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节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

本文作者:吴攀 2015-11-25 09:41
导语:太阳能集热器的结构虽然简单,但要充分利用太阳能却并不简单;另外,你需要一个屋顶。

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

编者注:本项目来自法国POC21(Proof of Concept概念验证)大会,在这次大会上,来自各地的100位关注生态和环境的创客将会集中在一起开展头脑风暴,寻找改善地球坏境的方法。在本届大会上,有一个团队用简易设备搭建了一个太阳能加热器,据称能提供高达250℃的加热温度,一起来看看吧。

目前全球主要工业国的能量消耗中的25%是以热能的形式获得的,其中的大部分又是通过化石燃料产生的。Solar OSE(Open Source Écologie开源生态技术)团队在POC21上展示了他们设计的可持续性能源技术——一个太阳能聚光器。该聚光器设计简单,能够利用免费的太阳能产生能量,足以满足一些小型的工业和手工业的需要。他们自己DIY的利用线性菲涅尔反射器阵列聚集太阳能的设备能够将蒸汽温度加热到250℃。

这些高温的蒸汽可以用来蒸煮食物、提炼精油、获取净化水、杀菌,当然,还能用来加热洗澡水。这个项目让我们离分布式的、可持续的能源目标又更近了一步。

太阳能聚光器的工作原理并不复杂,只是简单地通过汇聚阳光对物体加热而已。但遗憾的是太阳在天空的位置每时每刻都在变动,辛苦设置的汇聚点几分钟后就无法再继续使用了,如果太阳能聚光器能够像向日葵一样随着太阳转向就好了。

为了实现这一功能,Solar OSE选用Arduino实现了对聚光片方向的控制,这样就能尽可能地利用太阳能了。

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

Solar OSE团队表示,他们这一项目大约耗费了一周的建造时间,总成本大约为2100美元。目前该团队正计划投入9000美元打造一个更大的太阳能聚光器,功率可达5kW!

下面我们就来简单看看这个太阳聚光器是怎么炼成的吧!(原项目发布于Instructables

注:本项目仅适合日照充足的地方。

第一步:前期准备

本项目需要一定的编程技巧和机械、电子技能。

材料

  • 钢管、钢条、钢板、铝管、铝板、铜管(详细的参数和规格查看原文)

  • 反射镜(尽量采用反射率高且质量较小的反射镜)

  • CPC反射器

  • 吸收管

  • 控制套件(Arduino、光传感器和电机组件等)

第二步:设计

首先需要确定当地的日照方向和变化趋势,然后根据这一点设计聚光器的整体结构,以期最大化地利用太阳能。

原理图

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

整体设计3D结构图

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

第三步:下部反射面结构组装

这一步设计到对结构材料的加工和组装,需要一定的经验,聘用一位专业人士似乎是个不错的选择。

加工结构材料

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

切割反射面

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

安装反射面

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

为反射面加装电机

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

第四步:安装上部聚光结构

上部采用柱状凹面镜聚光,在聚光的中心线位置安装集热管。

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

用铁丝悬挂集热管

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

用螺丝固定

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

第五步:安装整体结构

上部聚光结构用木板固定,注意木板要伸出一段距离。

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

在木板伸出的结构上搭建绝热层,防止有人意外接触时被烫伤。

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

安装导出蒸汽的铜管。

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

第六步:跟踪系统

本项目的跟踪系统基于Arduino搭建,相关的代码仍然还在继续改进中(主要的难点是如何根据使用者的位置确定最佳的反射面的最佳角度和方向),但基本的功能都已经能够实现,感兴趣的技术达人可以在GitHub下载此代码;另外也欢迎高手贡献自己的力量哦。

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

第七步:完成

节约能源:DIY一个太阳能集热器装屋顶

这台聚光器也基本上完成了,其产生了高温蒸汽当然也是用途多多。淡水缺乏的海岛可以用它来提纯海水,也可以用来手工提炼高级精油。另外,你还可以为Arduino设计合适的代码或增加控制组件来实现对蒸汽温度的动态控制,确保你烧出的洗澡水不会把你烫到。

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