CN112437857A - 太阳能集中*** - Google Patents

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F·安茲伊巴隆多
J·尤巴赫卡特吉
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Rioglass Solar SA
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Rio Glass Solar Ltd
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Abstract

本发明涉及一种太阳能集中***(1)和装置，太阳能集中***(1)和装置包括多个太阳能收集器(10)，多个太阳能收集器经配置用于接收、反射和集中在焦点(F)中的辐射，并且通过减小焦距和增加***的有效表面，允许增加当前太阳能集中***的效率，如基于线性菲涅耳收集器的那些的效率。

Description

太阳能集中***
技术领域
本发明涉及一种太阳能集中***和装置，太阳能集中***和装置包括多个太阳能收集器，多个太阳能收集器经配置用于接收、反射和集中在焦点中的辐射，并且通过减小焦距和增加***的有效表面，允许增加当前太阳能集中***的效率，如基于线性菲涅耳收集器的那些的效率。
背景技术
例如，在太阳能领域中，已知有若干类型的能够集中在一个或多个焦点中的太阳能辐射的太阳能收集器，如抛物槽收集器(PTC)和线性菲涅耳收集器。近年来，基于PTC收集器的技术得到了更大的工业发展。太阳能量的利用归因于反射器的精确几何形状以及收集器和接收器作为一个整体跟踪一天中太阳的位置这一事实。尽管具有较低的输出，但是由于可以用易于生产和维护且不需要在接收器中移动的平面反射器构建，因此线性菲涅耳收集器允许优化在做出的投资和获得的输出之间的比率。
线性菲涅耳收集器使用通常布置在水平面中的多个反射器或反射镜。这些反射器通常是平坦的或具有轻微弯曲，即与其他尺寸的反射器相比具有非常大的曲率半径。另一方面，菲涅耳反射器相对于支撑它们的结构是可移动的，使得它们可以根据一天中的所有时间的太阳入射角度定向，单独地或同步地。这种类型的解决方案的示例可以在PCT专利申请号WO2012025356(A1)中找到，该专利申请描述了一种具有枢转镜的菲涅耳太阳能收集器。然而，线性菲涅耳收集器具有一些难以解决的固有问题。
在太阳能集中装置中，收集器之间必须有自由空间，也称为通道，以允许工作人员进入以进行维修任务。在具有PTC的太阳能场中，可以捕获以高入射角度撞击太阳能场的表面的大部分太阳能辐射，包括撞击通道的那些太阳能辐射，这允许长时间段利用太阳能辐射，特别是在一天的早些时间和晚些时候。反过来，常规的线性菲涅耳收集器不能够捕获撞击未由反射器覆盖的表面的辐射，例如通道的辐射，所以未覆盖的表面趋于最小化；在通道的情况下，其宽度趋于最小化，以便最大程度地利用撞击太阳能场的表面的辐射。
太阳能集中装置中的另一个不希望的效果是由挡住光源(例如，太阳)的物体和反射器或接收器产生的阴影。在线性菲涅耳收集器的情况下，反射器本身就是障碍物，并减少利用的光辐射，在这种情况下为太阳能辐射。该问题通常通过分离反射器解决，但是这由此增加了安装收集器所需的表面，从而降低了其成本效益。此外，通过增加反射器之间的分离，焦距也增加了。这意味着反射器对于所有入射角度不是都同样有效的，并且必须安装更多的反射器，以便抵消阴影的影响。
线性菲涅耳收集器的另一个特殊性是，焦点和反射器之间的距离随着反射器更远离收集器的中心定位而增加，其中接收器通常位于收集器的中心。因此，对于每个反射器，焦距是不同的。在理想的收集器中，每个反射器应该具有不同的曲率，以抵消这种现象，但是实际上，使用平面反射器或产生效率损失的具有小曲率的反射器，以最小化成本。
尽管线性菲涅耳反射器理想地在焦线中集中太阳能辐射，但是实际上，焦点转换成焦点表面。在曲面镜的特定情况下，这种光学像差称为像散。焦点表面的大小将尤其取决于制造和组装缺陷、反射器的形状以及反射器和焦点之间的距离。此外，随着太阳能辐射的入射角度增加，焦点表面的尺寸也将增加，特别是在30°之后。
上面提到的问题，如增加焦距的像散或阴影的产生，随着太阳的入射角度增加而变得更加严重。通常，甚至当该***设计有针对每个焦距的反射器时，线性菲涅耳收集器的效率也会随着太阳能辐射的入射角度(θ)增加而降低。
针对上述问题已知的少数解决方案之一包括使用太阳能重新集中器，一种包括以双槽形状的形式的反射表面的元件，该反射表面经配置用于重新引导未朝向接收器管撞击的射线。这些重新集中器需要特殊且非常精确弯曲的基板，这在工作条件下很难确保。另外，材料必须以持续的方式承受高温并保持高反射率。因此，它们是复杂且昂贵的，并且不完全解决上述问题。
发明内容
本发明通过根据权利要求1所述的太阳能集中***和根据权利要求10所述的太阳能集中装置，提出了针对上述问题的解决方案。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。
第一发明方面提供了一种适于集中来自在多个焦点中的太阳能辐射的能量的太阳能集中***，该太阳能集中***包括多个收集器C，多个收集器C经配置用于接收、反射和集中在焦点中的辐射，其中具有j∈{1，...，n}的每个收集器Ci包括
·数量为m的多个反射器R，其中具有j∈{1，...，m}的每个反射器Rj与其他尺寸的反射器相比是平坦的或具有大曲率半径，其中
-每个反射器Rj包括至少一个基板和一个或多个反射表面，其经配置用于反射太阳能辐射能量，
-每个反射器Rj具有大致矩形或正方形形状，具有尺寸a、b，其中a≤b，并且其中b对应于纵向方向，以及
-每个反射器Rj经配置用于围绕反射器Rj的纵轴L旋转，优选地围绕其对称的纵轴旋转；
·至少一个接收器，其经配置用于接收由多个反射器集中的太阳能辐射，并且通过热流体传输能量；其中该至少一个接收器基本上定位在焦点中，并且其中该至少一个接收器包括
-导管，其适于热流体的循环，和
-结构元件，其适于支撑导管并将其定位在焦点中；
·支撑结构，其经配置用于将多个反射器中的每个反射器Rj相对于至少一个接收器以用于每个反射器Rj的给定高度和距离(hj,dj)定位，并且经配置用于允许每个反射器Rj相对于水平面旋转一角度φj，其中角度φj允许反射器Rj反射在焦点中的辐射；
其中该***的特征在于
每个收集器Ci的反射器的布置是这样使得反射器Rij围绕其旋转的纵轴Lij平行地布置，并且包含在至少一个表面上，该至少一个表面的切线在每个纵轴Lij中相对于水平面形成一角度λij，其中每个角度λij证明如果θ是太阳能辐射的入射角度，则其保持对于包括在总时间的1％和50％之间的总年度太阳能辐射时间段
90°≥θ＞90°-λij；i∈{1，...，n}；j∈{1，...，m}；
和其中
每个收集器Ci通过用于太阳能辐射的无障碍物的通道与相邻的收集器Ci±1分离，或者通过通道在与收集器相当的高度处与障碍物分离，其中通道具有至少一个距离D的宽度，其中
D＞0.
在整个文件中，焦点将理解为其中由***反射的太阳能辐射的射线会聚的几何位置。***的接收器有利地定位在焦点中，以利用最大可能的能量。对于收集器的给定部分，有单个焦点，并且由于它是线性类型的收集器，因此收集器的无限部分的焦点的几何位置形成一条线，称为焦线。为了简单起见，根据上下文，在这里将考虑到焦点既指一部分的焦点，又指收集器的焦线。
在整个文件中，将考虑到将第一收集器与第二相邻的收集器分离的距离D对应于在布置在收集器的端部处的反射器的纵轴之间的距离。
太阳能集中***被视为包括数量为n的多个收集器，其中n是非零的自然数；在其最简单的情况下，太阳能集中***可以包括单个收集器，尽管出于将在下面阐述的原因，太阳能集中***将优选地包括至少两个收集器。为了更清楚起见，已经选择i以识别一组n个收集器中的任何一个收集器C。收集器中的每个收集器经配置用于接收、反射和集中在焦点中的辐射。
每个收集器必须同样具有至少一个反射器，尽管每个收集器有利地包括数量为m的多个反射器，其中m是非零的自然数。在更特别的实施例中，每个收集器包括至少三个反射器。甚至更有利地，反射器具有四边形、正方形或矩形的形状。这些反射器可以由一个或多个反射元件形成，该反射元件在特定实施例中是反射镜。反过来，例如，反射镜由一个或多个反射表面和诸如玻璃等基板形成。为了更清楚起见，已经选择了j以识别属于收集器Ci的数量为m的多个反射器中的任何一个反射器Rj。以类似的方式，识别太阳能集中***的数量为n×m的多个反射器中的任何一个反射器Rij。
在特定实施例中，每个收集器Ci的m个反射器具有单个焦点。
在整个本文件中，将认为接收器的功能是接收所反射的太阳能辐射、将太阳能传输到热流体和允许此流体的运动的功能。为了允许流体的运动，接收器包括适合于执行前述功能的导管。例如，具有高比热容量的多种流体可以用作热流体，如能够承受高温的合成油。在特定实施例中，热流体是水。
在特定实施例中，每个收集器包括单个接收器。
在另一个特定实施例中，至少一个接收器包括适于传输热流体的多个简单导管；在特定实施例中，集中***包括至少一个抽空的接收器。在本文中，将认为抽空的接收器包括在流体循环通过的导管和外部介质之间的真空室，其中此真空室的功能是最小化通过在由导管传输的热流体中的传导和对流的热损失的功能。
结构元件经配置用于保持接收器在其焦点位置中，并且有利地允许最小化热损失和承受各种元素的作用，例如风的作用。将认为此结构元件是常规类型的结构元件。
收集器的支撑结构经配置用于将反射器支撑在给定的位置中，承受各种元素的作用，并且允许其围绕纵轴的旋转。将认为支撑结构是常规的，并且有利地帮助减少在反射器上的阴影。
根据本发明，反射器相对于纵轴旋转，以便维持反射条件(即只要有可能，太阳能辐射就在接收器上反射)。为此，如果相对于水平面为每个反射器Rij限定一个角度φij，则以下必须保持
Figure BDA0002833356880000051
其中(hij,dij)是分别在反射器Rij和对应的接收器之间的高度和水平距离，并且θ是太阳能辐射的入射角度。在本文中，将理解的是从垂直于水平面的角度测量太阳能辐射的入射角度，或者换句话说，太阳能辐射的入射角度将在中午为θ＝0°，并且当它平行撞击水平面时，θ＝90°。
作为解决上述问题的方法，本发明提出了一种太阳能集中***，其中，反射器布置在不同高度处，其纵轴平行布置，而不是如常规的菲涅耳解决方案中包含在单个水平面中。根据本发明，反射器的纵轴限定一个表面，该表面满足以下条件：与每个纵轴Lij上的表面相切的直线与水平面形成的角度(λij)对于特定的时间段必须保持：
θ＞90°-λij，
或者换句话说，对于给定的时间段，太阳能辐射在纵轴中的切线直线和水平面之间撞击。为了防止反射器本身在剩余反射器上产生阴影，对于n×m个角度λ的最小角度λij，必须保持前述条件。实际上，在一天的前几个小时和最后几个小时保持此条件。该时间段的准确持续时间将取决于纬度和日期，这是太阳的方位角和仰角的函数。
根据本发明，该***包括在两个相邻收集器之间产生阴影的无障碍物的空间。在整个文件中，此空间也将称为通道，并且它允许工作人员进入以进行施工、操作和维护任务。此外，通道允许太阳能辐射以高角度θ在反射器上入射，特别是当由于无障碍物而保持条件θ＞90°-λij时。
在本文中，将认为上孔径(AU)限定为平行于水平面测量的在收集器的端部之间的最大宽度。这个值用于计算由常规线性菲涅耳集中器在给定时间(与θ的余弦成比例)反射的能量，并且它允许建立参考值，以比较本发明的效率。因此，为了计算***效率，将称为侧向孔径并在下面限定的孔径必须添加到(常规的)上孔径。在本文中，必须理解的是即使对线性量值(例如，距离、宽度等)做出了参考，但是这些量值实际上对应于就每收集器的长度单位的宽度而言表示的表面。
反射器在不同水平处的布置以及相邻收集器之间的通道的存在允许更好地利用在高入射角度的太阳能辐射。考虑到通道测量出距离D，则允许太阳能辐射通过收集器的侧面进入的距离称为收集器的侧向孔径(AL)。
侧向孔径和上孔径之和也有利地称为总有效孔径ATe。
在特定实施例中，如果限定了至少包含收集器Ci的两个反射器的纵轴的倾斜平面，则所述平面与水平面形成一角度εi，并且经证明对于包括在总时间的1％和50％之间的总年度太阳能辐射时间段
90°≥θ＞90°-εi；i∈{1，...，n}.
有利地，太阳能集中***允许反射以下辐射：反射器通过上孔径AU接收的辐射和反射器通过侧向孔径AL接收的辐射，上孔径AU限定为在平行于水平面测量的收集器的端部之间的最大宽度，侧向孔径AL限定为：
Figure BDA0002833356880000061
其中B是限定与水平面形成角度εi的倾斜平面的纵轴之间的距离。有利地，根据本发明，由至少包含两个反射器的纵轴的平面与水平面形成的角度εi对于特定时间段必须保持：
θ＞90°-λij，
或者换句话说，对于给定的时间段，太阳能辐射在包含纵轴的平面和水平面之间撞击。有利地，根据本发明，通道允许对于高角度θ的在反射器上的太阳能辐射的入射，特别是当由于缺乏障碍物而保持条件θ＞90°-εi时。
在特定实施例中，在倾斜平面中包含的至少两个纵轴对应于位于收集器的较大高度和较低高度处的至少两个反射器。在另一个特定实施例中，倾斜平面中包含的至少两个纵轴对应于位于收集器的端部处的至少两个反射器。
在特定实施例中，反射器根据南北地理取向基本上对准。
有利地，根据南北取向的反射器的布置允许反射器通过根据纵轴的旋转运动跟踪全天的太阳运动，并且对于一天的大部分时间，将太阳能辐射反射到接收器上。还将理解的是，反射器的南北取向允许在取向中的某些变化。
在特定实施例中，数量为n×m的多个反射器中的每个反射器以距“至少一个接收器”的距离布置，该距离限定为
Figure BDA0002833356880000071
其中在数量为n×m的多个反射器的任何两个反射器的距至少一个接收器的距离之间的比率等于包括在0.7和1.3之间的值。
在特定实施例中，数量为n×m的多个反射器的每个反射器Rij的距至少一个接收器的距离
Figure BDA0002833356880000072
基本上是相等的，并且还与反射器的焦距基本一致。
有利地，定位反射器使得它们具有距接收器非常相似的距离，并且使得它们随着收集器的焦距而变得越来越近，这允许减小反射器的像散并增加集中***的效率。同时，反射器的位置还允许部分地减小对于高入射角度θ的相差。
在特定实施例中，通道的宽度D基本上测量在1米和3米之间。
在另一个特定实施例中，通道的宽度D保持
Figure BDA0002833356880000073
其中AU是在其最末端点之间的平行于水平面测量的收集器的上孔径。
有利地，集中***，如所描述的集中***，允许比具有相同收集器宽度的常规收集器更好地利用表面和太阳能辐射。
甚至更有利地，对于等于收集器的上孔径的一半的通道宽度，证明了对于安装成本的最小增加，***效率的增加是最大的。
在特定实施例中，太阳能集中***还包括至少一个致动装置，以改变反射器Rij的角度φij，其中每个反射器Rij的运动相对于其他反射器可以是单独的或同步的。
为了利用最大量的能量，反射器必须全天不断地改变其位置，从而跟踪太阳。为此，一个或多个致动装置或致动器旋转反射器，以便保持反射条件。由于角度φij取决于反射器Rij相对于接收器的位置，所以优选地，该运动应该是单独的。有利地，通过其对应角度φij的单独调节，可以最大化每个反射器的输出。
然而，为每个反射器并入一个致动器可能是不切实际的。降低安装成本的一种方法可以是，通过为每个收集器安装单个致动器，该单个致动器通过一机构在每个反射器中产生所需的旋转。
在另一个实施例中，至少一个接收器包括真空管型导管，或者它包括多个简单导管。
抽空的导管或真空管广泛在抛物槽收集器中应用，并且它们被认为具有高的输出。出于这个原因，接收器有利地并入此类型的导管，以获得高的输出。以可替代的方式，可以使用具有较少益处但较低成本的多个简单导管。
在另一个特定实施例中，每个角度λij保持以下条件：
λ11＝λ12＝…＝λnm＝λ；i∈{1，...，n}；j∈{1，...，m}.
由此，反射器的轴线根据倾斜平面对准。有利地，根据相对于水平面具有特定角度的倾斜平面的收集器的布置简化支撑结构的构造，该支撑结构可以由常规的直梁构建。
在又一特定实施例中，保持以下条件：
λ＝24°.
有利地，对于具有常规尺寸的装置，24°的角度一方面允许容易地进入位于收集器的端部处的接收器，并且另一方面允许高度利用集中器的侧向孔径。
在另一个特定实施例中，它保持
λ＝εi＝24°.
在另一个实施例中，每个收集器Ci的数量为n的多个反射器分组在两个部分中，该两个部分对称地布置在至少一个接收器的任一侧上。
根据此实施例，反射器位于接收器的两侧上，优选地以对称的方式排序，使得随着太阳能辐射全天改变其入射角度，总是有反射器的一个部分接收最大量的太阳能辐射。有利地，所描述的布置允许布置反射器，使得在任何两个反射器的距接收器的距离之间的比率等于包括在0.7和1.3之间的值。有利地，所描述的布置允许布置反射器，使得它们基本上在距接收器的相同距离处，优选地在其焦距处。
在另一个特定实施例中，在其上包含反射器围绕其旋转的纵轴的表面是二次表面，特别是圆柱体、双曲线圆柱体、抛物线圆柱体或椭圆形圆柱体或前述的部分。
有利地，根据二次表面的反射器的布置，特别是根据双曲半圆柱体的表面以对称的方式将反射器布置在接收器的两侧上，允许使收集器的性能更类似于常规的抛物槽收集器的性能。
在特定实施例中，在其上包含反射器围绕其旋转的纵轴的表面是划分平面，该划分平面包括倾斜于水平面的两个对称分支或臂状物。
有利地，在包括在总时间的1％和50％之间的总年度太阳能辐射时间段期间，太阳能辐射在由收集器的分支或臂状物之一形成的平面之一和水平面之间撞击收集器。
在第二发明方面，本发明提供一种太阳能集中装置，该太阳能集中装置包括根据第一发明方面的太阳能集中***。该装置有利地包括利用流体的热能量或例如在适当时将流体的热能量转换成另一种形式的能量、电能所需要的元件。
在本申请文件(包括权利要求书、说明书和附图)中描述的所有特征和/或方法的步骤可以以任何组合方式进行组合，除了此类相互排斥的特征的组合以外。
附图说明
基于仅通过参照附图的非限制性的说明性示例的方式给出的优选实施例的以下详细描述，将更好地理解本发明的这些及其他特征和优点。
图1示出了从正面看的具有由通道分离的两个收集器的***。
图2示出了具有由通道分离的两个收集器的***的透视图。
图3示出了在太阳能辐射的入射角度、反射器的位置等之间的几何关系。
图4a-图4b示出了用于***的两个实施例的侧向孔径的几何定义。
具体实施方式
本发明允许相对于常规的线性菲涅耳集中***并具有比基于抛物槽集中器的集中***更低的成本的太阳能集中***的改进。
实施例
在具体实施例中，集中***(1)位于城市塞维利亚附近，对应于北纬37°26’38”，并且简单地说，将认为集中***(1)包括仅两个收集器(10)，具有通道(14)在如图3中所示的两个收集器之间。有利地，两个收集器(10)均平行地布置，并且根据南北轴线定向，以利用最大可能量的能量。每个收集器(10)包括一组十二个反射器(12)，这些反射器具有小的曲率，其半径在6000mm和8000mm之间，沿对称的断面布置，这将是反射器(12)的V形布置的等同物；为了简单起见，一些附图仅示出了反射器的一部分。由此，在每个收集器(10)中，反射器(12)将分成两个臂状物或分支；如果反射器从左到右编号，则从南看，在每个收集器(10)中，第一分支或左分支将包括反射器1至反射器6，并且第二分支或右分支将包括反射器7至反射器12。由于其简单性，此布置是特别有利的，因为支撑结构(13)可以通过直梁或型材以常规的方式构建。由此保持在任何两个反射器(12)的距接收器(11)的距离之间的比率等于包括在0.7和1.3之间的值，至少部分地减小了失真。
如图2中所示，每个收集器(10)包括测量长度约4m的线性接收器(11)，该接收器由具有真空室或抽空的管的导管(11.1)形成，用于传输在此示例中是过热的水的热流体。接收器(11)通过结构元件(11.2)支撑，该结构元件是附接到支撑结构(13)并将接收器(11)保持在与收集器(10)的焦点(F)一致的高位置中的简单结构。
在图1和图3中所示的此实施例中，每个反射器(12)由测量长度(b)为1320mm和宽度(a)为529mm的三个平面镜形成，三个平面镜一个接一个地平行于线性接收器(11)布置，并且在能够围绕这些镜的纵轴(12.3)相对于水平面旋转一角度φij的框架上组装；在此示例中，纵轴(12.3)与这些镜的对称轴重合。
在每个收集器(10)中，十二个反射器(12)分组在六个反射器(12)的两个部分中，其中每个部分布置在接收器(11)的任一侧上。这些部分之一的反射器(12)经布置，其纵轴(12.3)平行，并且其纵轴(12.3)包含在相对于水平面的倾斜平面中。在此示例中，包含反射器(12)的纵轴(12.3)的平面与水平面形成一角度λ＝24°。因此，两个收集器中的每个收集器的角度ε1、ε2等于λ。
此外，当角度λ＝24°时，端部的反射器，即在较大高度处的那些，使得操作员可相对容易地进入，因为它们在距下层约1.25m处。
此角度取决于塞维利亚的纬度，并且对应于太阳的入射角度(θ)对于其中有太阳能辐射的时间的三分之一(1/3)，或者换句话说，对于白天时间的三分之一(1/3)保持以下条件的值：
θ＞90°-λij；i∈{1，...，n}；∈{1，...，m}。
这种关系意味着，对于一年中白天时间的33.33％，太阳能辐射在包含反射器(12)的纵轴(12.3)的平面下方撞击，或者可替代地，太阳的入射角度是θ>66°，这将对应于一天中的前几个小时和最后几个小时。
因此，通过选择一天中的时间，其中θ＝70°(参见图3和图4)，保持侧向孔径的条件，并且对于反射器R112(即第一收集器的最后反射器：i＝1；j＝12)，具有高度为h112＝2042mm；距接收器的距离为d112＝2787mm：
Figure BDA0002833356880000111
其是以侧向孔径模式保持反射条件的角度。在这种情况下，参数B测量为B＝2701mm。在这种情况下，收集器具有6024mm的宽度，并且其上孔径是：
AU＝6024mm
所以通道D的宽度测量为：
Figure BDA0002833356880000112
Figure BDA0002833356880000113
AL＝592.1mm
试验
如所讨论，根据所描述的太阳能集中***，与根据本领域普通实践的集中***相比，对于其中太阳的仰角低于24°的时间段，上面描述的实施例对于分离开的集中器的情况允许29.2％的光学输出的提高，并且对于由测量为3m的通道(D＝3m)包围的收集器的情况允许13.3％的光学输出的提高。
在本发明的上下文中，光学输出理解为在到达接收器的辐射和可用的辐射之间的比率。
为了得出这些结论，在三种特定情况下：无侧向孔径的收集器(等同于无通道的收集器)、分离开的收集器和具有在两侧上测量为3m的通道的收集器，本发明人对于与上述收集器一样的收集器(λ＝24°)进行了光学输出计算的计算机模拟，该收集器位于与塞维利亚相同的纬度，包括测量长度为28m且具有175.8㎡反射表面的收集器。
该计算机计算通过Tonatiuh软件(一个开源程序)执行，并且由能源创新中心(Centro Nacional de Energías Renovables)(CENER)启动；该软件的版本2.2.4在http://iat-cener.github.io/tonatiuh/是可用的。Tonatiuh软件允许太阳能集中***的光学能量模拟。它结合了射线追踪与蒙特卡洛方法，以模拟各种***的光学性能。
除了上面阐述的设计值外，考虑了以下计算参数：
Figure BDA0002833356880000121
Figure DA00028333568857241
根据前面的值，Tonatiuh软件为每种情况提供了171个光学输出结果，在以下三张表中示出。突出显示的单元格示出了物理上可能的用于指定纬度(塞维利亚)的值。
表1.用于无通道(D＝0；参照情况)的情况的光学输出：
Figure BDA0002833356880000122
Figure BDA0002833356880000131
表2.用于分离开的收集器(D→∞)的情况的光学输出：
Figure BDA0002833356880000132
表3.用于具有测量为3m的通道(D＝3m；实施例)的情况的光学输出：
Figure BDA0002833356880000141
总结：
对于对应于表2和表3的情况，仅考虑物理上可能的用于指定纬度的输出之和，光学输出之和与参考情况(即无通道(D＝0m)的情况)比较，并且发现了以下内容：
-对于分离开的收集器(表2)的情况，光学输出提高29.2％。
-对于具有测量为3m的通道的集中***(表3)的情况，光学输出提高13.3％。

Claims (13)

1.一种适于集中来自在多个焦点(F)中的太阳能辐射的能量的太阳能集中***(1)，所述太阳能集中***(1)包括多个收集器C(10)，所述多个收集器C(10)经配置用于接收、反射和集中在焦点(F)中的辐射，其中具有i∈{1，...，n}的每个收集器Ci(10)包括
·数量为m的多个反射器R(12)，其中具有j∈{1，...，m}的每个反射器Rj与其他尺寸的所述反射器(12)相比是平坦的或具有大曲率半径，其中
-每个反射器Rj(12)包括至少一个基板(12.1)和一个或多个反射表面(12.2)，其经配置用于反射太阳能辐射能量，
-每个反射器Rj(12)具有大致矩形或正方形形状，具有尺寸a、b，其中a＜b，并且其中b对应于纵向方向，以及
-每个反射器Rj(12)经配置用于围绕所述反射器Rj(12)的纵轴L(12.3)旋转，优选地围绕其对称的纵轴旋转；
·至少一个接收器(11)，其经配置用于接收由所述多个反射器(12)集中的所述太阳能辐射，并且通过热流体传输所述能量；其中所述至少一个接收器(11)基本上定位在焦点(F)中，并且其中所述至少一个接收器(11)包括
-导管(11.1)，其适于热流体的循环，和
-结构元件(11.2)，其适于支撑所述导管(11.1)并将其定位在所述焦点(F)中；
·支撑结构(13)，其经配置用于将所述多个反射器(12)中的每个反射器Rj(12)相对于所述至少一个接收器(11)定位在用于每个反射器Rj(12)的给定高度和距离(hj,dj)处，并且经配置用于允许每个反射器Rj(12)相对于水平面旋转一角度φj，其中所述角度φj允许所述反射器Rj(12)反射在所述焦点(F)中的辐射；
其中所述***(1)的特征在于
每个收集器Ci(10)的所述反射器(12)的布置是这样使得所述反射器Rij(12)围绕其旋转的纵轴Lij(12.3)平行地布置，并且包含在至少一个表面上，所述至少一个表面的切线在每个纵轴Lij(12.3)中相对于所述水平面形成一角度λij，其中每个角度λij证明如果θ是太阳能辐射的入射角度，则其保持对于包括在总时间的1％和50％之间的总年度太阳能辐射时间段
90°≥θ＞90°-λij；i∈{1，...，n}；j∈{1，...，m}；
以及
每个收集器Ci(10)通过用于所述太阳能辐射的无障碍物的通道(14)与相邻的收集器Ci±1分离，或者通过通道(14)在与所述收集器相当的高度处与障碍物分离，其中所述通道(14)具有在所述收集器(10)之间的最窄点处测量的至少一个距离D的宽度，其中
D＞0
并且其中每个收集器Ci(10)的所述数量为m的多个反射器(12)分组在两个部分中，所述两个部分对称地布置在所述至少一个接收器(11)的任一侧上。
2.根据前述权利要求所述的太阳能集中***(1)，其特征在于如果限定了至少包含收集器Ci(10)的两个反射器(12)的所述纵轴(12.3)的倾斜平面，则所述平面与所述水平面形成一角度εi，并且证明对于包括在总时间的1％和50％之间的总年度太阳能辐射时间段
90°≥θ＞90°-εi；i∈{1，...，n}。
3.根据前述权利要求所述的太阳能集中***(1)，其特征在于包含在所述倾斜平面中的所述至少两个纵轴(12.3)对应于位于所述收集器(10)的更大高度和更低高度处的至少两个反射器(12)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于所述反射器(12)根据南北地理取向基本上对准。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于数量为n×m的多个反射器(12)中的每个反射器Rij(12)布置在距所述至少一个接收器(11)的一距离处，所述距离限定为
Figure FDA0002833356870000021
其中在距所述数量为n×m的多个反射器(12)中的任何两个反射器的所述至少一个接收器(11)的距离之间的比率等于包括在0.7和1.3之间的值。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于所述通道(14)的宽度D基本上测量在1米和3米之间。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于所述通道(14)的宽度D保持为
Figure FDA0002833356870000031
其中AU是在其端点之间平行于所述水平面测量的收集器(10)的上孔径。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于所述太阳能集中***(1)还包括至少一个致动装置，以改变所述反射器Rij(12)的角度φij，其中每个反射器Rij(12)的运动相对于其他反射器(12)可以是单独的或同步的。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于所述至少一个接收器(11)包括真空管型导管(11.1)，或者所述至少一个接收器(11)包括多个简单导管。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于每个角度λij保持以下条件：
λ11＝λ12＝…＝λnm＝λ；i∈{1，...，n}；j∈{1，...，m}。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于保持以下条件：
λ＝24°。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的太阳能集中***(1)，其特征在于其上包含所述反射器(12)围绕其旋转的所述纵轴(12.3)的表面是二次表面，特别是圆柱体、双曲圆柱体、抛物线圆柱体或椭圆圆柱体或前述的部分。
13.一种集中装置(100)，所述集中装置包括根据权利要求1至权利要求12中的任一项所述的太阳能集中***(1)。
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