一種太陽能聚光球的製作方法

2023-12-10 08:45:32 1

本發明屬於太陽能熱利用技術領域，更具體地，涉及一種太陽能聚光球。

背景技術：

能源是經濟社會發展的重要基礎，傳統化石能源因其不可再生性，其大規模消耗會導致人類可利用的化石能源日益枯竭，而且化石能源利用過程中所引起的環境問題嚴重威脅著人類的生存與發展。發展可再生的清潔能源成為解決能源危機的必由之路。太陽能因其分布廣泛、蘊量巨大、免費使用及不汙染環境等優點，與其他可再生能源相比具有巨大的發展前途，是未來能源利用的重要發展方向。

太陽能集熱利用的一個主要方向是太陽能熱發電。太陽能熱發電較光伏發電具有效率高、成本低、生產過程對環境影響小等優點。根據不同的熱機工作原理，發電系統可以採用的熱力循環有：朗肯循環(蒸汽輪機)、布雷頓循環(燃氣輪機)和斯特林循環(斯特林發動機)。根據不同的聚光方式，當前的太陽能熱發電系統主要可分為槽式、塔式和碟式。碟式太陽能熱發電系統中主要採用的是斯特林循環。碟式斯特林發電系統工作過程中幾乎不需要水，發電效率可達30％以上。相較於其他類型的太陽能熱發電系統，碟式太陽能熱發電具有應用靈活、佔地面積小、較高的聚光比、效率高、便於模塊化組裝和組成混合發電系統等優點。

碟式太陽能熱發電系統的主要組成部分為：碟式聚光器、太陽能集熱器、熱能轉換利用裝置及太陽跟蹤控制系統。其工作原理為：碟式的聚光器將低密度的太陽光聚集在其焦點處，設置於焦點處的太陽能集熱器吸收高能量密度的太陽光能量並將熱量傳遞給斯特林發動機，進而驅動發電機發電。

在傳統的碟式太陽能熱發電系統中，聚光器都是一塊塊玻璃組建撐得，玻璃比較重且易碎，需要高強度的支撐結構，造價比較高且要做到很好的防風比較難，另外焦點處於環境中，容易被風吹散導致熱量流失，聚光器整日暴露於環境中，容易老化；太陽能集熱器、聚光器與立柱支架荷載大，支撐結構複雜、成本增加；熱能轉換利用裝置對入射陽光幹擾強等。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於克服現有技術中成本耗材大，效率較低，運行成本較高的技術缺陷。

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種太陽能聚光球，包括中空聚光球體，位於聚光球體內部的反射膜和太陽能接收器，所述中空聚光球體包括上下對稱的兩部分，分別是上半球和下半球；所述上半球是透光薄膜；所述下半球（2）是高密度薄膜；所述反射膜（3）位於中空聚光球體的上下半球之間，把中空聚光球體分為兩個密封獨立的空間，分別為上空間和下空間，所述聚光球體的上空間和下空間均衝入一定量的氣體，且上空間衝入的氣體壓力大於下空間的氣體壓力，使所述上半球（1）透光薄膜和下半球（2）薄膜膨脹形成氣球，所述反射膜（3）由於壓力差變形在聚光球體內部形成一個向上空間凹型球缺，，所述反射膜形成的凹型球缺的焦點位於球心處，以將光反射至焦點上；所述太陽能接收器位於聚光球的球心處；這樣透過所述上半球透明膜的入射光經反射膜反射到位於所述聚光球內的焦點處的太陽能接收器。

以上所述反射膜是具有反光鍍層的彈性膜，包括基材，在所述基材的平滑面上鍍有反射材料或粘有反射膜，在所述反射材料或反射膜上塗覆有透明保護膜層。

以上所述反射材料為鋁或銀，所述反射膜為鍍鋁薄膜或鍍銀薄膜。

以上所述透明保護膜層為聚四氟乙烯、液態玻璃或聚氟乙烯。

以上所述太陽能聚光球還包括控制太陽能聚光器俯仰和水平轉動的追日跟蹤器。

本發明的聚光球的徑向或者緯向設有加強筋，加強筋匯聚於聚光球的兩級，聚光球的兩極設有轉軸固定，轉軸平面與聚光球赤道所在平面平行，轉軸可以實現雙向轉動，轉軸固定在聚光球的一個徑向帶底座的支架上，底座可實現360度旋轉，所有的轉動與旋轉均由追日跟蹤器來控制，來保證太陽能反射膜都處於最優的工作狀態。

本發明與現有技術具有以下優勢：

本發明的聚光球通過具有上述構成，能夠進行寬角度範圍的聚光（例如全方位聚光）。本發明聚光球體和反射膜均採用輕質膜體設計，降低原有聚光設備的整體結構重量，節省了用材，在力學結構上更加理想，球形設計防風效果較好；其中，反射膜通過鍍鋁薄膜或鍍銀薄膜提升薄膜表面的平滑度、降低塑料薄膜表面凹凸不平而對光線造成的漫射，從而起到增強薄膜對定向可見光聚光性能提升的目的；另外反射膜位於密封的球體內部，太陽光透過透明膜進入反射膜，幾乎無空氣流動，減小空氣流動對聚熱裝置吸熱的影響，提高反射聚熱效率，且使用環境潔淨，使環境對其生命周期的影響最小化，使用壽命更長。

附圖說明

圖1為本發明太陽能聚光球的結構示意圖。

圖2為本發明太陽能聚光球徑向設有加強筋的結構示意圖。

圖中：（1）上半球；（2）下半球；（3）反射膜；（4）加強筋；（5）太陽能接收器。

具體實施方式

下面用實施例來進一步說明本發明，但本發明並不受其限制。

圖1為本發明太陽能聚光球的結構示意圖，中空聚光球體，位於聚光球體內部的反射膜（2）和太陽能接收器（5），其特徵在於：所述中空聚光球體包括上下兩部分，分別是上半球（1）和下半球（2）；所述上半球（1）是透光薄膜；所述下半球（2）是高密度薄膜；所述反射膜（3）位於中空聚光球體的上下半球之間，把中空聚光球體分為兩個密封獨立的空間，分別為上空間和下空間，所述聚光球體的上空間和下空間均衝入一定量的氣體，且上空間衝入的氣體壓力大於下空間的氣體壓力，使所述上半球（1）透光薄膜和下半球（2）薄膜膨脹形成氣球，所述反射膜（3）由於壓力差變形在聚光球體內部形成一個向下空間凸起球缺，所述反射膜（3）形成的凹型球缺的焦點位於上半球空間；所述太陽能接收器（5）位於反射膜（3）形成的球缺的焦點上；這樣透過所述上半球透光薄膜的入射光經反射膜反射到位於所述聚光球內的焦點處的太陽能接收器。

本發明太陽能聚光球的上半球（1）膜是有柔性和張力的透光性較好透明膜。

本發明太陽能聚光球的下半球（2）膜是有柔性和張力的高密度膜，對透光性沒有要求。

本發明太陽能反射膜本身具有柔性和張力，通過上表面和下表面壓力差形成一個球缺，使球缺的焦點在聚光球體的球心或者附近，球缺的反射曲面會將陽光匯聚於太陽能接收器，這樣可以更有高效的利用太陽能，可以利用太陽能同步同體供電供熱。

本發明還可以有其它實施方式，凡採用同等替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求保護的範圍之內。