[发明专利]太阳能和风力的能源转换器

说明书

相关申请案

本申请要求于2009年8月11日提交的美国专利申请号12/539,426的优先权。在先申请作为参考文献全文引入。

背景技术

这个应用是与太阳能和风的能源转换器有关。

风能量能够转变成有用的形式例如电力。它已呈现为最快速成长的能源来源，提供干净，可更新的和友善于生态，是替代传统石油煤碳为主的能源来源。然而，由于风力强弱的季节性和风速每日的变化，一个风能转换器的输出是经常变动。

太阳能是能够转换成电力的另一类型干净能源。然而，太阳能转换器的输出也仍然非常地依靠天气条件。例如，许多太阳能面板是设计成仅仅在阳光充足白天期间才能转变成太阳能。在阴暗天或者夜间他们是无法生产够数量的太阳能能量。

发明内容

此发明的部份一般概念是有关对于提供整合型和互补性而能够转变太阳能和风力的能源转换为电力产生的一个系统和方法。在白天，这样的混合并行发电系统同时从风和太阳能能源得到能量。在夜间，能够不管天气条件如何此混合并行发电系统能够连续不断转换风能量为电力。由于风流动和阳光照射的最强高度常于每日和一年中的不同时期发生(例如，风在有较少的阳光的冬天方面较强烈以及在夜间更强烈)，这两个能源能够彼此补充。利用双能源来源的一个混合并行发电系统都能够减少综合电力输出的高低起伏和在白天城市和市郊的地区，当电力需求通常更高时提供更多的电力。

一种系统，例如，包括风力发电的子系统，其具有用以接收风力以产生机械能量的扇叶，和第一支传动轴连接于扇叶和发电机之间，以供将经产生的机械能量传送到发电机。该系统也包括为接收太阳能产生热能量的一太阳能动力子系统，其具有用以接收太阳能量之一太阳能收集器以产生热能，与太阳能的收集器连接的一个热能机械引擎，其将经产生的热能量转变成机械能量，以及与热能机械引擎机械地连接的一第二传动轴。一个相互连结子系统达成将第二传动轴结合到第一传动轴而传送经由风力和太阳能共同产生的机械能量传送到发电机上。

这些方面的实体可以包括在下面的特性当中的一项或更多。

太阳能动能的热能机械引擎子系统可以是一个外部燃烧发动机，例如，有一个或多个的斯特林发动机(Stirling engines)组。每一个斯特林发动机都可包括热区和冷区。一个封闭环路流通系统提供了传输热能传送流体循环在斯特林发动机的热区。在一些例子中，封闭环路流通系统包括热能传送流体储存槽来存储这个热能传送流体，一个旋转泵为抽吸流体储存槽中的热能传送流体经由第一输送管传向热源区加热再经由第二输送管传向热能机械引擎的热区。在一些例子中，另有第二个流通系统循环冷媒以保持热能机械引擎的冷区达到低温度。

这个太阳能的收集器可以包括一个或更多个的收集器组合，比如抛物线聚光反射器，抛物线聚光槽，复合抛物线聚光器(CPCs)，真空太阳能集热管和菲涅尔(Fresnel)透镜聚焦器，经由上述各式太阳能收集器的排列阵式，聚集太阳光线在一个热能吸收器上加热给热能传送流体循环至热能机械引擎的热区中。这加热过的热能传送流体循环到热能机械引擎的热区将热能量转变成机械能量机械能量。这种机械能量透过第一传动轴和第二传动轴之间的结合而传送到发电机。

在一些具体实现中，风力发电的子系统更包括风罩架构可旋转地安装在第一传动轴上。风罩架构可包括一对弧圆柱片状的结构在风车扇叶的外框以外对称放置。它也可以包括一对风向导向结构安装在相应的弧圆柱片状的结构的外边引导风向流动至设想的风车扇叶部位。每一个风向定向板也可在相对外边安装一个方向相反的弯折片。

相互联接子系统的一个具体实现包括一套滑轮组和一条或更多条的V型传动带可有选择地结合滑轮组的装置，设置一个电力马达以控制信号带动运作指定的滑轮组从而经由V形传动带绷紧特定的滑轮组使第二传动轴与第一传动轴结合在一起。相互联接子系统可包括一个控制组件产生控制信号给电力马达来响应环境条件，例如，风条件，太阳条件，和热能机械引擎中和热能吸收器中的温度。在一些例子中，控制组件包括用以探查热能机械引擎里面和在热能吸收器中之一热能传送流体温度的温度传感器。

在一些具体实现中，太阳能动能子系统包括追踪导向组件经由获得太阳光线的测量值和以取得的测量值作为基础来导引这个太阳能的收集器到太阳方向。

风力发电的子系统可包括一个垂直轴心风力涡轮机或者一个水平轴心风力涡轮机。