JP2021534722A - ツリー構造を有する太陽エネルギー収集装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は一般に、光および熱エネルギーを含む、太陽エネルギーを集め、その集められたエネルギーを電力へと変換する、太陽エネルギー変換システムに関するものである。より詳細には、本開示は、周囲条件に開放され、集められる太陽エネルギーを最大とすべく「ツリー」の形に配置される太陽エネルギー収集装置のアセンブリを有する太陽エネルギー収集システムを含んでいる。
再生可能、高効率でかつ費用対効果の大きいエネルギー源は地球規模でますます必要になっている。ますます高価で、信頼性が低く、環境リスクの大きな化石燃料と、電力を含む、エネルギーの世界的な需要の高まりとにより、代替となる、安全でクリーンで広く使用可能で、費用対効果が大きく、環境にやさしく、そして再生可能な形態のエネルギーが必要とされている。太陽電池を用いた太陽光(Solar photovoltaic(PV))発電は、住宅用、商業用、産業用そして公益事業での用途のニーズを満たすのに、唯一適している。したがって、一般に太陽電池デバイス、特に太陽電池アレイは、極めて効率的であることが望まれている。太陽電池アレイをできる限り効率的にすることで、その全体的な受け入れはますます拡がるだろう。そのうえ、太陽エネルギーの明らかな環境上の利点は、人々が使用することの利益によって、さらに高められる。
上記課題に対処するため、本発明は多重反射を介して光エネルギーと熱エネルギーとを捕捉し、エネルギーを電気に変換することを目的とする。すなわち、本発明では、高価な反射防止層を必要としない。さらに、本発明では、ソーラーパネルに受け取られた熱エネルギーはタービン発電機を作動させる熱気の煙突効果を通じて、電気エネルギーに変換される。そうすることにより、それは、ソーラーパネルを周囲の温度に近づけることで、ソーラーパネルの効率を維持する。
本発明のさらなる特徴と利点とは、提案されたソーラーパネルのより好ましいものの排他的ではないような実施形態の説明からより明らかになり、添付の図面では、本発明を限定しないような例示のみによって示される。
さて、以下、本発明の実施形態について、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照しながら、より十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書に記載された例示の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、本明細書で説明される実施形態は、本開示が完璧かつ完全であり、本発明の全範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。同じ参照符号は全体を通して同じ要素を指す。添付の図面を参照する際の便宜のために、方向に関わる用語は、参照と例示のみのために使用される。例えば、「上部の」、「下部の」、「上に」、「下に」、「頂部」、「底部」などの方向に関わる用語は、関係位置を示すために使用されている。
Claims (20)
- 太陽エネルギー収集システムであって、
内部の空洞および中心柱の高さに沿って1つ以上の開口部を含む前記中心柱と、
1つ以上のソーラーパネルアセンブリと、
前記中心柱の頂部に配置され、かつ、回転ハブと、前記開口部を介して前記中心柱の前記内部の空洞に入る気流を受け取るように構成された複数のブレードとを有する発電タービンと、
各ソーラーパネルアセンブリの1つ以上の光電池と前記発電タービンとから得られる電力を供給するための複数の電気導体と、を備えており、
前記1つ以上の開口部は、前記中心柱の前記内部の空洞へ空気が流れることを可能にし、
各ソーラーパネルアセンブリは、
前記1つ以上の光電池を有し、かつ、前記中心柱から半径方向に延在する、第1のソーラーパネルと、
前記1つ以上の光電池を有し、前記中心柱から半径方向に延在し、かつ、前記第1のソーラーパネルの下に配置される、第2のソーラーパネルと、
前記1つ以上の光電池を有し、かつ、前記第1のソーラーパネルと前記第2のソーラーパネルと、の間に縦に配置される、第3のソーラーパネルと、を備え、
前記第3のソーラーパネルは、前記中心柱に近接しており、前記第1のソーラーパネルと前記第2のソーラーパネルとのそれぞれの自由端は、前記第1のソーラーパネルと、前記第2のソーラーパネルと、前記第3のソーラーパネルと、の間に空洞を形成するように離隔されており、光は、前記空洞に入射し、前記第1のソーラーパネルと、前記第2のソーラーパネルと、前記第3のソーラーパネルとの前記1つ以上の光電池により吸収されて、電力を発生させ、
前記気流は、上方に移動し、前記複数のブレードを駆動し、前記回転ハブを回転させ、電力を発生させる、太陽エネルギー収集システム。 - 前記第1のソーラーパネルは、熱伝導性の上面を含み、前記1つ以上の光電池は、下面に沿って配置されて、光を吸収および反射し、
前記第2のソーラーパネルの前記1つ以上の光電池は、上面に沿って配置されて、光を吸収および反射し、前記第2のソーラーパネルはまた、熱伝導性の下面を有し、
前記第3のソーラーパネルの前記1つ以上の光電池は、外面に沿って配置されて、光を吸収および反射し、前記第3のソーラーパネルはまた、熱伝導性の内面を有する、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。 - 前記中心柱上に異なる高さで同心に積み重ねられた2つ以上のソーラーパネルアセンブリを備え、各ソーラーパネルアセンブリは、前記中心柱内の前記1つ以上の開口部のうちの1つの開口部によって分離される、請求項2に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記1つ以上のソーラーパネルアセンブリの各々の前記第2のソーラーパネルは、前記ソーラーパネルアセンブリの前記第1のソーラーパネルを越えて半径方向に延在する、請求項3に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記1つ以上の開口部の各々は、前記中心柱の前記内部の空洞内の1つのエアダクトに対応し、前記気流は、各エアダクトを通って移動する、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記ソーラーパネルの熱伝導性の表面は、前記開口部を通じて前記内部の空洞の中へ、熱気を含む前記気流を導く、請求項3に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記内部の空洞内の前記気流は、前記中心柱の頂部に取り付けられたノズルにより濃縮される、請求項6に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記ノズルを通る前記気流は、前記タービンの回転を作動させる前記複数のブレードに力を付与する、請求項7に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記ソーラーパネルアセンブリは、前記第3のソーラーパネルの少なくとも一端に、熱気が前記空洞から出ていくことを可能にする貫通孔を含む、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記第1のソーラーパネル及び前記第2のソーラーパネルの前記それぞれの自由端は、それぞれ、各ソーラーパネルアセンブリの前記空洞内に光を反射するように構成された上方への反りを含む、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記第1のソーラーパネルおよび前記第2のソーラーパネルの前記それぞれの自由端の近傍に、前記空洞内に配置された1つ以上の光分散性の媒体をさらに含む、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 隣接する複数のソーラーパネルアセンブリは、1つのソーラーパネルアセンブリのボトムソーラーパネルの周囲が、隣接して下にあるソーラーパネルアセンブリのトップソーラーパネルの周囲を越えて延在しないように配置される、請求項3に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記中心柱を取り付けるための基部をさらに備え、
前記基部は、前記システムによって生成された電気エネルギーを蓄えるための少なくとも1つのバッテリと、電力インバータと、エアポンプとを含む、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。 - 1つ以上のソーラーパネルアセンブリおよび発電タービンを覆うための、透明なシェルをさらに備える、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記透明なシェルは、フィルターを通して周囲の空気が流入するのを可能にし、前記周囲の空気が前記システムから出ていくことのできる開口を有し、かつ、前記透明なシェルの外面に、デブリを除去するために気流を噴霧するダクトを含む、請求項14に記載の太陽エネルギー収集システム。
- 前記ソーラーパネルアセンブリは、前記中心柱に取り付けられ、前記第1のソーラーパネル、前記第2のソーラーパネルおよび前記第3のソーラーパネルを支持する、1つ以上のラックをさらに備え、
前記1つ以上のラックは、空気および光の通過を妨げない開口を含む、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。 - 各ソーラーパネルアセンブリの前記第1のソーラーパネルおよび前記第2のソーラーパネルは、前記1つ以上の光電池のそれぞれを収容する透明なシェルを含む、請求項1に記載の太陽エネルギー収集システム。
- ソーラーパネルおよび熱気タービンから電力を作り出すための方法であって、
複数のソーラーパネルを中心柱の周囲に同心に積み重ねる工程と、
空気を気流タービンに付与するために、前記中心柱の内部に形成された複数のエアダクトを通じて、前記中心柱の複数の開口部をノズルと接続する工程と、
前記ソーラーパネルおよび気流タービンから収集されたエネルギーを供給する工程と、を含み、
前記複数のソーラーパネルは、鉛直方向に離隔され、円錐構造を形成するように配置される、ソーラーパネルおよび熱気タービンから電力を作り出すための方法。 - 電力を発生させるための装置であって、
ソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルの表面に取り付けられた透明な収容部と、
前記ソーラーパネルの前記表面に取り付けられ、かつ、前記透明な収容部内に収容される複数の太陽エネルギー収集システムと、を備えており、
各太陽エネルギー収集システムは、
内部の空洞および中心柱の高さに沿って1つ以上の開口部を含む前記中心柱と、
1つ以上のソーラーパネルアセンブリと、
前記中心柱の頂部に配置され、かつ、回転ハブと、前記開口部を介して前記中心柱の前記内部の空洞に入る気流を受け取るように構成された複数のブレードとを有する発電タービンと、
各ソーラーパネルアセンブリの1つ以上の光電池と前記発電タービンとから得られる電力を供給するための電気導体と、を備えており、
前記1つ以上の開口部は、前記中心柱の前記内部の空洞へ空気が流れることを可能にし、
各ソーラーパネルアセンブリは、
前記1つ以上の光電池を有し、かつ、前記中心柱から半径方向に延在する、第1のソーラーパネルと、
前記1つ以上の光電池を有し、前記中心柱から半径方向に延在し、かつ、前記第1のソーラーパネルの下に配置される、第2のソーラーパネルと、
前記1つ以上の光電池を有し、かつ、前記第1のソーラーパネルと前記第2のソーラーパネルと、の間に縦に配置される、第3のソーラーパネルと、を備え、
前記第3のソーラーパネルは、前記中心柱の近傍にあり、前記第1のソーラーパネルと前記第2のソーラーパネルとのそれぞれの自由端は、前記第1のソーラーパネルと、前記第2のソーラーパネルと、前記第3のソーラーパネルと、の間に空洞を形成するように離隔されており、光は、前記空洞に入射し、前記第1のソーラーパネルと、前記第2のソーラーパネルと、前記第3のソーラーパネルとの前記1つ以上の光電池により吸収されて、電力を発生させ、
前記気流は、上方に移動し、前記複数のブレードを駆動し、前記回転ハブを回転させ、電力を発生させる、電力を発生させるための装置。 - ソーラーファームシステムであって、
請求項19に記載の装置を複数備え、
各装置は、各装置の各太陽エネルギー収集システムに取り付けられた一連のダクトによって中央の発電タービンに接続され、
各一連のダクトは、接続エアダクトによって前記中央の発電タービンにさらに接続され、
気流は、各太陽エネルギー収集システムから前記一連のダクト内に進み、前記接続エアダクト内に進み、前記中央の発電タービンを通って発電する、ソーラーファームシステム。
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