CN108390592A - 一种采集光地混合能源的发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源利用技术领域，公开了一种采集光地混合能源的发电装置，该装置包括支撑座；设置在所述支撑座上的发电模块，用于采集太阳能和地热能并通过温差发电片转化为电能实现发电；所述发电模块包括透镜集热发电模块、热管集热发电模块和储热发电模块中任意一项或一项以上的任意组合形式。本发明中通过设置发电模块，并采用透镜集热发电模块、热管集热发电模块和储热发电模块进行产热发电，每个模块分别采用温差发电片进行发电，无污染、无噪音并且可再利用，整个装置的结构简单、可靠也易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及新能源利用技术领域，更具体的说，特别涉及一种采集光地混合能源的发电装置。
背景技术
太阳能，一般是指太阳光辐射的能量，现在一般是指用太阳能发电方式或装置。尽管太阳能应用潜力十分巨大，但我国的可再生能源的利用仍处于初级阶段，光伏发电系统也正处于开发过程中。地热能也是一种具有巨大储备的能源方式，地热发电是地热能的主要利用方式。不过，由于使用地热需要考虑很多因素，包括当地地质条件等一些不确定因素，地热的推广仍面临很多阻碍。
由于重力热管只能单向传热，即将热量从其下部传至较冷的上方，目前的采用重力热管温差发电模式中，尚不能解决在夏季地表温度高于地下温度时的发电问题。在太阳能发电领域，利用太阳光谱中波长较短光子使半导体材料产生光生伏特效应将光能直接转变为电能，但是这种发电方式将大部分太阳能转化成热能，工作温度每升高1℃，光电转换效率下降3％～5％，并不能使能量高效利用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种采集光地混合能源的发电装置，能够充分利用自然资源来达到产生电能的目的，无污染零排放，装置的结构简单、可靠也易于实现。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
一种采集光地混合能源的发电装置，该装置包括
支撑座；
设置在所述支撑座上的发电模块，用于采集太阳能和地热能并通过温差发电片转化为电能实现发电；
所述发电模块包括透镜集热发电模块、热管集热发电模块和储热发电模块中任意一项或一项以上的任意组合形式。
所述透镜集热发电模块采用透镜对太阳能进行聚光产生热量，并通过第一温差发电片实现发电；所述热管集热发电模块采用重力热管吸收地热能，并通过第二温差发电片实现发电；所述储热发电模块采用液体介质储存太阳能的能量，并通过第三温差发电片实现发电。
所述支撑座包括相背的相向面和背离面，并形成有台阶面；所述支撑座上由所述台阶面向所述背离面贯穿形成第一安装孔，由所述相向面向所述背离面延伸形成盲孔和安装槽；所述安装槽的底部贯穿形成第二安装孔；所述安装槽的内壁设置有与外部连通的圆孔。
所述透镜集热发电模块包括透镜、透镜支架、聚热板、第一温差发电片；所述透镜通过透镜支架安装在所述支撑座的盲孔上，所述聚热板安装在所述支撑座的相向面上并位于所述安装槽上，所述透镜与所述聚热板的位置相对应；所述聚热板上粘贴有第一温差发电片，所述第一温差发电片位于所述安装槽内。
所述热管集热发电模块包括重力热管、热管套筒和第二温差发电片，所述重力热管的一端由所述背离面穿过所述第二安装孔并位于所述安装槽内，所述重力热管的所述端部上套装有所述热管套筒，所述热管套筒的外表面粘贴有第二温差发电片。
所述储热发电模块包括顶端透镜、储热桶、连接套、导热铜管、铜管套筒、第三温差发电片；所述储热桶的一端上设置有顶端透镜，所述储热桶与所述顶端透镜相对的另一端设置有连接套，用于连接储热桶与导热铜管；所述储热桶内部设置有液体介质来吸收太阳能；所述导热铜管上还设置有铜管套筒，所述铜管套筒的外表面粘贴有第三温差发电片；所述储热发电模块通过所述导热铜管穿过支撑座的第一安装孔，从而固定在所述支撑座上，所述导热铜管与所述重力热管平行设置。
所述顶端透镜、储热桶、导热铜管和铜管套筒依次同轴设置。
所述导热铜管的外表面包裹着气凝胶毡套。
所述液体介质采用水。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明中通过设置发电模块，即采用透镜集热发电模块、热管集热发电模块和储热发电模块进行产热发电，每个模块均采用温差发电片进行发电，无污染、无噪音并且可再利用；此外，本发明是利用了太阳能与地热能进行温差发电，即实现了充分利用自然资源来产生电能的目的，其成本低、效率高，也易于实现，也不需要再进行人工后续处理，装置自行进行工作，自动化程度也高。
2、本发明中的支撑座能够将透镜集热发电模块、热管集热发电模块和储热发电模块安装成一体，结构简单、安装方便，整个装置的体积小、结构紧凑，三个模块的安装和工作互不干扰，从而保证整个发电装置的工作效率高。
附图说明
图1为本发明采集光地混合能源的发电装置的轴测剖视图。
图2为本发明中支撑座的轴测剖视图。
图3为本发明中热管集热发电模块的轴测爆炸图。
图4为本发明中储热发电模块的轴测爆炸图。
附图标记说明：1-支撑座、2-透镜集热发电模块、3-热管集热发电模块、4-储热发电模块、11-相向面、12-背离面、13-台阶面、101- 第一安装孔、102-盲孔、103-安装槽、104-第二安装孔、105-圆孔、 21-透镜、22-透镜支架、23-聚热板、31-第二温差发电片、32-热管套筒、33-重力热管、41-顶端透镜、42-储热桶、43-连接套、44-气凝胶毡套、45-导热铜管、46-铜管套筒、47-第三温差发电片
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参阅图1所示，本发明提供的一种采集光地混合能源的发电装置，该装置包括支撑座1、发电模块；所述发电模块设置在所述支撑座1 上，用于采集太阳能和地热能并通过温差发电片转化为电能实现发电。
所述发电模块包括透镜集热发电模块2、热管集热发电模块3和储热发电模块4中任意一项或一项以上的任意组合形式，也就是说所述发电模块采用上述三个模块中的任意一个模块或任意两个模块或三个模块来实现发电。本实施例中，所述发电模块采用上述三个模块来共同实现发电，从而保证整个发电装置的工作效率。
进一步地，所述透镜集热发电模块2采用透镜21对太阳光进行聚焦产生热量，并通过第一温差发电片实现发电；所述热管集热发电模块3采用重力热管33吸收地热能，并通过第二温差发电片31实现发电；所述储热发电模块4采用液体介质储存太阳能的能量，并通过第三温差发电片47实现发电。
如附图2所示，所述支撑座1包括相背的相向面11和背离面12，并形成有台阶面13。所述支撑座1上由所述台阶面13向所述背离面 12贯穿形成第一安装孔101，由所述相向面11向所述背离面12延伸形成盲孔102和安装槽103。所述安装槽103的底部贯穿形成第二安装孔104。
本实施例中，所述支撑座1为圆柱体，直径为1000mm，高度为 100mm。所述第一安装孔101和盲孔102均采用四个并沿其周向均匀分布。所述第二安装孔104采用两个对称设置。当然，所述第一安装孔101、盲孔102和第二安装孔104可以根据实际需要进行增加或减少，其分布形式也可以任意调整。
进一步地，所述安装槽103的内壁设置有与外部连通的圆孔105，其数量为一个，也可以为多个，当然，其形状也可以采用方孔等别的形状。本实施例中，所述安装槽103为方形凹槽，所述圆孔105采用五个并沿所述安装槽103的长边分布。
如附图1所示，所述透镜集热发电模块2包括透镜21、透镜支架22、聚热板23和第一温差发电片(图上未显示)。
所述透镜21通过透镜支架22安装在所述支撑座1的盲孔102上，所述聚热板23安装在所述支撑座1的相向面11上并位于所述安装槽 103上，所述透镜21与所述聚热板23的位置相对应。本实施例中，所述透镜21也采用四个并均匀分布，使整个发电装置吸收的热量均匀。所述聚热板23上粘贴有第一温差发电片，所述第一温差发电片位于所述安装槽103内。
上述中，所述支撑座1位于土壤内侧，所述透镜21和聚热板23 位于土壤上方。太阳光经四个所述透镜21从而被聚焦于所述聚热板 23的上方，此时聚热板23上会有大量热(即作为热端)，这些热量与所述安装槽103的内部(即作为冷端)产生温差，并通过第一温差发电片实现发电。所述透镜集热发电模块2的聚热板23上下温差理想可达40℃左右，通过第一温差发电片可得到1.8V的开路电压以及 368mA的发电电流。
如附图3所示，所述热管集热发电模块3包括重力热管33、热管套筒32和第二温差发电片31，所述重力热管33的一端由所述背离面12穿过所述第二安装孔104并位于所述安装槽103内，所述重力热管33的所述端部上套装有所述热管套筒32，所述热管套筒32 的外表面粘贴有第二温差发电片31。本实施例中，所述热管套筒32 为方形结构，尺寸为50mm×50mm×50mm，所述热管套筒32的每个侧面分别设置有两个第二温差发电片31，可以保证整个热管集热发电模块3集热发电的可靠性。
上述中，所述重力热管33的另一端插入土壤，土壤下方的热量经所述重力热管33内部传递至重力热管33上方，所述热管套筒32 上的第二温差发电片31通过重力热管33与支撑座1上的安装槽103 内部之间的温差发电。所述热管集热发电模块3的热管套筒32内外理想可达20℃左右温差，并通过第二温差发电片31可得到0.97V的开路电压以及225mA的发电电流。
如附图4所示，所述储热发电模块4包括顶端透镜41、储热桶 42、连接套43、气凝胶毡套44、导热铜管45、铜管套筒46和第三温差发电片47。
所述储热桶42的一端上设置有顶端透镜41，所述储热桶42与所述顶端透镜41相对的另一端设置有连接套43，用于连接储热桶42 与导热铜管45。所述储热桶42内部设置有液体介质来吸收太阳能。所述导热铜管45上还设置有铜管套筒46，所述铜管套筒46的外表面粘贴有第三温差发电片47。所述储热发电模块4通过所述导热铜管45穿过支撑座1的第一安装孔101，从而固定在所述支撑座1上，所述导热铜管45与所述重力热管33平行设置。
进一步地，所述顶端透镜41、储热桶42、导热铜管45和铜管套筒46依次同轴设置，即轴线位于同一直线上，这样才能使热量能更可靠地进行传递，保证所述储热发电模块4储热发电的可靠性。
进一步地，所述导热铜管45的外表面包裹着气凝胶毡套44，用于隔绝所述导热铜管45与外部的热量交互，使其热量向下传递。
上述中，所述导热铜管45位于土壤内侧，所述储热桶42位于土壤上方。在有日照时，所述储热桶42内装的液体水通过顶端透镜41 对太阳光的聚焦而吸收大量的热，在夜间外部温度较低时所述储热桶 42内部热量通过导热铜管45传至下方，所述铜管套筒46上的第三温差发电片47通过导热铜管45与底部土壤之间的温差实现发电。由于水的比热容为液体当中最大的，因此吸热与放热均需要较长时间，所以优选为所述储热发电模块4的储热放热介质。
本发明中，所述储热发电模块4可使白天吸收的热量在夜晚时向导热铜管45释放，与土壤间产生温差而发电，实现在夏季和夜晚产生电能；所述透镜集热发电模块2可使白天在聚热板23上聚集到大量的热，通过所述聚热板23上下产生温差发电；所述热管集热发电模块3可实现在冬季，土壤内部温度高于地表温度时，重力热管33 将热能传至地表，达到有一个温差的目的进而产生电能。因此，将所述发电装置放于合适的环境，可实现不间断持续地产生电能，其适用范围广，具有可观的发展前景，并可实现最大限度地将自然资源充分且可持续无害地使用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：该发电装置包括：
支撑座(1)；
设置在所述支撑座(1)上的发电模块，用于采集太阳能和地热能并通过温差发电片转化为电能实现发电；
所述发电模块包括透镜集热发电模块(2)、热管集热发电模块(3)和储热发电模块(4)中任意一项或一项以上的任意组合形式。
2.根据权利要求1所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述透镜集热发电模块(2)采用透镜(21)聚焦太阳光进而产生热量，并通过第一温差发电片实现发电；所述热管集热发电模块(3)采用重力热管(33)吸收地热能，并通过第二温差发电片(31)实现发电；所述储热发电模块(4)采用液体介质储存太阳能的能量，并通过第三温差发电片(47)实现发电。
3.根据权利要求2所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述支撑座(1)包括相背的相向面(11)和背离面(12)，并形成有台阶面(13)；所述支撑座(1)上由所述台阶面(13)向所述背离面(12)贯穿形成第一安装孔(101)，由所述相向面(11)向所述背离面(12)延伸形成盲孔(102)和安装槽(103)；所述安装槽(103)的底部贯穿形成第二安装孔(104)；所述安装槽(103)的内壁设置有与外部连通的圆孔(105)。
4.根据权利要求2所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述透镜集热发电模块(2)包括透镜(21)、透镜支架(22)、聚热板(23)、第一温差发电片；所述透镜(21)通过透镜支架(22)安装在所述支撑座(1)的盲孔(102)上，所述聚热板(23)安装在所述支撑座(1)的相向面(11)上并位于所述安装槽(103)上，所述透镜(21)与所述聚热板(23)的位置相对应；所述聚热板(23)上粘贴有第一温差发电片，所述第一温差发电片位于所述安装槽(103)内。
5.根据权利要求2所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述热管集热发电模块(3)包括重力热管(33)、热管套筒(32)和第二温差发电片(31)，所述重力热管(33)的一端由所述背离面(12)穿过所述第二安装孔(104)并位于所述安装槽(103)内，所述重力热管(33)的所述端部上套装有所述热管套筒(32)，所述热管套筒(32)的外表面粘贴有第二温差发电片(31)。
6.根据权利要求2所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述储热发电模块(4)包括顶端透镜(41)、储热桶(42)、连接套(43)、导热铜管(45)、铜管套筒(46)、第三温差发电片(47)；所述储热桶(42)的一端上设置有顶端透镜(41)，所述储热桶(42)与所述顶端透镜(41)相对的另一端通过连接套(43)连接有导热铜管(45)；所述储热桶(42)内部设置有液体介质来吸收太阳能；所述导热铜管(45)上还设置有铜管套筒(46)，所述铜管套筒(46)的外表面粘贴有第三温差发电片(47)；所述储热发电模块(4)通过所述导热铜管(45)穿过支撑座(1)的第一安装孔(101)，从而固定在所述支撑座(1)上，所述导热铜管(45)与所述重力热管(33)平行设置。
7.根据权利要求6所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述顶端透镜(41)、储热桶(42)、导热铜管(45)和铜管套筒(46)依次同轴设置。
8.根据权利要求6所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述导热铜管(45)的外表面包裹着气凝胶毡套(44)。
9.根据权利要求6所述的采集光地混合能源的发电装置，其特征在于：所述液体介质采用水。
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