[发明专利]单轴式太阳追踪器系统与装置以及抗风锁装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及太阳能应用技术领域，尤其涉及一种种安装容易、成本较低，且提供电磁式抗风锁装置的单轴式太阳追踪器系统及装置，可以抵挡风势强劲的飓风或台风。在全球追求使用绿色能源的风潮之下，太阳能发电厂使用单轴式太阳追踪器的情况也就愈来愈普遍，因为不仅可以降低成本、提高对风的抵抗力，而且也便于大型太阳能发电厂进行安装，尤其是低纬度的热带地区。所述单轴式太阳追踪器以多个旋转柱支撑，并使用一或两个线性驱动器的驱动机制来旋转。单轴式太阳追踪器同时配备一抗风锁装置，让太阳追踪器在飓风或台风等强风状态下仍可以固锁在水平中间位置。此外，所述步进式抗风锁装置亦用于固定会随线性驱动器每一阶段驱动的太阳追踪器，让太阳追踪器在强风情况下也能顺利运作。

【背景技术】

降低二氧化碳和其他污染物的产生以抑制全球暖化，是世界各国共同努力的目标。因此，未来使用大型太阳能板或是使用无污染的太阳能电厂也已成为绿能革命发展的方向。虽然太阳能板装设在一般住宅区屋顶上的情形已越来越普遍，然而目前太阳能板的安装方式并未能有效地利用太阳能。例如太阳能板和太阳斜射相对于垂直线的角度会使得能源吸收效率必须再乘以一余弦(cos)系数。太阳能板如果采水平放置收集太阳能，则从日出到日落的能源收集率，将只占一天所接收的太阳能源的64％，若进一步考虑现今硅晶太阳电池的贮存率大约为16％，则每天被太阳能板所接收的太阳能源当中，能有效利用的能源仅占10％。换言之，如果使用固定式、无追踪太阳功能的太阳能板，则从日出到日落的太阳能源，大约会损失36％。然而，太阳追踪器在现今市场上的价格并不便宜。如果太阳追踪器的费用比它所装载的太阳能板高出36％，人们不一定会考虑使用太阳追踪器，因为它并不值得花钱投资。此外，太阳追踪器上的可动零件理所当然地会比固定装置容易出现故障。

太阳能发电厂装设单轴式太阳追踪器已不新奇。传统的太阳热能抛物面反射槽多使用安装在单轴式太阳追踪器上以收集太阳能，但是抛物线反射槽必须连接很长的距离才能将水加热以产生足够的高温蒸汽来推动涡轮发动机。安装太阳能板的单轴式太阳追踪器，一般都希望尺寸愈小愈好，理由如下：(1)太阳追踪器的结构必须可以抵御强风，而结构愈低就愈能抵御强风；(2)小型太阳追踪器不需大机器安装，但愈容易让普通身高的维修人员来进行维修及替换；(3)安装大型结构机器的成本支出较大。所以设计太阳追踪器时，一定要考虑到使用最少人力及花费最少的机器成本。

此外，另一项关于太阳追踪器的重要问题是，如何对抗台风或飓风等超乎寻常的强风。太阳热能抛物面反射槽只能装设在没有飓风或台风的地方，而且还需要特别稳固的结构来抵挡风力。相反地，太阳光电发电系统则要兴建在地球上任何有日照的地方，因此所述结构必须要能在飓风季或台风季时抵御强风。

【发明内容】

根据上述对于单轴式太阳追踪器的讨论，本发明提出使用多个低架构(lowprofile)柱子来安装单轴式太阳追踪器。较佳实施例为使用螺旋柱头的螺旋桩以快速安装。螺旋柱不仅能减少安装时间、使用最少的机械装置、花费最少的人力成本，也能提供一种不使用混凝土材料而以更环保的方式建造太阳能发电厂。

另一方面，本发明提出使用一或两个线性驱动器来驱动整个太阳追踪器。所述太阳追踪器既简化了驱动机制，也节省了可动零件的成本。本发明也使定期维修及可动零件更换的工作变得很简单，这可以让太阳能发电厂以最小停机时限持续运作。

再另外一方面，本发明提出一种新的自动抗风锁装置，让太阳追踪器得以锁定在中间水平位置，可以避免昂贵又沉重的太阳能板遭受台风或飓风的侵害。最简单的固锁方式是使用手动式T杆插入固定，也可以使用由追踪控制器控制的电磁锁装置。此外，本发明的抗风锁装置可以进一步用于逐步强风锁随太阳追踪器转动而逐步锁定。因此，本发明所揭露的太阳追踪器变成坚固而灵活的追踪器，适用于世界各种季节性的强风情况。

最后，为了改善遮蔽效应会降低太阳追踪器输出功率的影响，本发明在太阳能板与太阳能板之间采一排接一排的串联方式来连接，而不是传统上在同一块面板上进行串联连接。通过太阳能板一排接一排开始发电来解决遮蔽效应的问题，而不会使整块面板因为遮荫之故而失效。