一种太空太阳能电站用的聚光镜的利记博彩app
【专利摘要】一种太空太阳能电站用的聚光镜，其主要结构是：一柔性材料制成的环形充气囊；一柔性材料制成的反光薄膜固定在该环形充气囊的圆环面上；一刚性材料制成的支撑杆，穿过反光薄膜的中心并与反光薄膜相固定；支撑杆位于反光薄膜面的焦点处安装有光伏元件；环形充气囊与支撑杆之间通过牵引绳相连接，调节牵引绳的长度使反光薄膜形成圆锥反射面并调节并调节圆锥反射面顶角的角度，该圆锥反射面镀有反光涂层；环形充气囊处于充气状态时，将折叠状态的反光薄膜扩展开。本发明的聚光镜具有扩展面积对折叠体积的比值大的特点，有利于火箭发射，可获得超大聚光太阳反射镜，适用于太空太阳能发电站和地面太阳能发电站。
【专利说明】—种太空太阳能电站用的聚光镜
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能发电领域，涉及一种利用气压记忆元件制备的可折叠的超大聚光镜，更具体地涉及一种太空太阳能电站用的聚光镜。
【背景技术】
[0002]建设太空太阳能发电站的设想早在1968年就有人提出，但直到最近人类开始真正将之付诸行动。日本可谓此项目的先驱者之一，该项目预计耗资210亿美金，发电量能达到十亿瓦特，能供29.4万个家庭使用。
[0003]太空中的阳光强度要比地面大5-10倍。太阳能发电技术可提供恒定而没有污染的能量，这与地面上断断续续、受云层遮盖影响较大的太阳能利用方式有很大区别，而且不会像燃料电厂那样排放污染物，也不会像核电站那样产生放射性废料。太阳能发电技术之所以能成为一项革命性技术，就在于这种技术所改变的将是能源的整体格局。
[0004]自从二十世纪六十年代以来，人类就从科学角度论证了太阳能发电技术的可行性，而从太空轨道往地面发射微波的概念也证实是可行的。例如，用一系列太阳能通讯卫星就能够夜以继日地向地面接收站发射各种频率的电磁波，以接通移动电话或把电视信号中转给天台上的碟形天线。可是，能否把从太空上发射来的太阳能转变成可以进入输电网中的电能，则还没有实例。
[0005]2011年，美国和日本两国的科研人员已跨越了太阳能发电技术的一个重要门槛，他们在夏威夷两座相距90英里的海岛上，成功实现了微波级能量的无线远距传输，这个距离相当于从太空轨道传送能量到地面所要穿透的大气层厚度。
[0006]近年来，与太阳能发电技术有关的其他多种技术也取得了重大进展。大约十年前，光电效率(即光能转换成电能的转换率)只有10%，而现在已经能达到40 %。卫星技术也得到了改进，其中的全自动计算机系统以及先进的轻质建材也取得了飞跃性的进步。
[0007]被俘获的太阳能在卫星上被转换成含有能量的电磁波，即特定波段的微波。为传送到地面，微波的理想频率应为2.45GH(千兆赫)或5.8GH，这两个波段都处于红外线与FM/AM无线电信号之间，最容易穿透大气层，但在穿越大气层过程中仍有部分能量损失(尽管目前还不知道确切的损耗率)。
[0008]微波能在空中形成一道无形的微波柱，直径大约为一英里或两三公里。地面上有依网格化排列的椭圆形天线，叫做网格天线，占地面积与微波柱相当，专门接受微波能，转换后即可送往传统的输电网。
[0009]太空太阳能发电站的应用:
[0010]09年6月，日本公布了其最新太空太阳能发电站计划。该项目预计耗资210亿美金，发电量能达到十亿瓦特，能供29.4万个家庭使用。最近该项目又有了新进展-三菱电机公司和石川岛播磨重工业集团已宣布加入，他们将在四年内研制出太空中的电能不通过电缆，而是通过电束直接射回地面的新技术。
[0011]三菱电机公司和石川岛播磨重工业集团加入了一个共有15个国家的研究员组成的研究小组，这个研究计划将面积达4平方公里的太空太阳能发电站送入太空并使之正常工作。日本政府希望到2015年可以发射一枚安装了太阳能板的小型卫星，以测试将电能通过电束传回地球的有效性。
[0012]若想真正建成太空太阳能发电站还有许多工作要做。现在把太阳能板送入太空的成本过于高昂，商业化运作并不可行，所以需要想办法降低运输成本。即使成本降低到可以接受的范围内，人们还需考虑怎样使太空发电站免遭小型流星以及其他空间漂浮物的撞击造成的损坏。
[0013]日本并不是唯一致力于发展空间太阳能的国家。美国太平洋天然气和电力公司和加州太阳能公司也在共同致力于一项发电量达200兆瓦特的太空发电站项目，该项目预计从2015年开始，将持续15年。
[0014]国际上，建造太阳能发电站过的方案中，都使用大面积光伏元件(如半导体光电池)。让太阳光直接照射这光伏元件表面。这样发电站容量越大，则光伏元件用的就越多，这样元件成本和发射升空成本必然很大。如果把太阳光用汇聚反射镜集中起来，就可以用面积小得多的光伏元件获得同样大的电能，这样建造电站成本必然大大降低。
【发明内容】
[0015]本发明的目的在于提供一种太空太阳能电站用的聚光镜，以改进公知技术中存在的缺陷。
[0016]为实现上述目的，本发明提供的太空太阳能电站用的聚光镜，其主要结构是:
[0017]一柔性材料制成的环形充气囊；
[0018]一柔性材料制成的反光薄膜固定在该环形充气囊的圆形面上；
[0019]一刚性材料制成的支撑杆，穿过反光薄膜的中心并与反光薄膜相固定；
[0020]环形充气囊与支撑杆之间通过牵引绳相连接，调节牵引绳的长度使反光薄膜形成圆锥反射面并调节圆锥反射面顶角的角度，该圆锥反射面镀有反光涂层；
[0021]支撑杆位于反光薄膜的圆锥反射面的焦点处安装有光伏元件；
[0022]环形充气囊处于充气状态时，将折叠状态的反光薄膜扩展开。
[0023]所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，环形充气囊的柔性材料是用橡胶或塑料制成；或用动物纤维、植物纤维、化学纤维、碳纤维制成的气密织物。
[0024]所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，反光薄膜的柔性材料是橡胶、塑料或织物。
[0025]所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，反光薄膜上镀的反光涂层是金、银、铝中的一种或多层介质膜层。
[0026]所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，支撑杆的刚性材料是镁铝合金、不锈钢、钛合金或硬质塑料。
[0027]所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，牵引绳是尼龙、植物纤维、动物纤维或碳纤维制成的绳索或链条。
[0028]所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，光伏元件是半导体光电池，包括:单晶硅薄膜光电池、多晶硅薄膜光电池、非晶硅薄膜光电池、铜铟镓硒薄膜光电池或镓砷光电池。
[0029]由于本发明的环形充气囊和反光薄膜所用材料的特点是:[0030]1、柔性好以获得好的折叠性；
[0031]2、结实且抗紫外辐射性好；
[0032]3、重量轻。
[0033]因此，本发明的优点是:获得扩展后的面积与折叠后的体积的比值最大。也就是说与已经报道的国外设想的太阳能电站相比较，本发明的接收光面积与折叠后体积的比值最大；此外，本发明的接收光面积与折叠后质量的比值也最大。这些对于用火箭发射是非常必要的。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明的太空太阳能电站用的聚光镜扩展后的结构示意图。附图中主要标记符号说明:
[0035]I环形充气囊；2反光薄膜；3支撑杆；4光伏元件；5夹板；6牵引绳；7固定连接件。【具体实施方式】
[0036]本发明所采用的反光元件是薄膜型，打开方式是用压缩气体撑开一个和反光薄膜边缘黏贴在一起的环形充气囊。该环形充气囊像一条自行车内胎，当内部冲入一定压强的气体后，就一定会扩展成一个圆环，与充气前被折叠的状态无关。圆形气囊扩展开来之后，黏贴在圆形面上的反光薄膜也由折叠状态扩展成圆形型反光镜。
[0037]下面结合图1进行说明。
[0038]本发明的环形充气囊1，由柔性好、气密性好的材料制成(如橡胶或塑料，或用动物纤维、植物纤维、化学纤维、碳纤维制成的气密织物)。未充气时环形充气囊I处于折叠状态，充气时扩展成一个大圆环。反光薄膜2由柔性好、机械强度好材料制成(如橡胶、塑料、各种纤维织物等)，黏贴在环形充气囊I的圆形面上。反光薄膜2的中心处用二块夹板5与支撑杆3固定在一起。支撑杆3由质轻的刚性材料(如镁铝合金、金属、高强度塑料、碳纤维等)制成，环形充气囊I与支撑杆3之间通过若干根牵引绳6连接。牵引绳6的数量根据环形充气囊I的大小而决定，同时通过调节各个牵引绳的长度使反光薄膜形成圆锥反射面并调节圆锥反射面的顶角的角度。在支撑杆3位于圆锥反射面的焦点处安装有光伏元件4，本发明的光伏元件4是公知技术，比如单晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、非晶硅薄膜电池或铜铟镓硒薄膜电池等。牵引绳6是用轻质，断裂极限拉力大的材料制成，如植物纤、动物纤维、化学纤维、碳纤维等制成的绳，用以连接、固定气囊和支撑杆。本发明的聚光镜通过固定连接件7与连接至需要固定的物体上。
[0039]火箭发射时，本发明的聚光镜处于折叠状态，以减少所占空间体积。升空并到达预定位置后，去掉束缚并向环形充气囊内充气，使环形充气囊扩展成一个大圆环，环形充气囊上的圆形面上黏贴的反光薄膜扩展成一个大反光镜，通过调节牵引绳的长度调节圆锥反射镜的顶角，以获得最佳聚光效率。太阳光射到圆锥反射镜上再反射到光伏元件。光伏元件把光能转变为电能。
[0040]实施例1
[0041]如图1所示。其中环形充气囊I由柔性好，气密性好的橡胶材料制成。环形充气囊的内径为4厘米，扩展后的圆形面的直径为2米。[0042]反光薄膜2由柔性，机械强度好塑料薄膜材料制成，反光薄膜2黏贴在环形充气囊I的圆形面上。
[0043]支撑杆3由外径5厘米的轻质的刚性材料镁铝合金管制成，管壁厚度5毫米，与反光薄膜中心部位通过螺栓及二块直径8厘米的铝制小片平板5固定在一起。
[0044]通过尼龙牵引绳6与环形充气囊I连接，并调节尼龙牵引绳6的长度，使反光薄膜2形成圆锥反射面，在反光薄膜2上的圆锥反射面上用镀膜方法涂高效银反光涂层。
[0045]支撑杆3的一端通过镁铝合金固定连接件7与支架固定在一起。
[0046]娃光电池光伏兀件4安装在支撑标3位于圆锥反射面的焦点上。
[0047]本实施例的装置可以很好的折叠，充气后很快扩展成直径2米的反光镜。折叠重量10千克，体积0.015立方米。聚光效率为88%。
[0048]实施例2
[0049]如图1所示。环形充气囊I由柔性好，气密性好的尼龙材料制成。环形充气囊的内径为6厘米，扩展后圆形面的直径为8米。
[0050]反光薄膜2由柔性，机械强度好塑料薄膜材料制成，其上用镀膜方法涂高效铝反光层，反光薄膜2黏贴在环形充气囊I的圆面上。
[0051]支撑杆3由外径5厘米的轻质的刚性材料镁铝合金管制成，管壁厚度5毫米，支撑杆3与反光薄膜2中心部位，通过螺栓及二块直径8厘米的铝制小片夹板5固定在一起。通过尼龙牵引绳6与环形充气囊I连接。支撑杆3的一端通过镁铝合金固定连接件7与支架固定在一起。
[0052]硅光电池光伏元件4安装在支撑标3位于圆锥反射面的焦点上。
[0053]本实施例的装置可以很好的折叠，充气后很快扩展成直径8米的反设聚光镜。折叠体积重量56.2千克，体积0.21立方米。聚光效率为90%。
[0054]实施例3
[0055]如图1所示。环形充气囊I由柔性好，气密性好的碳纤维织物材料制成，环形充气囊的内径为8厘米，扩展后的圆形面的直径为16米。
[0056]反光薄膜2由柔性，机械强度好塑料薄膜材料制成，其上用镀膜方法涂高效金反光涂层，黏贴在环形充气囊I的圆形面上。
[0057]支撑杆3由外径5厘米的轻质的刚性材料不锈钢管制成，管壁厚度5毫米，支撑杆3与反光薄膜2中心部位通过螺栓及二块直径8厘米的铝制小夹板5固定在一起，通过碳纤维牵引绳6与环形充气囊I连接。支撑杆3的一端通过不锈钢固定连接件7与支架固定在一起。硅光电池光伏元件4安装在支撑标3位于圆锥反射面的焦点上。
[0058]本实施例的装置可以很好的折叠，充气后很快扩展成直径16米的反设聚光镜。折叠重量206千克，体积1.1立方米。聚光效率为90%。
[0059]本发明采用柔性材料制成的环形充气囊是很好的压力记忆元件。用可折叠的柔性材料制成环形充气囊，在内部为低气压时是可以折叠的，从而获得较小的体积。而在内部充高气压时就扩展成一个圆形环和圆形环的圆形面。在圆形面上固定反光薄膜，再加必要的支撑与牵引，就获得超大聚光太阳反射镜。这样的聚光反射镜，具有扩展面积对折叠体积的比值大的特点。可以用于太空太阳能发电站和地面太阳能发电站。
【权利要求】
1.一种太空太阳能电站用的聚光镜，其主要结构是: 一柔性材料制成的环形充气囊； 一柔性材料制成的反光薄膜固定在该环形充气囊的圆环面上； 一刚性材料制成的支撑杆，穿过反光薄膜的中心并与反光薄膜相固定； 环形充气囊与支撑杆之间通过牵引绳相连接，调节牵引绳的长度使反光薄膜形成圆锥反射面并调节圆锥反射面顶角的角度，该圆锥反射面镀有反光涂层； 支撑杆位于反光薄膜的圆锥反射面的焦点处安装有光伏元件； 环形充气囊处于充气状态时，将折叠状态的反光薄膜扩展开。
2.根据权利要求1所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，环形充气囊的柔性材料是用橡胶或塑料薄膜制成；或用动物纤维、植物纤维、化学纤维、碳纤维制成的气密织物。
3.根据权利要求1所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，反光薄膜的柔性材料是橡胶、塑料或织物。
4.根据权利要求1或3所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，反光薄膜上镀的反光涂层是金、银、铝中的一种或多层介质膜。
5.根据权利要求1所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，支撑杆的刚性材料是镁铝合金、不锈钢、钛合金或硬质塑料。
6.根据权利要求1所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，牵引绳是尼龙、植物纤维、动物纤维或碳纤维制成的绳索或链条。
7.根据权利要求1所述太空太阳能电站用的聚光镜，其中，光伏元件是半导体光电池，包括:单晶硅薄膜光电池、多晶硅薄膜光电池、非晶硅薄膜光电池或铜铟镓硒薄膜光电池或镓砷薄膜光电池。
【文档编号】H02S40/22GK103780201SQ201210417199
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月26日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】周岳亮, 石洪菲, 王灿, 何萌, 吕惠宾, 杨国桢 申请人:中国科学院物理研究所