CN205980398U

CN205980398U - 一种利用金属球储存太阳能的装置

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Publication number: CN205980398U
Application number: CN201620688796.9U
Authority: CN
Inventors: 罗载任
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2026-06-29

Abstract

本实用新型公开了一种利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，包括：一聚光装置；若干金属球，由内外至少两层金属组成；一太阳能加热装置，接收所述聚光装置会聚的太阳光对所述金属球加热；一能量交换器，与所述金属球热交换；传送装置，连接所述能量交换器和所述太阳能加热装置，传送所述金属球；其中，所述金属球的内层金属熔点较外层金属熔点低。本实用新型利用高熔解热金属储能，增加了单位体积储热容量，因此可以在较高温度下集中储存热能于绝热容器内，使所储存能量有更多更灵活的应用。降低了储能成本，提高了太阳能的利用效率。

Description

一种利用金属球储存太阳能的装置

技术领域

本实用新型属于太阳能储能领域，具体地说，涉及一种利用金属球储存太阳能的装置。

背景技术

现有的太阳能储能装置主要包括太阳能热水器，太阳能电池板。太阳能热水器主要由太阳能集热板和储水箱构成。太阳能热水器的主要原理是：集热板吸收太阳能，冷水流经和集热板相连的热能交换器后，利用热循环被加热，热水然后被储于储水箱供用户使用。太阳能热水器利用了太阳能，但缺点是，热水的温度一般低于80摄氏度，只适用于洗澡或一般家庭洗涤用途，不能用于其它用途,例如煮饭或发电。另外热水器容量有限，当遇阴雨天或夜晚时，太阳能热水器将无法正常使用。热水器不是一种能最大限度地利用太阳能的装置。

另外一种利用太阳能的装置是太阳能电池板。太阳能电池板将太阳能直接转换为电能，产生的电可被用于各种用途。但太阳能电池板有以下缺点：因电池板不能储存电，在用电高峰时(通常是傍晚至凌晨)，系统不能产生电或产生的电量很少，但在非高峰用电时段(白天)却会有最大输出；当遇阴雨天或夜晚时将无法使用；另外，系统的效率不高，太阳能转换为电能的效率通常小于20％，而且系统造价较高。

有人提出用蓄电池储电来解决电池板装置的上述问题，但由此产生的问题是，太阳能的损耗和系统造价都会增加，整个系统的效率进一步降低。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型设计和原理，能够很好地解决现有太阳能装置中所遇到的诸多问题。本实用新型的装置可以有效储存太阳能，并在用户需要时随时将能量释放。从该装置取出的能量可以用于加热水、煮饭、发电和其它多种用途。

本实用新型所采用的技术方案为，本实用新型公开了一种利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，包括：一聚光装置；若干金属球，由内外至少两层金属组成；一太阳能加热装置，接收所述聚光装置会聚的太阳光对所述金属球加热；一能量交换器，与所述金属球热交换；传送装置，连接所述能量交换器和所述太阳能加热装置，传送所述金属球；其中，所述金属球的内层金属熔点较外层金属熔点低。

比较好的是，本实用新型揭示的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述金属球的内层金属熔点为200～800摄氏度，所述金属球的外层金属熔点高于1000摄氏度。

比较好的是，本实用新型揭示的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述内层金属包括铝，所述外层金属包括钢、铁。

比较好的是，本实用新型揭示的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述太阳能加热装置进一步包括：一太阳能加热容器，接收所述聚光装置会聚的太阳光；一温控装置，用以控制所述太阳能加热容器的温度。

比较好的是，本实用新型揭示的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：一绝热保温容器，与所述能量交换器相连。

比较好的是，本实用新型揭示的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述保温容器包括一外部容器、一绝热层和一内部容器，所述内部容器包括耐高温金属，所述绝热层包括真空或耐高温绝热材料，所述外部容器包括常用金属。

比较好的是，本实用新型揭示的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述能量交换器包括热热交换，热汽交换，热电交换，热汽电交换。

由于采用以技术方案，与现有装置相比，本实用新型利用高熔解热金属储能，增加了单位体积储热容量。利用金属球，使传送熔化的金属成为可能。加热后的金属球的温度一般低于800摄氏度，金属球的储存、运送相对比较实用、安全。另外，因金属球的导热性好，其所存热能可被方便、快捷地取出。因此该实用新型可以在较高温度下集中储存热能于绝热容器内，使所储存能量有更多更灵活的应用。降低了储能成本，提高了太阳能的利用效率。

附图说明

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本实用新型的详细描述中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图2是图1中金属球5的剖视图。

附图标记

1――聚光装置

2――太阳能加热容器

3――温控装置

4――加热容器太阳能加热容器壁

5――金属球

6――绝热储热容器

7――绝热金属导管和传送装置

8――能量交换装置

9――金属球内层金属

10――金属球外层金属

11――太阳光线

71――第一传送装置

72――第二传送装置

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本公开的实施例。现在将详细参考本公开的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本公开中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本公开说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本公开。

实施例1：

如图1所示，本实用新型的一种利用金属球储存太阳能的装置，包括以下几个组成部分。聚光装置1，太阳能加热容器2，温控装置3，吸热容器壁4，金属球5，绝热储热容器6，第一传送装置和第二传送装置71和72，能量交换装置8。

本实施例在运行过程中，聚光装置1将太阳光线11汇聚后至一太阳能加热容器2加热容器壁4，加热容器壁4吸热后在太阳能加热容器2内产生高温，将置于太阳能加热容器2中的金属球5加热。

本实用新型的一种改进主要体现在金属球5上，内层是高熔解热低熔点金属，例如铝，外层是高熔点高强度耐高温的金属，例如钢。该金属球可由两层或多层，两种或多种金属组成。只要金属球的储热指标能到达预定要求，“金属球”的形状可以不限于球形。

本实用新型的太能能加热装置由涂有深色(通常黑色)涂料耐高温加热容器2和一个温控装置3构成。加热容器2被聚光装置1照射同时吸热而在容器2内产生高温。金属球5在容器2内被加热。当金属球5内层金属9达到熔点并刚好熔化后，该金属球5经由传送装置71传送至绝热保温容器6。同时，传送装置72将另一冷却后的金属球5送至太阳能加热容器2进行新一轮加热，完成一个加热周期。重复这一周期，太阳能被从聚光装置1转至加热装置，然后转至吸热金属球5，经能量交换装置8转至用户设备加以应用。

上述装置需要一套温度控制装置3用于控制太阳能加热容器2的温度。为了保证金属球5能按设计要求正常工作，加热容器2内的温度不能超过预设的最高工作温度T_max。超过该温度，外层金属10将会软化甚至熔化，使金属球5外层失去应有强度，失去设计功能。另一方面，为使金属球5内部金属9完全熔化，最大吸热，加热容器2内必须要达到一个最低工作温度T_min。温控装置3的主要功能在于，当加热容器2中的工作温度达到T_min时，启动传送装置71、72将加热后内层金属9完全熔化的金属球2传送至绝热保温容器6保存，并将冷却后的金属球传送至加热容器进行下一轮加热；当加热容器2内的工作温度超过T_max时，控制聚光装置1减少或停止进入加热容器2的太阳光线，使加热容器2内的温度返回正常工作温度范围。

此外，本实用新型的装置需要一个能量交换装置6用来将金属球5中所储热能转换为其它可利用能量形式，该转换方式可以是直接的热热交换，也可以是间接的热汽交换、热汽电交换、热电交换或这些方式的组合。该装置需要一个绝热保温容器用6来储存加热后的金属球5。该保温容器6可由一个外部容器、一个内部容器及一个绝热层构成。加热后的金属球5被存储于内部容器内。内部容器可由耐高温的金属例如钢制成；绝热层可由真空或耐高温绝热材料如矿棉制成；外部容器可由常用金属例如钢或铝制成。保温容器6同传送装置和能量交换装置相连。

此外，本实用新型的装置需要一套传送装置71、72将在加热容器2内被加热的金属球5传送至保温容器6，并将冷却后的金属球5传送至加热器2。通常利用绝热金属管来传送加热后的金属球5，以减少在传送过程中的能量损失。

图2给出了本实用新型的金属球的剖视图。

该金属球5由至少内、外两层9和10组成，两层的金属各不相同，类似于夹心巧克力。其中，外层10是高熔点金属，其熔点远高于内层9的金属熔点。金属球5的内层9达到熔点后并吸热熔化。此时金属球5内层9呈金属液态，外层10呈有一定强度的固态。

回到图1，当金属球5的温度达到太阳能加热容器2内的温控装置3的预设温度时，启动第一传送装置71，将金属球5传送至一绝热保温容器6内保存。当需要使用能量时，与绝热保温容器6相连的能量交换器8将高温的金属球5的内层9金属凝固时所释放的大量热能转换成能被用户使用的能量形式，释放能量冷却后的金属球5经第二传送装置72被传送回到太阳能加热容器2进行下一轮的加热。

在能量交换器8中的能量转换形式包括但不局限于以下方式：热热交换，热汽交换，热电交换，热汽电交换等。

本实用新型的金属球5的内层9金属选择熔点:200-800摄氏度，熔化热:高于150千焦耳/千克的金属，例如：金属铝，其熔点：659摄氏度左右，熔化热：321千焦耳/千克。本实用新型的金属球5的外层10选择熔点高于1000摄氏度的金属，例如：钢、铁等，熔点：1300-1600摄氏度左右。

由于采用了一种金属球，金属球具有单位体积储热能量高(在内层金属熔点温度至该温度10摄氏度温度范围内)、易于运送、便于储存等特点。

本实施例中需要利用加热器内的温度控制器来控制容器内温度和金属球的温度。

本实施例中需要利用聚光装置集中太阳光能量，使加热容器温度升高。

本实施例中需要一个太阳能加热器用于加热金属球。

本实用新型利用特别设计的金属球在高温状态下来储存太阳能。因为金属球的高温，使后续能量转化方式更加灵活，使所储能量的应用更广泛。而且该金属球储能容量大，使得系统所需材料减少，造价降低，效率提高。另外，只要系统内储有足够量的经过加热的金属球，在阴雨天或夜晚时，系统仍能继续提供能量，其使用不受影响。

本实用新型中金属球可由其它适合的材料组成，只要其熔点、熔化热、导热性能等达到设计要求，该材料不局限于金属，形状也不局限于球形，可以是其它适合的形状。

本实用新型也可以用于储存除太阳光外的其它来源的高温热能。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出结构变化。凡是与本实用新型具有相同或相似的技术方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，包括：

一聚光装置；

若干金属球，由内外至少两层金属组成；

一太阳能加热装置，接收所述聚光装置会聚的太阳光对所述金属球加热；

一能量交换器，与所述金属球热交换；

传送装置，连接所述能量交换器和所述太阳能加热装置，传送所述金属球；

其中，所述金属球的内层金属熔点较外层金属熔点低。

2.根据权利要求1所述的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，

所述金属球的内层金属熔点为200～800摄氏度，所述金属球的外层金属熔点高于1000摄氏度。

3.根据权利要求1或2所述的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，

所述内层金属包括铝，所述外层金属包括钢、铁。

4.根据权利要求3所述的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述太阳能加热装置进一步包括：

一太阳能加热容器，接收所述聚光装置会聚的太阳光；

一温控装置，用以控制所述太阳能加热容器的温度。

5.根据权利要求4所述的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

一绝热保温容器，与所述能量交换器相连。

6.根据权利要求5所述的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，

所述保温容器包括一外部容器、一绝热层和一内部容器，所述内部容器包括耐高温金属，所述绝热层包括真空或耐高温绝热材料，所述外部容器包括常用金属。

7.根据权利要求6所述的利用金属球储存太阳能的装置，其特征在于，

所述能量交换器包括热热交换，热汽交换，热电交换，热汽电交换。