TWI625041B - 懸吊追日式太陽能發電設備 - Google Patents

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Abstract

一種懸吊追日式太陽能發電設備安裝於一固定結構體上,並包含:一太陽能發電模組,用以將光能轉換成電能;多個支撐結構,設置於太陽能發電模組之一頂部,且位於太陽能發電模組的頂部的一中間點的周圍;多個懸吊索,此等懸吊索的多個中段部受此等支撐結構支撐,且各懸吊索的一第一端與一第二端分別連結至太陽能發電模組的一周邊部位,使此等懸吊索對周邊部位提供多個拉力來對抗太陽能發電模組彎曲;一中柱結構,樞接於太陽能發電模組之一底部之一中間部位,並且不對準於各該支撐結構;以及一驅動機構,驅動太陽能發電模組相對於中柱結構轉動。

Description

懸吊追日式太陽能發電設備
本發明是有關於一種太陽能發電設備,且特別是有關於一種利用懸吊索來強化結構的懸吊追日式太陽能發電設備。
太陽能發電是一種環保的發電方式,能將太陽的光能轉換成電能,為了降低溫室效應的惡化,太陽能發電已經是各國政府大力推行的發電方式。
傳統的固定式太陽能發電設備的太陽能電池模組是固定在固定式框架上,且框架的四個角落是固定於建築物或地面上,無法提供追日功能。傳統的追日式太陽能發電設備的太陽能電池模組是固定在活動式框架上,且框架的四個角落受到支撐柱的支撐,藉由改變支撐柱的高度,可以達到追日的效果。這種框架的支撐方式可以支撐較大面積的太陽能電池模組的組合,但是需要複雜的控制方式,且追日效果並不理想。當太陽能發電設備的面積加大時,對於活動式與固定式框架而言,使用的橫樑的設置密度必須提高,以強化其結構,避免中間區域的變形,因而加重了太陽能發電設備的重量,且提高了裝設成本。
因此,如何提供一種輕量化、結構強且大面積的太陽能發電設備,實為本案所欲解決的問題。
本發明的一個目的是提供一種利用懸吊索來強化結構的懸吊追日式太陽能發電設備,其適用於追日式太陽能發電場合。
為達上述目的,本發明提供一種懸吊追日式太陽能發電設備,安裝於一固定結構體上,並包含:一太陽能發電模組,用以將光能轉換成電能;多個支撐結構,設置於太陽能發電模組之一頂部,且位於太陽能發電模組的頂部的一中間點的周圍;多個懸吊索,此等懸吊索的多個中段部受此等支撐結構支撐,且各懸吊索的一第一端與一第二端分別連結至太陽能發電模組的一周邊部位,使此等懸吊索對周邊部位提供多個拉力來對抗太陽能發電模組彎曲;一中柱結構,中柱結構之一第一端安裝於固定結構體上,中柱結構之一第二端樞接於太陽能發電模組之一底部之一中間部位,用以可轉動地支撐太陽能發電模組,中間部位位於中間點的正下方,使各支撐結構不對準於中柱結構;以及一驅動機構,連接中柱結構及太陽能發電模組,用於驅動太陽能發電模組相對於中柱結構轉動。
藉由上述實施方式,可以利用質輕、體積小且成本低的懸吊索來強化太陽能發電模組的結構,使其不易於受到強風吹襲而產生彎曲,相當適用於追日式太陽能發電設備。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
F‧‧‧拉力
1‧‧‧懸吊追日式太陽能發電設備
2‧‧‧固定結構體
10‧‧‧太陽能發電模組
11‧‧‧底部
12‧‧‧中間部位
13‧‧‧頂部
13M‧‧‧中間點
14‧‧‧周邊部位
16‧‧‧對角線
17‧‧‧對角線
20‧‧‧十字軸
21‧‧‧第一軸體
22‧‧‧第二軸體
31‧‧‧第一柱體
32‧‧‧第二柱體
40‧‧‧框架結構
41‧‧‧樑柱
45‧‧‧太陽能電池模組
45C‧‧‧角落
46‧‧‧邊緣部
47‧‧‧間隙
50‧‧‧中柱結構
51‧‧‧第一端
52‧‧‧第二端
60‧‧‧支撐結構
61‧‧‧十字形底部
62‧‧‧支撐柱
70‧‧‧懸吊索
71‧‧‧中段部
72‧‧‧第一端
73‧‧‧第二端
100‧‧‧驅動機構
111‧‧‧第一角落部位
112‧‧‧第二角落部位
113‧‧‧第三角落部位
114‧‧‧第四角落部位
131‧‧‧第一捲線裝置
132‧‧‧第二捲線裝置
150‧‧‧第一線材
151‧‧‧第一端
152‧‧‧第二端
155‧‧‧第二線材
156‧‧‧第一端
157‧‧‧第二端
160‧‧‧第三線材
161‧‧‧第一端
162‧‧‧第二端
165‧‧‧第四線材
166‧‧‧第一端
167‧‧‧第二端
181‧‧‧限位元件
182‧‧‧彈簧
圖1顯示依據本發明第一實施例的懸吊追日式太陽能發電設備的前視示意圖。
圖2顯示圖1的十字軸的俯視圖。
圖3顯示圖1的十字軸、框架結構及中柱結構的俯視圖。
圖4顯示圖1的懸吊追日式太陽能發電設備的俯視圖。
圖5與圖6顯示支撐結構的固定方式的兩個例子的剖面圖。
圖7與圖8顯示支撐結構的固定方式的另外兩個例子的俯視圖。
圖9顯示依據本發明第二實施例的懸吊追日式太陽能發電設備的前視示意圖。
圖10顯示依據圖9的懸吊追日式太陽能發電設備的立體示意圖。
圖1顯示依據本發明第一實施例的一懸吊追日式太陽能發電設備1的前視示意圖。如圖1所示,本實施例的懸吊追日式太陽能發電設備1安裝於一固定結構體2上。固定結構體2譬如是建築物或地面。懸吊追日式太陽能發電設備1包含一太陽能發電模組10、多個支撐結構60、多個懸吊索70、一中柱結構50以及一驅動機構100。
太陽能發電模組10用以將光能轉換成電能,可以由多個太陽能電池模組所組成,其中各太陽能電池模組可以由多個太陽能電池串聯及/或並聯所組成。太陽能發電模組10的四個角落並沒有固定在固定結構體2上,使得太陽能發電模組10的周邊部分呈現懸空的狀態,故需要懸吊索70的設置。
此些支撐結構60設置於太陽能發電模組10之一頂部13,且位於太陽能發電模組10的頂部13的一中間點13M的周圍。於本例子中,支撐結構60不位於中間點13M上。
此些懸吊索70的多個中段部71受此等支撐結構60支撐 (於本例子中是朝上支撐)。且各懸吊索70的一第一端72與一第二端73分別連結至太陽能發電模組10的一周邊部位14,使此等懸吊索70對周邊部位14提供多個拉力F來對抗太陽能發電模組10彎曲。因此,可以使得太陽能發電模組10的俯視面積加大,而不降低其強度,也不影響單位面積的發電效率。
於本實施例中,此等懸吊索70的其中一條與太陽能發電模組10的頂部13之間的一夾角介於2度與12度之間,較佳是介於4度與8度之間。於一例子中,當太陽能發電模組10的水平尺寸為4公尺時,支撐結構60的高度介於10至15公分之間。懸吊索70譬如是鋼索、繩索等。於一例子中,懸吊索具有透光的性質,如此可以不遮蔽照射到太陽能發電模組10的光線。於另一例子中,懸吊索具有聚光的性質,可以將光線聚集到太陽能發電模組10上,提升發電效率。
中柱結構50之一第一端51安裝於固定結構體2上,中柱結構50之一第二端52樞接於太陽能發電模組10之一底部11之一中間部位12,用以可轉動地支撐太陽能發電模組10,中間部位12位於中間點13M的正下方,使各支撐結構60不對準於中柱結構50。不對準的好處是可以將多個支撐結構60所受到的下壓力分散且提供穩定的效果,以免應力集中而造成不良的影響。驅動機構100連接中柱結構50及太陽能發電模組10,用於驅動太陽能發電模組10相對於中柱結構50轉動。驅動機構100可以利用配合馬達配合鋼索、連桿、齒輪、齒條、鏈輪、鏈條等方式來實施,於此不作特別限制。
圖2顯示圖1的十字軸的俯視圖。圖3顯示圖1的十字軸、框架結構及中柱結構的俯視圖。圖4顯示圖1的懸吊追日式太陽能發電設備的俯視圖。如圖1至4所示,太陽能發電模組10包含一個十 字軸20、一個十字軸座30、一框架結構40以及多個太陽能電池模組45。
十字軸20包含相樞接的一第一軸體21及一第二軸體22,第一軸體21樞接至中柱結構50。十字軸座30包含相互面對的一第一柱體31與一第二柱體32,第二軸體22樞接至第一柱體31與第二柱體32。框架結構40包含多個連接的樑柱41,並安裝至第一柱體31與第二柱體32。此等太陽能電池模組45安裝於框架結構40上。值得注意的是,十字軸20與十字軸座30也可以被一個萬向接頭或球狀接頭(譬如圖10)所替代。
圖5與圖6顯示支撐結構的固定方式的兩個例子的剖面圖。每個或其中一個支撐結構60具有一個十字形底部61及一支撐柱62,支撐柱62設置於十字形底部61上。十字形底部61與支撐柱62可以是可分離的元件或一體成型的元件。在圖5中,支撐結構60設置於此等太陽能電池模組45的多個邊緣部46上,相鄰的邊緣部46之間形成有一間隙47。在圖6中,支撐結構60設置於框架結構40上及此等太陽能電池模組45的多個邊緣部46上,也就是有部分的十字形底部61穿過太陽能電池模組45之間的間隙而固定至框架結構40,而有部分的十字形底部61直接固定於邊緣部46上。值得注意的是,支撐結構60也可以僅設置於框架結構40上,而穿過相鄰的邊緣部46的間隙或孔洞。
圖7與圖8顯示支撐結構的固定方式的另外兩個例子的俯視圖。如圖7所示,十字形底部61安裝於太陽能發電模組10的四個相鄰的太陽能電池模組45的相鄰角落45C上,且不遮蔽此等太陽能電池模組45中的多個太陽能電池(參見圖4),以避免降低日照面積。
圖3與圖4的俯視圖是剛好可以重合的狀態。如圖3與4所示,此等懸吊索70的其中兩條傾斜的懸吊索70是位於太陽能發電 模組10的兩條對角線16、17的正上方(所以在圖5的俯視圖中的懸吊索70與對角線16、17是重合的狀態),且此等懸吊索70的另一部分(水平及垂直的懸吊索70)是位於框架結構40的此等樑柱41的一部分的正上方。值得注意的是,懸吊索70之數量可以適當刪減。譬如,兩條傾斜的懸吊索70可以被移除,此時,此等懸吊索70全部是位於框架結構40的此等樑柱41的一部分的正上方,於其他應用變化中,此等懸吊索70的一部分是位於框架結構40的此等樑柱41的一部分或全部的正上方。或者,水平及垂直的懸吊索70可以被移除。
圖9顯示依據本發明第二實施例的懸吊追日式太陽能發電設備的前視示意圖。圖10顯示依據圖9的懸吊追日式太陽能發電設備的立體示意圖。本實施例係類似於第一實施例,不同之處在於懸吊索70只有兩條,且太陽能發電設備更包含許多實施細節。舉例而言,此等懸吊索70的其中一條的第一端72與第二端73連接於太陽能發電模組10的一第一角落部位111與一第三角落部位113,此等懸吊索70的其中另一條的第一端72與第二端73連接於太陽能發電模組10的一第二角落部位112與一第四角落部位114,且第一角落部位111與第三角落部位113的一連線為太陽能發電模組10的一條對角線16,第二角落部位112與第四角落部位114的一連線為太陽能發電模組10的另一條對角線17。
再者,懸吊追日式太陽能發電設備1的驅動機構100包含一第一捲線裝置131、一第二捲線裝置132、一第一線材150、一第二線材155、一第三線材160、一第四線材165及第一至第四彈性錨部141至144。第一捲線裝置131及第二捲線裝置132設置於中柱結構50上或中。第一線材150具有一連接至第一角落部位111之第一端151及 一連接至第一捲線裝置131的第二端152。第二線材155具有一連接至第二角落部位112之第一端156及一連接至第二捲線裝置132的第二端157。第三線材160具有一連接至第三角落部位113之第一端161及一連接至第一捲線裝置131的第二端162。第四線材165具有一連接至第四角落部位114之第一端166及一連接至第二捲線裝置132的第二端167。第一線材150與第三線材160可捲繞於第一捲線裝置131上。第二線材155與第四線材165可捲繞於第二捲線裝置132上。藉由轉動第一捲線裝置131及第二捲線裝置132之一者或兩者,以調整太陽能發電模組10之方位角度,達成追日的效果。
第一至第四彈性錨部141至144譬如是透過彈簧182及避免彈簧182受力超過彈性限的限位元件181而彈性地安裝於固定結構體2,並分別對應至第一至第四角落部位111至114,第一線材150至第四線材165分別穿過第一至第四彈性錨部141至144,以形成兩個W形結構。
如此一來,當太陽能發電模組10的頂部的收光面(頂部13)與地面平行時,第一線材150與第二線材155正投影在收光面時,大致是與對角線16重合,而第三線材160與第四線材165正投影在收光面時,大致是與對角線17重合。因為在第一捲線裝置131與第二捲線裝置132捲動上述線材(譬如是繩索或鋼索)時以調整太陽能發電模組10之方位角度時,會對第一角落部位111至第四角落部位114施以下拉力,而讓太陽能發電模組10發生彎曲變形的情況,因此藉由懸吊索70來對第一角落部位111至第四角落部位114施以上拉力,可以有效抵抗彎曲變形,強化太陽能發電模組10的結構,抵抗強風吹襲(第一至第三實施例都有此功能),這在太陽能發電模組10的尺寸越大時越 有明顯的助益。值得注意的是,兩條懸吊索70的交叉點可以呈現完全活動、限制性活動或固定狀態。
藉由上述實施例,可以利用質輕、體積小且成本低的懸吊索來強化太陽能發電模組的結構,使其不易於受到強風吹襲而產生彎曲,相當適用於追日式太陽能發電設備。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容,而非將本發明狹義地限制於上述實施例,在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況,所做之種種變化實施,皆屬於本發明之範圍。

Claims (9)

  1. 一種懸吊追日式太陽能發電設備,安裝於一固定結構體上,該懸吊追日式太陽能發電設備包含:一太陽能發電模組,用以將光能轉換成電能;多個支撐結構,設置於該太陽能發電模組之一頂部,且位於該太陽能發電模組的該頂部的一中間點的周圍;多個懸吊索,該等懸吊索的多個中段部受該等支撐結構支撐,且各該懸吊索的一第一端與一第二端分別連結至該太陽能發電模組的一周邊部位,使該等懸吊索對該周邊部位提供多個拉力來對抗該太陽能發電模組彎曲;一中柱結構,該中柱結構之一第一端安裝於該固定結構體上,該中柱結構之一第二端樞接於該太陽能發電模組之一底部之一中間部位,用以可轉動地支撐該太陽能發電模組,該中間部位位於該中間點的正下方,使各該支撐結構不對準於該中柱結構;以及一驅動機構,連接該中柱結構及該太陽能發電模組,用於驅動該太陽能發電模組相對於該中柱結構轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該等懸吊索的其中一條與該太陽能發電模組的該頂部之間的一夾角介於2度與12度之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該太陽能發電模組包含:一個十字軸,包含相樞接的一第一軸體及一第二軸體,該第一軸體樞接至該中柱結構;一個十字軸座,包含相互面對的一第一柱體與一第二柱體,該第二軸體樞接至該第一柱體與該第二柱體;一框架結構,包含多個連接的樑柱,並安裝至該第一柱體與該第二柱體;以及多個太陽能電池模組,安裝於該框架結構上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該支撐結構設置於該框架結構上及/或設置於該等太陽能電池模組的多個邊緣部上。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該等懸吊索的一部分或全部是位於該框架結構的該等樑柱的一部分的正上方。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該等懸吊索的其中兩條是位於該太陽能發電模組的兩條對角線的正上方,且該等懸吊索的另一部分是位於該框架結構的該等樑柱的一部分的正上方。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該等支撐結構之其中一者包含: 一個十字形底部,安裝於該太陽能發電模組的四個相鄰的太陽能電池模組的相鄰角落上,且不遮蔽該等太陽能電池模組中的多個太陽能電池;以及一支撐柱,安裝於該十字形底部上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該等懸吊索的其中一條的該第一端與該第二端連接於該太陽能發電模組的一第一角落部位與一第三角落部位,該等懸吊索的其中另一條的該第一端與該第二端連接於該太陽能發電模組的一第二角落部位與一第四角落部位,且該第一角落部位與該第三角落部位的一連線為該太陽能發電模組的一條對角線。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的懸吊追日式太陽能發電設備,其中該驅動機構包含:一第一捲線裝置及一第二捲線裝置,設置於該中柱結構上或中;一第一線材,具有一連接至該第一角落部位之第一端及一連接至該第一捲線裝置的第二端,該第一線材可捲繞於該第一捲線裝置上;一第二線材,具有一連接至該第二角落部位之第一端及一連接至該第二捲線裝置的第二端,該第二線材可捲繞於該第二捲線裝置上;一第三線材,具有一連接至該第三角落部位之第一端及一連接至該第一捲線裝置的第二端,該第三線材可捲繞於該第一捲線裝置上; 一第四線材,具有一連接至該第四角落部位之第一端及一連接至該第二捲線裝置的第二端,該第四線材可捲繞於該第二捲線裝置上,其中藉由轉動該第一捲線裝置及該第二捲線裝置之一者或兩者,以調整該太陽能發電模組之方位角度;及第一至第四彈性錨部,彈性地安裝於該固定結構體,並分別對應至該第一至第四角落部位,該第一線材至該第四線材分別穿過該第一至第四彈性錨部,以形成兩個W形結構。
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