CN104038141A - 复合型光热发电装置 - Google Patents

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黄昭睿
王映翔
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Abstract

本发明公开一种复合型光热发电装置，包含一绝热盒体、一集热单元、一发电模块及一太阳能发电板。绝热盒体具有一开口并且开设有一开孔。集热单元容置于绝热盒体内并且对应开口的位置配设，集热单元的至少一部分对应开孔的位置配置。发电模块包含一史特林引擎及一发电机，史特林引擎通过开孔贴附于集热单元，史特林引擎动力连接发电机。太阳能发电板设置于开口，其遮盖并且接触集热单元。藉以将日光的光能及热能转换为电能。

Description

复合型光热发电装置
技术领域
本发明有关于发电装置，特别是一种能够将光能及热能转换为电能的复合型光热发电装置。
背景技术
地球孕藏能源逐渐枯竭，引发能源危机，大众也因此渐渐具备节能的观念。为了对应此问题，除了节约使用现存的能源外，开发新的替代能源也是另一个重要的课题。因此，取之不尽的日光显然是目前最佳的能源替代方案。
日光可提供光能及热能，现有的技术中已存在多种光电转换装置及热电转换装置，分别能够将光能及热能转换为电能。例如现有的太阳能板为一种光电转换装置，其能够将日光所提供的光能转换为电能，又例如US4707990专利提供的太阳能史特林引擎为一种热电转换装置，其藉由一碟型集热器收集日光所提供的热能，并且藉由一史特林引擎(Stirling Engine)而能够将日光所提供的热能转换为电能。
日光照射时同时提供光能及热能，但现有技术大多只能转换同一单位日光内的单一种能量(例如光能转换为电能或者热能转换为电能)，故无法将同一单位日光内所含的光能及热能皆转换为电能，例如一般的太阳能板只能进行光电转换，其受日照后虽会吸收日光的热能而使其温度上升，但一般的太阳能板无法将其所吸收的热能转换为电能，因此能源转换效率不佳。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种可将日光的光能及热能转换为电能输出的复合型光热发电装置。
为了达成上述的目的，本发明提供一种复合型光热发电装置，包含一绝热盒体、一集热单元、一发电模块及一太阳能发电板。绝热盒体呈开放而具有一开口并且开设有一开孔。集热单元容置于绝热盒体内并且对应开口的位置，集热单元的至少一部分对应开孔的位置配置。发电模块包含一史特林引擎及一发电机，史特林引擎通过第二开口贴附于集热单元，史特林引擎动力连接发电机。太阳能发电板设置于开口，其遮盖并且接触集热单元。
较佳地，前述的复合型光热发电装置更包含一逆变器电性连接发电机。
较佳地，前述的复合型光热发电装置更包含一逆变器电性连接太阳能发电板。
较佳地，前述的复合型光热发电装置，其史特林引擎包含一热侧及远离热侧的一冷侧，热侧贴附于集热单元。
较佳地，前述的复合型光热发电装置更包含一散热单元，散热单元设置于冷侧并且热连接冷侧。
较佳地，前述的复合型光热发电装置，其散热单元包含一散热鳍片组。
较佳地，前述的复合型光热发电装置，其集热单元包含一真空集热管。
较佳地，前述的复合型光热发电装置，其集热单元包含一平板集热器，平板集热器包含一金属管回路，金属管回路接触太阳能发电板。
较佳地，前述的复合型光热发电装置更包含一优化器及一逆变器，优化器电性连接发电机逆变器电性连接优化器。
较佳地，前述的复合型光热发电装置更包含一优化器及一逆变器，优化器电性连接太阳能发电板，逆变器电性连接优化器。
本发明的复合型光热发电装置藉由太阳能发电板将日光的光能转换为电能，并且藉由集热单元驱使史特林引擎驱动发电机而将日光的热能转换为电能，因此本发明的复合型光热发电装置可以同时集取同一单位日光内的光能及热能并且转换为电能输出，故有效改善了现有技术的缺点。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是本发明第一实施例的复合型光热发电装置的分解示意图；
图2是本发明第一实施例的复合型光热发电装置的立体示意图；
图3是图2中本发明第一实施例的复合型光热发电装置的剖视图；
图4是本发明第一实施例的复合型光热发电装置另一样态的立体示意图；
图5是本发明第二实施例的复合型光热发电装置的一示意图；
图6是本发明第二实施例的复合型光热发电装置的另一示意图；
图7是本发明第三实施例的复合型光热发电装置的一示意图；
图8是本发明第三实施例的复合型光热发电装置的另一示意图。
其中，附图标记
100 绝热盒体
110 开口
120 开孔
200 集热单元
210 平板集热器
211 金属管回路
212 帮浦
220 真空集热管
230 水槽
300 发电模块
310 史特林引擎
311 热侧
312 冷侧
320 发电机
400 太阳能发电板
410 受光面
510/520 逆变器
530/540 优化器
600 散热单元
610 散热鳍片组
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
参阅图1及图2，本发明的较佳实施例提供一种复合型光热发电装置，其包含一绝热盒体100、一集热单元200、一发电模块300以及一太阳能发电板(solar panel)400。集热单元200设置于绝热盒体100内，太阳能发电板400遮盖并且接触集热单元200。
于本实施例中，绝热盒体100概呈开放的矩形壳体，其具有一开口110，而且绝热盒体100的底面开设有一开孔120。
集热单元200设置于绝热盒体100内并且对应开口110的位置设置，集热单元200的至少一部分对应绝热盒体100的开孔120的位置配置。藉由集热单元200通过开口110接触太阳能发电板400以收集太阳能发电板400自日光所吸收的热能。于本实施例中，集热单元可以包含一个平板集热器(flat plate solarcollector)210，平板集热器210包含有一金属管回路211，金属管回路211通过开口110接触太阳能发电板400，金属管回路内填注有工作流体(例如水)，金属管回路211上设置有一帮浦212，帮浦212连通金属管回路211，藉由帮浦212驱动金属管回路211内的工作流体循环流动。另参阅图4，金属管回路211也可以不设置帮浦212。
参阅图1及图3，发电模块300包含一史特林引擎(Stirling Engine)310及一发电机320。于本实施例中，史特林引擎310较佳地为一低温史特林引擎(Low-Temperature Differential Stirling Engine，LTDStirling Engine)，史特林引擎310包含一热侧311以及远离热侧311配置的一冷侧312，史特林引擎310的热侧311通过开孔120贴附于集热单元200而与集热单元200热连接，于本实施例中，史特林引擎310的热侧311较佳地贴附于金属管回路211的至少一部分。通过绝缘盒体100的开孔120将集热单元200所收集的热能传递至史特林引擎310，藉以驱动史特林引擎310运转。史特林引擎310的冷侧312上设置有一散热单元600，散热单元600热连接史特林引擎310的冷侧312以对冷侧312散热。于本实施例中散热单元600包含一散热鳍片组610，藉此以增加热侧311与冷侧312的温差以增加史特林引擎310的的运转动力。并且，史特林引擎310动力连接发电机320以驱动发电机320发电而产生电流，发电机320可以产生直流电流或者是交流电流，发电机320还可以另外电性连接一个逆变器510，藉由逆变器510将发电机410所产生的直流电流转换为交流电流，或者是将发电机所产生的交流电流转换为直流电流。
太阳能发电板400设置于开口110，其较佳地遮盖于集热单元200。太阳能发电板400的其中一面为一受光面410，受光面410朝向绝热盒体100的外侧设置，太阳能发电板400藉由受光面410吸收光能(较佳地来自日光)并且将光能转变为直流电流，较佳地太阳能发电板400可以电性连接一逆变器(inverter)520，藉由逆变器520将直流电流转换为交流电流。较佳地发电机320与太阳能发电板400可以电性连接于同一个逆变器510(520)，藉由同一逆变器510(520)将发电机320与太阳能发电板400所产生的直流电流转换为交流电流。
另参阅图4，发电模块300所产生的电流可以通过一优化器530以稳定电流后，再通过逆变器510。太阳能发电板400所产生的电流也可以通过一优化器540以稳定电流后，再通过逆变器520。较佳地，发电模块300和太阳能发电板400所产生的电流也可以通过同一优化器530(540)后再通过逆变器510(520)。参阅图5及图6，本发明的第二实施例提供一种复合型光热发电装置。其构造大至如同前述第一实施例，其相同之处于此不再赘述。本实施例与第一实施例不同之处在于，集热单元200可以包含有多个平行排列设置的真空集热管(evacuated solar collector tube)220，这些真空集热管220通过开口110接触太阳能发电板400而且各空集热管220的一端皆置入一水槽230中，并且接触填充于水槽230内的工作流体(例如水)，藉由真空集热管220通过开口110吸收日光的热能，并且传递至水槽230中的工作流体。史特林引擎310的热侧311贴附于水槽230的外壁，将工作流体所含的热能通过开孔120传递至史特林引擎310而驱动史特林引擎310运转。藉此，令史特林引擎310进一步驱动发电机320发电而产生电流。
参阅图7及图8，本发明的第三实施例提供一种复合型光热发电装置。其构造大至如同前述第一实施例，其相同之处于此不再赘述。本实施例与第一实施例不同之处在于，集热单元200可以包含多个扇形发散排列的真空集热管220，这些真空集热管220通过开口110接触太阳能发电板400而且各空集热管220，而且这些真空集热管220靠拢的一端贴附在史特林引擎310的热侧311。藉由真空集热管220通过开口110吸收日光的热能，并且将热能通过开孔120传递至史特林引擎310以驱动史特林引擎310运转，并且令史特林引擎310进一步驱动发电机发320电而产生电流。
本发明的复合型光热发电装置藉由太阳能发电板400将日光的光能转换为电能，并且藉由集热单元200驱使史特林引擎410驱动发电机420而将日光的热能转换为电能，因此本发明的复合型光热发电装置可以同时集取同一单位日光内的光能及热能并且转换为电能输出，故有效改善了现有技术的缺点。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合型光热发电装置，其特征在于，包含：
一绝热盒体，其具有一开口而且该绝热盒体开设有一开孔；
一集热单元，容置于该绝热盒体内且对应该开口的位置配设，该集热单元的至少一部分对应该开孔的位置配置；
一发电模块，包含一史特林引擎及一发电机，该史特林引擎通过该开孔贴附于该集热单元，该史特林引擎动力连接该发电机；及
一太阳能发电板，设于该开口，该太阳能发电板遮盖并且接触该集热单元。
2.根据权利要求1所述的复合型光热发电装置，其特征在于，更包含一逆变器，该逆变器电性连接该发电机。
3.根据权利要求1所述的复合型光热发电装置，其特征在于，更包含一逆变器，该逆变器电性连接该太阳能发电板。
4.根据权利要求1所述的复合型光热发电装置，其特征在于，该史特林引擎包含一热侧及远离该热侧的一冷侧，该热侧贴附于该集热单元。
5.根据权利要求4所述的复合型光热发电装置，其特征在于，更包含一散热单元，该散热单元设置于该冷侧并且热连接该冷侧。
6.根据权利要求5所述的复合型光热发电装置，其特征在于，该散热单元包含一散热鳍片组。
7.根据权利要求1所述的复合型光热发电装置，其特征在于，该集热单元包含一真空集热管。
8.根据权利要求1所述的复合型光热发电装置，其特征在于，该集热单元包含一平板集热器，该平板集热器包含一金属管回路，该金属管回路接触该太阳能发电板。
9.根据权利要求1所述的复合型光热发电装置，其特征在于，更包含一优化器及一逆变器，该优化器电性连接该发电机，该逆变器电性连接该优化器。
10.根据权利要求1所述的复合型光热发电装置，其特征在于，更包含一优化器及一逆变器，该优化器电性连接该太阳能发电板，该逆变器电性连接该优化器。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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