換裝置的入射區(qū)設(shè)置成至少靠近反射面的至少一個(gè)焦點(diǎn)，以及定位裝置設(shè)置成根據(jù)太陽的當(dāng)前位置來使折射裝置繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并且使反射裝置繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]從歐洲專利申請(qǐng)EP2005074已知這樣的設(shè)備。該設(shè)備包括棱鏡式透鏡形式的折射裝置，折射裝置在入射面從第一方向捕獲陽光并在出射面沿第二偏離方向發(fā)出陽光。反射體安置有沿該第二方向的凹形反射面，從而捕獲折射裝置折射的光線并將這些光線聚集在反射裝置的焦點(diǎn)上。在這個(gè)焦點(diǎn)上或靠近這個(gè)焦點(diǎn)安置有將陽光轉(zhuǎn)換成電能的光電池。為了使該設(shè)備的性能最優(yōu)化，透鏡和反射器均安裝成能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)且設(shè)置有定位裝置，該定位裝置將它們相對(duì)于彼此的方向連續(xù)地調(diào)整到太陽的當(dāng)前位置。這種將方向連續(xù)或周期性調(diào)節(jié)到太陽在空中連續(xù)改變的位置的方向調(diào)節(jié)促使最優(yōu)比例的陽光到達(dá)光電池。因此，可以得到對(duì)于這種設(shè)備的操作效率的實(shí)質(zhì)性改善，有利于使其經(jīng)濟(jì)可行性達(dá)到最大程度。
[0003]所述經(jīng)濟(jì)可行性還取決于其它因素。首先是設(shè)備待設(shè)定的地理位置。在日照時(shí)間更長的區(qū)域中，可以獲得比太陽在空中時(shí)間較短的區(qū)域更多的能量。而且，技術(shù)因素很重要(比如設(shè)備的耐久性和可靠性)，應(yīng)該優(yōu)選地使其無人地和以完全自動(dòng)的方式操作。最終，經(jīng)濟(jì)因素發(fā)揮作用，比如表面區(qū)域的有效性和成本價(jià)格，特別是如果在大量這種類似設(shè)備的停放處使用該設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)更大的總產(chǎn)量。
[0004]因此，不出意料地，沙漠區(qū)域特別顯著地適用于使用這種裝置來獲得太陽能。但是，這意味著設(shè)備必須能夠經(jīng)受沙漠區(qū)域特有的極端氣候現(xiàn)象，比如流沙和每日溫度波動(dòng)大。本發(fā)明尤其用于提供首段中所述類型的設(shè)備，該設(shè)備在這種環(huán)境下仍具有可靠且持久的不間斷操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了完成預(yù)期目標(biāo)，一種根據(jù)本發(fā)明的首段中描述的類型的用于從陽光獲得能量的設(shè)備的特征在于，反射裝置、折射裝置、定位裝置和轉(zhuǎn)換裝置從具有共同殼體的一體單元延伸，折射裝置可以相對(duì)于殼體的基部繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并且設(shè)置有主驅(qū)動(dòng)裝置，主驅(qū)動(dòng)裝置能夠且設(shè)定成在該折射裝置上施加相對(duì)于殼體的基部繞第一軸線的旋轉(zhuǎn)，反射裝置設(shè)置成能夠在殼體內(nèi)繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置有副驅(qū)動(dòng)裝置，以在該反射裝置上施加相對(duì)于基部繞第二軸線的旋轉(zhuǎn)，并且折射裝置和反射裝置圍出折射裝置的出射面與反射裝置的反射面之間的至少幾乎防塵、封閉但透空氣和水蒸氣的室，該室至少包含所述轉(zhuǎn)換裝置的入射區(qū)域。
[0006]因此，折射裝置和反射裝置在一體單元中彼此結(jié)合，該一體單元使折射裝置與反射裝置之間包含轉(zhuǎn)換裝置的空間能夠充分封閉。沙子和灰塵因此沒有或幾乎沒有滲透的機(jī)會(huì)，然而在周圍溫度下降(比如夜間)時(shí)水蒸氣能夠離開而不會(huì)冷凝。設(shè)備因此顯著地適合在每日溫度波動(dòng)大的沙漠區(qū)域中使用，但當(dāng)然還可以有利地在少數(shù)極端地方中使用。
[0007]在上下文中，設(shè)備的特定實(shí)施例的特征還在于基部與反射裝置之間的殼體包括至少幾乎防塵的第二室，主驅(qū)動(dòng)裝置和副驅(qū)動(dòng)裝置至少大體上設(shè)置在第二室中。因此，驅(qū)動(dòng)裝置在為此目的而充分封閉的單元的室內(nèi)還免受灰塵和沙子的影響。此外，在共同、充分封閉的單元中的所有相關(guān)部件的聯(lián)合(unificat1n，統(tǒng)一)減少了設(shè)備的安裝時(shí)間和安裝費(fèi)用，其僅需要被放置就位并連接到能量消耗網(wǎng)絡(luò)。
[0008]除了充當(dāng)光學(xué)部件，反射裝置可以在設(shè)備中充當(dāng)結(jié)構(gòu)元件。在上下文中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一特殊實(shí)施例的特征在于反射面從反射體延伸，該反射體幾乎完全使第一室與第二室彼此分離，并且特別地，反射體在第一室與第二室之間留有至少幾乎防塵但通風(fēng)的縫隙。因此，反射體以防塵但經(jīng)由例如所述縫隙通風(fēng)的方式使第一室與第二室彼此幾乎完全閉合。室的有意的通風(fēng)不僅促進(jìn)設(shè)備內(nèi)的濕度和水蒸氣管理，還促進(jìn)溫度的平衡(leveling)。不期望的冷凝和設(shè)備的機(jī)械應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)因此能夠被限制。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一特殊實(shí)施例的特征在于主驅(qū)動(dòng)裝置包括主電機(jī)單元或致動(dòng)器，該主電機(jī)單元或致動(dòng)器可以直接或者可以不直接剛性地連接到折射裝置和殼體的基部中的第一個(gè)，并且該主電機(jī)單元或致動(dòng)器借助輸出軸可以直接或者可以不直接與齒(toothing)接合，該齒從折射裝置和殼體的基部中的第二個(gè)延伸。因此，基部提供了參考點(diǎn)，折射裝置相對(duì)于該參考點(diǎn)被定位。對(duì)于反射裝置，這一點(diǎn)是可能的，或者至少某些相似之處是可能的。為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一特殊實(shí)施例的特征在于副驅(qū)動(dòng)裝置包括副電機(jī)單元或致動(dòng)器，該副電機(jī)單元或致動(dòng)器可以直接或者可以不直接剛性地連接到反射裝置和殼體的基部中的第一個(gè)，并且該副電機(jī)單元或致動(dòng)器借助輸出軸可以直接或者可以不直接與齒接合，該齒從反射裝置和殼體的基部中的第二個(gè)延伸。對(duì)于電機(jī)單元/致動(dòng)器，優(yōu)選地使用步進(jìn)電機(jī)。這能夠分別在折射裝置或反射裝置上施加相對(duì)于相關(guān)的旋轉(zhuǎn)軸線的極其精確的旋轉(zhuǎn)角度。
[0010]轉(zhuǎn)換裝置和反射面所處的第一室中的冷凝必然導(dǎo)致設(shè)備暫時(shí)甚至永久的低效率，尤其是如果結(jié)果是在其中一個(gè)表面處的鹽或氧化物沉積。為了進(jìn)一步減少發(fā)生這種情況的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實(shí)施例的特征在于第一室包括可逆水分吸收裝置，該裝置與反射面和折射裝置的出射面開放地連通，并且尤其在于，吸收裝置包括多孔吸收體，特別是包含纖維素的吸收體，更特別地是木制吸收體。這背后的想法是在第一位置通過吸收體中水分的吸收而非冷凝，從而消減(counteract)過量的水蒸氣。隨后，如果例如通過加熱使非飽和空氣上升，吸收體將這些濕氣釋放到周圍環(huán)境。由于這種可逆性，吸收體將不會(huì)這么快地飽和且可以以這種方式操作很長時(shí)間。
[0011]除反射裝置之外，折射裝置(除了光學(xué)功能之外)也能夠滿足根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備內(nèi)的結(jié)構(gòu)作用。為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一特殊實(shí)施例的特征在于折射裝置包括折射體，該折射體在主側(cè)上至少幾乎完全密封地閉合殼體。折射體因此形成閉合殼體的蓋(lid)。這方面的好的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)借助設(shè)備的特殊實(shí)施例而獲得，其中折射裝置包括棱鏡式透鏡(prismatic lens)，特別是菲涅耳透鏡。
[0012]為了提高效率和輸出，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的特征在于反射面包括多個(gè)部分(segment，區(qū)段)，每個(gè)部分具有其自己的焦點(diǎn)，并且在至少靠近這些部分的焦點(diǎn)的每一個(gè)的位置包括副折射裝置，這些部分具有與轉(zhuǎn)換裝置的主表面至少幾乎重合的焦點(diǎn)。因此，在通過折射裝置的折射之后，入射陽光可以從這些部分聚合到它們各自的焦點(diǎn)。副折射裝置進(jìn)而用于將光聚集在轉(zhuǎn)換裝置的操作主表面上，這因此分配在入射面處進(jìn)入的至少幾乎所有光。
[0013]另一特殊實(shí)施例涉及一個(gè)或多個(gè)光電池形狀的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置將陽光轉(zhuǎn)換為電能。設(shè)備的另一特殊實(shí)施例的特征在于轉(zhuǎn)換裝置剛性地連接到反射裝置。因此，轉(zhuǎn)換裝置總是位于反射裝置的一個(gè)或多個(gè)焦點(diǎn)處，而不管它們相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)軸線的定向。
【附圖說明】
[0014]現(xiàn)在基于實(shí)施例的示例以及附圖來進(jìn)一步解釋本發(fā)明。在附圖中:
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例的示例的剖視圖。
[0016]附圖僅僅是示意圖且沒有完全按比例畫出。特別地，為了清楚，一些尺寸可以渲染為更大或更小。圖中的對(duì)應(yīng)部件盡可能用相同的附圖標(biāo)記指代。
【具體實(shí)施方式】
[0017]由于礦物燃料減少或越來越難以恢復(fù)，然而世界能源需求顯示為上升趨勢(shì)，因此可再生能源作為附加能源越來越重要。就此而言，太陽能可以是一個(gè)重要因素，如果可以實(shí)現(xiàn)足夠高的性能和足夠高的產(chǎn)量。本發(fā)明提供一種可以同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的用于獲得太陽能的設(shè)備。圖1中示出這種設(shè)備的示例。
[0018]設(shè)備至少包括幾乎完全防塵的封閉殼體10。中空鏡形式的反射裝置20位于封閉殼體10內(nèi)。雖然鏡20可以構(gòu)造有單個(gè)凹部，特別地可構(gòu)造為具有單個(gè)焦點(diǎn)的雙曲線反射面21，這個(gè)示例使用具有多個(gè)中空反射面的反射裝置，上述多個(gè)中空反射面具有多個(gè)單獨(dú)的葉片(lobe)。在這個(gè)示例中，反射面包括四個(gè)這種葉片，每個(gè)葉片具有各自的焦點(diǎn)。
[0019]能量轉(zhuǎn)換裝置位于焦點(diǎn)上或靠近焦點(diǎn)，以便從焦點(diǎn)上聚集的陽光獲得能量。在這個(gè)示例中，能量轉(zhuǎn)換裝置包括一個(gè)或多個(gè)光電池(photo-voltaic cel I)本體，光電池本體尤其與多個(gè)透鏡組成的副光學(xué)系統(tǒng)45結(jié)合。透鏡45放置為入射面在鏡的一個(gè)或多個(gè)葉片22的焦點(diǎn)上或靠近焦點(diǎn)處。各個(gè)透鏡的焦點(diǎn)依次至少幾乎與一個(gè)或多個(gè)光電池40的作用面(active surface)—致。另外，關(guān)于能量轉(zhuǎn)換裝置，還可以使用用于獲得熱量的光-熱(hel1-thermic)設(shè)備，但是在本示例中，使用將入射陽光轉(zhuǎn)換為電的一個(gè)或多個(gè)光電池。與光電池一起，副光學(xué)系統(tǒng)45通過一組剛性臂47固定連接到鏡20，使得轉(zhuǎn)換裝置總是位于鏡的焦點(diǎn)上。對(duì)于這里使用的光-電轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例的另一示例，參考申請(qǐng)人的另一正在申請(qǐng)中的專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)的內(nèi)容應(yīng)該認(rèn)為被援引且并入于此。
[0020]殼體10還包括在主入射側(cè)的棱鏡式透鏡形式的折射裝置。該透鏡由在主入射側(cè)閉合殼體的板狀體60形成。板狀體可以由玻璃形成，但是從節(jié)省成本的角度來看，這個(gè)示例使用清晰、透明的塑料(特別是聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯)，該塑料可以設(shè)置或不設(shè)置有額外的傳輸涂層，從而盡可能在其入射面上抵消反射。在出射側(cè)，板狀體60的表面已經(jīng)被加工成棱鏡式鋸齒形輪廓已經(jīng)設(shè)置在其中。因此，板狀體作為所謂的菲涅耳透鏡(Fresnellens)，以一定角度沖擊(impinge)的光借助該菲涅耳透鏡向光學(xué)主軸線彎曲。如果需要，板狀體60可以覆蓋有玻璃板以抵抗腐蝕。
[0021]透鏡牢固地連接到殼體10的第一殼部11，該殼部具有步進(jìn)電機(jī)31(帶有輸出軸和鏈輪齒(sprocket) 35)形式的驅(qū)動(dòng)裝置，該殼部與從殼體的基部13延伸的齒圈(toothwreath)36接合。因此，在操作期間，殼部11繞第一旋轉(zhuǎn)軸線71可旋