TW201405081A - 漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統 - Google Patents

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Abstract

一種漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其包含一浮體機構;一與浮體機構結合之調節機構;以及一與調節機構結合且位於浮體機構上方之太陽能發電機構。藉此,可設於水面使用,且以調節機構利用所放置環境之水源使浮體機構沉入於水平面下,並以調節機構調整太陽能發電機構至特定之傾斜角度,以配合所放置環境之水位深淺及不同之太陽光源產生所需之追日角度,而達到結構簡單、準確追踪太陽光伏以及提升發電效率之功效。

Description

漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統
本發明是有關於一種漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,尤指一種可設於水面使用,且以調節機構利用所放置環境之水源使浮體機構沉入於水平面下,並以調節機構調整太陽能發電機構至特定之傾斜角度,以配合所放置環境之水位深淺及不同之太陽光源產生所需之追日角度,而達到結構簡單、準確追踪太陽光伏以及提升發電效率之功效者。
按,近年來,替代能源需求殷切,使得再生能源之運用與發展呈現快速的成長,但無論是風力、熱能、水力、太陽能發電,皆需佔用一定的土地面積,加上世界人口數不斷攀升,未來的土地供給勢必更為緊縮與昂貴,對於人類的居住環境品質、糧食的生產條件也都構成嚴重的威脅。
然,由於太陽能是一種潔淨與取之不盡的自然資源;太陽能發電雖為最具潛力的再生能源,而太陽能發電廠若要獲得傳統電廠的發電量,並能穩定供給電力的規模,所需的土地面積,恐怕是傳統電廠的百倍甚至千倍之大。
而海洋占地球總面積的3/4左右,為了有效的利用土地資源,應設法將太陽能發電移至海洋、湖泊或水庫上等水域,充分利用地球的空間,提高陸地的使用率,擴充人類的生存空間。同時能衍生其他重大的效益,例如;降低海水水溫與減緩溫室效應,降低水庫中淡水的蒸發量與提升水庫的水質等。
且將太陽能電廠建置在水面上的優點,近年來,國外開始注意與進行技術開發,並近一步推廣應用,就技術上而言,要使整體系統浮在水面上並非難事,但倘若能善用在地環境與水資源,進而達到提升太陽能電廠之效率與水資源的品質,造就雙贏之局面,在技術上仍有相當程度的開發空間。
現有水上太陽能發電廠主要是採用直接平放於浮桶之正上方的建置模式,由於無法使其太陽能板正向陽光,因此,在早晨與傍晚時的發電效率較差。或者架設在浮筒上方利用支撐架的方式,使太陽能板正對東方傾斜30-50度角,此方法會因太陽能板間連結產生陰影遮蔽等問題,直接影響整體的發電效益。也有國家研發與應用聚光型水上太陽能系統,但有複雜的機械機構,又有受風造成旋轉與水面上下波動等因素,影響其發電效率。
目前市場上的漂浮水面太陽能發電系統上,皆無有效利用水的環境所帶來的優勢,而只是單純的利用水面空間來架設其太陽能系統。水上太陽能系統往往需利用固定基樁的方式定位,並架設維修步道,以利於系統維修,此等方法造成機構的複雜化與重量加重等缺失。又在太陽能板的架設方面,皆採用水平或固定傾斜角度等方式,此方式無法充分有效的利用一整天的陽光資源,且無善加利用在水面上的特性與優勢。
有鑑於此,本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討,並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗,積極尋求解決之道,經過長期努力之研究與發展,終於成功的開發出本發明「漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統」,藉以改善習用之種種問題。

本發明之主要目的係在於,可設於水面使用,且以調節機構利用所放置環境之水源使浮體機構沉入於水平面下,並以調節機構調整太陽能發電機構至特定之傾斜角度,以配合所放置環境之水位深淺及不同之太陽光源產生所需之追日角度,而達到結構簡單、準確追踪太陽光伏以及提升發電效率之功效。
為達上述之目的,本發明係一種漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其包含有:一浮體機構;一與浮體機構結合之調節機構;以及一與調節機構結合且位於浮體機構上方之太陽能發電機構。
於本發明上述實施例中,該浮體機構係包含一具有腔室之支撐架、分別設於支撐架各端緣之套接部、一設於支撐架上之容置部、及一封閉該容置部之蓋體。
於本發明上述實施例中,該支撐架之底部係具有一弧面部。
於本發明上述實施例中,該調節機構係包含有一設於容置部中之控制單元、一與控制單元連接且連通腔室之閥體、分別設於套接部中之浮筒、及多數與控制單元連接且連通各套接部及各浮筒之泵浦,而該太陽能發電機構係架設於各浮筒之端面。
於本發明上述實施例中,該太陽能發電機構係包含有一載盤、至少一設於載盤中之太陽能板、一與太陽能板連接且設於容置部中之儲電單元。
於本發明上述實施例中,各浮筒之頂面與載盤之底面係分別設有相對應之扣耳,而各扣耳之間係分別以連接件加以結合。
請參閱『第1、2及第3圖』所示,係分別為本發明之外觀示意圖、本發明之分解示意圖及本發明使用時之剖面狀態示意圖。如圖所示:本發明係一種漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其至少包含有一浮體機構1、一調節機構2以及一太陽能發電機構3所構成。
上述所提之浮體機構1係包含一具有腔室111之支撐架11、分別設於支撐架11各端緣之套接部12、一設於支撐架11上之容置部13、及一封閉該容置部13之蓋體14,而該支撐架11之底部係具有一弧面部112。
該調節機構2係與浮體機構1結合,而該調節機構2係包含有一設於容置部13中之控制單元21、一與控制單元21連接且連通腔室111之閥體22、分別設於套接部12中之浮筒23、及多數與控制單元21連接且連通各套接部12及各浮筒23之泵浦24。
該太陽能發電機構3係架設於調節機構2之各浮筒23端面且位於浮體機構1上方,而該太陽能發電機構3係包含有一載盤31、至少一設於載盤31中之太陽能板32、一與太陽能板32連接且設於容置部13中之儲電單元33,各浮筒23之頂面與載盤31之底面係分別設有相對應之扣耳231、311,而各扣耳231、311之間係分別以連接件34加以結合且。如是,藉由上述之結構構成一全新之漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統。
當本發明於使用時,係可將浮體機構1置入水中,之後再開啟調節機構2之閥體22以使所在環境水源進入支撐架11之腔室111中做為壓艙水,讓浮體機構1沉入於水平面下,因此,受強風與水流等因素影響較小,並配合弧面部112而能達到穩定之效果,而當調整腔室111中之水位時,係可隨調節機構2以及太陽能發電機構3與其他負載物等重量之大小,而調整浮體機構1內部壓艙水之水位高低,進而利用浮體機構1之浮力,及能配合所放置環境之水位深淺,自動調整其系統的高程,之後再依據所在環境季節及時間利用控制單元21配合各泵浦24將環境之水源吸入至浮筒23中,或由浮筒23中排出,使太陽能發電機構3依所需之角度漂浮於水面上,而由於各浮筒23之浮力係用以負載載盤31及太陽能板32重量,故,當本發明於使用時係以控制單元21分別依所在環境季節及時間定時控制各浮筒23內部之水量,使浮體機構1因各浮筒23內含水量之不同,而調整至特定之傾斜角度,進而帶動太陽能發電機構3之太陽能板32至所需之日照角度,藉以利用水浮力原理與在地環境水源,定時定量控制各浮筒23內部之水位的高低,而使其產生特定之傾斜角度,最大之傾斜角度設定為正負30度~50度之間,由早晨啟動至傍晚止,於中午時段,整體機構與水面呈現水平狀態,此時太陽能板與水面距離最接近,可利用貼近水面有較低的溫度環境下進行散熱,提升太陽能板之效能;且此系統可用多個系統串、並聯等方式無限擴展,進一步形成大型漂浮於水面上追踪太陽光伏發電廠。
如此,本發明可善加利用所在環境之水資源,供給支撐架11及各浮筒23所需水量,並且利用漂浮水面原理及控制各浮筒23內部之水量,達到浮體機構1之傾斜與太陽能板32之追日效果,且另一方面,大面積之水域可使水表面溫度較陸地表面來的低,且水表面陽光之反射與折射效果較強,因此,搭配追日之水上太陽能系統,當在中午太陽光直接照射在太陽能板上時,所產生的熱,能藉由貼近水面而降低太陽能板的溫度,並利用水面的反射與折射,增加太陽能板的發電效益;且可將控制單元21及儲電單元33設於容置部13中,而達到方便於更換與維修等需求。
綜上所述,本發明漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統可有效改善習用之種種缺點,可設於水面使用,且以調節機構利用所放置環境之水源使浮體機構沉入於水平面下,並以調節機構調整太陽能發電機構至特定之傾斜角度,以配合所放置環境之水位深淺及不同之太陽光源產生所需之追日角度,而達到結構簡單、準確追踪太陽光伏以及提升發電效率之功效;進而使本發明之産生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須,確已符合發明專利申請之要件,爰依法提出專利申請。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍;故,凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1...浮體機構
11...支撐架
111...腔室
112...弧面部
12...套接部
13...容置部
14...蓋體
2...調節機構
21...控制單元
22...閥體
23...浮筒
231、311...扣耳
24...泵浦
3...太陽能發電機構
31...載盤
32...太陽能板
33...儲電單元
34...連接件
第1圖,係本發明之外觀示意圖。
第2圖,係本發明之分解示意圖。
第3圖,係本發明使用時之剖面狀態示意圖。

1...浮體機構
11...支撐架
111...腔室
112...弧面部
12...套接部
13...容置部
14...蓋體
2...調節機構
21...控制單元
22...閥體
23...浮筒
231、311...扣耳
24...泵浦
3...太陽能發電機構
31...載盤
32...太陽能板
33...儲電單元
34...連接件

Claims (6)

  1. 一種漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,包括有:
         一浮體機構;
         一調節機構,係與浮體機構結合;以及
         一太陽能發電機構,係與調節機構結合且位於浮體機構上方。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其中,該浮體機構係包含一具有腔室之支撐架、分別設於支撐架各端緣之套接部、一設於支撐架上之容置部、及一封閉該容置部之蓋體。
  3. 依申請專利範圍第2項所述之漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其中,該支撐架之底部係具有一弧面部。
  4. 依申請專利範圍第2項所述之漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其中,該調節機構係包含有一設於容置部中之控制單元、一與控制單元連接且連通腔室之閥體、分別設於套接部中之浮筒、及多數與控制單元連接且連通各套接部及各浮筒之泵浦,而該太陽能發電機構係架設於各浮筒之端面。
  5. 依申請專利範圍第4項所述之漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其中,該太陽能發電機構係包含有一載盤、至少一設於載盤中之太陽能板、一與太陽能板連接且設於容置部中之儲電單元。
  6. 依申請專利範圍第5項所述之漂浮於水面上追踪太陽光伏發電系統,其中,各浮筒之頂面與載盤之底面係分別設有相對應之扣耳,而各扣耳之間係分別以連接件加以結合。
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