Концентрирующее солнечное устройство

Изобретение относится к получению экологически чистой энергии, в частности к концентрирующему солнечному устройству. Концентрирующее солнечное устройство содержит два светоприемных устройства (110, 120). Первое светоприемное устройство (110) имеет по существу горизонтальную первую светоприемную поверхность (111). Второе светоприемное устройство (120) имеет вторую светоприемную поверхность (121), которая является по существу вертикальной относительно первой светоприемной поверхности (111). Первое светоприемное устройство (110) является устройством использования световой энергии. Второе светоприемное устройство (120) является пропускающей астигматической линзой Френеля или отражающей астигматической линзой Френеля, при этом второй светоприемный элемент по меньшей мере частично расположен в центральной области первой светоприемной поверхности. Вследствие относительного взаимного расположения второго светоприемного устройства (120) и первого светоприемного устройства (110), солнечный свет освещает первую светоприемную поверхность (111) после прохождения через вторую светоприемную поверхность (121). Посредством обеспечения по существу вертикальной линзы Френеля на пути света перед устройством использования солнечной энергии, упомянутое устройство может адаптироваться к отклонению Солнца на относительно большой угол без активного отслеживания Солнца. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее раскрытие относится к экологически чистой энергии и, в частности, к концентрирующему солнечному устройству.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Солнечные энергетические системы стали более широко использоваться с повышением значимости защиты окружающей среды. Доступные солнечные энергетические системы могут быть разделены на две группы: неконцентрирующие солнечные энергетические системы и концентрирующие солнечные энергетические системы.

Неконцентрирующая солнечная энергетическая система, главным образом, использует фотогальванические панели для прямого сбора солнечного света. Однако, поскольку для сбора достаточного количества солнечного света требуются множественные фотогальванические панели, занимаются большие площади земли, что приводит к большим затратам и низкой эффективности использования земли.

Концентрирующая солнечная энергетическая система обычно фокусирует солнечный свет на устройство использования солнечной энергии через оптические линзы, так что устройство использования солнечной энергии, имеющее меньшую площадь, может получать солнечный свет, сконцентрированный линзами, имеющими относительно большую площадь; следовательно, эта система имеет хорошую способность собирать солнечную энергию. Однако такие эффекты обычно работают только тогда, когда концентрирующая солнечная энергетическая система используется совместно с системой отслеживания Солнца, которая обычно имеет сложную конструкцию, что приводит к увеличению стоимости полной системы.

Таким образом, необходимо разработать концентрирующую солнечную систему, которая сможет как увеличить сбор солнечной энергии, так и обеспечить уменьшение стоимости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему раскрытию, обеспечено концентрирующее солнечное устройство, содержащее два светоприемных устройства. Первое светоприемное устройство имеет первую светоприемную поверхность, которая является по существу плосколежащей. Второе светоприемное устройство имеет вторую светоприемную поверхность, которая является по существу вертикальной относительно первой светоприемной поверхности. Первое светоприемное устройство является устройством использования солнечной энергии или комбинацией устройства использования солнечной энергии и светонаправляющего устройства. Второе светоприемное устройство выбирают из группы, состоящей из: пропускающей концентрирующей линзы Френеля, отражающей концентрирующей линзы Френеля, пропускающей астигматической линзы Френеля и отражающей астигматической линзы Френеля. Относительное взаимное расположение второго светоприемного устройства и первого светоприемного устройства сконфигурировано таким образом, что оно заставляет солнечный свет освещать первую светоприемную поверхность после прохождения через вторую светоприемную поверхность.

Согласно концентрирующему солнечному устройству настоящего раскрытия, посредством обеспечения по существу вертикальной линзы Френеля на пути света перед устройством использования солнечной энергии, упомянутое устройство может адаптироваться к отклонению Солнца на относительно большой угол без активного отслеживания Солнца, и, таким образом, имеет очень высокие стоимостные характеристики. Используемая вертикальная линза Френеля может быть либо концентрирующей, либо астигматической, либо пропускающей, либо отражающей, и может быть выбрана согласно конструктивным потребностям.

Вышеупомянутое устройство может быть дополнительно использовано вместе с другими концентрирующими устройствами, такими как сужающееся светонаправляющее устройство, расположенное перед устройством использования солнечной энергии, отражающая панель, расположенная на одной или нескольких сторонах первой светоприемной поверхности, и т.д., в результате чего более высокая степень концентрации обеспечивается с меньшими затратами.

Конкретные примеры согласно настоящему раскрытию будут подробно описаны ниже со ссылкой на сопутствующие чертежи. Числа или порядковые номера, используемые здесь, такие как «первый», «второй» и т.д., являются только иллюстративными и не имеют ограничивающего значения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является схематическим изображением концентрирующего солнечного устройства первого варианта осуществления;

Фиг. 2 является схематическим изображением концентрирующего солнечного устройства второго варианта осуществления;

Фиг. 3 является схематическим изображением концентрирующего солнечного устройства третьего варианта осуществления;

Фиг. 4 является схематическим изображением концентрирующего солнечного устройства четвертого варианта осуществления;

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Первый вариант осуществления

Со ссылкой на фиг. 1, концентрирующее солнечное устройство согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия может включать в себя первый светоприемный элемент 110 и второй светоприемный элемент 120.

Первый светоприемный элемент 110 имеет первую светоприемную поверхность 111, которая является по существу плосколежащей.

Второй светоприемный элемент 120 имеет вторую светоприемную поверхность 121, которая расположена по существу вертикально относительно первой светоприемной поверхности.

Термины «плосколежащий» и «вертикальный», используемые здесь, являются относительными определениями. Когда две светоприемные поверхности располагаются уступами, и угол между нормалями к двум упомянутым поверхностям находится в диапазоне от 60 до 120 градусов, одна светоприемная поверхность может считаться «по существу плосколежащей», и другая светоприемная поверхность может считаться «по существу вертикальной».

Первый светоприемный элемент 110 может быть либо устройством использования солнечной энергии, либо комбинацией устройства использования солнечной энергии со светонаправляющим устройством, например, устройством использования солнечной энергии с концентрирующим свет устройством. Устройство использования солнечной энергии, в общем, относится к различным устройствам, которые могут преобразовать солнечную энергию в другую энергию, таким как фотогальваническая панель, устройство гелиотермального преобразования и т.п. Фотогальваническая панель, упоминаемая здесь, в общем, относится ко всем видам устройств фотоэлектрического преобразования солнечной энергии, которые могут прямо преобразовать солнечную энергию в электрическую энергию, таким как фотогальванические панели на основе кремния, фотогальванические панели на основе композиционного полупроводника (например, арсенида галлия, селенида галлия-индия-меди, теллурида кадмия, полупроводника на основе кальция-титана), фотогальванические тонкие пленки, фотогальванические панели на основе квантовых точек и т.п. Устройство использования солнечной энергии может быть использовано само по себе или каскадно с другими устройствами использования энергии, например, посредством каскадного расположения фотогальванических панелей с устройствами использования тепловой энергии (например, нагревателями или охладителями), для достижения большей эффективности использования солнечной энергии.

Таким образом, первый светоприемный элемент в настоящем раскрытии может быть выбран и спроектирован согласно потребностям практических применений. Когда первый светоприемный элемент включает в себя только устройство использования солнечной энергии, поверхность устройства использования солнечной энергии является первой светоприемной поверхностью, и когда светонаправляющее устройство дополнительно обеспечено на оптическом пути перед устройством использования солнечной энергии, светоприемная поверхность светонаправляющего устройства является первой светоприемной поверхностью. Для простоты только первая светоприемная поверхность первого светоприемного устройства показана на фиг. 1, а другие компоненты и устройства, которые могут существовать, опущены.

Второй светоприемный элемент 120 является линзой Френеля, выбираемой из группы, состоящей из: пропускающей концентрирующей линзы Френеля, отражающей концентрирующей линзы Френеля, пропускающей астигматической линзы Френеля, и отражающей астигматической линзы Френеля.

Линза Френеля имеет преимущество, состоящее в том, что она является тонкой и легко изготавливается серийно. Для детального ознакомления с линзой Френеля следует обратиться к PCT-заявке № WO/2016/082097, озаглавленной «Fresnel Lens System» («Система с линзой Френеля»), опубликованной 2 июня, 2016, которая здесь повторяться не будет. При использовании здесь, «концентрирующая» (или «астигматическая») линза Френеля относится к линзе Френеля, имеющей зубчатую поверхность, происходящую от выпуклой линзовой поверхности (или вогнутой линзовой поверхности); таким образом, линза Френеля оказывает сужающее (или расширяющее) действие на свет. Линза Френеля может быть пропускающей или отражающей. Отражающую линзу образуют посредством обеспечения отражающего слоя или отражающего покрытия на одной стороне (или между двумя поверхностями) пропускающей линзы. Все соответствующие линзы Френеля, упоминаемые здесь, могут быть либо односторонними линзами Френеля, имеющими гладкую поверхность на одной стороне и зубчатую поверхность на другой стороне, либо двусторонними линзами Френеля, имеющими зубчатую поверхность на обеих сторонах. Каждая зубчатая поверхность каждой линзы Френеля может быть либо простой линзовой поверхностью, содержащей только блок Френеля, либо составной линзой поверхностью, составленной из множества блоков Френеля.

Со ссылкой на фиг. 1, солнечный свет LL иногда не достигает первой светоприемной поверхности вследствие угла падения света, как показано пунктирной стрелкой на фиг. 1. Дополнительно, даже если солнечный свет прямо достигает первой светоприемной поверхности, когда первая светоприемная поверхность является поверхностью устройства использования солнечной энергии, эффективность использования устройства является относительно низкой, поскольку угол падения света является относительно большим. Посредством обеспечения вертикальной линзы Френеля, можно освещать солнечным светом первую светоприемную поверхность через вторую светоприемную поверхность посредством преломления (или преломления и отражения), что будет приводить к концентрации падающего света и улучшению угла падения света.

Следует отметить, что не только концентрирующая линза Френеля, часто используемая для концентрации, может преломлять солнечный свет на первую светоприемную поверхность, но и астигматическая линза Френеля, оказывающая расширяющее действие на свет, может также расширять свет от верхнего участка первой светоприемной поверхности к первой светоприемной поверхности посредством астигматизма. Кроме того, вертикальная линза Френеля может захватывать большее количество солнечного света вследствие ее характеристик, связанных с расширением света.

Предпочтительно, астигматическая линза Френеля может использовать линейную астигматическую линзу Френеля. Так называемая «линейная» линза, включающая в себя линейную астигматическую линзу и линейную концентрирующую линзу, в общем, означает, что фокусным центром линзы является линия. Предпочтительный аспект применения «линейного» астигматизма в настоящем раскрытии состоит в том, что свет расширяется только в одном направлении. Например, направление линейного астигматизма второго светоприемного устройства может быть таким же, что и направление нормальной плоскости первой светоприемной поверхности, ориентированное по направлению к первой светоприемной поверхности. В одном примере, линейная астигматическая линза может служить в качестве линзы Френеля, имеющей зубчатую поверхность, происходящую от вогнутой цилиндрической поверхности, вогнутой эллиптической цилиндрической поверхности или вогнутой полиномиальной цилиндрической поверхности.

Дополнительно к пропускающей линзе, показанной на фиг. 1, в качестве другого предпочтительного варианта осуществления, второе светоприемное устройство может также использовать двустороннюю отражающую астигматическую линзу Френеля. Такая линза включает в себя две френелевские линзовые поверхности, расположенные взаимно-обратно, и одна двусторонняя отражающая поверхность расположена между упомянутыми двумя френелевскими линзовыми поверхностями таким образом, чтобы свет на обеих сторонах линзы мог быть отражен и сконцентрирован.

Второе светоприемное устройство может быть поднято в любое положение на первой светоприемной поверхности. Предпочтительно, второе светоприемное устройство может быть по меньшей мере частично расположено в центральной области первой светоприемной поверхности, например, на линии симметричного деления первой светоприемной поверхности. В этом варианте осуществления, второе светоприемное устройство 120 поддерживается опорным элементом 1201 выше первой светоприемной поверхности или его опорным механизмом, и имеется зазор между нижним концом второго светоприемного устройства и первой светоприемной поверхностью. Зазор может уменьшить стоимость материала, с одной стороны, и нежелательные потери световой энергии, с другой стороны. Например, световая энергия может быть поглощена и отражена нижним участком второго светоприемного устройства. В других вариантах осуществления, второе светоприемное устройство может быть также расположено ниже первой светоприемной поверхности согласно потребностям конструкции оптического пути. Еще в других вариантах осуществления, для стабильного расположения второго светоприемного устройства, второе светоприемное устройство может быть расположено таким образом, чтобы оно проходило над первой светоприемной поверхностью таким образом, чтобы вторая светоприемная поверхность и первая светоприемная поверхность могли перекрещиваться.

В других вариантах осуществления, может быть дополнительно обеспечено третье светоприемное устройство, имеющее третью светоприемную поверхность, которая является по существу вертикальной относительно первой светоприемной поверхности. Третье светоприемное устройство, которое может использовать различные линзы Френеля, описанные выше, может иметь характеристики, подобные характеристикам второго светоприемного устройства, и не будет описываться снова. Третья светоприемная поверхность и вторая светоприемная поверхность могут быть расположены на одной стороне или на разных сторонах первой светоприемной поверхности. Третья светоприемная поверхность может быть по существу перпендикулярной второй светоприемной поверхности или может быть по существу параллельной второй светоприемной поверхности.

Устройство этого варианта осуществления может быть дополнительно использовано вместе с другими концентрирующими устройствами для образования большей или более сложной концентрирующей солнечной системы для обеспечения более высокой степени концентрации.

Второй вариант осуществления

Со ссылкой на фиг. 2, концентрирующее солнечное устройство согласно другому варианту осуществления настоящего раскрытия может включать в себя первый светоприемный элемент 210, второй светоприемный элемент 220, третий светоприемный элемент 230 и две боковые отражающие панели 240, 240'.

Первый светоприемный элемент 210, имеющий первую светоприемную поверхность в качестве своей рабочей поверхности, является фотогальванической панелью, которая является по существу плосколежащей.

Второй светоприемный элемент 220 является двусторонней отражающей линейной астигматической линзой Френеля, которая расположена по существу вертикально на фотогальванической панели.

Третий светоприемный элемент 230 является пропускающей линейной астигматической линзой Френеля, расположенной на той же стороне фотогальванической панели, что и второй светоприемный элемент, а также расположенный по существу вертикально на фотогальванической панели. Третий светоприемный элемент является по существу перпендикулярным второму светоприемному устройству, в результате чего второе и третье светоприемные устройства перекрещиваются.

Боковые отражающие панели 240, 240' расположены на противоположных сторонах первой светоприемной поверхности посредством соответствующих поворотных осей 241, 241', конкретно, шарнирно закрепленных на противоположных краях опорного механизма 2101. В качестве боковых отражающих панелей в настоящем раскрытии может быть использовано множество устройств, имеющих способность отражать свет, таких как зеркальный отражатель или отражающая линза. Односторонняя отражающая панель может быть образована из единственного устройства или может быть гибридной панелью, образованной устройствами разных типов. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере участок поверхности боковой отражающей панели был образован одним или несколькими из следующего: зеркальный отражатель и отражающая астигматическая линза Френеля.

Посредством поворота поворотной оси, углы θ, θ' соответствующих боковых отражающих панелей относительно первой светоприемной поверхности могут быть настроены таким образом, чтобы солнечный свет, достигающий отражающей панели, по меньшей мере частично направлялся в область, в которой расположена первая светоприемная поверхность. Второе светоприемное устройство рассеивает свет от боковых отражающих панелей вниз и отражает его для сбора света на первой светоприемной поверхности. Третье светоприемное устройство служит для сбора солнечного света, поступающего с другого направления таким образом, чтобы устройство могло адаптироваться к отклонению Солнца в других направлениях. Например, второе светоприемное устройство 220 (и отражающие панели 240, 240') могут адаптироваться к изменению угла Солнца вдоль направления с востока на запад в течение дня, и третье светоприемное устройство 230 может быть использовано для адаптации к отклонению угла освещения, вызванному сезонным изменением положения Солнца.

Предпочтительно, углы θ, θ' соответствующих отражающих панелей 240, 240' относительно первой светоприемной поверхности могут настраиваться между 45 и 75 градусами для получения лучшей степени концентрации. Такой угол наклона может настраиваться в ручном режиме; однако, в других вариантах осуществления, он может настраиваться автоматически обеспеченным приводным механизмом.

В качестве предпочтительного варианта осуществления, в этом варианте осуществления боковые отражающие панели 240, 240' являются гибридными панелями, у которых верхняя часть образована отражающими астигматическими линзами 2401, 2401' Френеля, и нижняя часть образована зеркальными отражателями 2402, 2402'. Посредством использования отражающей астигматической линзы Френеля, площадь боковых отражающих панелей и углы θ, θ' наклона могут быть эффективно увеличены таким образом, чтобы боковые отражающие панели могли принимать больше солнечного света, в результате чего увеличивается степень концентрации полного устройства. Поскольку стоимость отражающей линзы является большей, чем стоимость общепринятого зеркала, можно использовать отражающую линзу только на верхних участках боковых отражающих панелей для получения наилучших стоимостных характеристик. Предпочтительно, чтобы существовал зазор 242 между нижним концом по меньшей мере одной боковой отражающей панели и ее осью поворота для облегчения очистки от пыли и мусора.

Поскольку зеркало имеет хорошую удельную теплопроводность, предпочтительно, чтобы боковые отражающие панели могли быть также термически связаны с фотогальванической панелью для содействия в рассеянии тепла. Дополнительно, предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна боковая отражающая панель имела слой металла (такой слой металла может быть самим зеркалом или дополнительным слоем), который может быть использован в качестве отражающей поверхности боковой отражающей панели или на задней стороне боковой отражающей панели. Фотогальваническая панель может быть термически связана с боковыми отражающими панелями или слоем металла посредством опорного механизма, изготовленного, например, из металлического материала.

Третий вариант осуществления

Со ссылкой на фиг. 3, концентрирующее солнечное устройство согласно еще одному варианту осуществления настоящего раскрытия может включать в себя первый светоприемный элемент 310, второй светоприемный элемент 320 и две боковые отражающие панели 340, 340'.

Первый светоприемный элемент 310 может включать в себя фотогальваническую панель 311 и ее светонаправляющее устройство. Светонаправляющее устройство может, конкретно, включать в себя пропускающую концентрирующую линзу 312 Френеля и сужающееся светонаправляющее устройство 313.

Линза 312 Френеля выполнена в виде первой светоприемной поверхности, которая объединена с опорным механизмом.

Сужающееся светонаправляющее устройство 313 расположено между линзой 312 Френеля и фотогальванической панелью 311, причем больший конец сужающегося светонаправляющего устройства обращен к линзе 312 Френеля, и меньший его конец обращен к фотогальванической панели 311. По меньшей мере часть внутренней стенки сужающегося устройства является отражающей поверхностью для дополнительной концентрации света для увеличения степени концентрации. В этом варианте осуществления линза 312 Френеля и сужающееся светонаправляющее устройство 313 образованы в виде закрытого четырехугольного полого конуса, и фотогальваническая панель 311 расположена на дне сужающегося светонаправляющего устройства 313. В других вариантах осуществления, форма поперечного сечения сужающегося светонаправляющего устройства может быть также шестиугольной, круглой или эллиптической. В других вариантах осуществления, сужающееся светонаправляющее устройство может быть также опущено, и устройство использования солнечной энергии может быть расположено прямо под пропускающей концентрирующей линзой Френеля. В других вариантах осуществления, может быть также использована отражающая концентрирующая линза Френеля, и устройство использования солнечной энергии может быть расположено выше нее.

Опорная стенка сужающегося светонаправляющего устройства может содержать одно или несколько устройств, выбираемых из группы, состоящей из: зеркального отражателя, отражающей астигматической линзы Френеля, прозрачной стенки или образованного отверстия. В этом варианте осуществления, опорная стенка сужающегося светонаправляющего устройства 313 содержит зеркальный отражатель и прозрачную стенку (или образованное отверстие), причем ее часть, близкая к линзе 312 Френеля, является прозрачной стенкой 3131, и ее часть, близкая к фотогальванической панели, является зеркальным отражателем 3132. Для простоты, как показано на фиг. 3, такое гибридное расположение показано только на одной боковой стенке, причем остальные боковые стенки остаются единым целым. Зеркальный отражатель может служить в качестве зеркала, имеющего отражающую поверхность, покрытую прозрачным защитным слоем (таким как стекло или акриловая смола), или зеркальный отражатель может быть образован посредством нанесения гальваническим способом отражающей пленки прямо на гладкую поверхность. В других вариантах осуществления, опорные стенки сужающегося светонаправляющего устройства все могут быть образованы зеркальным отражателем или отражающей астигматической линзой Френеля (в том числе отражающей линейной астигматической линзой Френеля).

Второе светоприемное устройство 320 является пропускающей линейной астигматической линзой Френеля, которая образует перекрещивающуюся конструкцию с линзой 312 Френеля, так что участок второго устройства расположен выше первой светоприемной поверхности, и другой участок расположен ниже первой светоприемной поверхности.

Боковые отражающие панели 340, 340', соответственно, расположены на противоположных сторонах линзы 312 Френеля посредством соответствующих поворотных осей; и, в этом варианте осуществления, зеркальный отражатель действует в качестве каждой боковой отражающей панели.

В качестве предпочтительного варианта осуществления, первый приводной механизм 350 дополнительно включен в этот вариант осуществления для приведения в движение боковых отражающих панелей для их поворота в соответствии с необходимостью отслеживать Солнце для настройки углов панелей относительно первой светоприемной поверхности. Первый приводной механизм в этом варианте осуществления может, конкретно, включать в себя двигатель 351, стержень 352 с резьбой, который телескопически перемещается с приводом от двигателя, и связующий стержень 353. Свободный конец стержня с резьбой соединен с отражающей панелью 340 для толкания ее вверх и вниз, и связующий стержень 353 может приводить в движение отражающую панель 340', чтобы она отклонялась синхронно.

Дополнительно, предпочтительно, чтобы в этом варианте осуществления был дополнительно обеспечен вибратор 360. Вибратор обычно включает в себя вибрирующий элемент для обеспечения механической вибрации и его схему возбуждения. Механическое соединение вибрирующего элемента по меньшей мере с одной из светоприемных поверхностей устройства может заставлять ее вибрировать, в результате чего стряхивается пыль или инородные вещества, находящиеся на светоприемной поверхности. В качестве предпочтительного варианта осуществления, схема возбуждения вибратора включает в себя по меньшей мере один индуктивный элемент и по меньшей мере один емкостной элемент, которые соединены последовательно, так что резонансная частота ωс схемы возбуждения может быть установлена таким образом, чтобы она соответствовала (в том числе была такой же или близкой к) частоте ωm механического резонанса вибрирующего элемента. Когда частотой возбуждающего сигнала (переменного тока или напряжения), вводимого в схему возбуждения, является ωс, вибратор может работать в состоянии «двойного резонанса», в котором механический резонанс и электрический резонанс могут возникать одновременно. В состоянии двойного резонанса, энергопотребление схемы возбуждения может значительно уменьшиться. Вибратор может быть пьезоэлектрическим вибратором, и вибрирующий элемент может использовать пьезоэлектрический элемент (например, пьезоэлектрический вибрирующий элемент), который соединен последовательно в схеме возбуждения и одновременно функционирует в качестве емкостного элемента в схеме возбуждения; альтернативно, вибратор может быть электромагнитным вибратором, и вибрирующий элемент может принимать листообразный намагничиваемый материал, который не является частью схемы возбуждения, и схема возбуждения возбуждает листообразный намагничиваемый материал для создания вибрации посредством индуктивного элемента.

Двигатель 351 первого приводного механизма в этом варианте осуществления может использовать ультразвуковой двигатель, который может считаться пьезоэлектрическим вибратором, работающим на ультразвуковой частоте, и генератор ультразвукового двигателя может функционировать в качестве вибрирующего элемента, в результате чего реализуется автоматическая очистка устройства.

Четвертый вариант осуществления

Со ссылкой на фиг. 4, концентрирующее солнечное устройство согласно дополнительному еще одному варианту осуществления настоящего раскрытия может включать в себя первый светоприемный элемент 410, второй светоприемный элемент 420, третий светоприемный элемент 430, две боковые отражающие панели 440, 440' и вибратор 460.

Первый светоприемный элемент 410 может включать в себя фотогальваническую панель 411 и ее светонаправляющее устройство. Светонаправляющее устройство может, конкретно, включать в себя пропускающую концентрирующую линзу 412 Френеля и сужающееся светонаправляющее устройство 413. Линза 412 Френеля выполнена в виде первой светоприемной поверхности, которая объединена с опорным механизмом. Внутренняя стенка сужающегося светонаправляющего устройства 413 является отражающим зеркалом. Линза 412 Френеля и сужающееся светонаправляющее устройство 413 образованы в виде закрытого четырехугольного полого конуса, и фотогальваническая панель 411 расположена на дне сужающегося светонаправляющего устройства 413.

Второй светоприемный элемент 420 и третий светоприемный элемент 430 оба являются пропускающими линейными астигматическими линзами Френеля, которые перпендикулярны друг к другу и расположены по обе стороны от линзы 412 Френеля, соответственно, причем третий светоприемный элемент 430 расположен внутри сужающегося светонаправляющего устройства 413.

Боковые отражающие панели 440, 440' закреплены, соответственно, на двух противоположных краях линзы 412 Френеля.

Вибрирующий элемент 461 вибратора 460 неподвижно расположен на опорной стенке сужающегося светонаправляющего устройства 413. Вибратор 460 может быть пьезоэлектрическим вибратором с ультразвуковой частотой в качестве частоты его вибраций. Вибратор может работать в режиме «двойного резонанса» (в котором частота механического резонанса идентична резонансной частоте схемы) и может работать в регулируемом во времени или управляемом режиме для реализации самоочистки устройства.

Принцип и способы реализации настоящего раскрытия были описаны выше со ссылкой на конкретные варианты осуществления, которые обеспечены только в целях разъяснения настоящего раскрытия и не предназначены для ограничения настоящего раскрытия. Специалисты в данной области техники могут реализовать варианты на основе принципа настоящего раскрытия.

1. Концентрирующее солнечное устройство, содержащее:

первый светоприемный элемент, имеющий первую светоприемную поверхность, которая является по существу плосколежащей, и

второй светоприемный элемент, имеющий вторую светоприемную поверхность, которая расположена по существу вертикально относительно первой светоприемной поверхности,

причем первый светоприемный элемент содержит устройство использования солнечной энергии, и

второй светоприемный элемент является пропускающей астигматической линзой Френеля или отражающей астигматической линзой Френеля; при этом второй светоприемный элемент по меньшей мере частично расположен в центральной области первой светоприемной поверхности таким образом, чтобы солнечный свет освещал первую светоприемную поверхность после прохождения через вторую светоприемную поверхность.

2. Устройство по п. 1, в котором устройство имеет по меньшей мере один из следующих признаков:

второй светоприемный элемент расположен выше или ниже первой светоприемной поверхности, и зазор обеспечен между нижним концом второго светоприемного элемента и первой светоприемной поверхностью; и

вторая светоприемная поверхность и первая светоприемная поверхность перекрещиваются.

3. Устройство по п. 1, в котором

первый светоприемный элемент содержит

концентрирующую линзу Френеля, которая образует первую светоприемную поверхность; и

устройство использования солнечной энергии, которое расположено ниже концентрирующей линзы Френеля, когда устройство использования солнечной энергии является пропускающим, или расположено выше концентрирующей линзы Френеля, когда устройство использования солнечной энергии является отражающим.

4. Устройство по п. 3, в котором

первый светоприемный элемент дополнительно содержит

сужающееся светонаправляющее устройство, расположенное между концентрирующей линзой Френеля и устройством использования солнечной энергии, причем больший конец сужающегося светонаправляющего устройства обращен к линзе Френеля, меньший конец сужающегося светонаправляющего устройства обращен к устройству использования солнечной энергии, и по меньшей мере часть внутренней стенки сужающегося светонаправляющего устройства является отражающей поверхностью.

5. Устройство по п. 4, в котором

опорная стенка светонаправляющего устройства содержит одно или несколько устройств, выбранных из группы, состоящей из: зеркального отражателя, отражающей астигматической линзы Френеля, прозрачной стенки или образованного отверстия.

6. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

третье светоприемное устройство, имеющее третью светоприемную поверхность, которая является по существу вертикальной относительно первой светоприемной поверхности; причем третье светоприемное устройство выбрано из группы, состоящей из: пропускающей концентрирующей линзы Френеля, отражающей концентрирующей линзы Френеля, пропускающей астигматической линзы Френеля, и отражающей астигматической линзы Френеля;

причем

третья светоприемная поверхность и вторая светоприемная поверхность обе расположены на одной и той же стороне первой светоприемной поверхности, и третья светоприемная поверхность является по существу перпендикулярной второй светоприемной поверхности; или

третья светоприемная поверхность и вторая светоприемная поверхность, соответственно, расположены на разных сторонах первой светоприемной поверхности, и третья светоприемная поверхность является по существу перпендикулярной или по существу параллельной второй светоприемной поверхности.

7. Устройство по п. 1, причем устройство имеет по меньшей мере один из следующих признаков:

отражающая астигматическая линза Френеля является, конкретно, двусторонней отражающей астигматической линзой Френеля, которая включает в себя две френелевские линзовые поверхности, расположенные взаимно-обратно, и одну двустороннюю отражающую поверхность, расположенную между упомянутыми двумя френелевскими линзовыми поверхностями; и

пропускающая или отражающая астигматическая линза Френеля является, конкретно, пропускающей или отражающей линейной астигматической линзой Френеля.

8. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

по меньшей мере одну боковую отражающую панель, расположенную на краю первой светоприемной поверхности таким образом, что солнечный свет, достигающий боковой отражающей панели, по меньшей мере частично направляется в область, где расположена первая светоприемная поверхность или вторая светоприемная поверхность.

9. Устройство по п. 8,

в котором по меньшей мере часть поверхности боковой отражающей панели образована одним или несколькими устройствами, выбранными из группы, состоящей из: зеркального отражателя и отражающей астигматической линзы Френеля.

10. Устройство по п. 9, в котором

по меньшей мере часть поверхности боковой отражающей панели образована отражающей линейной астигматической линзой Френеля; или

верхний участок боковой отражающей панели образован отражающей линейной астигматической линзой Френеля, и нижний участок боковой отражающей панели образован зеркальным отражателем.

11. Устройство по п. 8, в котором

по меньшей мере одна боковая отражающая панель снабжена слоем металла, служащим в качестве отражающей поверхности или расположенным на задней стороне боковой отражающей панели; и

устройство использования солнечной энергии является фотогальванической панелью, термически связанной со слоем металла.

12. Устройство по п. 8, причем устройство имеет по меньшей мере один из следующих признаков:

угол боковой отражающей панели относительно первой светоприемной поверхности может настраиваться по меньшей мере между 45 и 75 градусами; и

нижний конец по меньшей мере одной боковой отражающей панели отделен от первой светоприемной поверхности зазором.

13. Устройство по п. 12,

дополнительно содержащее первый приводной механизм, выполненный с возможностью приводить в движение боковую отражающую панель для поворота в соответствии с необходимостью отслеживать Солнце для настройки угла панели относительно первой светоприемной поверхности.

14. Устройство по п. 13,

дополнительно содержащее вибратор, имеющий вибрирующий элемент и его схему возбуждения,

причем вибрирующий элемент механически соединен по меньшей мере с одной светоприемной поверхностью устройства для приведения ее в движение таким образом, чтобы она вибрировала, и

вибратор выбран из пьезоэлектрического вибратора и электромагнитного вибратора.

15. Устройство по п. 13, в котором

схема возбуждения содержит по меньшей мере один индуктивный элемент и по меньшей мере один емкостной элемент, которые соединены последовательно, причем резонансная частота схемы возбуждения соответствует частоте механического резонанса вибрирующего элемента;

вибрирующий элемент является пьезоэлектрическим элементом, действующим в качестве емкостного элемента схемы возбуждения, причем вибратор является пьезоэлектрическим вибратором; и

вибрирующий элемент изготовлен из листообразного намагничиваемого материала, причем вибратор является электромагнитным вибратором, и схема возбуждения возбуждает вибрирующий элемент для создания вибрации посредством индуктивного элемента.

16. Устройство по п. 14, в котором

вибратор является ультразвуковым двигателем, и генератор ультразвукового двигателя функционирует в качестве вибрирующего элемента, и

ультразвуковой двигатель дополнительно служит в качестве первого приводного механизма.