CN108369034A - 热平衡夹层型定日镜刻面 - Google Patents

热平衡夹层型定日镜刻面 Download PDF

Info

Publication number
CN108369034A
CN108369034A CN201680071435.2A CN201680071435A CN108369034A CN 108369034 A CN108369034 A CN 108369034A CN 201680071435 A CN201680071435 A CN 201680071435A CN 108369034 A CN108369034 A CN 108369034A
Authority
CN
China
Prior art keywords
facet
heliostat
layer
reach
front surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680071435.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108369034B (zh
Inventor
理查德·洛萨诺·佩纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
C Dos Consulting and Engineering SL
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=55027669&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN108369034(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN108369034A publication Critical patent/CN108369034A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108369034B publication Critical patent/CN108369034B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/82—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors characterised by the material or the construction of the reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20—Optical components
    • H02S40/22—Light-reflecting or light-concentrating means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/181—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Abstract

本发明的目的是一种具有高刚性的夹层型定日镜刻面，其被设计成使得由于工作条件的影响而引起的光学质量和曲率的变化相对于其他已知刻面被最小化。本发明的刻面优选由两个外部反射镜层形成，所述两个外部反射镜层通过具有特定配方和设计的聚合物泡沫附接，所述聚合物泡沫以乳膏相沉积在所述反射镜层之一上。更优选地，不同层的几何形状的设计被配置为使得在由工作条件的温度偏差并且特别是在工作条件下存在于面之间的热梯度产生的刻面的内应力和变形之间获得平衡，从而为了提高其刚性而最大化刻面的机械惯性。

Description

热平衡夹层型定日镜刻面
技术领域
本发明涉及由诸如用于定日镜场聚集技术的反射元件的各种反射元件或刻面构成的系统。特别地，本发明涉及在安装于太阳能热发电厂中的定日镜中使用的夹层式太阳能刻面。
背景技术
用于聚集和使用太阳能能量的各种技术中的许多技术的主要目的之一是增加所聚集的太阳能辐射的强度，由此获得具有较高能量效率和产量的热力学转换。在所述技术中，那些特别相关的技术是中央塔架太阳能聚集器系统，其包括通常由具有多个单独反射镜的结构构成的太阳能场，从而构成大球冠或抛物面，其中固定接收器位于其焦点处。通过这些系统，撞击跟踪太阳的运动的反射元件(所述反射元件被称为定日镜)的太阳能辐射聚集并聚焦在位于塔架顶部的接收器上。由此，接收器吸收所接收的辐射并将其以热能的形式传递到称为传热递流体的载体流体，以直接用于相应的热或热力学过程中，或者作为热能被存储，以后再使用。
撞击接收元件的辐射的反射在很大程度上取决于所述元件的材料和几何特性以及所述特性在工作条件下或由于时间的推移而发生的变化。在辐射反射质量中要考虑的一些特征尤其是反射元件的反射率、它们的光学质量、曲率、重量、刚性、抗冲击性或尺寸。
反射率是影响由反射器反射的入射辐射的百分比量的参数。该参数直接影响太阳能领域的全球产量。
反射表面的光学质量指示每个表面元件中反射的辐射相对于其理论反射方向的角度偏差。在角度偏差的值增加(即光学质量下降)时，该参数直接影响所反射的辐射束的质量和形状，而能够产生辐射的消散和太阳能光斑的尺寸或变形(在所反射光束照到表面时的限定形状)的增加。必须考虑到，表面倾角中的小角度误差被视为基于距接收器的距离和角度误差的所反射光束的偏差。
反射元件的曲率是非常重要的参数，因为根据几何光学，辐射将聚集在反射镜的焦点处。因此，重要的是在太阳能场中根据他们与所述反射器的距离限定合适的反射器曲率。
反射元件的重量直接影响支撑结构的成本，因为所述结构必须更加刚硬以支撑反射元件。然而，反射元件的设计可以为结构提供刚性，从而减轻其接收的部分负载。
除了上面讨论的反射器的机械特性之外，反射器具有足够的抗冲击性是很重要的，这样太阳能场可以承受冰雹风暴或由风夹带的抛射物。
在适用于在定日镜太阳能场中使用的那些反射器中，刻面的使用是已知的，所述刻面被配置为多个反射子元件，所述多个反射子元件被连续地布置以形成定日镜的有效反射表面。在现有技术中使用的不同定日镜刻面技术中，夹层型太阳能刻面是多层结构，由形成夹层的多个层叠加而成，在太阳能热发电站中或用于其他应用(太阳能炉等)中用于聚集太阳能辐射。
在多层夹层型定日镜刻面中，面向太阳的前层包括将辐射反射和聚集在位于一定距离的物体中(在塔架太阳能热电厂的情况下，位于中央接收器中)的反射镜。除了前层之外，其他层附加到反射镜的后面，主要用于在使用期间提供刚性。
通常通过使用两个刚性外层实现刻面的刚性，所述两个刚性外层由具有较低密度的中间层隔开，由此获得具有高惯性矩和刚性的夹层型结构。
刻面的光学质量是太阳能装置的产量的决定性因素。因此，无论施加的热载荷和机械载荷如何，对其进行维护至关重要，以便在实际工作条件下实现高产量。
由于定日镜刻面的自然使用模式，所述刻面的其中一个刻面暴露于直接辐射，而另一个刻面将通常保持在阴影中。由于形成刻面的材料的性质，入射辐射的一部分被暴露于太阳的前表面吸收，从而增加其温度。举例来说，如果刻面的反射率为94％，则所述表面将相应地吸收6％的入射辐射，所吸收的辐射增加，反射率越低。在其中一个刻面上的这种热量增加不断地在刻面的两个表面之间产生温差，从而引起可变的变形和一系列内部应力，这些会降低刻面的稳定性和耐久性。
除了上述效应之外，还必须考虑定日镜之间偶然阻挡的可能性，即，一个定日镜在由另一个定日镜聚集的光束路径中获得。当发生阻挡时，辐射通常撞击刻面的后部，而不是其整个表面，因此产生的温度分布具有重要的几何因子。
另一个需要考虑的问题是由于在刻面上(例如在具有聚合物组分的刻面上)的连续应力或温度的影响而存在蠕变。当刻面发生蠕变时，所述刻面的几何形状被永久修改。残余应力和由热梯度引起的应力的减少将因此增加刻面的耐久性。
专利申请WO2010/115237(Wizard Power PTY,LTD.)提出了一种当在具有合适曲率的模具上加热时施加的由反射片、金属片以及木材和树脂或塑料聚合物的中间层形成的夹心刻面。
专利申请ES 0473355(SenerIngenieríay Sistemas,S.A.)包括夹层刻面，其中在模具中弯曲的反射镜通过粘合剂附接到可变形的模板上，从而切断多余部分并且借助于金属片增强后部部分。
专利申请WO2012/123611(Rioglass Solar,S.A.)公开了一种夹层刻面，其包括镜面玻璃反射层、注入的聚氨酯和背面金属片部分，当其在模具中形成时以及在冷却过程中其温度保持受控使得其几何形状不会改变。
前述专利文献的刻面具有前反射部分和后金属片部分，这意味着不管设计温度下的光学质量和几何精度如何，如已通过有限元建模(FEM)已证实的，两个层之间的性质差异相对于产生曲率的标称温度会产生每10℃的差异，每轴约0.7mrad的光学质量下降(投影到刻面的每个主轴上)。考虑到太阳能场部位处年平均热振幅的典型值大约为20℃，温度对这种类型设计的影响降低了刻面的平均性能，并且由于热疲劳而能够加速材料降解。
此外，注入聚合物可以并且通常确实会在泡沫致密化中产生局部差异，其可以作为聚合物中的内部残余应力传播，并且甚至可以在刻面中产生轻微波纹。
专利申请WO2013/135757(Termopower，SL)涉及具有反射表面和后表面的定日镜刻面，两个表面被构造成使得弹性模量和惯性矩的乘积(表示为E·I，分别指代每个量级)，并且层的膨胀系数在两个层中基本相等，两层个通过聚氨酯或聚碳酸酯泡沫附接。尽管如此，虽然当负载在整个表面上均匀时机械平衡是合理的，但是在两个表面的温度不会相同(因为它们中的一个受到直接辐射(暴露于太阳的前表面)并且在吸收部分辐射时被加热，而另一层仅暴露于室温)的情况下，在所述申请中描述的刻面在操作条件下表现出降低的光学性能。
专利申请ES8306688(Glaverbel)提出了一种夹层刻面，其中塑料聚合物注入两个优选为金属的片之间，其中在前表面上在先粘贴了反射镜。两个外表面由相同的材料制成，并且反射镜和支撑片之间的膨胀差必须通过反射镜和所述片之间存在的粘合剂来补偿。
最后，专利申请WO 2012/077771、WO 2014/134114和US2015/338624总体上涉及基于包括反射层和基于聚合物层的夹层型结构的光学反射镜配置。在其一些实施例中，这些文献公开了如本发明提出的基于由两个反射层和一中间聚合物层制成的双面反射镜的配置。然而，所提到的文献没有具体地涉及定日镜刻面或定日镜场中阴影和阻挡的问题，而是涉及提供改善的强度或者在另一侧被破坏的情况下使用反射镜的一侧的能力的通常配置，因此不旨在解决与本发明相同的问题。
总之，现有技术中夹层型定日镜刻面的设计中的基本问题是：
-由于对于所述条件(包括在形成夹层的层之间存在不同的温度)没有热-机械平衡的设计，而在操作条件下的光学质量下降；
-由于材料老化造成的性能损失，无论其是由于热循环还是由附近定日镜之间的阻挡产生的热梯度造成的；
-大尺寸刻面的机械性能不足；
-由于制造过程而产生的残余应力；和
-中间层中聚合物的不均匀致密化。
本发明作为解决和改进现有技术的上述问题而提出。
发明内容
本发明的目的是一种具有高刚性的夹层型定日镜刻面，其被设计成使得由于工作条件的影响而引起的其光学质量和曲率的变化相对于其他已知刻面被最小化。本发明的刻面优选地由两个反射镜层形成，所述反射镜层通过具有特定配方和设计的聚合物泡沫附接，所述聚合物泡沫以乳膏相沉积在所述反射镜层之一上。此功能在定日镜技术中变得至关重要，因为使用双面反射镜层结构避免了由通过阻挡产生的热梯度导致的性能损失。
在本发明的优选实施例中，定日镜刻面的反射镜层的设计根据给定的条件进行。一方面，前表面的反射层和后表面的反射层相对于刻面的弯曲轴XX、YY具有不同的惯性值I(XX,YY)，使得：
IXX前<IXX后,
IYY前<IYY后。
类似地，前反射镜层的厚度(e)将优选地小于后层的厚度，使得e前<e后。这将实现形成整体刚性但柔性的夹层，该夹层在集成反射器系统的部件之前可以在其反射区域中经受弯曲。进而，前层的曲率半径(R)将优选地小于后层的曲率半径，符合R前<R后。
最后，两个层的热膨胀系数(α)将优选基本相等，使得α前≈α后。在本发明的上下文中，应用于不同数值量值的比率的表述“基本上相等”必须被解释为精确相等，或者包含在±10％的变化范围内。
前述比率的物理意义是由工作条件的温度偏差特别是在工作条件下刻面之间存在的热梯度产生的定日镜刻面的内部应力和变形之间的平衡，从而最大化刻面的机械惯性以提高其刚性。这实现了i)能够获得具有高刚性的反射器，该反射器以15m的非常小的球面半径弯曲；ii)布置具有足够刚性的后层，使得其不受由将反射器固定在结构上所引起的局部变形的影响，以及iii)能够通过制造半径控制操作曲率并且能够控制达到定日镜刻面的表面之间的操作温度差时发生的曲率增加。
增加的刚性允许根据本发明制造的定日镜刻面接收支撑结构所经受的部分载荷，而不影响它们的光学质量，从而降低跟踪结构的成本。
在工作条件下，刻面的其中一个表面被定向成使得其接收来自太阳的直接辐射并将其朝向接收器反射。如图所示，该刻面吸收部分这种辐射能量，因此其不同层不会处于完全相同的温度。该温度在很大程度上取决于反射镜的反射率，所述温度越接近于室温，反射镜的反射率越大。由于其中一个表面的表面温度较高，因此在刻面内将存在一给定的温度曲线，该温度曲线已被确定用于不同的可能工作条件。
如前所述，太阳能塔架装置的使用寿命中常见的另一个问题是定日镜之间发生阻挡。换句话说，一个定日镜进入由另一个定日镜反射的辐射路径。这导致刻面在未确定的区域(并且先验地，不准备接收所述辐射的区域)中接收聚集的辐射。
本发明目的的定日镜刻面使用反射镜作为后层解决了这个问题。尽管该反射镜的质量与刻面的前部中的反射镜质量不同，但其将反射所接收的大部分辐射，因此局部温度的增加将显著低于对于反射红外辐射不是好材料的其他材料所发生的温度增加。此外，玻璃的机械性能将与前表面的玻璃的机械性能非常相似，并且在压缩载荷下表现出良好的性能。此外，使用反射镜作为刻面的后层提供了附加的特性，例如防止可能损害中央聚合物泡沫的紫外(UV)和/或红外(IR)辐射的屏障，同时增加场中可用的间接辐射(其可用于其他目的)。
优选地，刻面的反射前层是厚度在0.4至5mm之间，并且更优选在0.9至2.2mm之间的反射镜。进而，中间层的厚度在15至70mm之间，而反射后层的厚度在0.4至10mm之间，并且更优选在0.9至2.2mm之间。
在本发明目的的刻面的优选实施方案中，附接在其外表面的聚合物泡沫是特别研制用于确保低水蒸气吸收、低重量、高机械性能和良好抗UV辐射降解的配方。此外，该聚合物泡沫优选掺杂有纳米颗粒，从而使其相对于配方本身的机械性能得到改善。在这些机械特性的改进中，必须指出增加对蠕变发生的抵抗力，这一因素极大地改善了具有用于太阳能应用中的聚氨酯芯的第一夹层型刻面的基本缺陷之一。
尽管可以使用具有不同尺寸、形状和性质的纳米颗粒来进行掺杂，但在本发明的优选实施方案中，选择碳酸钙、碳、硅石、玻璃纤维和塑料单体的优化载荷。
使用根据环境条件改进刻面性能的增强或掺杂颗粒的特定载荷。在制造聚合物泡沫中用作添加剂的颗粒根据需要包括以下材料：单壁碳纳米管(或SWNT，为刻面提供刚性)、二氧化硅和/或氧化铝(以提高抗腐蚀性)、氧化锌(作为防UV辐射的物理屏障)、纤维素微管(拉伸强度)、氧化钛(当以纳米颗粒的形式存在时，可作为抵抗UV的屏障)、氧化锆(耐磨性和热稳定性)、沸石、低沸石和/或粘土(充当分子锚)，任选地与分散剂如柠檬酸铵或油酸醇结合以防止其聚集。
在本发明的优选实施例中，形成定日镜刻面的中间层的聚合物泡沫具有根据设计需要可变的颗粒载荷，其中有达至10％的单壁碳纳米管，达至15％的氧化硅，达至5％的氧化锌，达至20％的纤维素，达至9％的氧化钛微粒，达至12％的氧化锆，达至14％的沸石，达至25％的粘土和达至18％的通常为聚合树状聚合物的颗粒。
此外，本发明目的的刻面的制造过程使用用于将形成聚合物泡沫的反应混合物的沉积过程，并且执行所述过程使得聚合物乳膏层相对于其被支撑所在的表面具有近似恒定的厚度，从而其致密化是均匀的并且由此避免了由不均匀发泡而导致的局部应力和变形传递到反射表面。
总之，本发明目的的夹层型定日镜刻面使现有技术中的上述问题最小化，其设计和配置的基础是优化了每个部位在工作条件下的刻面的光学质量和曲率。
本发明的另一个目的涉及根据本文所述的任何实施例的刻面在定日镜中的用途，用于减少由于在定日镜场中阻挡附近定日镜而产生的热梯度引起的性能损失。
附图说明
关于本发明的其他实施例，本说明书以优选实施例的一组非限制性说明性附图来补充。
图1描绘了本发明目的的定日镜刻面的层的分解立体图。
图2和3分别示出了平面定日镜刻面和弯曲刻面。
图4示出了弯曲刻面的极端情况，其中示出了前层和后层之间的最大和最小距离。
下面列出了附图中所示的元件：
(1)反射表面，反射镜。
(2)聚合物泡沫芯。
(3)刻面的后部支撑。
具体实施方式
以下参考其优选实施例提供本发明的详细公开内容。如前所述，本发明的刻面是具有高刚性的夹层型定日镜刻面，其被设计成使得由于工作条件的影响而引起的其光学质量和曲率的变化被最小化。刻面优选由两个反射镜层(1,3)形成，所述层是刻面在其其前面和后表面上的外部层。在本发明的优选实施例中，(面向塔架收集器)的前层(1)可以是太阳能级反射镜(其光学性能特别适用于在太阳能场中应用)，而后层(3)可以是标准的商业反射镜。两个层(1,3)优选通过具有特定配方和设计的聚合物泡沫(2)附接，优选以霜相沉积在反射镜层(1,3)中的一个上。
本发明的优选实施例包括定日镜刻面的前表面(1)和后表面(3)的不同反射层的特定设计，符合以下等式中的两个或更多个：
IXX前<IXX后,
IYY前<IYY后,
e前<e后,
R前<R后,
α前～α后.
满足由这些等式施加的要求为刻面提供了关于其内部应力及其变形的平衡，由工作条件的温度偏差并且特别地由工作条件中刻面之间存在的热梯度产生内部应力及其变形。刻面的机械惯性进一步最大化，从而提高了其刚性。刻面的外部尺寸以及不同层(1,2,3)的厚度和中央芯的聚合物泡沫(2)的致密化和颗粒载荷根据现场的环境和工作条件限定，设计符合上述等式以限定尺寸和机械特性。此外，刻面刚性的增加还允许形成定日镜的有效表面的刻面的组件接收所述定日镜的支撑结构所经受的机械载荷的一部分，而不影响它们的光学质量，由此降低跟踪结构的成本。
同样地，刻面的前层的厚度(e前)优选地根据距反射器的焦点工作距离来调整，考虑以下比：
其中q是载荷参数(N/m2)，取值范围在以下限定的调整范围内：
γ·e前≤q≤0.5·q破裂
其中γ是刻面的反射前层的比重((N/m3)，q破裂是前层上的分布破裂载荷(N/m2)。类似地，a是刻面的特征长度(m)，E前是前层的杨氏模量(N/m2)，D焦点是刻面的设计焦距(m)，并且θ是反射前层的泊松比。
定日镜刻面的特征长度(a)是刻面中平行于轴线(沿着所述轴线评估曲率)的最大距离，即，用于长侧的曲率的刻面高度和用于较小侧的曲率的刻面宽度。
刻面的焦距是其表面与以下空间中的焦点之间的距离，在该空间中，其聚集所反射的光线从而将其平行于其轴线(近轴)撞击。该距离对应于曲率半径的一半。
此外，在制造过程中，考虑到在平均操作条件下上层的刚性和其上的切向力，相对于设计半径来校正反射前表面的曲率半径(R焦点)。由此通过附加与在操作期间发生的半径变化(ΔR操作)相对应的曲率半径修正来修改曲率半径(R焦点)，从而获得在制造期间刻面的前表面的曲率半径(R制造)。
R制造＝R焦点+ΔR操作。
操作过程中发生的半径变化(ΔR操作)根据每个部位处刻面的操作条件进行评估。为此，前表面上引起的最大垂度与球面帽中与刻面的尺寸对应的球面方程借助毕达哥拉斯定理和球体的笛卡尔方程相关。通过应用Mindlin-Reissner定理来求解对应于板变形的方程组来评估引起的最大垂度。
由此获得如下所示的等式，该等式分别表示刻面的前表面在其制造期间经受的切向力和经受分布载荷的板的最大垂度。
其中FTg是刻面的前表面上的切向力，λ是刻面的较大侧和较小侧边之间的比，E芯是附接刻面的两个面的聚合物芯的弹性模量，α前是前表面的扩展系数，ΔT是刻面的表面之间的温差，h最大和h最小分别是刻面的前表面和后表面之间的最大和最小距离(见图4)。
在工作条件下，刻面布置成使得它们的前表面(1)接收来自太阳的直接辐射并将其朝向塔架接收器反射。如图所示，该刻面吸收部分这种辐射能量，因此其不同层不会处于完全相同的温度下。该温度在很大程度上取决于反射镜的反射率，所述温度越接近于室温，反射镜的反射率越大。由于其中一个刻面的表面温度较高，因此在刻面内将会具有给定的温度曲线，所述温度曲线已被确定用于不同的可能工作条件。
太阳能塔架装置的使用寿命中常见的另一个问题是阻挡的发生。换句话说，一个定日镜进入由另一个定日镜反射的辐射路径。这导致刻面接收未确定的区域(并且先验地，不准备接收聚集辐射)的区域中的聚集辐射。
如前面部分所述，本发明目的的定日镜刻面使用反射镜作为后层(3)解决了这个问题。尽管所述反射镜不必具有与刻面的前层(1)中存在的反射镜相同的质量，但后层的反射镜将反射接收到的大部分辐射，因此局部温度增加将基本上小于用于反射红外辐射的不好材料的其他材料所发生的温度增加。在这个意义上，在本发明的不同实施例中，定日镜刻面的后层(3)可以由UV和/或IR反射层构成，但不包括其他光学反射部件。此外，玻璃的机械性能将与前表面的玻璃的机械性能非常相似，并因此在压缩载荷下将显示出改善的性能。此外，使用反射镜作为刻面的后层(3)提供了附加特性，例如防紫外线(UV)辐射的屏障，以防止所述辐射使中央聚合物泡沫劣化，并且进一步增加了可用于该场中的非直接辐射，从而允许它被用于其他目的。代替反射镜，可以使用沉积或固定在后层上的任何其他反射材料作为后层(3)。
后层(3)的厚度可以优选在0.4至10mm之间，层中央(2)的厚度在15至70mm之间，并且前层(1)的厚度在0.4至5mm之间。更优选地，后层(3)的厚度在0.9至2.2mm之间，层中心(2)的厚度在25和55mm之间，并且前层(1)的厚度在0.9和2.2mm之间，这些厚度尤其在传统的刻面尺寸中(例如大约2000mm×1600mm或3000mm×1600mm)被证明是有效的。
本发明目的的刻面的另一个具体特征是附接外表面的聚合物泡沫体(2)是特别研制用于确保低水蒸汽吸收、低重量、高机械性能和良好的抵抗由于紫外线辐射引起的腐蚀的配方。此外，该聚合物泡沫体优选掺杂有纳米颗粒，从而使其相机械特性对于制剂本身的机械特性得到改善。在对机械特性的改进之中，必须指出对蠕变发生的抵抗力增加，这一因素极大地改进了在太阳能应用中经过测试的具有聚氨酯芯的第一夹层型刻面的基本缺陷之一。
由UV辐射引起的这种聚合物泡沫的退化是表面上的，并且其成功地超过了30年使用寿命的UV辐射测试，因此中间层(3)不需要在刻面的周边上进行UV屏障或保护，但如果意图防止任何类型的退化，则通过诸如框架之类的物理屏障不妨碍其着色或保护。
已经测试了使用具有不同尺寸、形状和性质的纳米颗粒来进行掺杂。选择碳酸钙、碳、硅石、玻璃纤维和塑料单体的优化混合物。
所使用的掺杂被定义为包含一种或几种类型颗粒的组合物，其主要尺寸之一在10至250nm之间，所述颗粒悬浮在被称为乳膏的反应混合物中，所述反应混合物反应直至形成聚合物泡沫。所述类型的颗粒可以是：单壁碳纳米管(SWNT)、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、纤维素微管、氧化钛、氧化锆、沸石、粘土和聚合物颗粒结合分散剂如柠檬酸铵或油酸以防止其聚集。根据所需的功能和添加剂的性质，纳米颗粒可以以纤维、球形颗粒或类球形颗粒或树状聚合物的形式加入。
根据每种具体情况所需要的，本发明目的的刻面中优选的纳米颗粒载荷如下：
-达至10％的单壁碳纳米管；
-达至15％的氧化硅；
-达至5％的氧化锌；
-达至20％的纤维素；
-达至9％的氧化钛微粒；
-达至12％的氧化锆；
-达至14％的沸石；
-达至25％的粘土；
-达至18％的颗粒；通常是聚合的树状聚合物。
所使用的分散剂的组分和材料根据所使用的纳米颗粒载荷和混合物而变化。
此外，本发明目的的刻面的制造过程使用用于将形成聚合物泡沫的反应混合物的沉积过程，使得聚合物乳膏层相对于其被支撑所在的表面具有近似恒定的厚度，因此其致密化是均匀的，并且从而避免了由于不均匀起泡而造成的将局部应力和变形传递到反射表面。一旦反应混合物沉积，则闭合成形模具以引起所需的聚合物泡沫致密化，其可根据现有中间层体积添加的混合物的量来调整。
总之，本发明的夹层型太阳能刻面目的使现有技术中的上述问题最小化，其设计和配置的基础是基于计算、使用所述公式、其每个部分的尺寸和特征而优化了每个部位的工作条件下的刻面的光学质量和曲率。

Claims (15)

1.一种夹层型定日镜刻面，其特征在于，所述定日镜刻面包括在其前表面(1)和后表面(3)上的反射层以及聚合物泡沫的中间层(2)。
2.根据前述权利要求所述的定日镜刻面，其中所述前表面(1)和所述后表面(3)的反射层相对于所述刻面的弯曲轴XX、YY具有不同的惯性值I(XX,YY)，使得IXX前<IXX后,IYY前<IYY后。
3.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中遵循以下比率中的两个或更多个：
-所述前表面(1)的反射层的厚度(e)小于所述后表面(3)的反射层的厚度，使得e前<e后；
-所述前表面(1)的反射层的曲率半径(R)小于所述后表面(3)的反射层的曲率半径，使得R前<R后；
-所述前表面(1)和所述后表面(3)的反射层的热膨胀系数(α)基本相等，使得α前≈α后。
4.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中所述前表面的反射层的厚度(e前)符合以下比率：
其中q是在由以下限定的调整范围内取值的载荷参数：
γ·e前≤q≤0.5·q破裂
其中γ是所述刻面的所述前表面的反射层的比重，q破裂是所述前层上的分布破裂载荷，a是所述刻面的特征长度，I前是所述前层的杨氏模量，D焦点是所述刻面的设计焦距，θ是所述反射前层的泊松比。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中，其制造曲率(RM制造)基本上等于所述反射前表面的曲率半径(RF焦点)加上与操作期间发生的半径变化(ΔR操作)相对应的曲率半径校正，使得R制造＝R焦点+ΔR操作。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中所述中间层(2)包括聚氨酯前体的聚合物泡沫。
7.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中形成所述中间层(2)的聚合物泡沫包括由一种或多种类型的颗粒形成的掺杂剂，其主要尺寸中的至少一个包括在10至250nm之间，并且所述类型的颗粒包括一种或多种以下化合物：碳酸钙；碳；硅石；玻璃纤维；和/或塑料单体。
8.根据前述权利要求所述的定日镜刻面，其中所述聚合物泡沫包括以下添加剂中的一种或多种：单壁碳纳米管(SWNT)；二氧化硅；氧化铝；氧化锌；纤维素微管；氧化钛；氧化锆；沸石；或者与一种或多种分散剂结合的聚合物颗粒。
9.根据前述权利要求所述的定日镜刻面，其中所述分散剂包括柠檬酸铵或油醇。
10.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中形成所述中间层(2)的聚合物泡沫具有达至10％的单壁碳纳米管、达至15％的氧化硅、达至5％氧化锌、达至20％的纤维素、达至9％的氧化钛微粒、达至12％的氧化锆、达至14％的沸石、达至25％的粘土和达至18％的聚合物颗粒的颗粒载荷。
11.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中所述前表面(1)的所述反射层具有在0.4到5mm之间的厚度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中所述后表面(1)的所述反射层具有在0.4至10mm之间的厚度。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的定日镜刻面，其中所述前表面(1)的所述反射层或所述后表面(3)的所述反射层具有在0.9至2.2mm之间的厚度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面，其中所述中间层(2)具有在15至70mm之间的厚度。
15.一种根据前述权利要求中任一项所述的定日镜刻面在定日镜中的用途，用于减少由于在定日镜场中阻挡附近定日镜而产生的热梯度造成的性能损失。
CN201680071435.2A 2015-12-07 2016-12-05 热平衡夹层型定日镜刻面 Active CN108369034B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15382611.0A EP3179176B1 (en) 2015-12-07 2015-12-07 Thermally balanced sandwich-type solar face
EP15382611.0 2015-12-07
PCT/EP2016/079766 WO2017097709A1 (en) 2015-12-07 2016-12-05 Thermally balanced sandwich-type heliostat facet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108369034A true CN108369034A (zh) 2018-08-03
CN108369034B CN108369034B (zh) 2020-12-25

Family

ID=55027669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680071435.2A Active CN108369034B (zh) 2015-12-07 2016-12-05 热平衡夹层型定日镜刻面

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3179176B1 (zh)
CN (1) CN108369034B (zh)
ES (1) ES2728524T3 (zh)
MA (1) MA42748B1 (zh)
WO (1) WO2017097709A1 (zh)
ZA (1) ZA201803568B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113093365A (zh) * 2019-12-20 2021-07-09 宁波舜宇光电信息有限公司 光学组件、潜望式摄像模组和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012077771A1 (ja) * 2010-12-09 2012-06-14 旭硝子株式会社 反射鏡およびその製造方法
WO2013051999A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Carbonia Composites Ab Sandwich structure unit for solar collector mirrors
WO2014068452A2 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Fabbrica Energie Rinnovabili Alternative S.R.L. A method for manufacturing a reflector for solar plants

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES473355A1 (es) 1978-09-14 1979-11-01 Sener Ing & Sist Procedimiento para la construccion de paneles reflectores de superficie concava
GB2104444B (en) 1981-08-21 1985-01-09 Glaverbel Composite mirror panels
DE502006000259D1 (de) 2005-09-15 2008-02-14 Novatec Biosol Ag Verfahren zur Herstellung eines optischen Spiegels
MA33257B1 (fr) 2009-04-06 2012-05-02 Wizard Power Pty Ltd Panneaux miroirs solaires et fabrication de ceux-ci
ES2326586B1 (es) 2009-04-17 2010-05-25 Sener Ingenieria Y Sistemas, S.A. Faceta para heliostato.
JP5183651B2 (ja) 2010-02-19 2013-04-17 株式会社神戸製鋼所 ヘリオスタット用凹面反射鏡およびその製造方法
EP2500670A1 (en) 2011-03-14 2012-09-19 Rioglass Solar, S.A. Composite reflective element and method for the manufacture thereof
WO2013135757A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 Termopower, S.L Heliostat facet and procedure for making the same
JP2014154589A (ja) 2013-02-05 2014-08-25 Fujifilm Corp 太陽光集光用反射鏡
CN105392749A (zh) 2013-02-28 2016-03-09 康宁股份有限公司 玻璃镜子设备和制造玻璃镜子设备的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012077771A1 (ja) * 2010-12-09 2012-06-14 旭硝子株式会社 反射鏡およびその製造方法
WO2013051999A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Carbonia Composites Ab Sandwich structure unit for solar collector mirrors
WO2014068452A2 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Fabbrica Energie Rinnovabili Alternative S.R.L. A method for manufacturing a reflector for solar plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113093365A (zh) * 2019-12-20 2021-07-09 宁波舜宇光电信息有限公司 光学组件、潜望式摄像模组和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN108369034B (zh) 2020-12-25
ZA201803568B (en) 2019-03-27
ES2728524T3 (es) 2019-10-25
EP3179176A1 (en) 2017-06-14
WO2017097709A1 (en) 2017-06-15
ES2728524T8 (es) 2022-01-24
MA42748B1 (fr) 2019-04-30
MA42748A1 (fr) 2018-09-28
EP3179176B1 (en) 2019-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102333998B (zh) 宽带反射器、集光型太阳能发电系统、以及使用它们的方法
JP4993021B2 (ja) 光再利用シート及び太陽電池モジュール
AU2011325152C1 (en) Solar reflector in composite material based on resin reinforced with cut fibres, and uses in solar plants
US20110186114A1 (en) Solar battery module
EP2634607A1 (en) Film mirror, process for manufacturing film mirror, and reflection device for solar power generation purposes
JP2015058595A (ja) 複合フィルムおよび太陽光反射用フィルムミラー
KR20120095862A (ko) 태양 에너지 발전용 집속기 및 중합체 재료로부터의 그의 제조
EP2518538B1 (en) Film mirror, method for producing same, and reflecting device for solar thermal power generator using said film mirror
CN108369034A (zh) 热平衡夹层型定日镜刻面
WO2013135757A1 (en) Heliostat facet and procedure for making the same
US20120257273A1 (en) Film mirror, and method of manufacturing the same and reflection device for solar heat power generation
EP2639525A1 (en) Heliostat facet and fabrication process thereof
WO2011078157A1 (ja) フィルムミラー、その製造方法及び太陽熱発電用反射装置
JP2012047861A (ja) フィルムミラー、その製造方法、及び太陽光集光用フィルムミラー
JP5660051B2 (ja) フィルムミラー、その製造方法、それを用いた太陽熱発電用反射装置
US20130088774A1 (en) Film mirror for solar heat generation and process for production thereof, and reflection device for solar heat generation
CN103703400A (zh) 太阳光聚光用反射镜及具有该太阳光聚光用反射镜的太阳能热发电系统
CN202075436U (zh) 一种曲面反射镜
JP2011009548A (ja) 反射保護シート及びこれを用いた半導体発電装置
CN104459849A (zh) 太阳能聚光反射镜构件及其制备方法
JP2011158752A (ja) フィルムミラー、その製造方法及び太陽熱発電用反射装置
WO2016009755A1 (ja) 太陽熱発電用反射板
KR20220018603A (ko) 고효율 저비용 고정적 평판형 태양 에너지 집광기
WO2013054869A1 (ja) 太陽光反射用ミラー及び太陽熱発電用反射装置
SE532618C2 (sv) Anordning vid en skivenhet

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210929

Address after: Madrid

Patentee after: C DOS consulting and Engineering Co.

Address before: Madrid

Patentee before: Richard Lozano Pena

TR01 Transfer of patent right