CN205596040U - 太阳能温差发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发电装置，具体提供了一种太阳能温差发电装置，包括太阳能集热器、温差发电部分、第一循环管道、第二循环管道、冷却装置、蓄电池、用于稳定电流电压的配电柜，温差发电部分包括至少一块集热板、至少一块散热板，至少一块集热板与至少一块散热板交替间隔设置，每个集热板与每个散热板之间均设置有温差发电组件，太阳能集热器与集热板之间通过第一循环管道连通，冷却装置与散热板之间通过第二循环管道连通，太阳能集热器与集热板之间还设置有第一循环泵，温差发电组件与配电柜连接，配电柜与蓄电池连接。其有利于在广大无电村能够利用太阳能进行稳定有效的温差发电。

Description

太阳能温差发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，具体而言，涉及一种太阳能温差发电装置。

背景技术

据不完全统计，我国目前尚有7656万无电人口，16个无电县，828个无电乡和29783个无电村。由于这些县城、村镇及散居牧户地处边远，远离电网，用电负荷小而且分散，近20年之内不可能通过延伸电网实现供电。我国风能、太阳能资源丰富，可利用的风能资源约2.5亿千瓦，主要分布在沿海和内蒙古-甘肃-新疆一线的两大风带，有效风能密度在200瓦/平方米以上。我国2/3以上地区的年日照大于2000小时，年均辐射量约为5900兆焦耳/平方米，青藏高原、内蒙古、宁夏、甘肃北部、陕西、河北西北部、新疆南部、东北以及陕甘宁部分地区的光照尤为突出。我国大多数无电村恰好主要分布在这些地区，而这些地方光照充足，完全可以利用温差发电技术供电。但缺少稳定有效的利用太阳能进行温差发电的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能温差发电装置，以便于在广大无电村能够利用太阳能进行稳定有效的温差发电。

本实用新型是这样实现的：

一种太阳能温差发电装置，包括太阳能集热器、温差发电部分、第一循环管道、第二循环管道、冷却装置、蓄电池、用于稳定电流电压的配电柜，温差发电部分包括至少一块集热板、至少一块散热板，至少一块集热板与至少一块散热板交替间隔设置，每个集热板与每个散热板之间均设置有温差发电组件，太阳能集热器与集热板之间通过第一循环管道连通，冷却装置与散热板之间通过第二循环管道连通，太阳能集热器与集热板之间还设置有第一循环泵，温差发电组件与配电柜连接，配电柜与蓄电池连接。

进一步地，上述冷却装置包括水箱、第二循环泵，第二循环泵设置于水箱与散热板之间。

进一步地，上述太阳能温差发电装置还包括油箱，油箱设置于太阳能集热器与集热板之间，太阳能集热器的出液口与进液口均与油箱连通，集热板的进口与出口均与油箱连通。

进一步地，上述油箱与集热板之间至少设置有一个第一循环泵，太阳能集热器与油箱之间至少设置有一个第一循环泵。

进一步地，上述集热板与散热板均为两块，温差发电组件为三个，三个温差发电组件均由至少三十块相同型号的半导体温差发电模块组成。

进一步地，上述三个温差发电组件的至少三十块半导体温差发电模块之间均采取串联方式连接。

进一步地，上述三个所述温差发电组件的至少三十块半导体温差发电模块均分为多列，每列的半导体温差发电模块之间依次串联，半导体温差发电模块组成的列与列之间并联。

进一步地，上述太阳能集热器包括陶瓷中空太阳能板、透明盖板，透明盖板设置于陶瓷中空太阳能板的顶面。

进一步地，上述太阳能温差发电装置还包括菲涅尔透镜，菲涅尔透镜设置于陶瓷中空太阳能板的上方。

进一步地，上述集热板与散热板均为设置有内置流道的铝制板，且内置流道的两端分别设置有两个圆形槽道。

本实用新型实现的有益效果：本装置通过太阳能集热器收集太阳能，并将太阳能转化为热能，太阳能资源丰富，而且完全无污染，有利于广泛利用。再通过太阳能转化的热能对温差发电部分的集热板进行加热，同时使用冷却装置对散热板进行降温，从而使得设置在集热板与散热板之间的温差发电组件的两端形成较大的温差，进而进行温差发电，然后将温差发电组件产生的电能通过配电柜稳定后存储在蓄电池中。本装置的结构简单，操作方便，发电效率高，便于安装与使用，有利于在贫电地区进行推广。从而为广大无电村提供了稳定有效的利用太阳能进行温差发电的装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的太阳能温差发电装置的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的太阳能温差发电装置的太阳能集热器的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例提供的太阳能温差发电装置的菲涅尔透镜的结构示意图；

附图标记汇总：太阳能温差发电装置100；太阳能集热器110；进液口111；出液口112；陶瓷中空太阳能板113；透明盖板114；菲涅尔透镜115；温差发电部分120；集热板121；散热板122；温差发电组件123；半导体温差发电模块124；圆形槽道125；弯管126a；弯管126b；第一循环管道130；第二循环管道140；冷却装置150；水箱151；第二循环泵152；蓄电池160；配电柜170；油箱180；第一循环泵190a；第一循环泵190b。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见图1，本实用新型的实施例提供的一种太阳能温差发电装置100，包括太阳能集热器110、温差发电部分120、第一循环管道130、第二循环管道140、冷却装置150、蓄电池160、用于稳定电流电压的配电柜170。

太阳能集热器110吸收太阳辐射的光，产生很大的热能，提供源源不断的动力，太阳能集热器110外型有天平板的，有真空管的，它们都有专门的吸热装置，吸收太阳能辐射，转化成热能，再将热能传递给导热油，从而使导热油温度不断升高，得到想用的热油。总之，太阳能集热器110就是吸收太阳能辐射能并向工质传递热量的装置。本实施例中，太阳能集热器110包括陶瓷中空太阳能板113、透明盖板114。

陶瓷中空太阳能板113是以普通陶瓷为基体，立体网状钒钛黑瓷为表面层的中空薄壁扁盒式太阳能集热体。其整体为瓷质材料，不透水、不渗水、强度高、刚性好，不腐蚀、不老化、不退色，无毒、无害、无放射性，阳光吸收率不会衰减，具有长期较高的光热转换效率。可将多块板铺于屋顶，向阳墙面、阳台护栏面等地方，并且可以根据面积大小选用规格，数量。但需要控制好太阳能板之间的间隔，陶瓷中空太阳能板113在对角线上有2个管口，用管道将它们连接起来。

参见附图2，透明盖板114设置在陶瓷中空太阳能板113的顶面，其大小与陶瓷中空太阳能板113的大小匹配，主要对陶瓷中空太阳能板113起保护作用，避免陶瓷中空太阳能板113被风雨侵蚀，透明盖板114的材质可以是玻璃，也可以是其他的耐高温透明材料。

由于太阳能的分散性，我们采取聚光装置，进行聚光，本实施例中，太阳能温差发电装置还包括菲涅尔透镜115，菲涅尔透镜115设置于陶瓷中空太阳能板113的上方。参见附图3，太阳光可以在通过菲涅尔透镜115折射后被陶瓷中空太阳能板113更好地吸收。菲涅尔透镜115，是精密光学元件，因需长期裸露在室外大气环境中工作，此产品选用了超白钢化玻璃作基板，里面附上硅凝胶成型菲涅尔透镜，精密细螺纹成型工艺，保证了高的折光率，光损降到最小；并以高强度、高的透光率和耐老化、抗紫外线辐射、耐气候性等特点，并与对日跟踪器组合，使聚焦一直于陶瓷中空太阳能板113上。

温差发电部分120包括至少一块集热板121、至少一块散热板122，具体地，参见附图1，本实施例中，集热板121与散热板122的数量均为2块，两块集热板121与两块散热板122交替间隔设置，每个集热板121与每个散热板122之间均设置有温差发电组件123，即温差发电组件123共有三个。从而使得每个温差发电组件123均可以进行联合发电，大大地提高了发电的效率。当然，其他实施例中，集热板121与散热板122的数量也可以根据实际需要进行调整。例如，可以设置集热板121与散热板122的数量均为3块等。

进一步地，本实施例中，集热板121与散热板122均为设置有内置流道的铝制板，且内置流道的两端分别设置有两个圆形槽道125。集热板121与散热板122上的内置流道由深孔钻机床上钻出，钻头进入的一端利用螺栓密封。两块集热板121之间通过弯管126a进行连通，弯管126a的两个端口分别与两块集热板121一端的圆形槽道125连接。两块散热板122之间通过弯管126b进行连通，弯管126b的两个端口分别与两块散热板122一端的圆形槽道125连接。上述的结构设置的作用是一方面不至于使流体在集热板内形成短路从而降低换热效果；另一方面，使集热板温度分布相对均匀，减少温度不均对温差发电组件的性能造成影响。集热板121与温差发电组件123的接触面打磨光滑，以使温差发电组件123和集热板121能够充分接触，减少接触热阻。集热板121两端都设计有螺孔，安装时可用螺钉将温差发电组件123夹在集热板121和散热板122中间。当然，其他实施例中，也可以在铝制板中设置多个管道的形式来实现均匀的导热。

进一步地，本实施例中，太阳能温差发电装置100还包括油箱180，油箱180设置于太阳能集热器110与集热板121之间，太阳能集热器110的出液口112与进液口111均通过第一循环管道130与油箱180连通，集热板121的进口与出口也均通过第一循环管道130与油箱180连通。上述设置使得，油箱180内可以存储大量的导热油，还可以在油箱180内设置冷热油分隔结构，使油箱180更好地进行换热。从而可以在白天光照很强的时候在油箱180内存储大量的热量，再在夜晚通过白天所储存的热量形成温度差进行发电，利用了昼夜的温差延长了发电的时间，增加了发电总量。

进一步地，本实施例中，油箱180与集热板121之间设置有一个第一循环泵190a，太阳能集热器110与油箱180之间设置有一个第一循环泵190b。第一循环泵190a与第一循环泵190b为供热介质导热油的流动提供动力，使得导热油可以在集热板121与太阳能集热器110之间循环流动，从而不断地对导热油进行加热。当然，其他实施例中，还可以根据需要多设置第一循环泵190a以及第一循环泵190b来增大大传输动力。

本实施例中，利用导热油作为储热介质，其高比热，高热焓值，高储藏能力为储热系统奠定了基础，其属性决定了热量的储存能力，和之后利用昼夜温差的效果。导热油是一种优良的传热介质，既可加热又可散热，既可作为加热介质又可作为冷却介质，同时，又因其具有传热均匀、操作简便、安全环保、解决能源，在较低的压力下能获得较高的温度，且不受地域环境的限制等优点。由于导热油的热焓值高，传导速度相对也高导热系数为0.11W左右，由于低压运行，强制循环，升温也即输出，导热油在传导上有着较快的速度，加之导热油不宜结垢的优点，罐壁导热效果十分良好。在用热的同时，热量能够得到迅速的补充，这就是导热油不同于其他介质的特点，高的比热是导热油储存和输出的前提，而且热损失较小。导热油中没有水分，也就避免了水中的氧气跟金属表面相互作用的可能，从而使设备的寿命大大的延长，压力的减小和降低，对设备的材质要求相对的差，普通的材料也能够满足设备的要求，从而降低了成本。

进一步地，本实施例中，导热油本品为纯碳氢化合物，主要为烷基萘系及烷基联苯系的混合物，热稳定性好，使用寿命长。低粘度，特别是低温时尤其显著，最低温度可到-50℃。避免了寒冷地区冬天起泵困难情况的发生。使用温度范围宽，可在-50～320℃内长期使用。

三个温差发电组件123均由至少三十块相同型号的半导体温差发电模块124组成。具体地，本实施例中，每个温差发电组件123包括的半导体温差发电模块124的数量为33块。33块半导体温差发电模块124分为三列，33块半导体温差发电模块124呈长方形的阵列设置。最高使用温度为250℃，输出的电动势随串联发电模块数目的增加而增大，因此为了获得较高的输出电压，将33块半导体温差发电模块采取串联方式连接。为了减小半导体温差发电模块124与集热板121、散热板122的接触热阻，并使热量在半导体温差发电模块124的冷热面均匀分布，用无水酒精将半导体温差发电模块124表面以及与其接触的集热板121和散热板122表面擦干净，再在接触面上均匀的涂抹一层薄导热硅脂层，此时应避免导热硅脂流进模块四周。利用绝热橡胶垫使半导体温差发电模块124周围保温和固定发电组件，每两块半导体温差发电模块124之间留有20mm的间隙，便于半导体温差发电模块124引出线的连接。集热板121与散热板之间通过螺钉固定，在旋拧螺钉时，要用力均匀缓慢，避免用力过大损坏半导体温差发电模块124的陶瓷面。

当然，其他实施例中，每个温差发电组件123的半导体温差发电模块124的数量还可以根据实际需要进行调整，例如其数量为40个，其分布的列数以及排列方式也可以进行调整，如四列等。其他实施例中，每列的半导体温差发电模块124之间依次串联，半导体温差发电模块124组成的列与列之间并联。这种串并联的方式，可以提高电流来获得较大的输出功率。

冷却装置150与散热板122之间通过第二循环管道140连通，具体地，本实施例中，冷却装置150包括水箱151、第二循环泵152，第二循环泵152设置于水箱151与散热板122之间。通过第二循环泵152不断将水箱151内的水在散热板122的内部进行循环流动，从而不断带走散热板122的热量，使得半导体温差发电模块124与散热板122接触的冷端的温度较低，从而其冷热端很好地形成温差。

半导体温差发电模块124的发电效率与其两面温差有关，允许条件下，温差越大，发电量越大。当半导体温差发电模块124的两面发生温差时，其两输出端就会产生电动势。当将电路接通后，由于电子的运动，使得热迅速地从热端向冷端转移。如果不能迅速地有效地将转移过来的热输送出去，并导入其他空间或物质体，半导体温差发电模块124的两面的温差就会消失，从而电势也就消失了。因此，温差发电装置是否能发电或高效发电，不仅仅取决于半导体温差发电模块124的热电转换效率，还取决于与其配合的散热或导热装置。冷却装置150便较好的解决的这个问题，使用水冷辅助热管降温的方式，进行散热。

本实施例中，温差发电部分120的第一层和第三层为集热板121，其内部为导热油，第二层与第四层为散热板122，其内部为水，导热油和水经泵的推动下，缓缓流动。白天菲涅尔透镜聚光，在太阳能集热器110上转化为热量被导热油所吸收，导热油的温度升高。第一层预热好了的导热油流向第三层是的铝板制成的集热板温度迅速上升。第二层与第四层散热板122利用水的流动带走半导体温差发电模块124的冷端的热量。整个装置将集热板作为热端，散热板作为冷端，利用赛贝克效应进行温差发电。

温差发电组件123与配电柜170连接，配电柜170与蓄电池160连接。由于温差的存在，温差发电组件123会输出一定的不稳定的电流。其输出的电流通过配电柜170中的18VDC/DC升压稳压电路和控制器转换成为稳定电压的输出，再将其接入到密封铅酸蓄电池双电平浮充充电电路中，可对蓄电池160进行充电，在充电电路中，利用比较单元，当蓄电池160中电量充满时，电路中的发光二极管会点亮。由于稳压电路和充电电路都被制作成为了电路板，需要将这几个模块按顺序连接起来。再利用逆变器将直流电变交流电应用于家庭中。

配电柜170的基本作用是为蓄电池160提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池160充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池160的使用寿命；同时保护蓄电池160，避免过充电和过放电现象的发生。

综上所述，本装置通过太阳能集热器110收集太阳能，并将太阳能转化为热能，再将通过太阳能转化的热能对温差发电部分120的集热板121进行加热，同时使用冷却装置150对散热板122进行降温，从而使得设置在集热板121与散热板122之间的温差发电组件123的两端形成较大的温差，进而利用温差进行发电，然后将温差发电组件123产生的电能通过配电柜170稳定后存储在蓄电池160中。本装置的结构简单，操作方便，发电效率高，便于安装与使用，有利于在贫电地区进行推广。从而为广大无电村提供了稳定有效的利用太阳能进行温差发电的装置。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种太阳能温差发电装置，其特征在于，包括太阳能集热器、温差发电部分、第一循环管道、第二循环管道、冷却装置、蓄电池、用于稳定电流电压的配电柜，所述温差发电部分包括至少一块集热板、至少一块散热板，所述至少一块集热板与所述至少一块散热板交替间隔设置，每个所述集热板与每个所述散热板之间均设置有温差发电组件，所述太阳能集热器与所述集热板之间通过第一循环管道连通，所述冷却装置与所述散热板之间通过第二循环管道连通，所述太阳能集热器与所述集热板之间还设置有第一循环泵，所述温差发电组件与所述配电柜连接，所述配电柜与所述蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述冷却装置包括水箱、第二循环泵，所述第二循环泵设置于所述水箱与所述散热板之间。

3.根据权利要求1所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述太阳能温差发电装置还包括油箱，所述油箱设置于所述太阳能集热器与所述集热板之间，所述太阳能集热器的出液口与进液口均与所述油箱连通，所述集热板的进口与出口均与所述油箱连通。

4.根据权利要求3所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述油箱与所述集热板之间至少设置有一个第一循环泵，所述太阳能集热器与所述油箱之间至少设置有一个第一循环泵。

5.根据权利要求1所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述集热板与所述散热板均为两块，所述温差发电组件为三个，三个所述温差发电组件均由至少三十块相同型号的半导体温差发电模块组成。

6.根据权利要求5所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，三个所述温差发电组件的至少三十块所述半导体温差发电模块之间均采取串联方式连接。

7.根据权利要求5所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，三个所述温差发电组件的至少三十块所述半导体温差发电模块均分为多列，每列的所述半导体温差发电模块之间依次串联，所述半导体温差发电模块组成的列与列之间并联。

8.根据权利要求1所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述太阳能集热器包括陶瓷中空太阳能板、透明盖板，所述透明盖板设置于所述陶瓷中空太阳能板的顶面。

9.根据权利要求8所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述太阳能温差发电装置还包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜设置于所述陶瓷中空太阳能板的上方。

10.根据权利要求8所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述集热板与所述散热板均为设置有内置流道的铝制板，且所述内置流道的两端分别设置有两个圆形槽道。