用于太阳能聚光系统的接收器和实现所述接收器的方法与流程

1.本发明涉及一种用于太阳能聚光系统的接收器以及实现第一项权利要求前序部分所述类型的所述接收器的方法。
2.具体而言，本发明涉及一种接收器以及相关的实现方法，接收器配置成接收从反射表面反射的太阳光线并将太阳能转换成可用的能量，例如电能和/或热能。


背景技术：

3.众所周知，太阳能聚光器或太阳能聚光系统，也称为缩写csp(聚光太阳能)，通过利用从通常由镜子组成的反射表面获得的太阳光的反射，允许将太阳能转换成热能和/或电能。
4.这种镜子可以限定各种形状和尺寸。在最常用的反射镜中，肯定为柱面反射镜、抛物线反射镜和抛物面反射镜。
5.因此，反射表面配置成将太阳光集中在一个小的接收器上。具体而言，聚集模式可以取决于反射镜的形状，所述反射镜可以沿着线性采集区或沿着点状采集区反射太阳光线。
6.通常，一旦光线集中在采集区，通过热机，太阳辐射转换成电能，和/或热量转换成机械能，热机例如包括蒸汽轮机，其驱动轴连接到发电机的轴。
7.特别地，马达轴和发电机轴能够以整体或成比例的方式相互连接，例如通过机械传动的方式相互连接。
8.更具体地，通常，接收器可以包括用于聚光的光伏电池，有时甚至包括适于转换聚集的太阳辐射的多结(multi-junction)。太阳辐射的未转换部分，例如红外线，在高温下大幅加热电池和电池所固定的支撑结构。
9.因此，所描述的现有技术涵盖了一些重要的缺点。
10.特别是，温度的升高使得有必要通过在空气中扩散来处理热量，或者更优选地，通过专门的冷却回路来处理热量。
11.此外，整个接收器结构受到的热应力会导致各种部件之间的膨胀。由于各种部件具有不同的性质和材料，因此膨胀可能如此不同以至于导致部件之间的内部分离。此外，一些部件甚至可能接近其自身的熔点，从而有可能对系统产生巨大的损害。
12.此外，为了保证良好的效率和耐用性，必须保护光伏电池免受外部大气因素的影响。


技术实现要素：

13.在这种情况下，本发明的技术任务是设计一种用于太阳能聚光系统的接收器和一种用于制造所述接收器的方法，所述接收器能够基本上消除至少部分上述缺点。
14.在所述技术任务的范围内，本发明的一个重要目的是获得一种用于太阳能聚光系统的接收器以及相关的制造方法，所述接收器能够限制其内部结构的温度增加，所述温度
增加依赖于来自太阳辐射的热量，所述热量没有被转换成电能。
15.本发明的另一个重要目的是提供一种用于太阳能聚光系统的接收器，该接收器允许接收器中存在的光伏电池被有效地屏蔽，从而保持高水平的效率和耐用性。
16.如所附权利要求1所述，通过用于太阳能聚光系统的接收器以及相关制造方法来实现技术任务和特定目的。
17.从属权利要求中强调了优选的技术方案。
附图说明
18.参考附图，通过对本发明优选实施例的详细描述，本发明的特征和优点将在下面得到阐明，其中:
19.图1示出了根据本发明的用于太阳能聚光系统的接收器的侧剖视图；
20.图2示出了根据本发明的用于太阳能聚光系统的接收器的透视图；和
21.图3是包括聚光器的太阳能聚光发电系统的侧视图，所述聚光器包括根据本发明的用于太阳能聚光系统的接收器。
具体实施方式
22.在本技术中，当与诸如“大约”或诸如“大致”或“基本上”的其它类似术语相关联时，测量值、数值、形状和几何基准(例如垂直度和平行度)将认为是不包括由于生产和/或制造误差导致的测量误差或不准确性，并且最重要的是，也不包括与其相关联的数值、测量值、形状或几何基准的轻微偏离。例如，如果与一个值相关联，这些术语优选地表示不超过该值的10％的偏差。
23.此外，在使用时，诸如“第一”、“第二”、“较高”、“较低”、“主要”和“次要”等术语不一定表示顺序、关系的优先顺序或相对位置，而是可以简单地用于清楚地区分它们的不同部件。
24.除非另有说明，作为以下讨论的结果，诸如“处理”、“计算”、“确定”、“计算”等术语是指计算机或类似的电子计算设备的动作和/或过程，其操纵和/或转换表示为物理量的数据，例如计算机系统的寄存器和/或存储器中的电子量，类似地表示为计算机系统、寄存器或其他存储、传输或信息显示设备中的物理量的其他数据。
25.除非另有说明，本技术中报告的测量值和数据应认为是在国际标准大气icao(iso 2533:1975)中进行的。
26.参照附图，根据本发明的太阳能聚光系统整体用数字1表示。
27.接收器1基本上适于插入太阳能聚光系统内部。因此，接收器1可以是太阳能聚光系统的一部分，实际上，太阳能聚光系统包括接收器1和太阳能聚光器100。
28.太阳能聚光器100基本上配置成将太阳光线12集中在预定的点或区域，以便获得聚集的太阳能。
29.特别地，优选地，聚光器100可以包括支撑件11。
30.支撑件11基本上是允许一个或多个部件在地面上被支撑在高处的元件。因此，支撑件11本身能够放置在地面上，并且优选地固定在地面上。
31.因此，支撑件11基本上可以是沿其自身轴线延伸的长物体，例如圆柱形物体，如杆
或塔。
32.聚光器100还包括至少一个反射镜10。
33.镜子10基本上是反射装置，反射装置配置成接收太阳光线12并基于预定的和材料相关的反射角来反射太阳光线12。
34.在现有技术中，用于聚光器的反射装置是众所周知的。
35.镜子10优选地以兼容的方式固定到支撑件11上。特别地，优选地，镜子10固定到支撑件11，使得相对于所述支撑件11确定至少一个自由度，优选两个自由度。
36.具体而言，镜子10配置成将太阳光线12反射向接收器1。
37.接收器1优选包括容器2。
38.容器2基本上优选为盒状元件。在这点上，容器2可以制成一个整体或者可以由多个部件组成。
39.基本上，优选地，容器2包括至少一个壁20。
40.壁20适当地是透明的。事实上，壁20配置成接收来自太阳能聚光器100的太阳光线12。
41.因此，壁20允许太阳光线12穿透到容器2中，使得太阳光线12可以转换成可用的能量。
42.具体而言，太阳光线12储存在壳体的空腔21中。
43.容器2实际上限定了壳体空腔21。空腔21基本上是容器2的内部部分，由于壁20而可从太阳光线12接近，并且配置为容纳接收器1的部件。
44.接收器1还包括转换模块3。
45.转换模块3配置成将取自太阳光线12的太阳能转换成热能和/或电能。
46.因此，转换模块3适当地容纳在靠近壁20的空腔21内。
47.此外，转换模块3优选地通过槽22与壁20分离。
48.因此，槽22是布置在壁20和转换模块3之间的空腔21的一部分。
49.更具体地，转换模块3可以以各种方式构造。
50.例如，通过光伏系统，转换模块3可以利用太阳辐射发电。在这个意义上，转换模块3可以包括第一采集装置30。
51.第一采集装置30优选是光伏的。因此，适当地，如果包括的话，第一采集装置30面向壁20。因此，第一采集装置30可以包括陶瓷支撑件，其上布置有各种多结电池、二极管、连接器、各种电路部件和其他部件。
52.可选地，转换模块3可以配置成将太阳光线12产生的热能转换成电能。
53.因此，转换模块3可以包括第二采集装置31。
54.因此，第二采集装置31配置成采集热量。例如，第二采集装置31可以包括至少一个包括散热翅片或微通道的热交换器。
55.有利地，在优选但非排他的实施例中，接收器1配置成从太阳光线12产生电能和热能。
56.因此，优选地，转换模块包括第一获取设备30和第二设备，采集设备31。
57.此外，第二采集装置31被配置成从第一采集装置30采集热量。
58.更详细地，第二采集装置31包括微通道热交换器，微通道热交换器布置成在与槽
22相对的一侧上与第一采集装置30接触。
59.优选地，第一和第二设备30、31通过粘合层32相互连接。
60.粘合层优选包括聚合物凝胶。特别地，例如，粘合层32可以包括市场上销售的dowsil
tm
se 4450导热粘合剂的材料。
61.有利的是，接收器1还包括透明光学的凝胶4。
62.凝胶4基本上是流体成分，优选为硅树脂类型。例如，凝胶4可以是市场上销售的sylgard
tm
527硅树脂介电凝胶。
63.因此，凝胶4容纳在空腔21内。
64.特别地，有利地，凝胶4配置成至少完全占据槽22。这样，凝胶4能够屏蔽转换模块3。
65.同样，更优选地，凝胶4完全占据空腔21中未被转换模块3占据的部分。这样，凝胶4允许消除空腔21内的任何空余空间。
66.最重要的是，为了便于将凝胶4引入到空腔21中，容器2可以包括一些其他特定的装置。
67.优选地，容器2包括入口23。
68.入口23优选与空腔21流体连通。因此，入口23构造成允许凝胶4引入空腔21或从空腔21排出。
69.因此，入口23可以由沿着容器2的外周布置的穿孔连接器组成。
70.因此，接收器1可以包括盖子5。
71.优选地，盖子5靠近每个入口23布置。
72.盖子5还构造成密封入口23，以便将凝胶4密封在空腔21内。
73.盖子5可以是物理盖子。或者，优选地，盖子5可以由第二聚合物凝胶制成。优选地，包含在盖子5中的凝胶由于热量而具有比凝胶4更小的弹性和膨胀性。
74.适用于盖子5的凝胶的一个例子是市售的dowsil
tm
se 9186黑色、透明或白色粘合剂。
75.由于凝胶4被赋予了特别的膨胀性，特别是相对于粘合层32和盖子5，优选地，容器2可以包括能够吸收凝胶4的膨胀的其他部件。
76.优选地，容器2包括一个或多个轴承24。
77.特别地，轴承24容纳在空腔21内。此外，轴承24配置成与凝胶4成比例地膨胀。术语“成比例”并不意味着膨胀相同，而是指膨胀与凝胶4的膨胀相反。这样，垫24可以补偿凝胶4本身的任何膨胀。
78.例如，如果凝胶4由于热量输入而膨胀，轴承24倾向于成比例地压缩，以避免在容器2中产生过高的内部压力。
79.自然地，容器2可以以各种形状和尺寸呈现。
80.在优选但非唯一的实施例中，容器2限定了延伸轴线2a。
81.当接收器1在聚光器100上使用时，延伸轴线2a以基本平行于反射镜10的延伸轴的方式延伸。
82.此外，优选地，壁20、空腔21和转换模块3沿着延伸轴线2a延伸。
83.此外，优选地，尤其是为了便于实现接收器1，入口23的数量为两个，并且沿着容器
2的延伸轴线2a布置在两个相对的端部。
84.因此，轴承24可以是平行于延伸轴线2a延伸的弹性管状元件。
85.如已经提到的，容器2可以通过连接几个部分制成。例如，容器2可以包括隔热部分25和轮廓罩26，轮廓罩26构造成封闭隔热型材25并限定空腔21。
86.在这个意义上，壁20可以固定到轮廓罩26上。此外，轮廓罩26可以限定从壁20向外发散的导管。发散导管因此可以由次级光学反射镜26a横向界定。
87.在任何情况下，这种类型的装置在现有技术中是已知的。
88.前面在结构方面描述的用于太阳能聚光系统的接收器1的操作基本上类似于任何接收器的操作，最重要的区别在于效率和寿命。
89.本发明包括实现接收器1的新方法。
90.特别地，方法包括至少一个准备阶段。
91.在准备阶段，接收器1布置在可控压力内，通过所述入口23之一，与包括所述凝胶4的外部容器的流体通道连接。
92.腔室可以是加压的壳体，在壳体内可以改变压力。外部容器可以是任何罐。
93.优选地，外部容器的压力也可以以能够通过改变压力来管理外部容器和接收器1之间的凝胶4的流动的方式来控制。
94.换句话说，外部容器和容器2设置有液压回路，凝胶4可以在压力下在所述液压回路中流动。
95.因此，方法包括脱气阶段。在脱气阶段，凝胶4在外部容器内的低压下脱气。
96.例如，所使用的压力可以是几毫巴，使得压力几乎接近于空的。
97.因此，方法包括减压阶段。在减压阶段，腔室以这样的方式减压，以获得比外部容器更低的压力。例如，压力可以等于零，也就是说，可以在腔室产生真空。
98.然后，在减压阶段，凝胶4被推动通过入口23进入空腔21。
99.因此，方法包括一个等待阶段。在等待阶段，预计凝胶4完全充满空腔并到达另一个入口23。
100.优选地，等待阶段是缓慢的，以便于空腔21的完全填充并减少气泡的可能性。尤其是，外部容器的压力和腔室内的压力之间的减小的压力比有助于凝胶4的缓慢渗透。由于这个原因，优选地，外部容器的压力最多增加所包含的或非常低的压力，例如仅增加1毫巴。
101.因此，方法可以包括进一步的封盖阶段。
102.优选地，一旦等待阶段结束，就执行封盖阶段。在封盖阶段，入口23优选地用盖子5堵塞，以便将凝胶4密封在空腔21中。
103.根据本发明，用于太阳能聚光系统1的接收器及其制造方法实现了重要的优点。
104.事实上，接收器1的构造允许限制内部结构的温度增加，所述温度增加依赖于来自太阳辐射的未转换成电能的热量。
105.凝胶4保证的透明度和空腔21的完全饱和保证了光伏板上没有损坏现象。此外，粘合层32进一步促进了散热。
106.接收器1和相关的制造方法还允许光伏电池被有效地屏蔽，以便保持高效率水平。
107.同时，轴承24补偿凝胶4的膨胀，因此，甚至接收器1本身内部的部件脱离的现象也不会发生。
108.本发明涵盖了落入由权利要求限定的发明概念的范围内的变型。
109.在这种情况下，所有的细节可以由等同的元件代替，并且材料、形状和尺寸可以是任意的。

技术特征：
1.用于太阳能聚光系统的接收器(1)，包括:-容器(2)，其包括至少一个透明的壁(20)，所述壁(20)配置成接收来自太阳能聚光器(100)的太阳光线(12),并限定壳体的至少一个空腔(21)，-转换模块(3)，其配置成将取自所述太阳光线(12)的太阳能转换成热能和/或电能，并且容纳在靠近所述壁(20)的所述空腔(21)的一部分内，并且通过槽(22)与所述壁(20)分开，并且其特征在于：还包括-透明光学的凝胶(4)，其容纳在所述空腔(21)内，并且配置成完全占据至少所述槽(22)，以便屏蔽所述转换模块(3)。2.根据权利要求1所述的接收器(1)，其中，所述凝胶(4)完全占据所述空腔(21)中未被所述转换模块(3)占据的部分，从而消除所述空腔(21)中的任何空余空间。3.根据前述权利要求中任一项所述的接收器(1)，其中，所述容器(2)包括与所述空腔(21)流体连通的入口(23)，所述入口(23)配置成允许所述凝胶(4)进入所述空腔(21)或从所述空腔(21)排出，并且所述接收器(1)还包括靠近每个所述入口(23)布置的盖子(5)，所述盖子(5)配置成密封所述入口(23)，以便将所述凝胶(4)气密地封闭在所述空腔(21)内。4.根据前述权利要求中任一项所述的接收器(1)，其中，所述容器(2)包括一个或多个轴承(24)，所述轴承(24)容纳在所述空腔(21)内，并且配置成与所述凝胶(4)成比例地膨胀，以补偿所述凝胶(4)的最终膨胀。5.根据前述权利要求中任一项所述的接收器(1)，其中，所述转换模块(3)至少包括面向所述壁(20)的第一光伏采集装置(30)和配置成从所述第一采集装置(30)采集热量的第二热量采集装置(31)。6.根据前述权利要求中任一项所述的接收器(1)，其中，所述第二采集装置(31)包括热交换器，所述热交换器布置成在相对于所述槽(22)的相对侧上与所述第一采集装置(30)接触。7.根据权利要求3和4所述的接收器(1)，其中，所述容器(2)限定延伸轴线(2a)，所述壁(20)、所述空腔(21)和所述转换模块(3)沿着所述延伸轴线(2a)延伸，所述入口(23)的数量为两个，并且沿着所述延伸轴线(2a)布置在所述容器(2)的两个相对端，并且所述轴承(24)是平行于所述延伸轴线(2a)延伸的弹性管状元件。8.一种太阳能聚光系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的接收器(1)和聚光器(100)，所述聚光器(100)包括支撑件(11)和镜子(10)，所述镜子(10)配置成将所述太阳光线(12)朝向所述接收器(1)反射。9.用于实现根据权利要求7所述的接收器(1)的方法，包括:-将所述接收器(1)布置在可控压力腔室内，通过所述入口(23)之一，与包括所述凝胶(4)的外部容器的流体通道连接，-在所述外部容器内低压下对所述凝胶(4)脱气，-使所述腔室减压，从而产生比外部容器更低的压力，并推动所述凝胶(4)通过所述入口(23)进入所述空腔(21)，-等待所述凝胶(4)完全充满所述空腔(21)并到达另一入口(23)。10.根据权利要求9所述的方法，包括:
‑
在等待阶段结束时，用所述盖子(5)堵塞所述入口(23)，从而将所述凝胶(4)密封在所述空腔(21)内。

技术总结
提供了一种用于太阳能聚光系统的接收器(1),其包括容器(2),容器(2)包括至少一个透明的壁(20),壁(20)配置为接收来自太阳能聚光器(100)的太阳光线(12)并限定至少一个空腔(21)壳体，转换模块(3),其配置成将从太阳光线(12)获取的太阳能转换成热能和/或电能，并且容纳在空腔(21)的靠近壁(20)的部分内，并且通过槽(22)与壁(21)分离，以及透明光学的凝胶(4),其容纳在空腔(21)内，并且配置成完全占据至少槽(22),以便遮蔽转换模块(3)。(22),以便遮蔽转换模块(3)。(22),以便遮蔽转换模块(3)。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：格林艾蒂卡分销有限责任公司
技术研发日：2021.08.23
技术公布日：2023/7/22