JP2012530357A - 電力グリッド太陽エネルギー収集システム - Google Patents

Abstract

絶縁材と該絶縁材に取り付けられた光起電力モジュールとを含むソーラパネルを備えた、電力グリッドから太陽エネルギーを収集するためのシステム。ソーラパネルは、電力グリッドの活電力線に装着するように構成される。
【選択図】 図１

Description

関連出願

本願は、開示内容全体を参照により本明細書に組み込む２００９年６月１５日に出願した米国特許仮出願第６１／１８７，０６０号の特典を主張する。上記文書の内容は、あたかも本明細書に完全に記載されているかのように、参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、その一部の実施形態では、太陽エネルギーを収集するためのシステムに関し、さらに詳しくは、電力グリッド（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｇｒｉｄ）を介して、太陽エネルギーを含め、様々な形のエネルギーを収集するためのシステムおよび方法に関するが、それに限定されない。

太陽エネルギーの収集は、汚染を生じる石炭および石油のような再生不能なエネルギー資源を使用する代わりに、電力の生産のために再生可能な非汚染エネルギーを生産する代替的形態である。太陽エネルギーを収集するために現在使用されている主な技術は、光電効果を使用し、かつ集中光束の熱から発電するプラントを含む中心点に集光するミラーを用いて太陽光を光束に集めて太陽エネルギーを電気に変換する光起電力セルの使用を含む。

太陽エネルギーを収集するためのある種の施設として、光起電力セルを持つ多数のソーラパネルおよび／または太陽光を集中させる多数のミラーを使用する太陽エネルギー農場がある。これらの農場は一般的に、太陽の追尾を可能にする構造に一般的に接続される多数のパネルおよび／またはミラーを収容するために、広い地面を必要とする。追尾構造の中に、パネルおよび／またはミラーの回転運動および傾斜がある。他に、ケーブルベースの追尾システムがある。１つのそのようなケーブルベースの追尾システムは、「ＳＯＬＡＲ ＷＩＮＧＳ Ａ ＮＥＷ ＬＩＧＨＴＷＥＩＧＨＴ ＰＶ ＴＲＡＣＫＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」、Ｆ．Ｐ．Ｂａｕｍｇａｒｔｎｅｒら、２３^ｒｄ ＥＵ ＰＶＳＥＣ、Ｖａｌｅｎｃｉａ２００８−０９−０４、および「ＥＸＰＥＲＩＥＮＣＥＳ ＷＩＴＨ ＣＡＢＬＥ−ＢＡＳＥＤ ＳＯＬＡＲ ＷＩＮＧＳ ＴＲＡＣＣＫＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＰＲＯＧＲＥＳＳ ＴＯＷＡＲＤ ＴＷＯ−ＡＸＩＳ ＬＡＲＧＥ ＳＣＡＬＥ ＳＯＬＡＲ ＳＹＳＴＥＭ」、Ｆ．Ｐ．Ｂａｕｍｇａｒｔｎｅｒら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ２４^ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｈａｍｂｕｒｇ ２１ｓｔ Ｓｅｐｔ．２００９に記載されている。

追加的背景技術として、米国特許第５２４１１４７号明細書および米国特許第５９６５９５６号明細書がある。

本発明の実施形態によれば、絶縁材と該絶縁材に取り付けられた光起電力モジュールとを含むソーラパネルを備えた、電力グリッドから太陽エネルギーを収集するためのシステムであって、ソーラパネルが電力グリッドの活電力線（ｌｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｌｉｎｅ）に装着するように構成されているシステムを提供する。

本発明の一部の実施形態では、ソーラパネルは、活電力線の長さの少なくとも一部分に沿って長手方向に配置される。

本発明の一部の実施形態では、電力グリッドはダミー線を含む。

本発明の一部の実施形態では、ソーラパネルはさらに、ダミー線に装着するように構成される。

本発明の一部の実施形態では、絶縁材は絶縁可撓性膜シートを含む。

本発明の一部の実施形態では、活電力線は絶縁材に埋設される。

本発明の一部の実施形態では、ソーラパネルは、ソーラパネルを活電力線に取り付けるための電気絶縁クリップを含む。

本発明の一部の実施形態では、ソーラパネルは、流体ガスを含むように構成されたキャビティーを含む。

本発明の一部の実施形態では、流体ガスは空気より軽い（軽質）ガスである。

本発明の一部の実施形態では、流体ガスは蛍光特性を示す。

本発明の一部の実施形態では、ソーラパネルは光を発生する。

本発明の一部の実施形態では、該システムは、ソーラパネルの重量を支持するための支持構造を備える。

本発明の一部の実施形態では、支持構造は、電力グリッドの２つの支柱（ｐｙｌｏｎ）の間に延びる中心支持ケーブルを含む。

本発明の一部の実施形態では、支持構造はソーラパネルを中心支持ケーブルに接続するためのテンションケーブルを含む。

本発明の一部の実施形態では、光起電力モジュールは太陽エネルギーを集中させるように構成される。

本発明の一部の実施形態では、該システムは、太陽エネルギーを反射させるための反射カバーを備える。

本発明の一部の実施形態では、該システムは熱を収集するように構成される。

本発明の実施形態では、絶縁材と該絶縁材に取り付けられた光起電力モジュールとを含むソーラパネルを電力グリッドの活電力線に装着するステップを含む、電力グリッドから太陽エネルギーを収集するための方法を提供する。

本発明の一部の実施形態では、該方法は、活電力線の長さの少なくとも一部分に沿ってソーラパネルを長手方向に配置するステップを含む。

本発明の一部の実施形態では、該方法は、電力グリッドにダミー線を含めるステップを含む。

本発明の一部の実施形態では、該方法はさらに、ソーラパネルをダミー線に装着するステップを含む。

本発明の一部の実施形態では、該方法は、活電力線を絶縁材に埋設するステップを含む。

本発明の一部の実施形態では、該方法は、電気絶縁クリップを用いて活電力線にソーラパネルを取り付けるステップを含む。

本発明の一部の実施形態では、該方法は、ソーラパネルのキャビティーに流体ガスを包含するステップを含む。

特に別の指定がない限り、本明細書で使用する全ての技術および／または科学の用語は、本発明が関係する当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。本明細書に記載するものと同様または同等の方法および材料を本発明の実施形態の実施または試験において使用することができるが、例示的方法および／または材料を以下に記載する。矛盾する場合、定義を含め、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法、および例は例証にすぎず、必ずしも限定を意図するものではない。

本発明の一部の実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照しながら本明細書に記載する。次に、特に図面を詳細に参照するに当たって、図示する細部は例であり、本発明の実施形態例証的に考察することを目的とするものであることを強調しておく。これに関連して、図面について行なう説明は、本発明の実施形態をどのようにして実施することができるかを当業者に明らかにする。

本発明の実施形態に係る、例示的電力グリッドソーラ収集システムの斜視図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、電力グリッドソーラ収集システムにおける例示的縦ソーラパネルの斜視図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、流体ガスを包含する例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、流体ガスを包含する例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、蛍光ガスを包含する例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、蛍光ガスを包含する例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る、集中放射線のための光起電力モジュールを含む例示的縦ソーラパネルのＡ−Ａ断面図を概略的に示している。 本発明の一部の実施形態に係る電力グリッド太陽エネルギー収集システムを使用して電気を生産する方法のフローチャートを示している。

本発明は、その一部の実施形態では、太陽エネルギーを収集するためのシステムに関し、さらに詳しくは、電力グリッドを介して、太陽エネルギーを含め、様々な形のエネルギーを収集するためのシステムおよび方法に関するが、それに限定されない。

本発明の一部の実施形態の態様は、ソーラパネルが発電用の電力グリッドの電力線上に配置される太陽エネルギー収集システムに関する。電力線は高電圧線、中電圧線、および低電圧線を含むことができ、全国グリッド、地域グリッド、地区グリッド、または局所グリッドの一部を形成することができる。任意選択的に、電力線は電力鋼製支柱、照明用支柱、またはセメント支柱、木製支柱等を含め、電力線を支持するのに適した他の種類の支柱に装着することができる。支柱間の距離は、一般的に地形によって異なり、一般的に約４０メートルである。任意選択的に、支柱は、パネルを電力線に装着するための強度を必要とする。本発明の一部の実施形態に従ってパネルを電力線に設置する明確な利点は、太陽エネルギー農場に典型的に関連する設備投資および保守において、潜在的な大幅な節約になることである。パネルは電力グリッドの長さに沿って長手方向に延びることができ、パネルを設置する広い地面の必要性が排除される。任意選択的に、または代替的に、パネルが装着される大型の厄介な追尾構造の必要性が回避される。パネルによって出力される直流（ＤＣ）を、電力グリッドに供給することのできる交流（ＡＣ）に変換するインバータの任意選択の接続は、（パネルが電力線に載置されるので）本質的にグリッドに沿った任意の位置で実行することができる。これにより、農場でインバータをグリッドに接続するために頻繁に使用される長距離ケーブルの必要性を排除することができ、おそらくより大きい電力をグリッドに送達することが可能になり（電力は途中で失われる）、かつグリッドへの接続に関連するコスト（ケーブルおよびケーブルの敷設、保守等のコスト）が低減される。一部の実施形態では、電力グリッドは、システムによってグリッドに送達された電力を蓄積するように働くことができる。任意選択的に、グリッドは、あたかも１つの大きいシステムであるかのように互いに遠隔配置された複数のシステムによって送達された電力を蓄積することができる。任意選択的に、グリッドは、１つの長い電力線上の複数のシステムによって送達される電力を、単一の供給源からのものとして蓄積することができる。

一部の実施形態では、ソーラパネルは、太陽エネルギーを生産するため、かつ／または線からの電磁放射線を他の形のエネルギーを収集するために活用するために、電力グリッドの電力線上に配置される。パネルは、一部の実施形態では、熱伝導率の高い、任意選択的に熱容量の高い流体ガス、例えばヘリウムまたは水素のような軽質ガスを含み、それはパネル内部で、電力線からの電磁放射線（例えば熱放射線）によって加熱され、かつシステムによって、熱力学的サイクル用および／または消費のため、例えば地区の暖房のために、蓄熱用のアキュムレータに運ぶことができる。任意選択的に、パネル内部の流体ガスの加熱は、電力線によって、電力線付近で、かつ／または電力線上に生じる渦電流に起因する電気誘導による発熱によって行なわれる。任意選択的に、流体ガスは、パネルによって蛍光が発生し、照明に役立つように電力線からの放射電磁界によって活性化することのできる蛍光ガス、例えばネオン、アルゴン、水銀等である。任意選択的に、蛍光照明は道路照明に役立つ。加えて、または代替的に、道路照明は、ソーラパネルからの蓄積ソーラ電力を電源とする通常の街灯によってもたらすことができる。代替的に、蛍光ガスは間接的に、電子を発射しかつ電磁界によって付勢されるインダクタによって活性化される。加えて、または代替的に、流体ガスは、ヘリウム、または熱伝導率の高い、任意選択的に熱容量の高い、空気より軽い任意の他の種類のガスであり、パネルの浮力を高め、システムの構造支持体に対する重量応力を低減することに寄与する。任意選択的に、流体ガスは太陽からの熱によって、または風圧によって加熱される。

場合によっては、２つの電力線の間にソーラパネルを接続すると、電力グリッドに問題が生じることがあり得、高電圧線が関係する場合はその可能性が高まる。パネルの表面の汚れ、汚染物、塩分、および特に水分はパネルに導電経路を形成し、電力線間に漏れ電流およびフラッシュオーバを生じるおそれがある。絶縁体が湿っている場合、フラッシュオーバ電圧は５０％超低下する。

本発明の一部の実施形態では、パネルでの漏れおよびフラッシュオーバは、グリッドの活線ケーブル（電力線または活電力線）の第１の側に沿って、かつダミー線の対向する第２の側に沿って、パネルを接続することによって実質的に排除される。ダミー線は、電力グリッドで電源に接続されていないケーブルを含む。代替的に、活線ケーブルは中性線である。

一部の実施形態では、パネルは、パネルを電力グリッドの電力線に装着するために、電気的に絶縁された取付け用クリップ等を具備する。任意選択的に、取付け用クリップはまた、パネルをダミー線に取り付けるためにも使用される。任意選択的に、導線はパネル自体内に埋設される。任意選択的に、電力線は電話グリッドの高架線または他の高架通信グリッドを含む。任意選択的に、パネルは、２つの電力線に各側１つずつ接続され、２つの線の間で電気的に絶縁される。

一部の実施形態では、パネルは、パネルが取り付けられた支柱上の片持ち支持体を回転させることによって、移動可能であるので、パネルを水平方向に、垂直方向に、または垂直軸線および水平軸線に対し斜めに、任意選択的に太陽を向く方向に、配置することができる。任意選択的に、パネルは電力線とダミー線との間に、または中性線とダミー線との間に固定されるか、あるいはこれらの線の１つに枢動自在に吊設される。任意選択的に、パネルは、空気が穴を通過でき、パネルに対する風圧を低減するように、穴を含む。任意選択的に、穴はパネルの総面積の２０％〜８０％を占める。任意選択的に、パネルは、空気流に対する抵抗を低減するように、丸みを帯びた縁部を含みかつ／または丸みを帯びた輪郭を持つ部分を含む。任意選択的に、パネルは楕円形である。加えて、または代替的に、パネルは風乱流のゆらぎおよび振動高調波に耐えるように設計される。任意選択的に、パネルの重量配分は、パネルが電力線および／またはダミー線によって支持されるように行なわれる。

一部の実施形態では、パネルは支持構造によって支持される。任意選択的に、支持構造はテンションケーブルを含む。任意選択的に、グリッドを風に対して強化するために、慣性モーメントおよび剛性を高めるための横方向垂直および／または対角ロッドがケーブル間に含まれる。任意選択的に、支持ケーブル（電力線、ダミー線、および／または支持構造）のテンションを維持するために、絶縁テンション調整要素が支持ケーブルに接続される。任意選択的に、パネル幅は、ケーブル間で維持すべき距離に関して、電力線が規制の離間距離に違反することを防止する。

一部の実施形態では、パネルはグリッドの長さに沿って長手方向に延びる。任意選択的に、パネルは支柱から隣接支柱まで長手方向に延びる。任意選択的に、パネルは支柱間の長さの一部分に沿って長手方向に延びる。加えて、または代替的に、パネルは比較的短い長さであり、グリッドの長さに沿った方向に傾斜するように構成される。

一部の実施形態では、パネルは、電気的絶縁材に、例えば単層膜シートのような可撓性膜シートに取り付けられた複数の光起電力（ＰＶ）セルを備えた光起電力（ＰＶ）モジュールを含む。光起電力モジュールは、例えば横並びに、端と端を接して、もしくは互いに隣接して配置された可撓性フィルム・アモルファス・シリコンまたは単結晶もしくは多結晶、またはそれらの任意の組合せのような、しかしそれらに限らず、当技術分野で公知の光起電力技術を含むことができる。加えて、または代替的に、ＰＶモジュールは、ＰＶセルの量子井戸に対する電磁放射（磁界）効果の結果、より多量の電流を生成する。量子井戸に対する磁界の効果に関するさらなる情報は、「Ｐｈｏｔｏ−ｇａｌｖａｎｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌｓ」、Ｋ．Ｍａｊｃｈｒｏｗｓｋｉら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ：Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｒｉｅｓ２１３（２０１０）０１２０３３に見られる。任意選択的に、光起電力モジュールは、集められた太陽放射線を吸収するように構成される。任意選択的に、モジュールは可撓性膜に接着され、モジュールの縁部に、互いに対面するように配置されるかまたは互いに整列した電気コネクタまたは電極を含むことができる。任意選択的に、電気コネクタは、可撓性膜の表面のアパーチャを介して、はんだ接続によってモジュール電極に接続され、直列にかつ／または縦続的に接続される。任意選択的に、パネルの側辺の長手方向縁部および端部は密閉される。加えて、または代替的に、直列電気コネクタは、ＤＣ配電盤、コンバイナボックス、別のパネル、および／またはインバータに直接接続され、それらのうちの１つ以上は任意選択的に、太陽エネルギー収集システムに含まれる。

一部の実施形態では、インバータがパネルまたは電気支柱に設置される。任意選択的に、電力カウンタがシステムに含まれ、該カウンタは、グリッドに供給される電力をカウントし、かつ故障および供給された電力量を報告するためにテレメトリーによってモニタリングセンタに接続されるように構成される。加えて、または代替的に、とりわけ例えばパネルの太陽追尾、グリッドへの電力転送量を含むデータ収集、機器の動作のモニタリング、および故障検出のような、システムの機械的および／または電気的機能を制御するために、制御装置がシステムに含まれる。任意選択的に、システムは、付勢されたグリッド電力への追加電源として、または代替的にグリッドの単一電源として、グリッドに電流を送達する。任意選択的に、ソーラ収集システムは、同一電力グリッドに接続された居住用、商業用、または産業用建造物において使用するように、かつ／またはより大規模のグリッドを経て遠隔の消費者に伝達するように設計される。

一部の実施形態では、パネルは機械的クリーニング機構を含む。任意選択的に、または代替的に、機構は静電機構、例えば水滴を微粒化しかつ／またはパネル上の塵埃を低減するために準静電界を生成する微粒化ソレノイドを含む。任意選択的に、または代替的に、パネルは汚れの接着を実質的に防止するためのコーティングを含む。任意選択的に、または代替的に、パネルは、鳥がパネルに載ることを防止するためにスパイク、ネット、または他の手段を含む。加えて、または代替的に、パネルは、例えば盗難に備えてパネルの位置を追跡するために、ＧＰＳ（全地球測位システム）装置を含む。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は必ずしもその適用を、以下の説明に記載しかつ／または図面および／もしくは例で例証する構成部品および／または方法の構成および配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、あるいは種々の仕方で実施または実行することが可能である。

ここで図面を参照すると、図１は、本発明の実施形態に係る例示的電力グリッドソーラ収集システム１００の斜視図を概略的に示す。システム１００は、電力線に装着された３つのソーラパネル１０２を含む。システム１００は、太陽エネルギーを収集し、かつ該エネルギーを電力グリッドに供給される電気に変換するように構成される。任意選択的に、システム１００はさらに、電力線１１０、１１２、および１１４によって生成される電磁放射線を利用してパネル１０２内の流体ガスを加熱して、熱を生産するように構成され、生産された熱は蓄積され、熱変換および／または消費のために使用される。加えて、または代替的に、電磁放射線は光を生じるために使用される。任意選択的に、システム１００はさらに、電力線１１０、１１２、および１１４内の渦電流を利用して、誘導加熱によって熱を生産するように構成される。

一部の実施形態では、パネル１０２は可撓性絶縁材１０４を含み、該可撓性絶縁材にはＰＶモジュール１０６が取り付けられる。任意選択的に、パネル１０２は、２つの支柱１０８間の実質的に全距離にわたって長手方向に延び、電力線の第１の側に沿って、かつダミー線の対向する第２の側に沿って長手方向に取り付けられる。例えば、図示する通り、第１のパネル１０２は電力線１１０およびダミー線１１６に取り付けられ、第２のパネル１０２は電力線１１２およびダミー線１１６に取り付けられ、かつ第３のパネル１０２は電力線１１４およびダミー線１１６に取り付けられる。任意選択的に、ダミー線１１６は、２つのまたは３つのパネル１０２に対してさえ同一線とすることができる。任意選択的に、パネル１０２が一方の支持体から他方の支持体まで延びるように、電力線１１０、１１２、および１１４、ならびにダミー線１１６は両端を、支柱１０８の片持ち支持体１２８によって支持される。加えて、または代替的に、この構成は、電力グリッドに沿った複数の位置で繰り返すことができる。任意選択的に、パネル１０２は支柱１０８の間の距離の一部分に沿って延びる一方、電力線１１０、１１２、および１１４、ならびにダミー線１１６は、支持体１２８によって支持される。

一部の実施形態では、片持ち支持体１２８は、支柱１０８との接続点でモータ１２６によって機械的に回転される。回転する支持体１２８は、太陽の位置を追尾するためにパネル１０２を水平位置と垂直位置との間で枢動する。任意選択的に、パネル１０２は、パネル上の雪の蓄積を実質的に防止するために、垂直位置になるまで枢動する。任意選択的に、パネル１０２は、ＰＶモジュール１０６における露の蓄積を実質的に防止するために反転する（逆さまになる）ように枢動させることができる。任意選択的に、パネル１０２は、ＰＶモジュール１０６が集められた太陽放射線を収集する能力を含む場合、適用のために反転することができる。任意選択的に、太陽放射線はヒートパイプ（図示せず）上に集める。任意選択的に、片持ち支持体１２８は、クリーニング、点検、ならびに他の保守および／または設置作業のために、パネル１０２と共に地面まで下降するように構成される。

一部の実施形態では、システム１００は、パネル１０２の重量を支持するための支持構造１２０を含む。任意選択的に、支持構造１２０は、第１の支柱１０８から第２の支柱１０８まで延びる中央支持ケーブル１１８を含む。任意選択的に、支持ケーブル１１８は、支持ケーブルから各パネルに含まれる横ロッド１２４まで延びるテンションケーブル１２２を介して、パネル１０２を上から支持する。横ロッド１２４は、横方向の剛性をもたらし、かつパネル１０２が圧潰するのを防止するように設計される。

ここで図２を参照すると、それは、本発明の一部の実施形態に係る電力グリッドソーラ収集システム２００の例示的縦ソーラパネル２０２の斜視図を概略的に示す。任意選択的に、システム２００およびソーラパネル２０２は、図１に示したシステム１００およびソーラパネル１０２と同様である。例示を目的として、ソーラパネル２０２は電力線２１０およびダミー線２１６に長手方向に取り付けられて示され、それらは図１にそれぞれ１１０および１１６で示したものと同様とすることができる。

一部の実施形態では、ソーラパネル２００は、絶縁可撓性膜シート２０４に取り付けられた複数のＰＶモジュール２０６を含み、該パネルは横ロッド２２４によって強化される。ＰＶモジュール２０６、シート２０４、およびロッド２２４は、図１に１０６、１０４、および１２４でそれぞれ示されたものと同様とすることができる。任意選択的に、可撓性膜シート２０４は薄い単層膜である。任意選択的に、シート２０４は重量軽減穴（図示せず）を含む。任意選択的に、シート２０４は、風が膜を通過して流れることを可能にすると共に、風に対するパネル２０２の抵抗を軽減するための穴を含む。加えて、または代替的に、シート２０４は、パネルに耐久性をもたらすために、露出されかつ／またはシートに埋設された状態で長手方向、横方向、および／または対角方向に配置された、金属または非金属のファイバスパイア（ｆｉｂｅｒ ｓｐｉｒｅ）により補強される。

一部の実施形態では、シート２０４は、流体ガスを包含するように設計されたキャビティーを含む。任意選択的に、キャビティーは液状流体を包含することができる。加えて、または代替的に、流体ガスはヘリウムであり、空気中におけるパネル２０２の浮力を高めるように働く。任意選択的に、シート２０４は、ヘリウムが充填された独立気泡発泡体（ｆｏａｍ ｗｉｔｈ ｃｌｏｓｅｄ ｂｕｂｂｌｅ）を含むことができる。任意選択的に、流体ガスは高い電気絶縁性および高い熱伝導率を含む。任意選択的に、パネル２０２は、電力線２１０からの誘導加熱を用いてキャビティー内部の流体ガスを加熱することによって、比較的大量の熱を発生する。任意選択的に、流体ガスは、電磁界に暴露されたときに蛍光特性を示す。任意選択的に、パネル２０２は、電力線２１０からの放射線によりキャビティー内の蛍光ガスを電磁放射することによって、蛍光照明を発生する。任意選択的に、蛍光照明を発生するために、ダミー線２１６は電力グリッドの中性線に接続される。

一部の実施形態では、ＰＶモジュール２０６は、例えば横並びに、端と端を接して、もしくは互いに隣接して配置された可撓性フィルム・アモルファス・シリコンまたは単結晶もしくは多結晶、またはそれらの任意の組合せのような、しかしそれらに限らず、当技術分野で公知のＰＶ技術を含む。任意選択的に、ＰＶモジュール２０６は、シート２０４のキャビティー内から反射した集中陽放射線を吸収するように構成される。

ここで図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、それらは、本発明の一部の実施形態に係る例示的縦ソーラパネル３０２Ａ、３０２Ｂ、および３０２ＣそれぞれのＡ−Ａ断面図を概略的に示す。該断面図は、パネル２０２について図２に示すのと同じ方向からの図である。

図３Ａで、ソーラパネル３０２ＡはＰＶモジュール３０６Ａおよび可撓性シート膜３０４Ａを含む。ソーラパネル３０２Ａは任意選択的に、それぞれ図１または図２におけるパネル１０２または２０２と同様であり、ＰＶモジュール３０６Ａに入射した太陽エネルギー３２８から電気を生成するように構成される。任意選択的に、電力線３１０Ａおよびダミー線３１６Ａはシート３０４内に埋設される。

図３Ｂで、ソーラパネル３０２ＢはＰＶモジュール３０６Ｂおよび可撓性シート膜３０４Ｂを含む。ソーラパネル３０２Ｂは任意選択的に、それぞれ図１または図２におけるパネル１０２または２０２と同様であり、ＰＶモジュール３０６Ｂに入射した太陽エネルギー３２８から電気を生成するように構成される。任意選択的に、パネル３０２Ｂは、シート３０４Ｂに取り付けられた絶縁クリップ３２６Ｂであり、パネルを線に載置することを可能にする絶縁クリップを用いて、外部に配置される電力線３１０Ｂおよびダミー線３１６Ｂに取り付けられる。

図３Ｃで、ソーラパネル３０２ＣはＰＶモジュール３０６Ｃおよび可撓性シート膜３０４Ｃを含む。ソーラパネル３０２Ｃは任意選択的に、それぞれ図１または図２におけるパネル１０２または２０２と同様であり、ＰＶモジュール３０６Ｃに入射した太陽エネルギー３２８から電気を生成するように構成される。任意選択的に、パネル３０２Ｃは、シート３０４Ｃに取り付けられた絶縁クリップ３２６Ｃであって横からパネルを支持する絶縁クリップを用いて、外部に配置される電力線３１０Ｃおよびダミー線３１６Ｃに取り付けられる。任意選択的に、シート３０４Ｃは、パネルの周りの空気流を改善するために丸みを帯びた縁部を含む。

ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、それらは、本発明の一部の実施形態に係る、流体ガス４３０を含む例示的縦ソーラパネル４００Ａおよび４００ＢそれぞれのＡ−Ａ断面図を概略的に示す。該断面図は、パネル２０２について図２に示すのと同じ方向からの図である。任意選択的に、ソーラパネル４００Ａおよび４００Ｂは、パネルの周りの空気流の改善を可能にするように楕円形に形作られる。

図４Ａで、ソーラパネル４０２Ａは、ＰＶモジュール４０６Ａと、流体ガス４３０入りのキャビティー４０５Ａを含む可撓性シート膜４０４Ａとを含む。ソーラパネル４０２Ａは任意選択的に、それぞれ図１または図２におけるパネル１０２または２０２と同様であり、ＰＶモジュール４０６Ａに入射した太陽エネルギー４２８から電気を生成するように構成される。任意選択的に、ソーラパネル４０２Ａは、キャビティー内部の区画４０７Ａ内部の電力線４１０Ａから発生する熱によって、キャビティー４０５Ａの内部の流体ガス４３０を加熱する。任意選択的に、障壁４０３Ａは電力線４１０Ａをキャビティー４０５Ａの残部から分離する。任意選択的に、ダミー線４１６Ａは同様に、キャビティー４０５Ａ内部において、第２の障壁４０３Ａによってキャビティーの残部から分離された別個の区画４０７Ａの内部に配置される。任意選択的に、電力線４１０Ａおよびダミー線４１６Ａはパネル４０２の外側に配置することができる。

図４Ｂで、ソーラパネル４０２Ｂは、ＰＶモジュール４０６Ｂと、流体ガス４３０入りのキャビティー４０５Ｂを含む可撓性シート膜４０４Ｂとを含む。ソーラパネル４０２Ｂは任意選択的に、それぞれ図１または図２におけるパネル１０２または２０２と同様であり、ＰＶモジュール４０６Ｂに入射した太陽エネルギー４２８から電気を生成するように構成される。任意選択的に、ソーラパネル４０２Ｂは、電力線４１０Ｂの渦電流による誘導加熱を介して発生する熱によって、キャビティー４０５Ｂ内部の流体ガス４３０を加熱する。任意選択的に、電力線４１０Ｂは、誘導加熱により加熱される金属スリーブ４１１Ｂ内に密閉され、該スリーブは電気絶縁支持体４０３Ｂによってキャビティー４０５Ｂ内部に支持される。任意選択的に、金属スリーブ４１１Ｂは熱伝導率の高い金属製、例えばアルミニウム製である。任意選択的に、ダミー線４１６Ｂは同様に第２の金属スリーブ内に密閉され、電気絶縁支持体によって支持される。代替的に、ダミー線４１６Ｂは金属スリーブ内に密閉されない。

ここで図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、それらは、本発明の一部の実施形態に係る、蛍光ガス５３０を含む例示的縦ソーラパネル５０２Ａおよび５０２ＢそれぞれのＡ−Ａ断面図を概略的に示す。該断面図は、パネル２０２について図２に示すのと同じ方向からの図である。任意選択的に、ソーラパネル５００Ａおよび５００Ｂは、パネルの周りの改善された空気流を可能にするために楕円形に形作られる。

図５Ａで、ソーラパネル５０２Ａは、ＰＶモジュール５０６Ａと、蛍光ガス５３０（例えばイオン化された場合、ネオン、アルゴン、水銀、クリプトン、キセノン、またはそれらの組合せ）入りのキャビティー５０５Ａを含む可撓性シート膜５０４Ａとを含む。ソーラパネル５０２Ａは任意選択的に、それぞれ図１または図２におけるパネル１０２または２０２と同様であり、ＰＶモジュール５０６Ａに入射した太陽エネルギー５２８から電気を生成するように構成される。任意選択的に、ソーラパネル５０２Ａは、キャビティー内部の区画５０７Ａの内部に配置される電力線５１０Ａによって発生する電磁放射線を介して、キャビティー５０５Ａの内部のガス５３０を励起することによって、蛍光５２９を発生する。任意選択的に、障壁５０３Ａはキャビティー５０５Ａの残部から電力線５１０Ａを分離する。任意選択的に、ダミー線５１６Ａは同様に、キャビティー５０５Ａの内部において、第２の障壁５０３Ａによってキャビティーの残部から分離された別個の区画５０７Ａの内部に配置される。任意選択的に、ダミー線５１６Ａは電力グリッドの中性線（または他の０ボルト源）に接続される。

一部の実施形態では、シート５０４Ａは半透明であり、キャビティー５０５Ａは蛍光コーティングを含む。任意選択的に、反射カバー５１３Ａは、光を予め定められた方向に、例えば下方に向けるように、キャビティー５０５Ａの内部に含まれる。任意選択的に、反射カバー５１３Ａは、キャビティー５０５Ａの内部のシート５０４Ａ上の反射性コーティングである。

図５Ｂでは、ソーラパネル５０２Ｂは、ＰＶモジュール５０６Ｂと、反射カバー５１３Ｂを持ち蛍光ガス５３０を含有するキャビティー５０５Ｂを含む可撓性シート膜５０４Ｂとを含む。ソーラパネル５０２Ｂは、図５Ａに示すソーラパネル５０２Ａと同様であるが、電力線５１０Ｂおよびダミー線５１６Ｂが、電気絶縁クリップ５２６Ｂを介してパネル５０２Ｂに外設される点が異なる。

ここで図６を参照すると、それは、本発明の一部の実施形態に係る、集中放射線のための光起電力モジュール６０６を含む例示的縦ソーラパネル６０２のＡ−Ａ断面図を概略的に示す。任意選択的に、ソーラパネル６０２は、パネルの周りの空気流の改善を可能にするために楕円形の断面を含む。

一部の実施形態では、ソーラパネル６０２は、集中放射線ＰＶモジュール６０６と、ヘリウム等の流体ガス６３０入りのキャビティー６０５を含む半透明可撓性シート膜６０４とを含む。任意選択的に、流体ガス６３０は冷却に使用される。ソーラパネル６０２は任意選択的に、それぞれ図１または図２におけるパネル１０２または２０２と同様であり、キャビティー６０５内部の反射カバー６１３に入射した太陽エネルギー６２８から電気を生成するように構成され、反射カバーは、入射光をＰＶモジュール６０６の方向に反射するように形成される。任意選択的に、反射カバー６１３は、キャビティー６０５内部のシート６０４上の反射性コーティングである。任意選択的に、反射カバー６１３は双曲線形状に作られる。任意選択的に、反射カバーは長手方向ストリップ付きフレネルレンズを含む。加えて、または代替的に、ＰＶモジュール６０６は、モジュールを冷却するための流体ガスを含有するキャップ６１３内に密閉される。

一部の実施形態では、電力線６１０は、キャビティー６０５の内部の区画６０７の内部に配置される。任意選択的に、障壁６０３は、電力線６１０をキャビティー６０５の残部から分離する。任意選択的に、ダミー線６１６は同様に、キャビティー６０５の内部において、第２の障壁６０３によってキャビティーの残部から分離された別個の区画６０７の内部に配置される。任意選択的に、電力線６１０およびダミー線６１６はパネル６０２の外側に配置されることができる。

ここで図７を参照すると、それは、本発明の一部の実施形態に係る、図１に示す電力グリッド太陽エネルギー収集システム１００を用いて電気を生産する例示的方法のフローチャートを示す。記載する方法は単に例証を目的とするものであり、該方法の他の実現の仕方が存在し、それはステップの追加、ステップの除去、ステップの入替え等を含むことができることは、当業者には明白であるはずである。

７０１で、任意選択的に、ソーラパネル１０２は、支柱１０８間のグリッドに沿って長手方向に延びる。任意選択的に、ソーラパネル１０２を延設させる前に、３つのダミー線１１６が片持ち支持体１２８の間に延設される。任意選択的に、モータ１２６は、設置を目的として支持体１２８を地面まで下降させるために作動する。

７０２で、任意選択的に、ソーラパネル１０２は電力線１１０、１１２、および１１４に取り付けられる。任意選択的に、パネル１０２は、例えば図３Ｂに３２６Ｂで示す通り、電気絶縁クリップを用いて取り付けられる。任意選択的に、パネル１０２は、図３Ｃに３２６Ｃで示したものと同様のクリップを用いて電力線に取り付けられる。

７０３で、任意選択的に、ソーラパネル１０２はダミー線１１６に取り付けられる。任意選択的に、パネル１０２は、例えば図３Ｂに３２６Ｂで示す通り、電気絶縁クリップを用いて取り付けられる。任意選択的に、パネル１０２は、図３Ｃに３２６Ｃで示したものと同様のクリップを用いて電力線に取り付けられる。

７０４で、ソーラパネル１０２は、集中された太陽エネルギーからＤＣを生成する。ＤＣはインバータによってＡＣに変換され、電力グリッドに供給される。カウンタは、供給されたＡＣ電力の量を監視する。

用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、およびそれらの活用形は、「含むが限定的にではない」ことを意味する。この用語は、用語「から成る」および「基本的に〜から成る」を包含する。

語句「基本的に〜から成る」は、構成物または方法が追加的要素および／またはステップを含むことができるが、それは追加的要素および／またはステップが、特許請求される構成物または方法の基本的かつ新規の特徴を実質的に変化させない場合に限ることを意味する。

本明細書で使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈によって明確に他に規定されない限り、複数の指示対象を含む。例えば、用語「化合物」または「少なくとも１つの化合物」は、それらの混合物を含め、複数の化合物を含むことができる。

用語「例示的」は、本明細書で使用する場合、「例、事例、または例証として役立つ」ことを意味する。「例示的」と記載される実施形態は必ずしも、他の実施形態と比べて好適または有利であるとは解釈されず、かつ／または他の実施形態の特徴を組み込むことを除外するものではない。

用語「任意選択的に」は、本明細書で使用する場合、「一部の実施形態では提供され、他の実施形態では提供されない」ことを意味する。本発明のいずれかの特定の実施形態は、複数の「任意選択的」特徴が矛盾しない限り、そのような「任意選択的」特徴を含むことができる。

本願の至るところで、本発明の種々の実施形態を範囲形式で提示することがある。範囲形式の記載は単なる便宜上のものであり、かつ簡潔を期すためのものであって、本発明の範囲に対する確たる制限と解釈すべきではないことを理解されたい。したがって、範囲の記載は、全ての可能な部分的範囲およびその範囲内の個別の数値を明確に開示するものとみなすべきである。例えば、１から６までのような範囲の記載は、１から３まで、１から４まで、１から５まで、２から４まで、２から６まで、３から６まで等のような部分的範囲のみならず、その範囲内の個々の数、例えば１、２、３、４、５、および６をも明確に開示しているとみなすべきである。これは、範囲の大きさに関係なく適用される。

本明細書で数の範囲が示される場合は常に、挙げられたどの数（分数または整数）も示された範囲内に含まれることを意味する。第１の指示数と第２の指示数との「間を範囲として／範囲とする」、および第１の指示数「から」第２の指示された数「まで」を「範囲として／範囲とする」という語句は、本明細書では互いに置き替え可能に使用され、第１のおよび第２の指示数ならびにそれらの間の全ての分数および整数を含むことを意味する。

明確を期すために別々の実施形態の文脈で記載した本発明の特定の特徴は、組み合わせて単一の実施形態において提供することもできることが理解される。逆に、簡潔を期すために単一の実施形態の文脈で記載した本発明の種々の特徴は、別々に、または任意の適切な部分組合せとして、または記載したいずれかの本発明の他の実施形態に適切に提供することもできる。種々の実施形態の文脈で記載した特定の特徴は、該実施形態がこれらの要素無しでは動作しない場合を除いて、これらの実施形態の本質的な特徴とみなされるべきではない。

本発明をその特定の実施形態に関連して記載したが、当業者には多くの代替例、変化例、および変形例が明白であることは明らかである。したがって、添付する特許請求の範囲の精神および広範な範囲に該当する全てのそのような代替例、変化例、および変形例を包含するつもりである。

本明細書に示した全ての出版物、特許、および特許出願は、あたかも個々の出版物、特許、または特許出願の各々が具体的にかつ個別に、参照によって本明細書に組み込まれることを指摘されているかのように、それと同程度にその内容全体が参照によって本明細書に組み込まれる。加えて、本願における参考文献の引用または識別は、そのような参考文献を本発明の先行技術として利用可能にする許可と解釈してはならない。セクションの見出しが使用される範囲において、見出しは必ずしも限定と解釈すべきではない。

Claims (25)

1. 電力グリッドから太陽エネルギーを収集するためのシステムであって、
   絶縁材と、前記絶縁材に取り付けられた光起電力モジュールとを含むソーラパネルを備え、
   前記ソーラパネルが前記電力グリッドの活電力線に装着されるように構成されている、システム。
2. 前記ソーラパネルが、前記活電力線の長さの少なくとも一部分に沿って長手方向に配置されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電力グリッドがダミー線を含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記ソーラパネルが前記ダミー線に装着されるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
5. 前記絶縁材が絶縁可撓性膜シートを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記活電力線が前記絶縁材に埋設されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記ソーラパネルが、前記ソーラパネルを前記活電力線に取り付けるための電気絶縁クリップを含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ソーラパネルが、流体ガスを包含するように構成されたキャビティーを含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記流体ガスが空気より軽い（軽質）ガスである、請求項８に記載のシステム。
10. 前記流体ガスが蛍光特性を示す、請求項８に記載のシステム。
11. 前記ソーラパネルが光を発生する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記ソーラパネルの重量を支持するための支持構造を備えている、請求項１に記載のシステム。
13. 前記電力グリッドの２つの支柱の間に延びる中央支持ケーブルを備えている、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記ソーラパネルを前記中央支持ケーブルに接続するためのテンションケーブルを備えている、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記光起電力モジュールが太陽エネルギーを集中させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
16. 太陽エネルギーを反射するための反射カバーを備えている、請求項１に記載のシステム。
17. 当該システムが熱を収集するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
18. 電力グリッドから太陽エネルギーを収集するための方法であって、
    絶縁材と、前記絶縁材に取り付けられた光起電力モジュールとを含むソーラパネルを前記電力グリッドの活電力線に装着するステップを含む方法。
19. 前記ソーラパネルを前記活電力線の長さの少なくとも一部分に沿って長手方向に配置するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記電力グリッドにダミー線を含めるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
21. 前記ソーラパネルを前記ダミー線に装着するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記絶縁材が絶縁可撓性膜シートを含む、請求項１８に記載の方法。
23. 前記活電力線を前記絶縁材に埋設するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
24. 電気絶縁クリップを用いて前記ソーラパネルを前記活電力線に取り付けるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
25. 前記ソーラパネルのキャビティーに流体ガスを包含するステップを含む、請求項１８に記載の方法。

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