ES2904589T3 - Aparato y sistema de utilización de energía solar integrada - Google Patents
Aparato y sistema de utilización de energía solar integrada Download PDFInfo
- Publication number
- ES2904589T3 ES2904589T3 ES16843659T ES16843659T ES2904589T3 ES 2904589 T3 ES2904589 T3 ES 2904589T3 ES 16843659 T ES16843659 T ES 16843659T ES 16843659 T ES16843659 T ES 16843659T ES 2904589 T3 ES2904589 T3 ES 2904589T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- conversion member
- heat
- fresnel lens
- thermoelectric conversion
- conducting end
- 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.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 170
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 26
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
- C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/50—Processes
- C25B1/55—Photoelectrolysis
-
- 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
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0019—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
- G02B19/0023—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors) at least one surface having optical power
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0038—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light
- G02B19/0042—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light for use with direct solar radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
-
- 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
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
-
- 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
-
- 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
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
-
- 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
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
-
- 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
- F24S2023/86—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors in the form of reflective coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
- F24S40/20—Cleaning; Removing snow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/10—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors using latent heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/20—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors using chemical reactions, e.g. thermochemical reactions or isomerisation reactions
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Un aparato de utilización de energía solar integrada, que comprende: al menos un miembro de conversión fotovoltaica (710) que tiene un lado frontal y un lado posterior; al menos un miembro de conversión termoeléctrica (720), en donde el miembro de conversión termoeléctrica es un elemento de generación de energía de diferencia de temperatura que incluye al menos un primer extremo conductor de calor (721) para la entrada de calor y al menos un segundo extremo conductor de calor (722) para la salida de calor, y cuando la temperatura del primer extremo conductor de calor (721) es mayor que la del segundo extremo conductor de calor (722), el miembro de conversión termoeléctrica produce energía eléctrica; en donde el miembro de conversión termoeléctrica (720) se forma como un soporte del miembro de conversión fotovoltaica (710) con su primer extremo conductor de calor (721) fijo al lado posterior del miembro de conversión fotovoltaica de una manera térmicamente conductora; y una lente de Fresnel del tipo de transmisión (751) para condensar la luz solar que se proporcionará al lado frontal del miembro de conversión fotovoltaica (710), en donde la lente de Fresnel del tipo de transmisión (751) tiene al menos una superficie de condensación y refracción, y la al menos una superficie de condensación y refracción es una superficie dentada que tiene al menos una unidad de lente de Fresnel, caracterizado porque una lente de Fresnel reflectante (752) para condensar la luz solar que se proporcionará al lado posterior del miembro de conversión fotovoltaica (710), en donde la lente de Fresnel reflectante (752) tiene al menos una superficie de condensación y refracción, y la al menos una superficie de condensación y refracción es una superficie dentada que tiene al menos una unidad de lente de Fresnel, y la lente de Fresnel reflectante (752) está provista de un lado posterior reflectante, en donde el miembro de conversión fotovoltaica (710) es un elemento de dos lados capaz de absorber la luz solar incidente desde los lados frontal y posterior, en donde el miembro de conversión fotovoltaica (710) está dispuesto entre la lente de Fresnel del tipo de transmisión (751) y la lente de Fresnel reflectante (752), el miembro de conversión termoeléctrica (720) tiene su segundo extremo conductor de calor (722) fijo con respecto a la lente de Fresnel reflectante (752).
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato y sistema de utilización de energía solar integrada
Campo técnico
La presente descripción se refiere a la energía limpia, y en particular, a un aparato y sistemas de utilización de energía solar integrada para utilizar la energía solar. Las características del preámbulo de la reivindicación independiente se conocen del documento CHAVEZ-URBIOLA E A y otros: "Solar hybrid systems with thermoelectric generators", SOLAR ENERGY, vol. 86 (2012) 369-378, núm. 1, 11.11.2011. Las tecnologías relacionadas se conocen de los documentos US 2012/291849 A1; GB 2 321 338 A; JP H08 4146 B2; US 2009/250096 A1; el documento de P. Ooshaksaraei y otros: "Terrestrial Applications of Bifacial Photovoltaic Solar Panels", Proc. del 10° WSEAS ICOSSSE'11, 3.11.2011; el documento deDAVID BARLEV y otros: "Innovation in concentrated solar power", SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS, vol. 95, núm. 10, 12 de mayo de 2012; el documento de Simon Rittmann y otros: "Essential prerequisites for successful bioprocess development of biological CH4 production from CO2 and H2", CRC CRITICAL REVIEWS IN BIOTECHNOLOGY, vol. 35, núm. 2, 11 de septiembre de 2013.
Técnica anterior
Con un énfasis creciente en la protección ambiental, los sistemas de energía solar están creciendo en popularidad. Para los sistemas solares actuales, estos pueden dividirse básicamente en dos categorías: suministro de energía y suministro de calor.
Los sistemas de energía solar para el suministro de energía pueden agruparse adicionalmente en sistemas que generan electricidad mediante la conversión fotovoltaica y sistemas que generan electricidad mediante la conversión fototérmica. Los sistemas que generan electricidad mediante la conversión fotovoltaica pueden implementarse mediante el uso de paneles fotovoltaicos para convertir directamente la energía solar absorbida en energía eléctrica; mientras que los sistemas que generan electricidad mediante la conversión fototérmica pueden implementarse mediante el uso de energía solar para calentar el medio de trabajo para vaporizar e accionar equipos de generación de energía tales como la turbina de vapor mediante el medio vaporizado para la generación de energía. Además, existen sistemas solares que generan electricidad mediante la utilización de energía térmica directamente; por ejemplo, sistemas solares que usan generadores Stirling u otros dispositivos de conversión termoeléctrica directa.
Sin embargo, sin importar qué tipo de sistema de energía solar se emplea, la eficiencia de la conversión de energía actual aún necesita mejorarse.
Resumen
La presente invención se define en la reivindicación independiente. De acuerdo con un ejemplo de la presente descripción que no cae necesariamente bajo el alcance de las reivindicaciones, se proporciona un aparato de utilización de energía solar integrada que incluye al menos un miembro de conversión fotovoltaica y al menos un miembro de conversión termoeléctrica. El miembro de conversión termoeléctrica incluye al menos un primer extremo conductor de calor para la entrada de calor, y el miembro de conversión fotovoltaica se conecta al primer extremo conductor de calor de una manera térmicamente conductora. El miembro de conversión termoeléctrica puede ser un elemento de generación de energía de diferencia de temperatura o un elemento de generación de energía que almacena energía. Cuando el miembro de conversión termoeléctrica es el elemento de generación de energía de diferencia de temperatura, este incluye adicionalmente al menos un segundo extremo conductor de calor para la salida de calor, y cuando la temperatura del primer extremo conductor de calor es más alta que la del segundo extremo conductor de calor, el miembro de conversión termoeléctrica produce energía eléctrica. Cuando el miembro de conversión termoeléctrica es el elemento de generación de energía que almacena energía, este incluye adicionalmente una sustancia de trabajo para almacenar directamente el calor que fluye hacia el primer extremo conductor de calor o convertir el calor en energía química para el almacenamiento, y convertir la energía almacenada en energía eléctrica para la salida. El almacenamiento directo de energía térmica incluye el aumento de temperatura o el cambio de fase de la sustancia de trabajo, tal como la licuefacción y la vaporización. La energía química puede incluir la energía almacenada de los cambios químicos de las moléculas de la sustancia (tal como la ionización, la electrólisis, la composición y la descomposición, etc.).
De acuerdo con un ejemplo que no es parte de la presente descripción, se proporciona un sistema de utilización de energía solar que incluye el aparato de utilización de energía solar integrada anterior y un primer arreglo de circulación. El primer arreglo de circulación es un arreglo de circulación abierta o cerrada que incluye un contenedor para calentar un primer fluido de trabajo, una primera red de tuberías, al menos una válvula y al menos un nodo de dispositivo. El contenedor se proporciona con al menos una primera entrada del fluido de trabajo y al menos una primera salida del resultado, y al menos el segundo extremo conductor de calor del aparato de utilización de energía solar integrada se conecta de manera térmicamente conductora al primer fluido de trabajo en el contenedor. La primera red de tuberías se conecta a al menos la primera salida del resultado o a al menos la primera entrada del fluido de trabajo y la primera salida del resultado. La válvula se usa para controlar la conexión y desconexión de una sección de tuberías dentro de
la primera red de tuberías. El nodo de dispositivo se conecta en la primera red de tuberías para el almacenamiento, o para la conversión de energía, o para el intercambio de energía.
En el aparato de utilización de energía solar integrada de acuerdo con la presente descripción, el miembro de conversión fotovoltaica y el miembro de conversión termoeléctrica se integran juntos y el miembro de conversión termoeléctrica se usa para convertir adicionalmente el calor generado por el miembro de conversión fotovoltaica en electricidad, de manera que la energía solar no utilizada por el miembro de conversión fotovoltaica puede utilizarse de nuevo, de esta manera que se mejora de manera efectiva la velocidad de conversión de energía para la generación de energía solar.
El aparato de utilización de energía solar integrada usado como una fuente de calor se introduce al sistema de circulación para calentar el fluido de trabajo en el sistema de circulación de acuerdo con el sistema de utilización de energía solar de la presente descripción, el cual no sólo puede hacer un uso completo de la energía solar sino que además expande más funciones, por ejemplo, la energía solar puede convertirse a otra energía disponible por el sistema de circulación, tal como la energía cinética proporcionada por vapor o la energía térmica o la energía química para el almacenamiento a largo plazo, y similares.
Ejemplos específicos de acuerdo con la presente invención se describen en detalle más abajo con referencia a los dibujos acompañantes.
Breve descripción de los dibujos
Los ejemplos representados en las Figuras 1, 6-11 y 13-15 se refieren a ejemplos que no forman parte de la presente invención, aunque los pasajes de la siguiente descripción que se refieren a estas figuras podrían etiquetar estos ejemplos como modalidades.
La Figura 12 representa una modalidad de acuerdo con la presente invención.
La Figura 1 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de utilización de energía solar integrada de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 2 es un diagrama esquemático de dos superficies coaxiales para generar superficies de refracción de Fresnel en la presente descripción;
La Figura 3 es un diagrama esquemático de un miembro de condensación de luz que tiene dos superficies dentadas en la presente descripción;
La Figura 4 es un diagrama estructural esquemático de una lente de Fresnel reflectante en la presente descripción;
La Figura 5 es un diagrama esquemático de una conexión de una manera térmicamente conductora entre una pluralidad de miembros de conversión termoeléctrica de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 6 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de utilización de energía solar de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 7 es un diagrama esquemático de un aparato de utilización de energía solar integrada de la Modalidad 1;
La Figura 8 es un diagrama de circuito esquemáticamente equivalente de un miembro de conversión termoeléctrica de la Modalidad 1;
La Figura 9 es un diagrama esquemático de una PCB integrada con un circuito de conexión y un miembro conductor de calor en la Modalidad 1;
La Figura 10 es un diagrama esquemático de un arreglo de conmutación del circuito de conexión en la Modalidad 1;
La Figura 11 es un diagrama de circuito esquemáticamente equivalente del miembro de conversión termoeléctrica después de la conmutación del circuito en la Modalidad 1;
La Figura 12 es un diagrama esquemático de un aparato de utilización de energía solar integrada de la Modalidad 2;
La Figura 13 es un diagrama esquemático de un sistema de utilización de energía solar de La Figura 14 es un diagrama esquemático de un sistema de utilización de energía solar de La Figura 15 es un 
diagrama esquemático de un sistema de utilización de energía solar de
Modalidades detalladas
En la siguiente descripción, las modalidades 1, 3, 4 y 5 no forman parte de la invención. Son ejemplos que no están cubiertos por el alcance de las reivindicaciones.
La modalidad 2 es una modalidad de acuerdo con la invención.
Con referencia a la Figura 1, una estructura básica del aparato de utilización de energía solar integrada de acuerdo con la presente descripción puede incluir un miembro de conversión fotovoltaica 110 y un miembro de conversión termoeléctrica 120.
El miembro de conversión fotovoltaica 110 puede implementarse empleando diversos elementos capaces de convertir directamente la energía luminosa en energía eléctrica, tal como paneles fotovoltaicos, películas fotovoltaicas y similares. Dichos paneles fotovoltaicos pueden ser, por ejemplo, paneles fotovoltaicos de silicio monocristalino, paneles fotovoltaicos de silicio policristalino, paneles fotovoltaicos de silicio amorfo, paneles fotovoltaicos de material semiconductor compuesto o similares. La cantidad, el tipo y el arreglo de los miembros de conversión fotovoltaica en el aparato pueden diseñarse según se requiera, por ejemplo, en un arreglo en serie o en paralelo o una mezcla de los mismos.
Preferentemente, al menos un miembro de condensación de luz (no mostrado) puede incluirse adicionalmente en el aparato para condensar la luz solar que va a proporcionarse al miembro de conversión fotovoltaica. El miembro de condensación de luz puede tener al menos una superficie de condensación y refracción que puede tener un área grande para recibir más luz solar. Además, la superficie de condensación y refracción (u otra superficie de un elemento óptico sobre la que se ubica la superficie de condensación y refracción) puede recubrirse con una película para evitar la reflexión y mejorar la transmisión para reducir la pérdida de reflexión de luz solar en el miembro de condensación de luz y mejorar la eficiencia de la recolección de luz. La película de recubrimiento antirreflectante puede además mejorar la resistencia a la corrosión del miembro de condensación de luz hasta cierto punto, de esta manera que aumenta la vida útil del miembro de condensación de luz. Además, un miembro de calentamiento eléctrico, tal como un cable calefactor para la eliminación de la nieve o el deshielo, puede proporcionarse adicionalmente en la lente del miembro de condensación de luz para mejorar la adaptabilidad del aparato a entornos extremos.
Es particularmente beneficioso integrar el miembro de conversión fotovoltaica de condensación y el miembro de conversión termoeléctrica. De hecho, el descubrimiento del efecto de conversión termoeléctrica es mucho más antiguo que el efecto de conversión fotovoltaica, y el uso de energía térmica precede al de la energía luminosa para generar electricidad. Pero en la actualidad, el uso de la conversión fotovoltaica es mucho más que el uso de la conversión termoeléctrica. Una razón importante es que sólo puede usarse la conversión termoeléctrica directa cuando la energía térmica es baja, mientras que la eficiencia de la conversión fotoeléctrica actual supera con creces la eficiencia de la conversión termoeléctrica directa, y el costo de los paneles fotovoltaicos es mucho menor que el de los convertidores termoeléctricos a la misma potencia de salida. Sin embargo, es posible reducir muchas veces la cantidad de uso de los paneles fotovoltaicos después de condensar una gran área de luz solar mediante el uso del miembro de condensación de luz, lo que hace que la energía térmica generada sea más concentrada. En este caso, sólo se requiere una pequeña cantidad de miembros de conversión termoeléctrica para poder aumentar en gran medida la eficiencia de la generación de energía directa de la energía solar, lo que mejora en gran medida la rentabilidad del uso de los miembros de conversión termoeléctrica. Cuando la intensidad de la energía térmica es lo suficientemente fuerte (es decir, la energía solar condensada es lo suficientemente fuerte), pueden usarse equipos de generación de energía térmica de eficiencia relativamente alta, tal como los bien conocidos generadores Stirling y generadores de vapor, para mejorar aún más la eficiencia de utilización de la energía solar.
Preferentemente, la superficie de condensación y refracción puede ser una superficie dentada proporcionada por una lente de Fresnel. Los conceptos relacionados se describen más abajo para facilitar la comprensión.
Una lente de Fresnel es una lente delgada. La lente de Fresnel se forma al dividir una superficie curva continua original de una lente ordinaria en numerosos segmentos, y colocar los segmentos de la superficie curva en un mismo plano o misma superficie curva sustancialmente lisa después que se reduce el grosor de cada segmento. Esta superficie refractiva discontinua que resulta de la superficie curva original puede denominarse superficie refractiva de Fresnel, la cual tiene generalmente forma de escalones o forma dentada. En teoría, la superficie refractiva de Fresnel tiene un rendimiento óptico similar a la superficie curva original correspondiente, pero tiene un grosor reducido en gran medida. Una superficie refractiva de Fresnel generada por una superficie curva original (o parte de la superficie curva original) puede denominarse unidad de Fresnel.
Una superficie curva original tradicional para generar una superficie refractiva de Fresnel es generalmente una superficie curva simétrica alrededor de un eje óptico, tal como una superficie esférica, un paraboloide de revolución u otra superficie de revolución. Los focos de la superficie curva original tradicional se localizan en un punto, y por tanto se denominan "superficie concurrente". En la presente invención, la superficie curva original puede ser cualquier forma de superficies coaxiales, las cuales pueden disponerse específicamente según lo necesite la aplicación. Dicha superficie coaxial implica una superficie curva cuyos focos se localiza en una misma línea recta (pero no necesariamente en un mismo punto), y la línea recta se denomina "línea coaxial". Una superficie concurrente tradicional puede considerarse como un ejemplo especial de una superficie coaxial, cuya línea coaxial retrocede hasta un punto. Usando una superficie curva original coaxial pero no concurrente, un elemento de sensado que se proporciona en una posición de enfoque puede expandirse desde un área relativamente pequeña (correspondiente a los focos) a una tira (correspondiente a la línea coaxial compuesta de los focos), mejorando de este modo la capacidad de la señal para colectar y conducir, para solucionar el problema de sobrecalentamiento local, sin aumentar significativamente los costos. Las superficies coaxiales típicas incluyen las superficies de revolución (incluyendo las superficies de revolución cuadráticas o de alto orden), las superficies de columna, las superficies ahusadas y similares. Las superficies de columna se conocen además como superficies coaxiales de sección uniforme. A pesar del punto donde tal superficie curva se corta a lo largo de una dirección perpendicular a su línea coaxial, la forma y tamaño de la sección transversal resultante son los mismos. Una superficie cilíndrica es un ejemplo especial de una superficie de
columna. Las secciones transversales de una superficie ahusada a lo largo de su línea coaxial tienen formas similares pero tamaños diferentes. Una superficie cónica es un ejemplo especial de una superficie ahusada. La Figura 2 muestra los dos tipos de superficies coaxiales descritas anteriormente, en donde una superficie coaxial de sección uniforme se ilustra en la Figura 2(a), y una superficie coaxial ahusada se ilustra en la Figura 2(b), con los focos F localizados en sus líneas coaxiales respectivas L.
Una superficie refractiva macroscópica compuesta por una o más unidades de Fresnel puede denominarse superficie dentada, y una superficie sustancialmente lisa o plana opuesta a esta puede denominarse superficie posterior. Una superficie dentada que tiene solamente una unidad de Fresnel puede denominarse "superficie refractiva de Fresnel simple" y una superficie dentada que tiene dos o más unidades de Fresnel puede denominarse "superficie refractiva de Fresnel compuesta". En general, los parámetros básicos (tales como el área, longitud focal, la forma de la superficie curva original correspondiente, y el número de anillos concéntricos usados para separar la superficie curva original, etc.) de las unidades de Fresnel en la superficie refractiva de Fresnel compuesta pueden configurarse de manera flexible y pueden ser completamente idénticos, parcialmente idénticos o completamente diferentes. En una modalidad, cada unidad de Fresnel en la superficie refractiva de Fresnel compuesta tiene su centro óptico respectivo, pero sus focos se localizan en un mismo punto, o una misma línea recta, o una región limitada. Esto puede lograrse mediante la distribución espacial de las unidades de Fresnel que forman la superficie refractiva de Fresnel compuesta. Puede asumirse que estas unidades de Fresnel se proporcionan sobre una superficie curva microscópica, tal como una superficie plana, una superficie cuadrática (incluyendo una superficie esférica, superficie elipsoide, superficie cilíndrica, superficie de columna parabólica, o superficie de columna hiperbólica), una superficie curva polinomial de alto orden (una implementación general de una superficie no esférica), o una superficie de flexión o superficie en terrazas formada juntando numerosas superficies planas entre sí.
La superficie dentada y la superficie posterior pueden combinarse de manera flexible para formar diferentes tipos de elementos. Por ejemplo, una lente de Fresnel con una superficie dentada y una superficie posterior puede denominarse "lente de Fresnel simple”. Además, si la superficie dentada es una "superficie refractiva de Fresnel simple", tal lente se denomina "lente de Fresnel simple de un único lado”; y si la superficie dentada es una "superficie refractiva de Fresnel compuesta", tal lente se denomina "lente de Fresnel compuesta de un único lado". Una lente de Fresnel con superficies dentadas en ambos lados puede denominarse "lente de Fresnel de dos lados". De manera similar, tales lentes pueden clasificarse adicionalmente en "lentes de Fresnel simples de dos lados" y "lentes de Fresnel compuestos de dos lados" de acuerdo con los tipos de superficies dentadas. Una lente de Fresnel de dos lados, con una superficie dentada que es una superficie refractiva de Fresnel simple, y la otra superficie dentada es una superficie refractiva de Fresnel compuesta, puede denominarse "lente de Fresnel híbrida de dos lados". Además, como una modificación, si una de las superficies dentadas de una lente de Fresnel de dos lados es una "superficie refractiva de Fresnel simple", esta superficie dentada puede reemplazarse por una superficie de lente convexa o una superficie de lente convexa tradicional.
Proporcionar dos o más superficies dentadas en una misma trayectoria de luz puede asegurar una capacidad de convergencia más alta del sistema de convergencia. La Figura 3 muestra un sistema de convergencia con dos superficies dentadas, en donde una superficie refractiva de Fresnel compuesta s3 y una superficie refractiva de Fresnel simple s4 pueden proporcionarse por una lente de Fresnel de dos lados al mismo tiempo, y pueden proporcionarse además por dos lentes de Fresnel de un único lado respectivamente.
Debe reconocerse que las dos caras dentadas del sistema pueden implementarse por la misma interfaz física mediante la disposición de la superficie reflectante. Con referencia a la Figura 4, el elemento FL1 puede proporcionarse con un lado posterior reflectante s1 (la superficie interna es un espejo). El lado posterior s1 puede formarse, por ejemplo, mediante el revestimiento de una película reflectante o la unión de parches con capacidad reflectante en la superficie lisa de la lente de Fresnel de un único lado o de otras maneras. Debido a la reflexión, la trayectoria de luz incidente puede atravesar la interfaz de refracción física s2 dos veces. Por tanto, dicha interfaz física puede ser equivalente a dos lados dentados. El elemento FL1 puede referenciarse además como lente de Fresnel reflectante de dos lados, y la naturaleza cóncava y convexa de los dos lados dentados puede ser la misma. Con la disposición del lado posterior reflectante, el número de lados dentados en la trayectoria de luz puede simplemente incrementarse, el costo de producción y el costo de la instalación pueden reducirse, y las formas de uso de la lente de Fresnel pueden incrementarse en gran medida.
Los miembros condensadores de luz y las lentes divergentes descritos en la presente descripción pueden servir como una lente de Fresnel o una combinación de las mismas que tiene una lente cóncava o características ópticas de una lente cóncava. Una lente de Fresnel puede hacerse de vidrio, resina, plástico transparente y otros materiales. Cuando se hace de vidrio, el vidrio puede templarse además para mejorar su resistencia y seguridad.
El miembro de conversión termoeléctrica 120 puede incluir al menos un primer extremo conductor de calor 121 para la entrada de calor; y el miembro de conversión fotovoltaica se conecta de una manera térmicamente conductora al primer extremo conductor de calor 121. La eficiencia de conversión del miembro de conversión fotovoltaica generalmente no es más del 20 % actualmente, y se genera una gran cantidad de energía térmica al mismo tiempo. De acuerdo con la presente descripción, la energía térmica puede conducirse al miembro de conversión termoeléctrica para su posterior utilización.
En algunas modalidades, el primer extremo conductor de calor puede estar en contacto directamente con el miembro de conversión fotovoltaica para la conducción de calor, por ejemplo, puede disponerse generalmente en la superficie opuesta a la superficie del miembro de conversión fotovoltaica iluminado por la luz solar (como se indicada por una flecha en la figura). En otras modalidades, el primer extremo conductor de calor puede además intercambiar calor indirectamente con el miembro de conversión fotovoltaica a través de un medio conductor de calor (tal como una silicona conductora de calor o un líquido conductor de calor) o un miembro conductor de calor (tal como una placa de metal).
El miembro de conversión termoeléctrica puede implementarse empleando diversos elementos capaces de convertir la energía térmica en energía eléctrica, tal como un elemento de generación de energía de diferencia de temperatura o un elemento de generación de energía que almacena energía. Con referencia a la Figura 1, cuando el miembro de conversión termoeléctrica es un elemento de generación de energía de diferencia de temperatura, este puede incluir además al menos un segundo extremo conductor de calor 122 para la salida de calor, y cuando la temperatura del primer extremo conductor de calor es más alta que la del segundo extremo conductor de calor, el elemento de generación de energía de diferencia de temperatura genera electricidad. El elemento de generación de energía de diferencia de temperatura puede ser específicamente, por ejemplo, un convertidor termoeléctrico semiconductor, un convertidor termoeléctrico de metal alcalino o similares. Cuando el miembro de conversión termoeléctrica es un elemento de generación de energía que almacena energía, este puede incluir adicionalmente sustancias de trabajo, tales como electrodos positivos y negativos, y un electrolito, para convertir el calor que fluye hacia el primer extremo conductor de calor en energía química para el almacenamiento, y convertir la energía química almacenada en energía eléctrica para la salida. El elemento de generación de energía que almacena energía puede ser específicamente, por ejemplo, una batería de sal fundida regenerada por calentamiento. El calor generado por las altas temperaturas puede usarse además para accionar los generadores Stirling, los generadores de vapor, etc., lo que resulta en eficiencias de conversión de energía más altas que mediante el uso de paneles fotovoltaicos. Debe observarse que la batería de sal fundida puede proporcionarse además en el aparato como un miembro de almacenamiento de energía para almacenar energía térmica o energía eléctrica de manera que el aparato puede ser capaz de almacenar energía durante un período prolongado. Esto no sólo supera los problemas del suministro de energía solar inestable y el gasto de energía innecesario, sino que mejora además la eficiencia de utilización de la energía solar.
La energía térmica ha demostrado ser una forma de energía que puede conservarse durante un período prolongado (tal como seis meses) y con altas eficiencias (tal como el 99 %). La energía térmica puede almacenarse en alta densidad por materiales de alta capacidad calorífica (tal como parafina, nitrato) y sus transiciones de fase. La energía térmica almacenada puede generar electricidad mediante el uso directo de un equipo de conversión termoeléctrica, tal como una batería térmica (tal como una batería de sal fundida), o puede usarse para accionar los generadores Stirling o los generadores de vapor con el calor residual usado como fuente de calor de un sistema de calentamiento o de agua caliente.
Hacer un uso completo del calor generado por la energía solar es, por lo tanto, un método muy importante y efectivo para aumentar la utilización de la energía solar y reducir el costo de un sistema de energía solar. Sin embargo, el sistema de generación de energía solar actual no presta suficiente atención a la energía térmica. Una de las razones importantes es que el sistema de condensación solar existente es demasiado costoso e ineficiente. Mientras que la presente descripción usa preferentemente una lente de Fresnel, en particular, un sistema de condensación de lente de Fresnel que tiene al menos dos superficies de condensación y refracción y/o una pluralidad de unidades de lente de Fresnel para reducir el costo de un sistema de condensación mientras se mejora la eficiencia de la recolección de luz, lo que permite una forma más conveniente y efectiva de utilizar la energía térmica generada por la energía solar. Además, la presente descripción es diferente de un sistema de energía solar térmica existente (tal como un generador solar Stirling) ya que el sistema de acuerdo con la presente descripción primero recibe la energía solar con un miembro de conversión fotovoltaica para convertir directamente el 20 % o más de la energía solar en energía eléctrica, y almacena y utiliza la energía solar térmica que no se convierte en energía eléctrica (alrededor del 70 %) mediante un miembro de conversión termoeléctrica y un dispositivo de almacenamiento o utilización adicional, de esta manera que aumenta en gran medida la eficiencia de utilización de la energía solar mientras se resuelven los problemas de almacenamiento de energía a largo plazo y la generación de energía inestable.
El número, tipo y arreglo de los miembros de conversión termoeléctrica en el aparato pueden diseñarse según sea necesario. Cuando se usan dos o más miembros de conversión termoeléctrica, estos pueden ser del mismo tipo o de tipos diferentes, y pueden conectarse de una manera térmicamente conductora con el miembro de conversión fotovoltaica en serie o en paralelo. Con referencia a la Figura 5, tres miembros de conversión termoeléctrica 220a, 220b, 220c se proporcionan alrededor de una fuente de calor (un miembro de conversión fotovoltaica o un miembro conductor de calor que conduce la energía térmica hacia los mismos) 210. Los miembros 220a y 220b se conectan en serie con la fuente de calor de una manera térmicamente conductora. La llamada conexión en serie se refiere a conectar el extremo de salida de energía térmica de un miembro anterior al extremo de entrada de energía térmica de un último miembro. El miembro 220c y el miembro 220a/220b se conectan en paralelo de una manera térmicamente conductora. La llamada conexión en paralelo significa que los miembros se conectan a la misma fuente de calor independientemente entre sí. En algunas modalidades, los miembros de conversión termoeléctrica 220a y 220c que están más cerca de la fuente de calor pueden ser de un tipo que opera a una temperatura más alta, tal como un convertidor termoeléctrico de metal alcalino, una batería de sal fundida, un generador de vapor, o un generador de
energía térmica Stirling, y los miembros de conversión termoeléctrica 220b que están relativamente alejados de la fuente de calor pueden ser de un tipo que opera a una temperatura más baja, tal como un convertidor termoeléctrico semiconductor.
Además, cuando se emplea un elemento de generación de energía de diferencia de temperatura, el segundo extremo conductor de calor puede conectarse de una manera térmicamente conductora con un medio de enfriamiento 131 para mantener la diferencia de temperatura para mejorar la eficiencia de conversión. Por ejemplo, el segundo extremo conductor de calor (o el miembro conductor de calor que conduce la energía térmica hacia el mismo) puede disponerse en la parte inferior del aparato y empaparse. La piscina líquida puede ser específicamente un tanque de agua, un estanque, un lago, un río o un océano. La superficie externa de la parte inferior del aparato puede ser hermética o anticorrosiva en consecuencia, y el diseño del aparato puede además diseñarse adaptativamente, por ejemplo, en la forma de una cuenca, para la instalación en la superficie del agua. El medio de enfriamiento usado preferentemente sirve además como una sustancia de trabajo para almacenar energía térmica a fin de facilitar una mayor recuperación de energía, por ejemplo para proporcionar agua caliente o el calentamiento de una habitación.
Preferentemente, al menos uno del miembro de conversión fotovoltaica y el miembro de conversión termoeléctrica se dispone en una cavidad cerrada, o ambos se disponen respectivamente en dos cavidades cerradas que anidan entre sí, y la cavidad interna puede usarse preferentemente para proporcionarse con el miembro de conversión fotovoltaica. Cuando el miembro de conversión fotovoltaica se dispone en la cavidad cerrada, la cavidad cerrada se proporciona con al menos una entrada de luz a través de la cual la luz solar puede acceder a la cavidad cerrada guiada por un miembro de guía de luz.
Además, puede incluirse una configuración adicional o los elementos adicionales siguientes (no mostrados) integrados adicionalmente en el aparato para almacenar y utilizar mejor la energía eléctrica convertida por la energía solar: un almacenamiento de energía eléctrica, que está en conexión eléctrica con un elemento de generación de energía (por ejemplo, el miembro de conversión fotovoltaica y el miembro de conversión termoeléctrica) para almacenar la energía eléctrica, en donde el almacenamiento de energía eléctrica puede seleccionarse de supercapacitores, baterías recargables, baterías de sal fundidas y compresores de aire; y el almacenamiento de energía eléctrica puede proporcionar la salida de corriente directa de varios voltajes directamente a través de un dispositivo de salida de voltaje de CD conectado;
un inversor de CA, que está en conexión eléctrica con el almacenamiento de energía eléctrica o con el elemento de generación de energía directamente para convertir la salida de corriente directa por el elemento de generación de energía en corriente alterna, por ejemplo 120 V a 60 Hz o 220 V a 50 Hz, en donde el inversor de CA no sólo puede proporcionar la salida de CA a un usuario directamente, sino además devolver energía eléctrica a la red de energía mediante un dispositivo de conmutación de red externo;
un sensor de estado y una pantalla de estado para detectar y visualizar diversos parámetros de operación, respectivamente, seleccionados de uno o más de los siguientes: voltaje, corriente, potencia, inventario del medio de enfriamiento u otras sustancias de trabajo, presión, temperatura, etc.; y
un controlador para controlar el estado de funcionamiento del aparato en base al resultado de detección del sensor de estado; por ejemplo, controlar la puesta en marcha y el apagado de todo el aparato, seleccionar un modo de operación, y activar automáticamente una alarma cuando se detecta un parámetro anormal.
El aparato de utilización de energía solar integrada de acuerdo con la presente descripción puede no sólo aumentar la eficiencia de la conversión directa de la luz solar en energía eléctrica de manera significativa, sino además reducir la temperatura del miembro de conversión fotovoltaica y en consecuencia prolongar su vida útil.
Con referencia a la Figura 6, una estructura básica de un sistema de utilización de energía solar de acuerdo con la presente descripción puede incluir diversos aparatos de utilización de energía solar integrada de acuerdo con la presente descripción y un primer arreglo de circulación.
El primer arreglo de circulación puede ser un arreglo de circulación abierta o cerrada. Como se usa en la presente descripción, "abierto" significa que los fluidos de trabajo en el sistema son de ciclo abierto, es decir, los fluidos de trabajo pueden fluir fuera del sistema y reponerse desde el exterior. Por ejemplo, un sistema que recibe agua fría desde un sistema de suministro de agua externo y proporciona al usuario con agua caliente puede ser un arreglo de circulación abierta cuando se usa el agua como el fluido de trabajo; o un sistema que electroliza el agua para generar hidrógeno y oxígeno y los libera puede ser además un arreglo de circulación abierta. Las tuberías en un arreglo de circulación abierta no necesitan ser un lazo. El llamado "cerrado" significa que los fluidos de trabajo en el sistema son de ciclo cerrado, es decir, los fluidos de trabajo pueden circular dentro del sistema sin ninguna pérdida. Por ejemplo, un sistema que comprime el refrigerante usado como fluido de trabajo e irradia calor desde el mismo dentro de un compresor y lleva a cabo un proceso endotérmico de expansión de calor en un intercambiador de calor puede ser un arreglo de circulación cerrada. Las tuberías en un arreglo de circulación cerrada deben ser un lazo. Un arreglo circulación puede cambiarse entre abierta y cerrada; por ejemplo, en el caso de las tuberías que forman un lazo, un sistema abierto puede cambiarse a un sistema cerrado cerrando las válvulas del sistema conectadas externamente.
El primer arreglo de circulación puede incluir un contenedor 332, una primera red de tuberías que consta de varias
tuberías 333 (no mostradas completamente, las flechas en la figura presentan el flujo del fluido en las tuberías), varias válvulas 334 (no mostradas completamente) y varios nodos de dispositivos 335a, 335b, 335c, 335d.
El contenedor 332 se usa para calentar un primer fluido de trabajo. El contenedor se proporciona con al menos una primera entrada del fluido de trabajo 3321 y al menos una primera salida del resultado 3322. Al menos el segundo extremo conductor de calor del aparato de utilización de energía solar integrada (no mostrado) se conecta de una manera térmicamente conductora al primer fluido de trabajo en el contenedor. Por ejemplo, el segundo extremo conductor de calor puede sumergirse en el contenedor.
En algunas modalidades, el aparato de utilización de energía solar integrada puede sumergirse total o parcialmente en el contenedor. En otras modalidades, el contenedor puede ser además una parte del aparato de utilización de energía solar integrada a través del cual fluye el primer medio de trabajo. Para el arreglo de circulación abierta, el primer fluido de trabajo puede ser agua o aire. Para el arreglo de circulación cerrada, el primer fluido de trabajo puede ser otros tipos de material según sea necesario, tal como alcohol, refrigerante (freón, etc.), nitrógeno líquido.
La primera red de tuberías se conecta a al menos la primera salida del resultado o, con referencia a la Figura 3, al menos a la primera entrada del fluido de trabajo y la primera salida del resultado.
Las válvulas se usan para controlar la conexión y desconexión de las tuberías en la primera red de tuberías, y cada válvula controla una sección de tuberías en esta modalidad. Las válvulas pueden configurarse para todas o parte de las tuberías según sea necesario. En aras de la simplicidad, algunas de las válvulas proporcionadas en las tuberías se omiten en la figura. La válvula puede ser una válvula automática, tal como una válvula que se abre o se cierra por la presión en la tubería, o una válvula que se controla eléctricamente de acuerdo con las instrucciones de un sistema de control. Las válvulas usadas pueden además controlar el flujo.
Los nodos de dispositivos se conectan en la primera red de tuberías para el almacenamiento, o para la conversión de energía, o para el intercambio de energía. Puede lograrse una funcionalidad rica configurando varios nodos de dispositivos.
En la Figura 6, se supone que el primer fluido de trabajo es agua dulce o agua de mar y un primer resultado es vapor de agua. El nodo de dispositivo 335a es un generador de turbina que puede generar vapor mediante el uso de vapor. El nodo de dispositivo 335b es un tanque de almacenamiento de vapor o un compresor de aire que puede usarse para almacenar energía. Los nodos de dispositivos 335c, 335d son un horno electrolítico y un horno de reacción, respectivamente, que se conectan secuencialmente de acuerdo con el flujo del resultado. El horno electrolítico se usa para recibir vapor de agua y electrolizarlo para generar hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). El oxígeno generado por la electrólisis puede inyectarse en un tanque de almacenamiento de gas (no mostrado) para formar un cilindro de oxígeno industrial o médico. El hidrógeno generado por la electrólisis puede comprimirse por un compresor y almacenarse para usarse como combustible para una celda de combustible de hidrógeno o un motor de combustión interna y/o alternativamente, usarse para generar fuentes de energía almacenable adicionales. El horno de reacción se usa para recibir el hidrógeno generado por el horno electrolítico y el gas que contiene dióxido de carbono (CO2) desde el exterior (por ejemplo, aire) y reaccionar para formar metano (CH4) y agua (H2O). El horno de reacción necesita calentarse. Por ejemplo, una forma de condensar energía solar para calentar puede adoptarse para obtener la alta temperatura requerida para la reacción; y en algunas modalidades, puede adoptarse una forma de calentamiento eléctrico completo o calentamiento eléctrico auxiliar. El metano producido por el horno de reacción puede comprimirse y almacenarse, o puede comprimirse y almacenarse después de pasar a través de un generador de turbina seguro (sin chispa) para lograr los efectos dobles de generación de energía y enfriamiento. El agua producida por el horno de reacción puede devolverse al contenedor 332 para la circulación de agua y la reutilización del calor residual.
En algunas modalidades, pueden seleccionarse uno o varios nodos de dispositivos diferentes. En otras modalidades, puede proporcionarse una pluralidad de nodos de dispositivos de una clase. Por ejemplo, una pluralidad de dispositivos de almacenamiento de vapor y un generador de turbina pueden disponerse en serie o en paralelo de acuerdo con la cantidad de vapor generado. Mediante el despliegue de una variedad de nodos de dispositivos, no sólo la energía solar puede utilizase completamente, sino que puede lograrse además el almacenamiento de energía a corto o largo plazo, la desalinización, y la producción de oxígeno industrial.
Los aparatos y sistemas de acuerdo con la presente descripción se ejemplifican más abajo.
Modalidad 1
Con referencia a la Figura 7 hasta la Figura 11, una modalidad del aparato de utilización de energía solar integrada de acuerdo con la presente descripción puede incluir un miembro de conversión fotovoltaica 410 y un miembro de conversión termoeléctrica 420.
En esta modalidad, un panel fotovoltaico, que puede constar de una pluralidad de módulos fotovoltaicos, se emplea como el miembro de conversión fotovoltaica; y un convertidor termoeléctrico semiconductor, que puede formarse por varios pares de brazos eléctricos tipo P y tipo N conectados en serie o en paralelo o en un tipo híbrido, se emplea
como el miembro de conversión termoeléctrica. Un circuito de conexión puede proporcionarse para el miembro de conversión termoeléctrica de acuerdo con los requisitos de diseño del mismo. Por ejemplo, un primer circuito de conexión puede configurarse para proporcionar una conexión conductora entre los componentes en el primer extremo conductor de calor del miembro de conversión termoeléctrica, o para proporcionar una conexión conductora entre el miembro de conversión fotovoltaica y el miembro de conversión termoeléctrica. Un segundo circuito de conexión puede configurarse además para proporcionar una conexión conductora entre los componentes en el segundo extremo conductor de calor del miembro de conversión termoeléctrica. Por supuesto, si el miembro de conversión termoeléctrica seleccionado no tiene el segundo extremo conductor de calor, puede que no sea necesario proporcionar el segundo circuito de conexión.
Con referencia a la Figura 8, se muestra un diagrama de circuito equivalente del convertidor termoeléctrico semiconductor. Cuando una temperatura T1 es mayor que una temperatura T2 (T1 > T2), el calor fluye en la dirección de la flecha para generar la energía eléctrica entre el electrodo positivo V+ y el electrodo negativo V-. Cada brazo eléctrico tiene un primer extremo conductor de calor 421 y un segundo extremo conductor de calor 422. En aras de la simplicidad, sólo un par de brazos de tipo P y tipo N se muestra en la Figura 7.
En esta modalidad, el panel fotovoltaico 410 se conecta de manera térmicamente conductora al primer extremo conductor de calor 421 a través de un primer miembro conductor de calor 441a. Además, con referencia a la Figura 9, como una modalidad preferida, el primer miembro conductor de calor y el primer circuito de conexión 442a se integran en el mismo sustrato 440a. El sustrato puede ser rígido o flexible; por ejemplo, puede usarse una placa de circuito impreso PCB o una placa de circuito impreso flexible FPC. Debe observarse que solamente una integración simple del circuito y el miembro conductor de calor, es decir, que se disponen en diferentes regiones del sustrato por separado entre sí, se muestra en la Figura 9. Sin embargo, en otras modalidades, si el propio sustrato tiene buena conductividad térmica, por ejemplo el sustrato se hace de metal y se reviste con un material aislante, el propio sustrato puede considerarse como un miembro conductor de calor.
De manera similar, al menos un segundo miembro conductor de calor 441b puede incluirse adicionalmente para conducir calor desde el segundo extremo conductor de calor. Igualmente, el segundo miembro conductor de calor puede integrarse además con el segundo circuito de conexión 442b en el mismo sustrato 440b. Además, si se requiere una conexión eléctrica entre el primer circuito de conexión y el segundo circuito de conexión, puede proporcionarse una línea de conexión adicional 442c entre los dos sustratos.
Para adaptarse a algunas condiciones de uso, el aparato puede incluir además una cavidad cerrada 490 (que es transparente en la figura para los propósitos de ilustración, pero puede ser realmente transparente u opaca), y el panel fotovoltaico se dispone en una superficie exterior de la cavidad cerrada, por ejemplo el panel fotovoltaico puede formarse como parte de la pared de la cavidad. El miembro de conversión termoeléctrica se dispone dentro de la cavidad, y el segundo extremo conductor de calor intercambia calor con el entorno externo a través de otra superficie exterior de la cavidad. Por ejemplo, el segundo extremo conductor de calor o el miembro conductor de calor puede sumergirse en un líquido térmicamente conductor no conductivo 491 para el intercambio de calor con el entorno externo. Con el fin de utilizar adicionalmente la energía térmica no convertida por el miembro de conversión termoeléctrica, la cavidad cerrada 490 puede disponerse además en un tanque de agua 432 para calentar el agua 431 en este con el fin de proporcionar agua caliente mediante el uso del calor residual (las tuberías de suministro de agua no se muestran en la figura). Por supuesto, el tanque de agua 432 puede ser además un depósito, un lago o un océano.
Es particularmente beneficioso integrar el circuito de conexión y el miembro conductor de calor mediante el uso de la PCB. Por un lado, el diseño integrado garantiza la estabilidad y fiabilidad de las trayectorias térmicas y eléctricas del aparato. Por otro lado, simplifica y compacta además la estructura, lo que permite una mejor conducción del calor. Lo que es más importante, basado en la tecnología de diseño y producción de circuitos de PCB rica y madura existente, es fácil diseñar una variedad de circuitos de capa única o multicapa en el sustrato, e integrar varios dispositivos de medición, control y conmutación, tal como un interruptor 443 en la Figura 9 para lograr las funciones deseadas.
Con referencia a la Figura 10, se muestra un arreglo de interruptores ilustrativo, en el que el primer circuito de conexión y el segundo circuito de conexión se conectan conductivamente, y se proporciona una pluralidad de interruptores en todo el circuito. Obviamente, controlando el encendido/apagado del interruptor, el circuito equivalente mostrado en la Figura 8 puede obtenerse fácilmente de manera que el convertidor termoeléctrico semiconductor opera en un modo normal, es decir, T1> T2, y genera la energía eléctrica.
Cuando es necesario usar el segundo extremo conductor de calor como una cara de trabajo para el calentamiento, el electrodo positivo V+ y el electrodo negativo V- pueden conectarse a un interruptor (no mostrado) conectado con un suministro de energía externa para introducir energía eléctrica al miembro de conversión termoeléctrica mostrado en la Figura 8 basado en la reversibilidad funcional del miembro de conversión termoeléctrica, de manera que la temperatura T1 del primer extremo conductor de calor disminuye y la temperatura T2 del segundo extremo conductor de calor aumenta. El suministro de energía externa puede ser, por ejemplo, un miembro de conversión fotovoltaica 410 u otra fuente de energía externa.
Los interruptores mostrados en la Figura 10 pueden usarse además para la conmutación de circuitos y obtener un circuito equivalente mostrado en la Figura 11 por ejemplo, que es adecuado para un caso donde las temperaturas del primer extremo conductor de calor y el segundo extremo conductor de calor están invertidas. En tal caso, el segundo extremo conductor de calor se usa además para la entrada de calor, y el primer extremo conductor de calor se usa además para la salida de calor. Cuando la temperatura T2 del segundo extremo conductor de calor es mayor que la temperatura T1 del primer extremo conductor de calor, el miembro de conversión termoeléctrica produce energía eléctrica. Una escena aplicable para este modo de generación de energía inversa es que: el calentamiento de agua caliente 431 durante la luz del día que no se agota por la noche puede cambiarse a dicho modo y la generación de energía continúa con el calor del agua caliente. Otra escena aplicable es que: la cavidad cerrada 490 se sumerge en agua de mar o agua de lago en un área más fría; y el aparato funciona en modo normal durante el día cuando la temperatura del panel fotovoltaico es más alta que la temperatura del agua, mientras el aparato se conmuta para funcionar en el modo de generación de energía inversa para continuar generando electricidad por la noche cuando la temperatura del agua es más alta que la temperatura del panel fotovoltaico.
Por supuesto, el miembro de conversión termoeléctrica mostrado en la Figura 11 puede introducirse además con energía eléctrica según se requiera, lo que permite que se reduzca la temperatura del segundo extremo conductor de calor y se incremente la temperatura del primer extremo conductor de calor, que por ejemplo, puede calentar el panel fotovoltaico para el deshielo o la descongelación.
El aparato de la modalidad es adecuado para instalarse en la superficie del agua cuando se usa para construir plantas de energía solar a gran escala. Debido a que los sistemas de energía solar generalmente necesitan ocupar un área grande, la instalación en la superficie del agua puede ahorrar efectivamente el terreno ocupado, y puede enfriar fácilmente el aparato, lo que ayuda a mejorar la eficiencia de la conversión de energía y la vida útil.
Aunque únicamente el convertidor termoeléctrico semiconductor se toma como ejemplo para la descripción en esta modalidad, los expertos en la técnica pueden entender que pueden emplearse otros miembros de conversión termoeléctrica de diferencia de temperatura, y que los diseños de circuitos específicos y los métodos de control de conmutación pueden determinarse de acuerdo con los tipos de componentes reales y contextos de aplicación según sea necesario.
Modalidad 2
Con referencia a la Figura 12, otra modalidad del aparato de utilización de energía solar integrada de acuerdo con la presente descripción puede incluir un miembro de conversión fotovoltaica 710, un miembro de conversión termoeléctrica 720 y un miembro de condensación de luz que se desempeña como una lente de Fresnel de tipo de transmisión 751 y una lente de Fresnel reflectante 752.
El miembro de conversión fotovoltaica 710 emplea un elemento de dos lados capaz de absorber la luz solar incidente desde los lados frontal y posterior, por ejemplo, un panel fotovoltaico de doble capa de dos lados, dispuesto entre la lente de Fresnel de tipo de transmisión y la lente de Fresnel reflectante, de manera que ambos lados podrían recibir la luz solar condensada mediante su orientación de la lente, respectivamente.
El miembro de conversión termoeléctrica 720 se forma como un soporte del miembro de conversión fotovoltaica, con su primer extremo conductor de calor 721 fijo con respecto al miembro de conversión fotovoltaica y su segundo extremo conductor de calor 722 fijo con respecto a la lente de Fresnel reflectante. Con referencia a la Figura 12, por ejemplo, el segundo extremo conductor de calor puede disponerse debajo de la lente de Fresnel reflectante. En otras modalidades, el segundo extremo conductor de calor puede conectarse además de una manera térmicamente conductora a la lente de Fresnel reflectante. La superficie reflectante de la lente de Fresnel reflectante normalmente se recubre con metal, lo que proporciona una buena conductividad térmica. El recubrimiento de la superficie reflectante puede hacerse de material no conductor con conductividad térmica, tal como alúmina, etc. por razones de seguridad.
El primer extremo conductor de calor y el segundo extremo conductor de caloren el aparato de acuerdo con la presente descripción pueden emplear el sustrato integrado descrito en la Modalidad 1 para configurar el circuito de control tal como el interruptor y el modo de operación de conmutación para ser adecuado para diferente entornos.
Debido al miembro de condensación de luz que mejora la capacidad de condensación para reducir el área del panel fotovoltaico y el miembro de conversión termoeléctrica que actúa como un soporte del panel fotovoltaico, el aparato en la modalidad es de estructura simple y rentable en usos a gran escala, especialmente adecuado para la instalación en superficie. Si el miembro de conversión termoeléctrica tiene una función de conmutar circuitos a medida que se invierte la dirección de la diferencia de temperatura, el miembro de conversión termoeléctrica puede generar energía eléctrica cuando la temperatura de la superficie del agua es mayor que la temperatura atmosférica.
El aparato de esta modalidad es adecuado además para el uso como parte de farolas o para la instalación en un estacionamiento.
Modalidad 3
Con referencia a la Figura 13, una modalidad de un sistema de utilización de energía solarde acuerdo con la presente descripción puede incluir un aparato de utilización de energía solar integrada y un primer arreglo de circulación.
El aparato de utilización de energía solar integrada puede incluir un miembro de conversión fotovoltaica 510, un miembro de conversión termoeléctrica 520, una cavidad cerrada 590, un miembro de condensación de luz 550 y un miembro de guía de luz 553.
La cavidad cerrada 590 se proporciona con una entrada de luz. El término "cerrado" en la presente descripción significa que la luz solar incidente en la cavidad y/o una sustancia (si la hay) no se disipará libremente. Por un lado, la luz solar que entra a la cavidad a través de la entrada de luz no se disipa incluso si atraviesa las paredes de la cavidad y sale de la cavidad; por ejemplo, la cavidad puede hacerse de material reflectante. Por otro lado, la sustancia presente en la cavidad se encierra completamente en la cavidad o se comunica con el exterior de forma controlada; por ejemplo la sustancia puede comunicarse con el exterior por medio de una tubería con una válvula, que se interpreta además como "encerrada" debido a la controlabilidad de dicha comunicación.
El miembro de conversión fotovoltaica 510, por ejemplo, un panel fotovoltaico, se dispone en la pared interna de la cavidad cerrada o en el espacio interno de la cavidad cerrada. Como una modalidad preferida, un miembro reflector de luz puede disponerse en la superficie interna de la cavidad cerrada. Por ejemplo, la superficie interna de la cavidad cerrada puede recubrirse por paneles fotovoltaicos y espejos reflectantes de manera que la luz solar que entra en la cavidad puede utilizarse de manera suficiente por el miembro de conversión fotovoltaica.
El miembro de conversión termoeléctrica 520 se dispone en la pared externa de la cavidad cerrada; en particular, su primer extremo conductor de calor rodea herméticamente el exterior de la cavidad cerrada para absorber suficientemente el calor generado en la cavidad cerrada. En otras modalidades, el primer extremo conductor de calor del miembro de conversión termoeléctrica puede rodear al menos parcialmente la cavidad cerrada.
El miembro de condensación de luz 550 se usa para condensar la luz solar en la entrada de luz del miembro de guía de luz. En esta modalidad, dos superficies de condensación y refracción 551, 552 se disponen secuencialmente a lo largo de la trayectoria óptica para obtener un efecto de convergencia más fuerte.
El miembro de guía de luz 553 se hace coincidir herméticamente con su entrada de luz correspondiente para guiar la luz solar recogida por el miembro de condensación de luz para entrar a la cavidad cerrada a través de la entrada de luz. El miembro de guía de luz puede hacerse en base a diversas técnicas de transmisión de luz; por ejemplo, puede hacerse de un material transparente sólido o una tubería hueca y recubierta con una película reflectante sobre la superficie externa o la superficie interna del mismo, de manera que la luz solar sólo puede ir a la entrada de luz y entrar a la cavidad después de entrar al miembro de guía de luz.
Preferentemente, en esta modalidad, una lente divergente 554 (por ejemplo, una lente de Fresnel cóncava) puede disponerse adicionalmente en la entrada de luz. La lente divergente puede permitir que la luz solar que ingresa en la entrada de luz se desvíe para así evitar tanto como sea posible que la luz solar se refleje de vuelta en la pared (por ejemplo, paneles fotovoltaicos o espejos) opuesta a la entrada de luz y salga de la cavidad través de la entrada de luz. En otras modalidades, la lente divergente puede reemplazarse por otros medios para reducir o evitar que la luz solar se disipe en la entrada de luz. Por ejemplo, el miembro de guía de luz puede insertarse en la cavidad a una profundidad adecuada, o la dirección de la luz de salida del miembro de guía de luz puede tener un ángulo con la dirección normal de su pared interna opuesta, o un elemento de dispersión puede disponerse en una posición orientada contra la dirección de la luz de salida del miembro de guía de luz dentro de la cavidad. Tales formas diferentes pueden usarse juntas.
En esta modalidad, se muestran esquemáticamente una entrada de luz, y un miembro de guía de luz correspondiente y un miembro de condensación de luz. En otras modalidades, una pluralidad de entradas de luz y una pluralidad de miembros de guía de luz correspondiente y una pluralidad de miembros de condensación de luz pueden proporcionarse además en la cavidad cerrada.
Similar a la descripción anterior en la presente descripción, el primer arreglo de circulación puede incluir un contenedor 532, una primera red de tuberías que consta de varias tuberías 533, varias válvulas (no mostradas) y varios nodos de dispositivos (no mostrados). Al menos una primera entrada del fluido de trabajo 5321 y al menos una primera salida del resultado 5322 se proporcionan en el contenedor 532. En esta modalidad, el aparato de utilización de energía solar integrada se acomoda completamente en el contenedor 532, el fluido de trabajo del primer sistema de circulación es agua y el primer resultado es vapor de agua.
En funcionamiento, se introduce agua fría en el contenedor 532 a través de la entrada 5321 en la dirección de la flecha, se evapora con calor y luego fluye fuera a través de la salida 5322 en la dirección de la flecha y se almacena o utiliza en los nodos de dispositivos posteriores.
En otras modalidades, el contenedor 532 puede reemplazarse además por la cavidad cerrada 590.
Con el aparato de utilización de energía solar cerrado de esta modalidad, por un lado, la energía de la luz solar que converge en la cavidad cerrada se convierte casi completamente en energía térmica o energía eléctrica, lo que evita la disipación de energía; por otro lado, la energía térmica convertida por el miembro de conversión se utiliza además calentando el fluido de trabajo para mejorar aún más la eficiencia de utilización de la energía solar y para obtener funciones más ricas tales como el suministro de agua caliente, la desalinización de agua de mar, la regeneración de electricidad mediante el uso de vapor de agua y similares. Además, debido a los paneles fotovoltaicos y los espejos y otros componentes encerrados en la cavidad, no se producirá contaminación lumínica ni impactos adversos en el entorno circundante.
Existen tres diferencias obvias entre la presente modalidad y otros sistemas de generación de energía solar o sistemas de utilización de energía solar térmica. En primer lugar, la energía solarse usa primero para la conversión directa en energía eléctrica, y la energía solar que no se convierte en energía eléctrica se convierte en energía térmica y luego se reutiliza. En segundo lugar, un miembro de conversión termoeléctrica se dispone en una trayectoria térmica (es decir, la pared de la cavidad cerrada 590 en la presente modalidad) que conduce la energía térmica hacia el fluido de trabajo. En otras palabras, antes de que la energía térmica se use para calentar el fluido de trabajo, esta se convierte de manera parcial directamente en energía eléctrica. En tercer lugar, tanto el miembro de conversión fotovoltaica como el miembro de conversión termoeléctrica se disponen en una cavidad o contenedor relativamente cerrado de manera que tanto la energía de la luz como la energía térmica pueden utilizarse por completo.
Modalidad 4
Con referencia a la Figura 14, otra modalidad de un sistema de utilización de energía solar de acuerdo con la presente descripción puede incluir un aparato de utilización de energía solar integrada y un primer arreglo de circulación.
El aparato de utilización de energía solar integrada en el sistema de esta modalidad que es similar al de la Modalidad 3 puede incluir un miembro de conversión fotovoltaica 610, un miembro de conversión termoeléctrica 620, una cavidad cerrada 690, un miembro de condensación de luz 650 y un miembro de guía de luz 653. Excepto aquellas características especiales descritas explícitamente más abajo, los miembros mencionados anteriormente pueden describirse con referencia a la Modalidad 3. En la cavidad cerrada 690, puede proporcionarse además un material de almacenamiento de calor con buena transparencia y gran capacidad calorífica, tal como parafina, gel de sílice, líquido transparente y similares.
El miembro de conversión fotovoltaica 510 es un panel fotovoltaico dispuesto en la superficie interna de la parte superior de la cavidad cerrada. El primer extremo conductor de calor 621 del miembro de conversión termoeléctrica 620 se adhiere a la superficie externa de la parte superior de la cavidad cerrada. Un plano formado por el segundo extremo conductor de calor 622 del miembro de conversión termoeléctrica puede usarse como una cara de trabajo. El miembro de conversión termoeléctrica en esta modalidad es un elemento de conversión de diferencia de temperatura funcionalmente reversible que puede utilizar la diferencia de temperatura para la generación de energía y el suministro de energía externa para el enfriamiento/calentamiento.
En aras de la simplicidad, sólo el contenedor 632 (que puede ser además un miembro conductor de calor para conducir energía térmica para el contenedor) del primer sistema de circulación se muestra en la Figura 14. Las ilustraciones detalladas para el resto pueden referirse a la descripción mencionada anteriormente en la presente descripción. El contenedor 632 puede ser un tanque de agua caliente móvil.
Cuando la cara de trabajo no está en uso, el tanque de agua caliente 632 puede colocarse sobre la cara de trabajo para absorber el calor que no se convierte por el miembro 620. Cuando necesita usarse la cara de trabajo, por ejemplo, cuando la cara de trabajo se usa para cocinar como una superficie de calentamiento, el tanque de agua caliente 632 puede retirarse para el funcionamiento. En caso de que la luz solar sea insuficiente o que la temperatura de la cara de trabajo no cumpla con los requisitos de operación, la función del miembro de conversión termoeléctrica puede además invertirse, es decir, la energía eléctrica se introduce al miembro de conversión termoeléctrica para calentar la cara de trabajo. En algunas modalidades, es posible además proporcionar un circuito calentado eléctricamente de manera directa sobre la cara de trabajo, convirtiéndolo en un horno eléctrico, si es necesario.
Además, puede proporcionarse un protector térmico 636 (o un miembro de conversión termoeléctrica adicional) en la superficie externa de la cavidad cerrada para la conservación del calor y la protección de seguridad. Aunque sólo se muestran ilustrativamente dos protectores térmicos (o un miembro de conversión termoeléctrica adicional), los protectores usados para encerrar la periferia de la cavidad cerrada pueden permitirse en el uso real.
Con el sistema de esta modalidad, se mejora la eficiencia del uso de la energía de la luz directamente para la generación de energía, y el calor residual que no se convierte completamente también se utiliza completamente. Tal sistema es especialmente adecuado para el frío del norte y el trabajo de campo.
Modalidad 5
Con referencia a la Figura 15, se muestra un sistema de utilización de energía solar de acuerdo con otra modalidad
de la presente descripción. El sistema de utilización de energía solar en esta modalidad, que es de alta eficiencia y alta densidad de energía y tiene funciones de almacenamiento de energía y suministro de calor, es especialmente adecuado para lugares tales como hoteles, fábricas, edificios de oficinas, viviendas individuales, plantas de energía y similares.
El sistema de esta modalidad incluye un aparato de utilización de energía solar integrada y un primer sistema de circulación. El aparato de utilización de energía solar integrada incluye un miembro de conversión fotovoltaica 810, un miembro de conversión termoeléctrica 820, una cavidad cerrada 890, un miembro de condensación de luz 850, un miembro de guía de luz 853 y un almacenamiento de energía térmica 891.
La cavidad cerrada 890 se recubre con paneles fotovoltaicos y espejos reflectantes en la superficie interna de la misma y el miembro de conversión termoeléctrica 820 en la superficie externa del mismo. Un reflector cónico 855, que se ubica correctamente frente a la entrada de luz, puede proporcionarse en la cavidad cerrada para cambiar la dirección de la luz incidente a fin de evitar que esta se refleje desde la entrada de luz. La energía solar se introduce en el interior de la cavidad cerrada a través del miembro de condensación de luz 850 que consta de dos 851, 852 y el miembro de guía de luz 853. Las lentes de condensación de Fresnel usadas pueden ser lentes de Fresnel de tipo simple o combinadas.
El almacenamiento de energía térmica 891 se envuelve alrededor de la cavidad cerrada, y se rellena con un material de almacenamiento de calor que tiene una gran capacidad calorífica, tal como sal fundida, parafina, un compuesto metálico con un punto de fusión bajo, y similares. La energía térmica dentro del almacenamiento de energía térmica puede conectarse de manera térmicamente conductora al exterior a través de un canal de intercambio de calor controlado por flujo de calor.
El canal de intercambio de calor controlado por flujo de caloren esta modalidad es ilustrativamente un protector térmico extraíble 892. Cuando se retira el protector térmico para agrandar el canal, la cantidad de calor liberado por el almacenamiento de energía térmica puede aumentar consecuentemente. En otras modalidades, el canal de intercambio de calor puede ser además tubos de intercambio de calor con válvulas, interruptores térmicos de metal controlados por solenoide, y similares.
En aras de la simplicidad, sólo un contenedor 832 del primer sistema de circulación se muestra en la Figura 15. Las ilustraciones detalladas para el resto pueden referirse a la descripción mencionada anteriormente en la presente descripción. El contenedor 832 puede encerrar el almacenamiento de energía térmica. El primer fluido de trabajo entra desde una entrada 8321 y el primer resultado fluye desde una salida 8322. Dado que el material de almacenamiento de calor usado en el almacenamiento de energía térmica es generalmente costoso y peligroso, este se encierra en el almacenamiento de energía térmica e intercambia calor con el fluido de trabajo del primer sistema de circulación en el contenedor 832 para lograr el uso de calor en esta modalidad. Preferentemente, puede proporcionarse adicionalmente un miembro de conversión termoeléctrica 893 en el canal de intercambio de calor entre el almacenamiento de energía térmica y el contenedor para utilizar completamente la energía térmica para generar electricidad. Por ejemplo, los miembros de conversión termoeléctrica pueden proporcionarse en todos los canales de intercambio de calor a fin de aumentar la velocidad de generación de energía mediante el uso de energía térmica.
La salida 8322 puede conectarse a un generador de vapor o a un generador Stirling u otro sistema de utilización de energía térmica en dependencia de las demandas durante el uso.
Cuando se aplica el sistema de la modalidad a un nuevo edificio en áreas con suficiente luz solar, puede lograrse la autosuficiencia energética y el almacenamiento de energía estacional (por ejemplo, la energía almacenada en verano puede usarse en invierno) para el edificio.
El principio y las formas de implementación de la presente descripción se han descrito anteriormente con referencia a modalidades específicas, que se proporcionan meramente con el fin de comprender la presente descripción y no pretenden limitar la presente descripción.
Claims (1)
- REIVINDICACIONESUn aparato de utilización de energía solar integrada, que comprende:al menos un miembro de conversión fotovoltaica (710) que tiene un lado frontal y un lado posterior;al menos un miembro de conversión termoeléctrica (720), en donde el miembro de conversión termoeléctrica es un elemento de generación de energía de diferencia de temperatura que incluye al menos un primer extremo conductor de calor (721) para la entrada de calor y al menos un segundo extremo conductor de calor (722) para la salida de calor, y cuando la temperatura del primer extremo conductor de calor (721) es mayor que la del segundo extremo conductor de calor (722), el miembro de conversión termoeléctrica produce energía eléctrica; en donde el miembro de conversión termoeléctrica (720) se forma como un soporte del miembro de conversión fotovoltaica (710) con su primer extremo conductor de calor (721) fijo al lado posterior del miembro de conversión fotovoltaica de una manera térmicamente conductora; yuna lente de Fresnel del tipo de transmisión (751) para condensar la luz solar que se proporcionará al lado frontal del miembro de conversión fotovoltaica (710), en donde la lente de Fresnel del tipo de transmisión (751) tiene al menos una superficie de condensación y refracción, y la al menos una superficie de condensación y refracción es una superficie dentada que tiene al menos una unidad de lente de Fresnel,caracterizado porqueuna lente de Fresnel reflectante (752) para condensar la luz solar que se proporcionará al lado posterior del miembro de conversión fotovoltaica (710), en donde la lente de Fresnel reflectante (752) tiene al menos una superficie de condensación y refracción, y la al menos una superficie de condensación y refracción es una superficie dentada que tiene al menos una unidad de lente de Fresnel, y la lente de Fresnel reflectante (752) está provista de un lado posterior reflectante,en donde el miembro de conversión fotovoltaica (710) es un elemento de dos lados capaz de absorber la luz solar incidente desde los lados frontal y posterior,en donde el miembro de conversión fotovoltaica (710) está dispuesto entre la lente de Fresnel del tipo de transmisión (751) y la lente de Fresnel reflectante (752), el miembro de conversión termoeléctrica (720) tiene su segundo extremo conductor de calor (722) fijo con respecto a la lente de Fresnel reflectante (752).El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en dondeel miembro de conversión fotovoltaica (710) se conecta de manera térmicamente conductora al primer extremo conductor de calor (721) a través de al menos un primer miembro conductor de calor,el aparato comprende además un primer circuito de conexión para proporcionar una conexión conductora entre los componentes en el primer extremo conductor de calor (721) del miembro de conversión termoeléctrica (720), o para proporcionar una conexión conductora entre el miembro de conversión fotovoltaica (710) y el miembro de conversión termoeléctrica (720), yal menos un primer miembro conductor de calor se integra con el primer circuito de conexión en un mismo sustrato que es rígido o flexible.El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además:al menos un segundo miembro conductor de calor para conducir el calor desde el segundo extremo conductor de calor (722), yun segundo circuito de conexión para proporcionar una conexión conductora entre los componentes en el segundo extremo conductor de calor (722) del miembro de conversión termoeléctrica (720),al menos un segundo miembro conductor de calor se integra con el segundo circuito de conexión en un mismo sustrato que es rígido o flexible.El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en dondeel primer circuito de conexión se conecta eléctricamente con el segundo circuito de conexión, y una pluralidad de interruptores se proporciona además en todo el circuito,los interruptores se configuran para conmutar una corriente del miembro de conversión fotovoltaica (710) o el exterior para introducir energía eléctrica al miembro de conversión termoeléctrica (720) de manera que la temperatura del primer extremo conductor de calor (721) disminuye y la temperatura del segundo extremo conductor de calor (722) aumenta, olos interruptores se configuran para la conmutación de circuitos de manera que el miembro de conversión termoeléctrica (720) produce energía eléctrica cuando la temperatura del segundo extremo conductor de calor (722) es mayor que la temperatura del primer extremo conductor de calor (721), y en esta situación, el segundo extremo conductor de calor (722) se configura además para la entrada de calor y el primer extremo conductor de calor (721) se configura adicionalmente para la salida de calor, olos interruptores se configuran para conmutar una corriente desde el miembro de conversión fotovoltaica (710) o el exterior y la conmutación de circuitos para introducir energía eléctrica en el miembro de conversión termoeléctrica (720) de manera que la temperatura del segundo extremo conductor de calor (722) disminuye y la temperatura del primer extremo conductor de calor (721) aumenta.El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, en dondehay más de dos miembros de conversión termoeléctrica (720) que se conectan en serie o en paralelo con el miembro de conversión fotovoltaica (710) por conducción térmica.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510576621.9A CN106533328B (zh) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | 集成式太阳能利用装置及系统 |
| PCT/CN2016/098386 WO2017041721A1 (zh) | 2015-09-11 | 2016-09-08 | 集成式太阳能利用装置及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2904589T3 true ES2904589T3 (es) | 2022-04-05 |
Family
ID=58239152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES16843659T Active ES2904589T3 (es) | 2015-09-11 | 2016-09-08 | Aparato y sistema de utilización de energía solar integrada |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180302022A1 (es) |
| EP (1) | EP3349351B1 (es) |
| JP (1) | JP6502580B2 (es) |
| CN (1) | CN106533328B (es) |
| AU (1) | AU2016318825B2 (es) |
| CA (1) | CA2998032C (es) |
| DK (1) | DK3349351T3 (es) |
| ES (1) | ES2904589T3 (es) |
| MX (1) | MX2018002929A (es) |
| PL (1) | PL3349351T3 (es) |
| WO (1) | WO2017041721A1 (es) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107017824A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-04 | 上海交通大学 | 一种光电热电复合发电装置 |
| US20200228058A1 (en) * | 2017-05-26 | 2020-07-16 | Bolymedia Holdings Co. Ltd. | Concentrated multifunctional solar system |
| CN110741481A (zh) * | 2017-07-03 | 2020-01-31 | 博立多媒体控股有限公司 | 菲涅尔聚光装置和聚光式太阳能系统 |
| CN109026231B (zh) * | 2018-07-10 | 2020-07-28 | 西安交通大学 | 一种基于油轮平台的海上储能释能联合循环系统 |
| CN109058900A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-21 | 周绍财 | 一种一体化微光能热能智慧路灯及其控制系统 |
| JP6942364B2 (ja) * | 2018-09-29 | 2021-09-29 | 隆道 中島 | 自家用発電の太陽光線集光装置と発電に至る装置 |
| CN109327162A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-02-12 | 北京理工大学珠海学院 | 基于新能源温差电池的发电玻璃框 |
| JP7145124B2 (ja) | 2019-06-20 | 2022-09-30 | 京セラ株式会社 | 受電装置及び光ファイバー給電システム |
| WO2021040666A1 (en) * | 2019-08-27 | 2021-03-04 | Konya Teknokent Teknoloji Gelistirme Hizmetleri A.S. | Module system with pv-te hybrid design for solar panel |
| ES2819049B2 (es) * | 2019-10-11 | 2021-10-08 | Gonzalo Eduardo Oliva | Modulo solar termoelectrico |
| CN112426734B (zh) * | 2020-12-03 | 2021-09-28 | 西安交通大学 | 一种热电驱动的界面蒸发装置 |
| US20220247343A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | Yonghua Wang | Thermoelectric active storage embedded hybrid solar thermal and photovoltaic wall module |
| CN113217311B (zh) * | 2021-04-25 | 2022-08-05 | 华北电力大学 | 一种基于昼夜温差的光热发电系统及方法 |
| US20220340031A1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-10-27 | Yonghua Wang | Mobile inflatable hybrid concentrating solar thermal and photovoltaic system based electric vehicle charging station |
| KR102314843B1 (ko) * | 2021-05-07 | 2021-10-19 | 한국과학기술원 | 직병렬 열전소자를 포함하는 태양전지와 열전 융합 발전 소자 및 융합 발전 소자의 최적화 방법 |
| AU2021464174A1 (en) * | 2021-09-13 | 2024-02-15 | Carlos Alberto HERNÁNDEZ ABARCA | System for the circular production of hydrogen and oxygen with feedback of thermal energy waste recovered in the stirling engine step and in the electrolysis step |
| CN113757058A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-07 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于太阳能和相变储热装置的复合型发电系统 |
| CN113790133A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-14 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于太阳能—海洋温差能的水下动力装置发电系统 |
| CN114109524B (zh) * | 2021-10-27 | 2023-07-14 | 中国长江三峡集团有限公司 | 基于二氧化碳卡诺电池的冷-热-电-水联供系统及运行方法 |
| DE202022000360U1 (de) * | 2022-02-12 | 2022-04-11 | Wolfram G. Baisch | Ein Absorber-Energie-Kraftwerksystem zur Erzielung von E- Stromenergie, unter Prämisse essenzieller Nachhaltigkeit und Klimaneutralität. |
| CN114941149B (zh) * | 2022-05-07 | 2023-11-03 | 华南师大(清远)科技创新研究院有限公司 | 一种基于太阳光热及光电催化集成水解制氢装置 |
| CN114977463B (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-21 | 新乡市镇华电力科技有限公司 | 一种高压互感器供能装置 |
| CN115264964B (zh) * | 2022-08-08 | 2023-11-10 | 江南大学 | 一种光热电转化系统及海水淡化余热利用系统 |
| CN116045530B (zh) * | 2023-03-06 | 2023-06-27 | 四川蜀旺新能源股份有限公司 | 一种基于热电联供的光伏光热平衡调控系统 |
| CN117353627B (zh) * | 2023-10-09 | 2024-05-07 | 上海华电奉贤热电有限公司 | 一种氢热电多用途光伏转换组件 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084146B2 (ja) * | 1987-04-13 | 1996-01-17 | 株式会社日立製作所 | 太陽光・熱ハイブリツド発電装置 |
| GB2321338B (en) * | 1997-01-18 | 2002-02-13 | Peter King | A differential voltage cell |
| US5867990A (en) * | 1997-12-10 | 1999-02-09 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric cooling with plural dynamic switching to isolate heat transport mechanisms |
| JP2003240356A (ja) * | 2002-02-18 | 2003-08-27 | Seishiro Munehira | 太陽追尾システム |
| WO2004004016A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-08 | Hunt Robert D | Dual solar energy conversion |
| US20090120481A1 (en) * | 2005-11-17 | 2009-05-14 | Carrier Corporation | Multi-Functional Energy Converter |
| US20090250099A1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-08 | Eric Ting-Shan Pan | Solar-To-Electricity Conversion System Using Cascaded Architecture of Photovoltaic and Thermoelectric Devices |
| CN101673780A (zh) * | 2008-09-12 | 2010-03-17 | 骆俊光 | 太阳能发电的能源回收装置与方法 |
| US20100101621A1 (en) * | 2008-10-28 | 2010-04-29 | Jun Xu | Solar powered generating apparatus and methods |
| RU2513649C2 (ru) * | 2008-11-04 | 2014-04-20 | Итон Корпорейшн | Комбинированное производство тепла и электроэнергии для жилых и промышленных зданий с использованием солнечной энергии |
| CN101719748A (zh) * | 2009-11-28 | 2010-06-02 | 上海聚恒太阳能有限公司 | 一种余热发电的太阳能聚光发电装置 |
| CN102104346B (zh) * | 2009-12-18 | 2015-12-02 | 协鑫集成科技股份有限公司 | 一种聚光光伏-温差发电一体化装置 |
| CN101826823B (zh) * | 2010-01-29 | 2012-03-28 | 中国科学院广州能源研究所 | 热电转换型太阳能热发电系统 |
| CN101873093B (zh) * | 2010-07-01 | 2012-05-23 | 重庆大学 | 一种光热混合发电及热利用一体化的太阳能综合利用系统 |
| CN102487255B (zh) * | 2010-12-06 | 2015-12-09 | 新奥科技发展有限公司 | 太阳能综合利用装置 |
| CN202059353U (zh) * | 2011-03-16 | 2011-11-30 | 西安菲涅尔电子科技有限公司 | 高倍聚光太阳能光伏光热复合发电系统 |
| US20120291849A1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Fata Henry Kamahoahoa | Enclosed photovoltaic device |
| JP5420002B2 (ja) * | 2012-02-11 | 2014-02-19 | 麓技研株式会社 | 太陽光発電装置 |
| FR3015149A1 (fr) * | 2013-12-18 | 2015-06-19 | Commissariat Energie Atomique | Structure photovoltaique |
-
2015
- 2015-09-11 CN CN201510576621.9A patent/CN106533328B/zh active Active
-
2016
- 2016-09-08 AU AU2016318825A patent/AU2016318825B2/en active Active
- 2016-09-08 WO PCT/CN2016/098386 patent/WO2017041721A1/zh active Application Filing
- 2016-09-08 MX MX2018002929A patent/MX2018002929A/es unknown
- 2016-09-08 PL PL16843659T patent/PL3349351T3/pl unknown
- 2016-09-08 ES ES16843659T patent/ES2904589T3/es active Active
- 2016-09-08 US US15/759,163 patent/US20180302022A1/en not_active Abandoned
- 2016-09-08 JP JP2018513352A patent/JP6502580B2/ja active Active
- 2016-09-08 DK DK16843659.0T patent/DK3349351T3/da active
- 2016-09-08 CA CA2998032A patent/CA2998032C/en active Active
- 2016-09-08 EP EP16843659.0A patent/EP3349351B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL3349351T3 (pl) | 2022-04-04 |
| EP3349351B1 (en) | 2021-11-17 |
| JP2018528751A (ja) | 2018-09-27 |
| AU2016318825A1 (en) | 2018-04-26 |
| WO2017041721A1 (zh) | 2017-03-16 |
| CN106533328A (zh) | 2017-03-22 |
| CA2998032C (en) | 2019-12-03 |
| CN106533328B (zh) | 2018-05-25 |
| EP3349351A1 (en) | 2018-07-18 |
| JP6502580B2 (ja) | 2019-04-17 |
| US20180302022A1 (en) | 2018-10-18 |
| AU2016318825B2 (en) | 2018-10-18 |
| EP3349351A4 (en) | 2019-05-15 |
| MX2018002929A (es) | 2018-06-11 |
| DK3349351T3 (da) | 2022-01-10 |
| CA2998032A1 (en) | 2017-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2904589T3 (es) | Aparato y sistema de utilización de energía solar integrada | |
| CN101599722B (zh) | 太阳能发电装置及方法 | |
| CN201332372Y (zh) | 利用液冷循环冷却的余热温差发电系统 | |
| US20070144574A1 (en) | Solar battery system and thermoelectric hybrid solar battery system | |
| US9705449B2 (en) | Effective and scalable solar energy collection and storage | |
| RU2683814C1 (ru) | Закрытое устройство и система для использования солнечной энергии | |
| CN103438586B (zh) | 太阳能光热采集器、光热电采集板和太阳能采暖热水系统 | |
| US11085424B2 (en) | Solar power collection system and methods thereof | |
| CN102734942A (zh) | 分布式太阳能热电联供能源系统 | |
| US20150179910A1 (en) | System For Converting Thermal Energy Into Electrical Energy | |
| RU2505887C2 (ru) | Многофункциональная солнечноэнергетическая установка | |
| TWM397437U (en) | Composite electric power generating system in accordance with photoelectric and thermoelectric effects | |
| CN111023599A (zh) | 一种以超临界二氧化碳为循环工质的光热发电系统 | |
| TW201037244A (en) | Solar concentrating power generation module | |
| RU2455584C1 (ru) | Солнечный модуль и комбинированная солнечно-энергетическая установка на его основе | |
| RU133595U1 (ru) | Автоматизированный солнечный полимерный коллектор | |
| CN219640464U (zh) | 一种菲涅尔柱状透镜阵列的聚能装置 | |
| WO2018165813A1 (zh) | 多功能太阳能装置 | |
| RU2199704C2 (ru) | Гелиоэнергетическая установка | |
| TWI360636B (es) | ||
| RU2013713C1 (ru) | Преобразователь солнечной энергии в электрическую | |
| RO133284A0 (ro) | Concentrator solar cu focare multiple şi motor stirling | |
| UA131432U (uk) | Автономна тригенераційна енергоустановка рухомого об'єкта | |
| TWM566438U (zh) | Green power generation system | |
| UA107333U (uk) | Автономна сонячна когенераційна енергоустановка для рухомого об'єкта |