用于太陽(yáng)能系統(tǒng)的基于光纖的傳輸系統(tǒng)及其提供和使用方法
【專利摘要】在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)可包括：（a）至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器，該至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器具有：（1）一個(gè)或多個(gè)光纖電纜；（2）具有構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射聚焦至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中的聚焦光學(xué)器件的接收器；以及（3）構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器的至少一個(gè)聚光反射器；以及（b）聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件，該一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量。公開(kāi)了其它實(shí)施例。
【專利說(shuō)明】用于太陽(yáng)能系統(tǒng)的基于光纖的傳輸系統(tǒng)及其提供和使用方
法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求享有2011年I月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/432，955號(hào)的權(quán)益。【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體上涉及一種太陽(yáng)能系統(tǒng)，更具體地，涉及利用在太陽(yáng)能收集器與定位在遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換元件之間的光纖束，以及提供并使用它的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]主要存在四種太陽(yáng)能利用技術(shù)。表示為被動(dòng)式太陽(yáng)能裝置的第一種技術(shù)采取太陽(yáng)能加熱器和屋頂太陽(yáng)能電池板的形式，在下面延伸的管子只是由入射的太陽(yáng)能輻射加熱；熱傳遞到通過(guò)被動(dòng)式太陽(yáng)能裝置的流體或空氣。然而，被動(dòng)式太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度一般太低以至于不能直接用于在高溫高壓下需要熱量的大多數(shù)應(yīng)用(例如，運(yùn)轉(zhuǎn)中的HVAC(采暖通風(fēng)與空調(diào))、工業(yè)過(guò)程熱、渦輪機(jī)等)。另一種太陽(yáng)能技術(shù)采用包括半導(dǎo)體器件的平板太陽(yáng)能光伏(PV)電池的形式。這些器件將入射的太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)換成電；電能輸出是PV電池陣列的面積的直接函數(shù)。
[0005]太陽(yáng)能“聚集器”被認(rèn)為是另一種，其被設(shè)計(jì)為將入射的太陽(yáng)輻射從大區(qū)域反射到更小的聚焦區(qū)上以聚集(收集)太陽(yáng)輻射，從而產(chǎn)生可傳遞至在聚焦區(qū)流動(dòng)的流體的大量熱(從而實(shí)現(xiàn)更高的溫度和壓力)，適于:(a)需要期望質(zhì)量的熱的各種應(yīng)用，例如工業(yè)過(guò)程熱、HVAC加熱和冷卻、脫鹽、脫水等；(b)產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)從而發(fā)電。
[0006]近來(lái)，已經(jīng)探索出混合技術(shù)，其中，太陽(yáng)能收集器連同特殊類型的PV電池一起使用；太陽(yáng)能聚集技術(shù)使高強(qiáng)度的太陽(yáng)輻射光束指向收集器的聚焦區(qū)處專門的小數(shù)量光伏電池(被稱為聚集器PV電池)上。因此，連同PV電池一起的聚集太陽(yáng)能收集器相對(duì)于平板收集器的優(yōu)點(diǎn)在于，它們利用基本上更小量的半導(dǎo)體材料，同時(shí)在產(chǎn)生電能上效率更高。
[0007]在任何情況下，太陽(yáng)能聚集器技術(shù)無(wú)論在需要熱還是需要電還是兩者都需要的應(yīng)用中都是最廣泛使用的。與被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)或PV電池技術(shù)相比，太陽(yáng)能聚集器以低成本和聞效率提供熱。
[0008]無(wú)論所采用的太陽(yáng)能聚集器或收集器的類型如何，最常規(guī)的系統(tǒng)設(shè)置具有接收光學(xué)裝置的實(shí)際“接收結(jié)構(gòu)”(PV電池、熱/流體元件)。結(jié)果，接收結(jié)構(gòu)必須暴露到環(huán)境，并且受到損壞、周圍老化問(wèn)題等。
[0009]因此，對(duì)于允許保護(hù)接收結(jié)構(gòu)不受環(huán)境影響并允許更有效率且成本更低的太陽(yáng)能利用技術(shù)的設(shè)備或系統(tǒng)來(lái)說(shuō)存在需要或可能從中受益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]為了易于進(jìn)一步對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述，提供了下面的附圖，其中:
[0011]圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)的等距視圖；[0012]圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的圖1太陽(yáng)能系統(tǒng)的太陽(yáng)能收集器的側(cè)視圖；
[0013]圖3示出了沿著根據(jù)第一實(shí)施例的圖1太陽(yáng)能收集器的接收器的1-1線(圖1)的首丨J視圖;
[0014]圖4示出了根據(jù)第二實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)的等距視圖；
[0015]圖5示出了根據(jù)第三實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)的等距視圖；
[0016]圖6示出了根據(jù)第四實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)的等距視圖；
[0017]圖7示出了根據(jù)第五實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)的等距視圖；
[0018]圖8示出了將來(lái)自太陽(yáng)的光轉(zhuǎn)換為一種或多種其它能量形式的方法的實(shí)施例的流程圖；
[0019]圖9示出提供太陽(yáng)能系統(tǒng)以積聚太陽(yáng)輻射的方法的實(shí)施例的流程圖；
[0020]圖10示出了根據(jù)一實(shí)施例的提供至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器的行為的示例性實(shí)施例的流程圖；以及
[0021]圖11示出了根據(jù)一實(shí)施例的將一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接至一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件的行為的示例性實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使說(shuō)明簡(jiǎn)明且清楚，附圖示出了大體的構(gòu)建方式，并且可能省略了眾所周知的特征與技術(shù)的細(xì)節(jié)，以避免不必要地混淆本發(fā)明。此外，附圖中的元件不一定是按比例繪制的。例如，圖中一些元件的尺寸可能相對(duì)于其它元件被夸大以幫助改善對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解。不同圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0023]說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在的話)是用于相似元件之間的區(qū)分，而不一定是要說(shuō)明特定次序或時(shí)間順序。要理解的是，所使用的這些術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)那闆r下可以互換，從而本文所描述的實(shí)施例，例如能夠以不同于本文所示出或描述的順序操作。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及它們的任何變型旨在涵蓋非排他性的包括，從而包括一列元件的過(guò)程、方法、系統(tǒng)、制品、裝置或設(shè)備不一定局限為這些元件，而是可以包括未特別列出或這種過(guò)程、方法、系統(tǒng)、制品、裝置或設(shè)備所固有的其它元件。
[0024]說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語(yǔ)“左”、“右”、“前”、“后”、“頂”、“底”、“上方”、“下方”
等(如果存在的話)是用于說(shuō)明性的目的，而不一定是描述永久的相對(duì)位置。要理解的是，所使用的這些術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)那闆r下可以互換，從而本文所描述的本發(fā)明實(shí)施例，例如能夠以不同于本文所示出或描述的方位操作。
[0025]術(shù)語(yǔ)“聯(lián)接”、“聯(lián)接了”、“聯(lián)接著”、“聯(lián)接的”等應(yīng)當(dāng)被寬泛地理解，是指以電的、機(jī)械的和/或其它的方式連接兩個(gè)或更多個(gè)元件或信號(hào)。兩個(gè)或更多個(gè)電元件可以電聯(lián)接，但不能機(jī)械地或以其它方式聯(lián)接；兩個(gè)或更多個(gè)機(jī)械元件可以機(jī)械聯(lián)接，但不能電地或以其它方式聯(lián)接。聯(lián)接可以具有任何時(shí)間長(zhǎng)度，例如永久性的或半永久性的或僅是一瞬間。
[0026]“電聯(lián)接”等應(yīng)當(dāng)被寬泛地理解，包括涉及任何電信號(hào)的聯(lián)接，無(wú)論是功率信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和/或其它類型或電信號(hào)的組合?！皺C(jī)械聯(lián)接”等應(yīng)當(dāng)被寬泛地理解，包括所有類型的機(jī)械聯(lián)接。
[0027]在詞語(yǔ)“聯(lián)接”等附近的缺少“可移除地”、“可移除的”等字眼，不意味著所討論的聯(lián)接等是可移除的或者不是可移除的。
[0028]在一些示例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)可包括:(a)至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器，該至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器具有:(a) —個(gè)或多個(gè)光纖電纜；(2)具有構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射聚焦至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中的聚焦光學(xué)器件的接收器；以及(3)構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器的至少一個(gè)聚光反射器；以及(b)聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件，該一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量。
[0029]在許多實(shí)施例中，太陽(yáng)能陣列可包括:Ca)兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器，所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中的每一個(gè)具有:(I)接收器；(2)—個(gè)或多個(gè)聚光反射器，構(gòu)造成使光改變方向至接收器；以及(3)第一光纖束，接收器構(gòu)造成使光聚集到該第一光纖束中；
(b)組合裝置，聯(lián)接至所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中每個(gè)的第一光纖束，并構(gòu)造成使所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中每個(gè)的第一光纖束中的光聚集成聚集光；以及(c)至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置，聯(lián)接至組合裝置，該至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)造成使聚集光轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N或多種其它形式的能量。
[0030]各種實(shí)施例涉及一種將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量的方法。該方法可包括:使用至少一個(gè)第一聚光反射器使太陽(yáng)光改變方向至第一接收器；使光聚焦到第一接收器處的第一光纖束中；使用第一光纖束將光從第一接收器傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)轉(zhuǎn)換裝置；和使用所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置將光轉(zhuǎn)換為所述一種或多種其它形式的能量。
[0031]一些實(shí)施例涉及一種提供太陽(yáng)能系統(tǒng)以積聚太陽(yáng)輻射的方法。該方法可包括:提供至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器，提供至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器可包括:提供具有聚焦光學(xué)器件的接收器；提供構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器的至少一個(gè)聚光反射器；提供一個(gè)或多個(gè)光纖電纜；以及將聚焦光學(xué)器件聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜，從而聚焦光學(xué)器件使太陽(yáng)輻射聚焦到一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中；提供構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件；以及將所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件。
[0032]轉(zhuǎn)到附圖，圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)100的等距視圖。圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)100的太陽(yáng)能收集器120的側(cè)視圖。圖3示出了沿著根據(jù)第一實(shí)施例的太陽(yáng)能收集器120的接收器110的1-1線(圖1)的剖視圖。太陽(yáng)能系統(tǒng)100僅僅是示例性的，而不局限為本文給出的實(shí)施例。太陽(yáng)能系統(tǒng)100可以應(yīng)用于本文未具體示出或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。
[0033]轉(zhuǎn)到圖1-3，在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)100可包括:(a)至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器120 (即，太陽(yáng)能聚集器);以及(b)—個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換裝置或元件130，構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射(SP，光)轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量(例如，熱能、機(jī)械能和/或電能)。
[0034]在一些示例中，太陽(yáng)能收集器120可包括:(a)聯(lián)接至轉(zhuǎn)換元件130的一個(gè)或多個(gè)光纖電纜111 (即，光纖束);(b)接收器110 ; (c)構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器110的至少一個(gè)聚光反射器121 ;(d)支撐結(jié)構(gòu)122 ;以及(e)安裝結(jié)構(gòu)123。太陽(yáng)能系統(tǒng)100可以涉及太陽(yáng)能系統(tǒng)的各種改進(jìn)，這些改進(jìn)可以通過(guò)使用作為所收集的太陽(yáng)輻射的管道的光纖束以將收集到的太陽(yáng)輻射傳輸?shù)蕉ㄎ辉谶h(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0035]在圖1-2所示的示例中，接收器110位于聚光反射器121的聚焦區(qū)。在其它實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)次級(jí)反射器位于聚光反射器121 (即，初級(jí)反射器)的聚焦區(qū)，接收器110位于太陽(yáng)能收集器120的基部(S卩，在區(qū)域129)。在一些示例中，次級(jí)反射器可包括卡塞格倫反射器。
[0036]如圖3所示，接收器110可包括:(a)聚焦光學(xué)器件312，將太陽(yáng)輻射聚集到光纖電纜111中；(b)套圈結(jié)構(gòu)313，構(gòu)造成保持光纖電纜111的至少一部分(例如，光纖電纜111的端部)；以及(c)主體314，構(gòu)造成保持聚焦光學(xué)器件312、套圈結(jié)構(gòu)313和部分的光纖電纜 111。
[0037]在一些示例中，通過(guò)使反射器121 (圖1-2)聚集到聚焦光學(xué)器件312，而使太陽(yáng)輻射R改變方向。聚焦光學(xué)器件312可以與光纖電纜111光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，以使太陽(yáng)輻射R聚集或聚焦到光纖電纜111中。也就是說(shuō)，在一些示例中，進(jìn)來(lái)的太陽(yáng)輻射R通過(guò)位于接收器110內(nèi)的聚焦光學(xué)器件312。光纖電纜111定位在設(shè)置于接收器110內(nèi)的套圈結(jié)構(gòu)313內(nèi)并定位成用于接收來(lái)自聚焦光學(xué)器件312的聚焦輸出。
[0038]在一些示例中，聚焦光學(xué)器件312與光纖電纜111之間的區(qū)域315由空氣填充。在其它示例中，區(qū)域315可以由惰性氣體填充。在相同或不同的示例中，可以對(duì)區(qū)域315中的空氣或惰性氣體加壓。
[0039]在一些示例中，如果次級(jí)反射器(例如，卡塞格倫反射器)位于聚光反射器121的聚焦區(qū)(圖1和2)且如果接收器110位于太陽(yáng)能收集器120的基部，則接收器110不包括位于接收器110中的聚焦光學(xué)器件312。在這些示例中，次級(jí)反射器可以起到聚焦光學(xué)器件的作用。在其它示例中，太陽(yáng)能收集器120可包括次級(jí)反射器和聚焦光學(xué)器件312。
[0040]聚焦光學(xué)器件312可包括至少一個(gè)透鏡。該透鏡可以構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射R聚焦到光纖電纜111中。在相同或不同的示例中，透鏡和光纖束可以具有寬波段的防反射涂層和光學(xué)校正涂層。透鏡系統(tǒng)也可以由多個(gè)元件構(gòu)成，包括但不限于與聚光透鏡聯(lián)接的準(zhǔn)直透鏡。
[0041]在許多示例中，光纖電纜111可以是由兩根或更多根光學(xué)纖維構(gòu)成的束。光纖電纜111的一端可以聯(lián)接至接收器110以接收太陽(yáng)輻射R。光纖電纜111的另一端可以聯(lián)接至轉(zhuǎn)換元件130。轉(zhuǎn)換元件130可以將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為其它形式的能量。
[0042]使用光纖電纜111允許太陽(yáng)輻射R傳輸?shù)竭h(yuǎn)離太陽(yáng)能收集器120的位置，以轉(zhuǎn)換為另一形式的能量。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能系統(tǒng)在接收器處將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成其它形式的能量。在太陽(yáng)能系統(tǒng)100中使用光纖電纜111提供了若干優(yōu)點(diǎn)。首先，轉(zhuǎn)換元件不必與太陽(yáng)能收集器120位于同一地方。因此，例如，借助將太陽(yáng)輻射從接收器110運(yùn)送到轉(zhuǎn)換元件130的光纖電纜111，轉(zhuǎn)換元件可以放在位于與太陽(yáng)能收集器120間隔開(kāi)(例如，10米(m)、100m、1000m或更遠(yuǎn))的建筑物中。將轉(zhuǎn)換元件放在建筑物內(nèi)部可以增加轉(zhuǎn)換元件130的壽命并降低維護(hù)和安裝成本。
[0043]此外，正如下面針對(duì)圖4所示的第二實(shí)施例所描述的，使用圖1-3中的光纖電纜111允許來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器的太陽(yáng)輻射組合成單一的聚集太陽(yáng)光束。因此，代替具有多個(gè)轉(zhuǎn)換元件，太陽(yáng)能系統(tǒng)可以具有兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器之間共用的單一轉(zhuǎn)換元件。減少轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量可以增加系統(tǒng)的效率并顯著地降低成本。
[0044]圖1-3的光纖電纜111可以是多模光纖或單模光纖。構(gòu)成光纖束的各光纖的尺寸可以不同。光纖由內(nèi)芯和外護(hù)套構(gòu)成。在一些示例中，內(nèi)芯可以被制造為具有一個(gè)折射率，而外護(hù)套由具有不同折射率的材料(例如，透明材料)構(gòu)成。在各種實(shí)施例中，光纖束的直徑可以是太陽(yáng)能聚集器的大小和給定光纖在保持最大傳輸效率和適當(dāng)壽命的同時(shí)可以承受的最大強(qiáng)度的函數(shù)。
[0045]在一個(gè)實(shí)施例中，光纖電纜111可以具有約3毫米或約1-5毫米的共同直徑。在一個(gè)不例中，光纖電纜111中的每個(gè)光纖可以具有約9微米或約5-15微米的直徑。光纖電纜111可以具有允許大量太陽(yáng)輻射以小能量損失聚集到光纖電纜111中的高能量密度。例如，光纖電纜111可以具有每平方米9兆瓦的能量密度，每平方千米1/10分貝的損失。在一些示例中，每個(gè)光纖電纜111可以具有玻璃芯、塑料芯或空氣芯，芯周圍具有玻璃或塑料護(hù)套。在各種實(shí)施例中，每個(gè)光纖電纜111可以是光子晶體光纖。
[0046]聚光反射器121可以構(gòu)造成將入射的太陽(yáng)輻射從大區(qū)域反射到更小的聚焦區(qū)域上以聚集(即，收集)太陽(yáng)輻射。在一些示例中，聚光反射器121可以是拋物點(diǎn)聚集器。該拋物點(diǎn)聚集器可以包括布置成用于形成將進(jìn)來(lái)的太陽(yáng)輻射聚焦到單一聚焦區(qū)中的拋物柱面反射器的多個(gè)曲面鏡。
[0047]在其它實(shí)施例中，聚光反射器121可以具有紡錘超環(huán)面幾何形狀(例如，參見(jiàn)圖4的太陽(yáng)能收集器420、440、442和444)。也就是說(shuō)，在一些示例中，聚光反射器121可以包括兩個(gè)或更多個(gè)同心的反射器(如圖4所示)，每個(gè)反射器具有紡錘超環(huán)面幾何形狀。在各種示例中，同心反射器中的每個(gè)可包括以拱頂石的布置被保持在適當(dāng)位置的兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的反射花瓣。每個(gè)反射花瓣可以具有硬殼式構(gòu)造，其中反射花瓣的反射表面承受大多數(shù)的扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力。在其它實(shí)施例中，其它的幾何形狀和設(shè)計(jì)可以用于聚光反射器121(例如，太陽(yáng)能槽、菲涅耳反射器等)。
[0048]在各種實(shí)施例中，聚光反射器121可以由玻璃反射鏡(例如，諸如硝酸銀的反射表面涂層和用于保護(hù)反射表面的玻璃蓋)構(gòu)成。在其它示例中，聚光反射器121可以具有由鈍化鋁(或設(shè)置在另一材料的表面上的一層鈍化鋁)、高反射性介電材料、聚合物、超薄玻璃(例如，50微米或更小)等構(gòu)成的鏡面?？梢允褂酶鞣N合金和/或表面加工來(lái)提供聚光反射器121的期望程度的反射率。
[0049]在一些示例中，支撐結(jié)構(gòu)122可包括構(gòu)造成將太陽(yáng)能收集器120牢固地安裝到地上的混凝土墊或其它類似的結(jié)構(gòu)。安裝結(jié)構(gòu)123可用于將聚光反射器121連接到支撐結(jié)構(gòu)122。雖然沒(méi)有示出，但是在一些示例中，支撐結(jié)構(gòu)122和/或安裝結(jié)構(gòu)123可包括用于手動(dòng)和/或自動(dòng)地使聚光反射器121移動(dòng)以在一天或一年的時(shí)間內(nèi)追蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)和/或其它機(jī)械裝置。
[0050]轉(zhuǎn)換元件130可以構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射(即，光)轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量(例如，熱能、機(jī)械能、和/或電能)。轉(zhuǎn)換元件130光學(xué)地且機(jī)械地聯(lián)接至光纖電纜111，并構(gòu)造成從光纖電纜111接收聚集的太陽(yáng)輻射。
[0051]在一些示例中，轉(zhuǎn)換元件130可包括熱接收器(例如，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī))。在一些實(shí)施例中，來(lái)自光纖電纜111的聚集的太陽(yáng)輻射可以被導(dǎo)向(即，聚焦)至熱傳遞介質(zhì)(例如，各種流體、氣體或鹽)中。聚集的太陽(yáng)輻射可以對(duì)熱傳遞介質(zhì)進(jìn)行加熱，并可用于各種應(yīng)用中，包括工業(yè)過(guò)程熱、HVAC加熱和冷卻、脫鹽、脫水等，或者用于產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)從而發(fā)電。
[0052]在其它示例中，轉(zhuǎn)換元件130可以構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射直接轉(zhuǎn)換為電能。例如，轉(zhuǎn)換元件130可包括一個(gè)或多個(gè)光伏電池(例如，聚集器光伏電池)。在該示例中，來(lái)自光纖電纜111的聚集的太陽(yáng)輻射被聚集到將光轉(zhuǎn)換為電的太陽(yáng)能光伏材料的小區(qū)域上。在一個(gè)示例中，可以使用多結(jié)光伏電池。
[0053]此夕卜，太陽(yáng)能系統(tǒng)100可以通過(guò)將光學(xué)調(diào)制裝置(比如馬赫-曾德?tīng)?Mach-Zehnder)干涉儀)與轉(zhuǎn)換元件130整合來(lái)從所聚集的太陽(yáng)福射產(chǎn)生交流電(AC)電輸出信號(hào)。通過(guò)使用常規(guī)的電功率信號(hào)作為輸入到馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x的數(shù)據(jù)，聚集的太陽(yáng)福射可以被轉(zhuǎn)換為AC電輸出信號(hào)。
[0054]在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換元件130可包括各種轉(zhuǎn)換元件的組合。例如，來(lái)自光纖電纜111的聚集的太陽(yáng)輻射的第一部分可以被導(dǎo)入熱接收器中，太陽(yáng)輻射的第二部分可以被導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)光伏電池中。
[0055]在許多實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換元件130可以位于第一建筑物內(nèi)，太陽(yáng)能收集器120定位成與第一建筑物分開(kāi)或至少在其外部。在相同或不同的示例中，轉(zhuǎn)換元件130，除了與光纖電纜111聯(lián)接之外，不機(jī)械地聯(lián)接至太陽(yáng)能收集器120。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)換元件130可以遠(yuǎn)離太陽(yáng)能收集器120的物理位置而容納在建筑物或任何合適的結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且免受損壞或老化。而且，來(lái)自多個(gè)太陽(yáng)能收集器的光纖束可以被導(dǎo)入單一接收結(jié)構(gòu)中，從而總體上提供特別是與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能系統(tǒng)相比實(shí)現(xiàn)顯著的效率增加以及初始費(fèi)用和維護(hù)成本的顯著降低的太陽(yáng)能系統(tǒng)100、以及太陽(yáng)能收集器120和轉(zhuǎn)換元件130。效率可以增加約14%到約42%，成本可以減少約66%。作為一示例，典型的太陽(yáng)能收集器系統(tǒng)在沒(méi)有補(bǔ)貼情況下的每瓦特電(W)的成本是約$6/W，而本文描述的太陽(yáng)能系統(tǒng)可以具有約$2/W的成本。此外，可以使光纖束路徑延伸到住宅(或商業(yè))房屋中，光伏電池/熱電池等直接位于將要使用轉(zhuǎn)換為另一形式的太陽(yáng)能的建筑物中。聚能光伏電池的當(dāng)前方法的主要問(wèn)題是熱，其降低光伏電池效率并減少電池壽命。在減小熱影響的許多示例中，使用過(guò)濾器來(lái)去除那些不產(chǎn)生電能的波長(zhǎng)。不要的波長(zhǎng)可以丟棄到大氣中。在一些示例中，接收器130可以分離出用作聚能光伏電池的光的波長(zhǎng)并且用于此目的，同時(shí)將剩余波長(zhǎng)送至產(chǎn)生熱的熱轉(zhuǎn)換器。
[0056]轉(zhuǎn)到另一實(shí)施例，圖4示出根據(jù)第二實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)400的等距視圖。太陽(yáng)能系統(tǒng)400僅僅是示例性的，而不局限為本文給出的實(shí)施例。太陽(yáng)能系統(tǒng)400可以用于本文未具體示出或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。
[0057]在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)400可以是太陽(yáng)能收集器陣列，并可包括:(a)兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器420、440、442和444 ； (b)至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置或元件430，構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射(即，光)轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量(例如，熱能、機(jī)械能和/或電能)；(C)光纖電纜411、441、443、445和451 ; (d)組合裝置450，構(gòu)造成接收來(lái)自光纖電纜411、441、443和445的太陽(yáng)輻射，并構(gòu)造成將光纖電纜411、441、443和445的光聚集到光纖電纜451中。
[0058]在一些示例中，太陽(yáng)能收集器420可包括:(a)接收器410 ； (b)兩個(gè)或更多個(gè)聚光反射器424和425 ; (c)至少一個(gè)次級(jí)反射器412 ；(d)支撐結(jié)構(gòu)422 ;以及(e)安裝結(jié)構(gòu)423。在各種實(shí)施例中，光纖電纜411、441、443和445可以被認(rèn)為分別是太陽(yáng)能收集器420、
440、442和444的一部分，并且可以與光纖電纜111 (圖1)相似或相同。太陽(yáng)能系統(tǒng)400可以涉及太陽(yáng)能系統(tǒng)的各種改進(jìn)，這些改進(jìn)可以通過(guò)使用作為所收集的太陽(yáng)輻射的管道的光纖束以將收集到的太陽(yáng)輻射傳輸?shù)蕉ㄎ辉谶h(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0059]次級(jí)反射器412可以位于聚光反射器424和425 (即，初級(jí)反射器)的聚焦區(qū)，并且接收器410可以位于太陽(yáng)能收集器420的基部。在一些示例中，聚光反射器424和425可以使太陽(yáng)輻射改變方向至次級(jí)反射器412，該次級(jí)反射器412將輻射反射到接收器410上。在一些示例中，太陽(yáng)能收集器420可以被認(rèn)為是卡塞格倫系統(tǒng)。
[0060]在一些示例中，接收器410可以與圖3的接收器110相似或相同。類似地，轉(zhuǎn)換元件430可以與轉(zhuǎn)換元件130相似或相同。太陽(yáng)能收集器440、442和444可以與太陽(yáng)能收集器420相似或相同。在許多實(shí)施例中，光纖電纜411、441、443和445可以將太陽(yáng)能收集器420、440、442和444的接收器分別聯(lián)接至組合裝置450。
[0061]組合裝置450可以構(gòu)造成將來(lái)自光纖電纜411、441、443和445的太陽(yáng)輻射聚集到光纖電纜451中。光纖電纜451可以將聚集的太陽(yáng)輻射從組合裝置450傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換元件430。在一些示例中，組合裝置450可包括積分球(例如，烏布利希(Ulbrict)球)。積分球不一定必須是球，而在一些示例中，其具有另一形狀。
[0062]組合裝置450可以聯(lián)接至光纖電纜411、441、443和445以產(chǎn)生顯著地大于常規(guī)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的太陽(yáng)能聚集(例如，數(shù)千“太陽(yáng)”的能量的量級(jí))。
[0063]在各種示例中，太陽(yáng)能收集器420、440、442和444與組合裝置450和轉(zhuǎn)換元件430分開(kāi)。在許多實(shí)施例中，組合裝置450和轉(zhuǎn)換元件430位于第一結(jié)構(gòu)460中，太陽(yáng)能收集器420,440,442和444不位于第一結(jié)構(gòu)中或聯(lián)接至第一結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能收集器420、440、442和444定位成相距第一結(jié)構(gòu)460預(yù)定的非零距離(例如,5m、50m、500m或更遠(yuǎn)的距離)。
[0064]轉(zhuǎn)到另一實(shí)施例，圖5示出了根據(jù)第三實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)500的等距視圖。太陽(yáng)能系統(tǒng)500僅僅是示例性的，而不局限為本文給出的實(shí)施例。太陽(yáng)能系統(tǒng)500可以用于本文未具體示出或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。
[0065]在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)500可以是太陽(yáng)能收集器陣列，并可包括:(a)兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器520、540、542、544和546 ； (b)至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置或元件530，構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射(即，光)轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量(例如，熱能、機(jī)械能和/或電能)；
(c)光纖電纜511、541、543、545和547 ；(d)組合裝置550，聯(lián)接至光纖電纜511、541、543、545和547。在一些示例中，光纖電纜511、541、543、545和547可以被認(rèn)為分別是太陽(yáng)能收集器 520、540、542、544 和 546 的一部分。
[0066]太陽(yáng)能收集器520、540、542、544和546可以與圖1和4的太陽(yáng)能收集器120或420分別相似或相同。光纖電纜511、541、543、545和547分別將太陽(yáng)能收集器520、540、542、544和546聯(lián)接至組合裝置550，并且可以與光纖電纜111 (圖1 )、411、441、443和/或445(圖4)相似或相同。在一些不例中，組合裝置550可以是積分球。
[0067]在一些示例中，轉(zhuǎn)換元件530可包括:(a)兩個(gè)或更多個(gè)熱轉(zhuǎn)換元件531、533、534、535和536 ;以及(b)熱交換器537。熱轉(zhuǎn)換元件531、533、534、535和536可以位于組合裝置550內(nèi)。每個(gè)熱轉(zhuǎn)換元件531、533、534、535和536設(shè)置成分別接收沿著光纖電纜511、541、543、545和547傳播的信號(hào)。然后來(lái)自全部光纖電纜511、541、543、545和547的熱能通過(guò)熱交換器537，熱交換器537包括熱流體輸入/輸出路徑，如圖5所示。
[0068]在圖5所不的實(shí)施例中，光纖電纜511、541、543、545和547聚集以形成光學(xué)鍋爐(optical boiler),構(gòu)造成產(chǎn)生數(shù)量級(jí)相對(duì)于基于太陽(yáng)福射的傳統(tǒng)熱系統(tǒng)提高的熱能。
[0069]此外，使用太陽(yáng)能系統(tǒng)500，還可以通過(guò)將光學(xué)調(diào)制裝置(比如馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x)與轉(zhuǎn)換元件530進(jìn)行整合來(lái)從沿著光纖電纜511、541、543、545和547傳播的進(jìn)來(lái)輻射中產(chǎn)生AC電輸出信號(hào)。通過(guò)使用常規(guī)的電功率信號(hào)作為輸入到馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x的數(shù)據(jù)，聚集的太陽(yáng)輻射可以被轉(zhuǎn)換為AC電輸出信號(hào)。
[0070]組合裝置550和轉(zhuǎn)換元件530可以位于遠(yuǎn)離太陽(yáng)能收集器520、540、542、544和546 一定距離的位置。在一些示例中，組合裝置550和轉(zhuǎn)換元件530容納在保護(hù)性結(jié)構(gòu)中，太陽(yáng)能收集器520、540、542、544和546位于該保護(hù)性結(jié)構(gòu)的外部。組合裝置550可以是積分球，但也可以使用任何允許將兩根或更多根光纖組合成單一光纖的光學(xué)技術(shù)。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器的輸出可以組合成單一光纖束，以降低將能量傳輸?shù)竭h(yuǎn)程位置的成本。組合兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器的輸出對(duì)總聚光比(增加的能量密度)具有相加效應(yīng)?？偩酃獗鹊脑黾訉?duì)于蒸汽渦輪機(jī)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽可能是特別有益的。
[0071]轉(zhuǎn)到另一實(shí)施例，圖6示出了根據(jù)第四實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)600的等距視圖。太陽(yáng)能系統(tǒng)600僅僅是示例性的，而不局限為本文給出的實(shí)施例。太陽(yáng)能系統(tǒng)600可以用于本文未具體示出或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。
[0072]在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)600可以是太陽(yáng)能收集器陣列，并可包括:(a)兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器620、640和642 ； (b)至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置或元件430，構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射(即，光)轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量(例如，熱能、機(jī)械能和/或電能);(c) 一個(gè)或多個(gè)光纖電纜611 ;以及(d)聯(lián)接至光纖電纜611的接收器610。在一些示例中，接收器610和光纖電纜可以被認(rèn)為分別是太陽(yáng)能收集器620、640和642的一部分。
[0073]在一些示例中，太陽(yáng)能收集器620可包括:(a)至少一個(gè)聚光反射器621 ； (b)支撐結(jié)構(gòu)622 ;以及(c)安裝結(jié)構(gòu)623。太陽(yáng)能系統(tǒng)600可以涉及太陽(yáng)能系統(tǒng)的各種改進(jìn)，這些改進(jìn)可以通過(guò)使用作為所收集的太陽(yáng)輻射的管道的光纖束以將收集到的太陽(yáng)輻射傳輸?shù)蕉ㄎ辉谶h(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換元件430來(lái)實(shí)現(xiàn)。太陽(yáng)能收集器640和642可以與太陽(yáng)能收集器620相似或相同。
[0074]在該示例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)600具有太陽(yáng)能發(fā)電塔的構(gòu)造。即，代替每個(gè)太陽(yáng)能收集器620、640和642具有其自身的接收器，接收器610位于發(fā)電塔615處。
[0075]太陽(yáng)能收集器620、640和642使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器610。接收器610使改變方向的太陽(yáng)輻射聚焦至光纖電纜611。在一些示例中，接收器610可以被認(rèn)為是太陽(yáng)能收集器620、640和642中的一個(gè)或多個(gè)的一部分。光纖電纜611將聚集的輻射從接收器610傳輸?shù)蕉ㄎ辉谶h(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換兀件430。光纖電纜611可以與光纖電纜111 (圖1)、411、
441、443、445、447 (圖 4)、511、541、543、545 和 / 或 547 (圖 5)相似或相同。此外，在一些實(shí)施例中，光纖電纜611可以被認(rèn)為是太陽(yáng)能收集器620、640和642中的一個(gè)或多個(gè)的一部分。
[0076]轉(zhuǎn)到另一實(shí)施例，圖1示出了根據(jù)第五實(shí)施例的太陽(yáng)能系統(tǒng)700的等距視圖。太陽(yáng)能系統(tǒng)700僅僅是示例性的，而不局限為本文給出的實(shí)施例。太陽(yáng)能系統(tǒng)700可以用于本文未具體示出或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。
[0077]在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能系統(tǒng)700可包括:Ca)至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器720 ；以及(b)—個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換裝置或元件130，構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射(S卩，光)轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量(例如，熱能、機(jī)械能和/或電能)。
[0078]在一些示例中，太陽(yáng)能收集器720可包括:(a)—個(gè)或多個(gè)光纖電纜711，聯(lián)接至轉(zhuǎn)換元件130 ； (b)接收器710 ; (c)至少一個(gè)聚光反射器721，構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器710 ;(d)支撐結(jié)構(gòu)722 ;以及(e)安裝結(jié)構(gòu)723。太陽(yáng)能系統(tǒng)700可以涉及太陽(yáng)能系統(tǒng)的各種改進(jìn)，這些改進(jìn)可以通過(guò)使用作為所收集的太陽(yáng)輻射的管道的光纖束以將收集到的太陽(yáng)輻射傳輸?shù)蕉ㄎ辉谶h(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換元件130來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0079]在該實(shí)施例中，聚光反射器721可以是拋物面槽式收集器。拋物面槽式收集器使用具有拋物面形橫截面的細(xì)長(zhǎng)反射槽，以沿著延伸通過(guò)形成槽的拋物面元件的焦點(diǎn)的焦線來(lái)聚集太陽(yáng)輻射。在該實(shí)施例中，接收器710定位成沿著拋物面槽的焦線。接收器710包括構(gòu)造成將由聚光反射器721改變方向的太陽(yáng)輻射聚焦到光纖電纜711中的聚焦光學(xué)器件。光纖電纜711將聚集的輻射從接收器710傳輸?shù)蕉ㄎ辉谶h(yuǎn)處的轉(zhuǎn)換元件130。
[0080]圖8示出了將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量的方法800的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。方法800僅僅是示例性的，而不局限為本文給出的實(shí)施例。方法800可以用于本文未具體示出或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。在一些實(shí)施例中，方法800的行為、步驟和/或過(guò)程可以由給出的順序執(zhí)行。在其它實(shí)施例中，方法800的行為、步驟和/或過(guò)程可以由任何其它合適的順序執(zhí)行。在其它實(shí)施例中，方法800的行為、步驟和/或過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)可以組合或省略。
[0081]參照?qǐng)D8，方法800包括使用至少一個(gè)第一聚光反射器使太陽(yáng)光改變方向至第一接收器的行為870。作為一示例，聚光反射器可以與圖1、4、4、6和7的聚光反射器121、424、425、621或721相似或相同。第一接收器可以與圖1、4、5、6和7的接收器110、410、510、610或710相似或相同。
[0082]隨后，圖8的方法800包括在第一接收器處將光聚焦到第一光纖束中的行為871。作為一不例，第一光纖束可以與圖1、4、5、6和7中的光纖電纜111、411、511、611或711相
似或相同。在一些示例中，第一接收器可以包括可用于將光聚焦到第一光纖束的聚焦光學(xué)器件。
[0083]接下來(lái)，圖8的方法800包括使用第一光纖束來(lái)傳輸光的行為872。
[0084]圖8的方法800接下來(lái)是使用至少一個(gè)第二聚光反射器將太陽(yáng)光改變方向至第二接收器中的行為873。在一些示例中，行為873可以與行為870相似或相同。
[0085]隨后，圖8的方法800包括將來(lái)自所述至少一個(gè)第二聚光反射器的光聚焦到第二接收器處的第二光纖束中的行為874。在一些示例中，行為874可以與行為871相似或相同。在其它示例中，來(lái)自所述至少一個(gè)第二聚光反射器的光被聚焦到第一接收器處的第一光纖束中。
[0086]接下來(lái)，圖8的方法800包括使用第二光纖束來(lái)傳輸光的行為875。在一些示例中，行為875可以與行為872相似或相同。在其它不例中，使用第一光纖束來(lái)傳輸來(lái)自第二聚光反射器的光。在另外的示例中，方法800可包括與行為873-875相似的針對(duì)額外的聚光反射器和接收器的額外行為。
[0087]隨后，圖8的方法800包括使來(lái)自第一接收器的光和來(lái)自第二接收器的光組合的行為876。在一些示例中，可以使用組合裝置(例如，圖4和5的組合裝置450或550)將來(lái)自第一接收器的光和來(lái)自第二接收器的光進(jìn)行組合。
[0088]圖8的方法800接下來(lái)是使用至少轉(zhuǎn)換元件將光轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量的行為877。在一些示例中，光可以被轉(zhuǎn)換為熱能、機(jī)械能和/或電能。作為一示例，轉(zhuǎn)換元件可以與圖1、4和5的轉(zhuǎn)換元件130、430或530相似或相同。
[0089]圖9示出了提供太陽(yáng)能系統(tǒng)以積聚太陽(yáng)輻射的方法900的實(shí)施例的流程圖。方法900僅僅是示例性的，而不局限為本文給出的實(shí)施例。方法900可以用于本文未具體示出或描述的許多不同的實(shí)施例或示例中。在一些實(shí)施例中，方法900的行為、步驟和/或過(guò)程可以由給出的順序執(zhí)行。在其它實(shí)施例中，方法900的行為、步驟和/或過(guò)程可以由任何其它合適的順序執(zhí)行。在其它實(shí)施例中，方法900的行為、步驟和/或過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)可以組合或省略。
[0090]參照?qǐng)D9，方法900包括提供至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器的行為970。作為一示例，太陽(yáng)能收集器可以與圖1、4、5、6和7的太陽(yáng)能收集器120,420 (和/或440、442、446)、520 (和/或540、542、544、546)、620(和/或640、642)、或720相似或相同。在一些實(shí)施例中，圖10示出了根據(jù)一實(shí)施例的提供至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器的行為970的示例性實(shí)施例的流程圖。
[0091]參照?qǐng)D10，行為970包括提供具有聚焦光學(xué)器件的接收器的步驟1082。作為一示例，接收器可以與圖1、4、5、6和7的接收器110、410、510、610或710相似或相同。聚焦光學(xué)器件可以與圖3的聚焦光學(xué)器件312相似或相同。
[0092]圖10中的行為970接下來(lái)是提供構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器的至少一個(gè)聚光反射器的步驟1083。作為一示例，聚光反射器可以與圖1、4、4、6和7的聚光反射器121、424、425、621 或 721 相似或相同。
[0093]隨后，圖10的行為970包括提供一個(gè)或多個(gè)光纖電纜的步驟1084。作為一示例，光纖電纜可以與圖1、4、5、6和7的光纖電纜111、411、511、611或711相似或相同。
[0094]接下來(lái)，圖10的行為970包括使聚焦光學(xué)器件聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜，從而聚焦光學(xué)器件將太陽(yáng)輻射聚焦到所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中的步驟1085。聚焦光學(xué)器件可以用與如圖3所示的光纖電纜111聯(lián)接至聚焦光學(xué)器件312的方式相似或相同的方式聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜。在步驟1085之后，行為970完成。
[0095]再回來(lái)參照?qǐng)D9，圖9的方法900接下來(lái)是提供構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件的行為971。作為一示例，轉(zhuǎn)換元件可以與圖1、4和5的轉(zhuǎn)換元件130、430或530相似或相同。
[0096]在一些示例中，圖9的方法900包括提供構(gòu)造成將來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器的太陽(yáng)輻射組合起來(lái)的組合裝置的可選行為972。作為一示例，組合裝置可以與圖4和5的組合裝置450或550相似或相同。
[0097]隨后，圖9的方法900包括將所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件的行為973。在一些示例中，圖11示出行為973的示例性實(shí)施例的流程圖。
[0098]參照?qǐng)D11，行為973包括將所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接至組合裝置的步驟1182。
[0099]圖11的行為973接下來(lái)是將組合裝置聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件的步驟1183。在步驟1183之后，行為973和方法900完成。
[0100]雖然已經(jīng)參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的條件下，可以做出各種改變。因此，本發(fā)明實(shí)施例的公開(kāi)旨在說(shuō)明本發(fā)明的范圍，而不是限制性的。所希望的是，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅受限于所附權(quán)利要求所要求的程度。例如，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，顯而易見(jiàn)的是，圖8的行為870-877、圖9的行為970-973、圖10的步驟1082-1085、以及圖11的步驟1182-1183可以由許多不同的行為、步驟構(gòu)成且可以由許多不同的模塊以許多不同的順序來(lái)執(zhí)行，也就是可以改變圖1-11的任何元件，并且前面對(duì)這些實(shí)施例的某些討論不一定表示是對(duì)所有可能實(shí)施例的完整描述。
[0101]任一特定權(quán)利要求中所要求的所有要素是該特定權(quán)利要求所要求保護(hù)的實(shí)施例所必需的。因此，替換一個(gè)或多個(gè)所要求保護(hù)的要素構(gòu)成重建而非修復(fù)。此外，已經(jīng)針對(duì)具體實(shí)施例描述了益處、其它優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題解決方案。然而，這些益處、其它優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題解決方案、以及任何可能導(dǎo)致任意益處、優(yōu)點(diǎn)或解決方案產(chǎn)生或變得更明確的任何一個(gè)或多個(gè)要素，不應(yīng)被解釋為是任意或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的、或必要的特征或要素，除非這些益處、優(yōu)點(diǎn)、解決方案或要素記載在權(quán)利要求中。
[0102]此外，如果本文公開(kāi)的實(shí)施例和/或限制條件:(I)在權(quán)利要求中未明確要求；以及(2)是或潛在地是等同原則下權(quán)利要求中述及的要素和/或限制條件的等同物，則這些實(shí)施例和限制條件并非在貢獻(xiàn)原則下用于向公眾公開(kāi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器，該至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器包括: 一個(gè)或多個(gè)光纖電纜； 接收器，該接收器包括: 聚焦光學(xué)器件，構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射聚焦至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中；以及至少一個(gè)聚光反射器，構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器；以及聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件，該一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述聚焦光學(xué)器件包括構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射聚焦至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中的透鏡。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述接收器聯(lián)接至所述至少一個(gè)聚光反射器，并且位于所述至少一個(gè)聚光反射器的聚焦區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述至少一個(gè)聚光反射器包括: 次級(jí)反射器，構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至所述接收器；以及 初級(jí)反射器，構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改`變方向至所述次級(jí)反射器。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述至少一個(gè)聚光反射器包括: 第一聚光反射器，構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至所述接收器；以及第二聚光反射器，定位成鄰近所述第一聚光反射器且構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至所述接收器。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件位于第一建筑物內(nèi)；以及 除了所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜的至少一部分之外，所述至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器位于第一建筑物的外部。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件除了與所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接之外不機(jī)械地聯(lián)接至太陽(yáng)能電池陣列。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件包括熱接收器。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件包括聚集器光伏電池。
10.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中: 所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射至少部分地轉(zhuǎn)換為電能。
11.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，還包括: 積分球；以及 至少一個(gè)第二太陽(yáng)能收集器，該至少一個(gè)第二太陽(yáng)能收集器包括: 一個(gè)或多個(gè)第二光纖電纜；第二接收器，該第二接收器包括: 第二聚焦光學(xué)器件，構(gòu)造成將第二太陽(yáng)輻射聚焦至所述一個(gè)或多個(gè)第二光纖電纜中；以及 至少一個(gè)第二聚光反射器，構(gòu)造成使第二太陽(yáng)輻射改變方向至第二接收器， 其中: 所述積分球聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜和所述一個(gè)或多個(gè)第二光纖電纜，并且構(gòu)造成使所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中的太陽(yáng)輻射和所述一個(gè)或多個(gè)第二光纖電纜中的第二太陽(yáng)輻射組合成聚集的太陽(yáng)輻射；并且 所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件構(gòu)造成將該聚集的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為所述一種或多種其它形式的能量。
12.—種太陽(yáng)能陣列，包括: 兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器，所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中的每一個(gè)包括: 接收器； 一個(gè)或多個(gè)聚光反射器，構(gòu)造成使光改變方向至接收器；以及 第一光纖束，所述接收器構(gòu)造成使光聚集到該第一光纖束中； 組合裝置，聯(lián)接至所述兩 個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中每個(gè)的第一光纖束，并且構(gòu)造成使所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中每個(gè)的第一光纖束中的光聚集成聚集光；以及 聯(lián)接至所述組合裝置的至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置，該至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)造成使聚集光轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N或多種其它形式的能量。
13.如權(quán)利要求12所述的太陽(yáng)能陣列，其中: 所述組合裝置包括積分球。
14.如權(quán)利要求12或13所述的太陽(yáng)能陣列，其中: 所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器，除了第一光纖束的一部分以外，與所述組合裝置和所述至少一個(gè)接收裝置分開(kāi)。
15.如權(quán)利要求12、13或14所述的太陽(yáng)能陣列，其中: 所述組合裝置和所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置位于第一結(jié)構(gòu)中； 所述接收器和所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中每個(gè)的所述一個(gè)或多個(gè)聚光反射器不位于第一結(jié)構(gòu)中；并且 所述接收器和所述兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器中每個(gè)的所述一個(gè)或多個(gè)聚光反射器定位成與第一結(jié)構(gòu)相距預(yù)定的非零距離。
16.—種將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量的方法,該方法包括: 使太陽(yáng)光從至少一個(gè)第一聚光反射器改變方向至第一接收器； 使太陽(yáng)光聚焦到第一接收器處的第一光纖束中； 使用所述第一光纖束以將太陽(yáng)光從該第一接收器傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)轉(zhuǎn)換裝置；并且 使用所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為所述一種或多種其它形式的能量。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 在轉(zhuǎn)換太陽(yáng)光之前，使來(lái)自所述接收器的太陽(yáng)光與來(lái)自一個(gè)或多個(gè)第二接收器的其它太陽(yáng)光組合。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括:使用至少一個(gè)第二聚光反射器使其它太陽(yáng)光改變方向至第二接收器； 使所述其它太陽(yáng)光聚焦到在第二接收器處的第二光纖束中； 使用第二光纖束以將所述其它太陽(yáng)光從第二接收器傳輸?shù)剿鲋辽俎D(zhuǎn)換裝置；并且 使用所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置將所述其它太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為所述一種或多種其它形式的能量。
19.一種提供太陽(yáng)能系統(tǒng)以積聚太陽(yáng)輻射的方法，該方法包括: 提供至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器，包括: 提供具有聚焦光學(xué)器件的接收器； 提供構(gòu)造成使太陽(yáng)輻射改變方向至接收器的至少一個(gè)聚光反射器； 提供一個(gè)或多個(gè)光纖電纜；以及 將所述聚焦光學(xué)器件聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜，從而聚焦光學(xué)器件使太陽(yáng)輻射聚焦到一個(gè)或多個(gè)光纖電纜中； 提供構(gòu)造成將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為一種或多種其它形式的能量的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件；以及 將所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括: 提供組合裝置，該組合裝置聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜，并構(gòu)造成將來(lái)自所述至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器中的兩個(gè)或更多個(gè)太陽(yáng)能收集器的太陽(yáng)輻射組合成聚集的太陽(yáng)輻射，其中: 將所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件包括: 將所述一個(gè)或多個(gè)光纖電纜聯(lián)接至所述組合裝置；以及 將所述組合裝置聯(lián)接至所述一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件。
【文檔編號(hào)】G02B6/04GK103429967SQ201280013493
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月14日
【發(fā)明者】J.S.范格曼 申請(qǐng)人:賽瓦技術(shù)股份有限公司