[实用新型]极地型太阳能跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源开发领域.。

背景技术

世界上煤炭、石油储量正将枯竭，而且大量燃烧煤炭、石油会形成雾霾，对大气造成污染，核电使用又存在许多风险，因此改用风力、水力、和太阳能等清洁能源发电来逐步替代煤炭、石油已经成为当今电力事业的理想追求，但是到目前为止，利用太阳能发电成本还很高，还无力替代传统燃料进行发电，因此如何能大幅度提高太阳能装置的效率，已成为科技界的一个重要课题，分析一下目前传统的太阳能装置的安装方式，我们发现目前太阳能面板都是面对0方位，也就是正南方向，与地面斜交45°固定安装在地面上的，但是在北京，太阳夏至日早晨4：34.6从东方地平面上升起时，方位角是-111.3461°，是在太阳能面板的背后，傍晚19：25.4太阳落到地平面以下去，方位角为+111.3461°，而固定安装的太阳能面板上初见阳光在早上6：08.7，到了下午17：51.3阳光就从面板上消失了，一早、一晚共有3.14个小时太阳能面板都见不到阳光，而其余时间太阳全年几乎每时、每刻都是斜照在太阳能面板上的，计算得知：如果采取跟踪方式，能使阳光从早到晚都一直是垂直照射在太阳能面板上，在北京全年可以提高太阳辐射的照度总量69％，在广州，可以提高78％，再加上斜照时由于太阳辐射的照度过低，光伏电池不能发电，实际上不跟踪年平均每天能发电的时间不超过5个小时，而跟踪则年平均每天能发电的时间可达满满的12小时，跟踪可以使发电能力提高一倍以上，因此跟踪太阳就成为人们新的追求目标，但是到目前为止，国内外许多太阳能跟踪发明都没有摆脱必须配备昂贵的电子计算机进行程序计算才能准确跟踪的困扰，其结果使跟踪设备的投资远远大于收益，失去了推广价值，其主要失误在于这些发明都是把其设备运转的基准面设在与其当地地平面平行所致。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是设计一种跟踪装置，不论把它安装到地球的哪个纬度上，不论春、夏、秋、冬太阳怎样变换轨道，都不必配备计算机进行程序计算，就能使太阳能面板时时、刻刻100％的垂直面对阳光射来的方向，时时、刻刻准确跟踪太阳的方位和高度的变化。那就是要把设备模拟安装在南、北极地区一样，使设备运行的基准面平行于地球赤道平面。

本实用新型由纬度修正、方位角跟踪和赤纬角跟踪三个部分组成：在底盘上安装一个纬度修正盘，盘面垂直于当地地面，盘的一侧边缘上装有轴套，垂直于轴套固结了一块平板底座，轴套内插入方位角跟踪转轴，转动纬度修正盘使方位角跟踪转轴平行于地球的南、北极轴线，即完成了本装置的基准面设置，方位角跟踪转轴上安装有涡轮，蜗杆由安装在平板底座上的方位角跟踪电机带动，转轴上方装有一个“S”形支架，太阳能面板通过一根水平转轴安装在”S”形支架的上、中段之间的拐点上，”S”形支架的端部安装了一个牵引线的上滑轮，太阳能面板背面的中点，垂直固结着一根摆杆，摆杆端部为以水平转轴为中心的弧形面，纬度修正盘的上方平板上还安装了一只专司赤纬角跟踪的正弦波发生器，正弦波发生器的盘面平行于方位角跟踪转轴，盘的周边装有涡轮，其蜗杆受一只同轴棘轮的带动，使正弦波发生器每年旋转一周， 涡轮的边缘上装有一根短桩，短桩顶部安装了一个小轴承，小轴承插在一根水平导槽内，水平导槽的两端开孔，孔内穿过两根平行于正弦波发生器盘面的滑动杆，滑动杆的两端是固结在正弦波发生器底座上的，因此滑动杆限制了导槽只能平行于方位角跟踪转轴作往复运动，导槽的中间点上、下各系着一根牵引索，上牵引索的上端系在摆杆弧形面的上端，下牵引索通过上、下滑轮系在摆杆弧形面的下端，牵引索牵动太阳能面板背面的摆杆，摆杆撬动太阳能面板作仰、俯运动。

首先要把纬度修正盘盘面调整到与当地的子午线平行，然后调整方位角跟踪转轴，使之与地球的南北极轴线平行，在北半球，其顶端是正好指向北极星的，此时太阳能面板的法线应该是正对着当地正南方向的，在南半球则正相反，此时太阳能面板的法线应该是正对着当地正北方向的，方位角跟踪电机带动方位角跟踪转轴以均匀的速度每小时顺时针旋转15°，就能准确的对太阳的方位角进行跟踪；赤纬角跟踪电机带动正弦波发生器也是以均匀速度每天旋转0.9863°，每年旋转一周，设计时使太阳能面板水平转轴与摆杆弧面之间的距离L＝2.3072r，式中r为正弦波发生器上短桩到转盘中心的距离，摆杆撬动太阳能面板做每年一个来回的仰、俯运动，就能使太阳能面板的法线每天都能准确跟踪太阳的赤纬角变化。

本实用新型可以用于安装光伏电池发电装置，在南、北纬度23.43°以上地区也可以直接用于生产热水的装置，在南、北纬度23.43°之间地区，对水箱进行适当的改造，也可用于生产热水的装置。