CN102792102A - 用于太阳能电池板的漂浮设备 - Google Patents

Abstract

一种用于将至少一个光伏太阳能电池板支撑在水体上方的漂浮设备，优选地，该设备包括：基底，其能够漂浮在水体里或上；以及至少一个支撑部，其将至少一个光伏太阳能电池板与基底成角度地定位。至少一个耦接构件用于将漂浮设备与相邻漂浮设备耦接。在不同实施例中，可构建保持太阳能电池板的漂浮设备阵列，其可在水体上转动以相对容易的跟踪在一天期间太阳划过天空的运动。太阳能电池板的俯仰角可固定或改变。可选地，基底包括至少一个开口。

Description

用于太阳能电池板的漂浮设备

技术领域

本发明总体涉及用于光伏太阳能电池板的框架、底座或支撑部。更具体地，本发明涉及可用作框架、底座或支撑部以使太阳能电池板能够漂浮在水体之上或上方的漂浮设备。

背景技术

光伏太阳能电池板是熟知的，并将来自太阳的电磁辐射转换为电流。这种可再生能源在科研和商业领域上都持续引起高度的注意。

在使用中，光伏太阳能电池板通常安装在支撑框架上。传统框架将太阳能电池板支撑在地面上方，并且与平行于地面的轴线成角度(即，倾角)。这通常意味着太阳能电池板阵列关于垂直于地面的轴线具有固定的选转定向(即旋转角)。为了改善效率，首先期望能够改变旋转角以在白天期间跟踪太阳的运动。其次期望能够改变倾角以在一年期间跟踪太阳在地平线上方的高度。然而，需要相对庞大或复杂的机构来允许基于地面的太阳能电池板阵列能够作为整体而旋转经过不同的旋转角。申请人已确认基于地面的太阳能电池板阵列由于所需复杂度而可能具有明显的跟踪问题。

申请人已确认需要用于将太阳能电池板支撑在水体上方的新的或改善的漂浮设备。申请人还确认需要减小来自水体表面的蒸发速度。

本说明书中对任何在先公布(或源自该在先公布的信息)或者对任何已知主题的引用，并不且不应认为是确认、承认或以任何形式暗示该在先公布(或源自该在先公布的信息)或已知主题形成本说明书所涉及的所致力于的领域中公知常识的一部分。

发明内容

在一般形式中，提供了一种用于将至少一个光伏太阳能电池板支撑或架设在水体上方的漂浮设备。

太阳能电池板相对于水体表面的倾角(即俯仰角)在不同实施例中可以是固定的或可变化的。在一个实施例中，太阳能电池板相对于漂浮设备的倾角是可变化的。在另一实施例中，太阳能电池板自身的倾角相对于水体表面是可变化的。

在特定示例形式中，提供了一种用于将至少一个光伏太阳能电池板支撑在水体上方的漂浮设备，该设备包括：基底，其一体形成为包括至少一个开口的、能够漂浮在水体上的部件；至少一个支撑部，其将至少一个光伏太阳能电池板与基底成角度地定位；以及至少一个耦接构件，其将该漂浮设备与相邻漂浮设备耦接。

在另一特定示例形式中，提供了一种用于将至少一个光伏太阳能电池板支撑在水体上方的漂浮设备，包括：基底，其能够漂浮在水体上；至少一个支撑部，其将至少一个光伏太阳能电池板与基底成角度地定位；以及耦接构件，其被形成为基底内的凹口，以用于将该漂浮设备与相邻漂浮设备耦接。

在一个特定实施例中，基底包括中空体部或壳体，并且/或者该中空体部或壳体填充有可漂浮材料。在另一特定实施例中，基底包括至少一个开口。在另一特定实施例中，所述至少一个太阳能电池板被定位在至少一个开口上方并与其远离。在又一特定实施例中，基底包括第一开口和第二开口。

在特定实施例中，所述至少一个支撑部是从基底表面延伸出的突出部，并且该突出部具有关于基底表面成角度定位的支撑表面。在又一特定实施例中，所述至少一个太阳电池板被固定至支撑表面。在又一特定实施例中，所述至少一个支撑部是刚性的，并且角度是固定的。在又一特定实施例中，所述至少一个支撑部使支撑表面能够转动以改变角度。

根据另一示例形式，存在用于支撑光伏太阳能电池板的彼此隔开的两个支撑部。根据又一示例形式，存在以下三个支撑部：被定位在靠近基底边缘的第一端支撑部，被定位在靠近基底的对侧边缘的第二端支撑部，以及被定位在第一开口和第二开口之间的中间支撑部。

在特定实施例中，所述设备包括沉浮箱或容器，该沉浮箱或容器可用于调整基底表面相对于水体表面的底角。在这个形式中，空气和/或液体可输入该沉浮箱或容器或从其放出，以调整底角(即，漂浮设备自身相对于水体表面的倾角是可变的)进而调整所述至少一个太阳能电池板的俯仰角。

根据其它不同可选实施例，所述至少一个耦接构件是在基底中设置的凹口；所述至少一个耦接构件是作为基底的一部分设置的凸起；所述至少一个耦接构件是由相邻基底中的凹口容纳的联接构件；凹口能够与相邻漂浮设备的凸起和/或联接构件耦接，以形成接头；并且/或者凸起能够与相邻漂浮设备的凹口耦接，以形成接头。

根据其它不同可选实施例，所述至少一个耦接构件是在基底中设置的榫眼；所述至少一个耦接构件是作为基底的一部分设置的榫头；所述至少一个耦接构件是狗骨式构件；并且/或者提供了包括第一榫眼、第二榫眼、第一榫头以及第二榫头的多个耦接构件。

在另一可选形式中，第一太阳能电池板和相邻第二太阳能电池板由所述至少一个支撑部支撑。在又一可选形式中，漂浮设备阵列通过将多个漂浮设备耦接在一起而形成。

根据另一可选形式，基底包括至少一个锚点以附接缆线。在又一可选形式中，向缆线施加力以致使漂浮设备在水体上转动。

在其它可选形式中，箱体可用于调整相对于基底的俯仰角；空气输入至该箱体/从其放出以调整俯仰角；该箱体能够在基底中的至少一个开口内移动并延伸穿过所述开口；并且/或者该箱体连接至或形成支撑至少一个太阳能电池板的框架的一部分。

根据另一可选形式，提供一个或多个支柱以设置俯仰角，并且一个或多个支柱可以是可收缩的。根据又一可选形式，水平枢轴位于基底的开口内。

根据另一可选形式，在至少一个太阳能电池板的背部设置散热器。在另一示例中，散热器包括基底部以及由金属薄片通过辊压处理而生产的多个散热片。

在另一示例实施例中，提供了一种用于发电的系统，包括：由多个漂浮设备支撑的太阳能电池板阵列；氢气发生器，其从太阳能电池板阵列接收电力并使用来自水体的水而产生氢；以及发电机，其接收氢并且产生电力。在一个示例中，氢可被存储在一个或多个箱罐中以在需要时由发电机使用。

附图说明

从以下描述中应当明白示例实施例，该描述仅以结合附图所述的至少一个优选但非限制性实施例为例给出。

图1示出示例漂浮设备的立体图；

图2示出示例漂浮设备的正视图；

图3示出示例漂浮设备的俯视图；

图4示出示例漂浮设备的右侧视图；

图5示出示例漂浮设备的仰视图；

图6示出示例漂浮设备阵列的立体图；

图7示出具有所附接的太阳能电池板的示例漂浮设备阵列的立体图；

图8示出图7中示出的阵列的正视图；

图9示出图7中示出的阵列的后视图；

图10示出图7中示出的阵列的俯视图；

图11示出图7中示出的阵列的左侧视图；

图12示出图7中示出的阵列的右侧视图；

图13示出图7中示出的阵列的仰视图；

图14示出具有所附接的太阳能电池板和示例性旋转系统的漂浮设备阵列的俯视图；

图15示出具有替选连接机构的另一示例性漂浮设备阵列的立体图；

图16示出图15中示出的阵列的侧视图；

图17示出图15中示出的阵列的俯视图；

图18示出图15中示出的阵列的仰视图；

图19示出具有表面下方(水面下方)箱体和所附接的太阳能电池板的另一示例性漂浮设备阵列的立体图，其中该阵列处于第一俯仰位置；

图20示出图19中示出的阵列的侧视图；

图21示出图19中示出的阵列的俯视图；

图22示出图19中示出的阵列的仰视图；

图23示出当图19中示出的阵列处于第二俯仰位置时该阵列的侧视图；

图24A示出具有表面上方(水面上方)箱体和所附接的太阳能电池板的另一示例性漂浮设备阵列的立体图，其中该阵列处于第一俯仰位置；

图24B示出图24A的示例性漂浮设备阵列的立体图，其中太阳能电池板被除去以更清晰示出表面上方箱体；

图25A示出图24中示出的阵列的正视图；

图25B示出图24中示出的阵列的后视图；

图26示出图24中示出的阵列的侧视图；

图27示出图24中示出的阵列的仰视图；

图28示出当图24中示出的阵列处于第二俯仰位置时该阵列的立体图；

图29示出图28中示出的阵列在第二俯仰位置时的正视图；

图30示出图28中示出的阵列在第二俯仰位置时的侧视图；

图31示出具有所附接的太阳能电池板的另一示例漂浮设备的立体图，其中该太阳能电池板处于第一俯仰位置；

图32示出处于第二俯仰位置(完全向上或倾斜)的图31的漂浮设备；

图33示出处于第三俯仰位置(完全向下或变平)的图31的漂浮设备；

图34示出具有所附接的太阳能电池板的另一示例漂浮设备的立体图，其中该太阳能电池板处于第一俯仰位置；

图35示出处于第二俯仰位置的图34的漂浮设备；

图36示出所附接的太阳能电池板具有固定俯仰位置的另一示例漂浮设备的立体图；

图37示出用于生产散热器的示例过程的示意图；

图38示出用于发电的示例系统。

具体实施方式

下面说明仅通过举例给出的以下模式，以提供对优选实施例或各实施例的主题的更准确的理解。

在被结合用于说明示例实施例的特征的附图中，相同参考标号在全部图示中指代相同部件。

参照图1，示出用于将至少一个光伏太阳能电池板(未示出)支撑在水体上方的漂浮设备10。漂浮设备10包括能够漂浮在水体上的基底12。该基底可以被部分或完全淹没，只要所支撑的光伏太阳能电池板位于水体表面上方即可。还设置有至少一个支撑部14，其用于关于基底12成角度(即，俯仰角)地定位至少一个光伏太阳能电池板。至少一个支撑部14用于相对于基底以期望俯仰角而保持或安装至少一个光伏太阳能电池板，其中，取决于所用支撑部14的类型，该角度可为固定的或变化的。设置至少一个耦接构件16、18、20、22以将漂浮设备10与相邻漂浮设备耦接(见图6)。

优选地，基底12包括穿过基底12的至少一个开口24、26，但是这不是必须的。因此，太阳能电池板在被定位在支撑部14上时位于所述至少一个开口24、26上方并远离所述开口。

支撑部14可设有支撑表面28。支撑表面28可与支撑部14结合为一体，或者作为附接的单独组件提供。支撑表面28是与光伏太阳能电池板(其可为任意数量的商业可得的电太阳能电池板)的安装背板或托架接触的表面。支撑表面28可设有例如孔或其它附接机构以允许定位和保持一个或多个太阳能电池板。

另外参照2至图5，其示出漂浮设备10的不同视图。优选地，基底12包括第一开口24和第二开口26，但是这不是必须的。开口的存在是可选的，此外开口的数量和几何形状也是任选可变的。例如，遍布基底12可以不同几何形状(例如矩形、正方形、圆形，等等)和/或位置设置1个、2个、3个、4个等等数量的开口。开口24、26有助于消散水体表面上的波浪能。开口24、26还可有助于保留冷气并且冷却邻近的太阳能电池板，这在硅基太阳能电池板中提供效率增益。

所述至少一个支撑部14优选是突出部、延伸部、臂、支柱等，其从基底12延伸出并且具有支撑表面28，该支撑表面28被制成用于关于基底12表面成角度地安装太阳能电池板。可使用各种形状或构造的支撑部。支撑部不需要如所示那样为实心的，而是可为框架、支柱和/或托架，以支撑太阳能电池板。例如，通过使用一个或多个带螺纹的螺钉将太阳能电池板的托架保持于支撑部上，太阳能电池板可固定至支撑表面28。

在一个示例形式中，如所示的那样，设置了三个支撑部：定位于基底12边缘附近的第一端支撑部14a，定位于基底12的对侧边缘附近的第二端支撑部14b，以及定位在第一开口24和第二开口26之间的中间支撑部14c。第一端支撑部14a可设有关联的支撑表面28a，第二端支撑部14b可设有关联的支撑表面28b，并且中间支撑部14c可设有关联的支撑表面28c。

支撑部14a、14b和14c被示为刚性组件，因此保持太阳能电池板的支撑表面28a、28b和28c的俯仰角是固定的。在替选实施例中，支撑部可被设置为：使支撑表面能够成角度或转动，以改变支撑表面相对于基底12的俯仰角。例如，支撑部的一端可以在基底12的开口处、该开口附近、或该开口内枢转，或者在支撑表面处或附近枢转，而该支撑部的另一端以总体向上或向下运动而自由移动，从而改变支撑表面相对于基底12的俯仰角。可提供各种锁定机构以在获得了期望俯仰角时固定支撑表面相对于基底12的该俯仰角。可实现使用支撑部的、提供可变俯仰角的各种布置。这包括机械布置、液压布置和/或电机械布置，在该电机械布置中可提供受电控的机构用于俯仰角的自动改变。

在另一实施例中，可能会认为两个俯仰角已足够(例如，对应于太阳的夏季和冬季位置，或者太阳的春季和秋季位置)。可以使用固定的支撑部以提供第一俯仰角，而通过将合适形状/角度的块或楔形物附接或插入至支撑表面28可获得不同的第二俯仰角。这可以用来提供处于不同俯仰角的新支撑表面。

在又一实施例中，基底12自身表面相对于水体表面的角度(即，底角)可通过增加或减小漂浮设备10的一端关于水体表面的高度而改变。底角的改变将提供俯仰角的对应改变。例如，可用于调节底角的沉浮箱或容器可被定位在基底12的一端或两端之内、附近、上方和/或下方。例如，空气或液体(例如水)可被输入沉浮箱或容器或从其放出，以实现基底12的端部的浮力，从而调整底角，以引起由支撑表面28支撑的太阳能电池板的俯仰角的对应变化。

在一个示例实施例中，沉浮箱或容器可以为“加重”箱。该加重箱可定位于太阳能电池板的头部或尾部。优选地，加重箱位于表面上方，或者至少部分位于表面上方，该加重箱可使用液体(优选为水)填充或排空，但这不是必须的。通过调整液体量，可调整漂浮设备的俯仰。

在另一示例实施例中，沉浮箱或容器可以为具有朝下开口(即，利用倒置桶原理)的“表面下方”箱体。在中立位置中，表面下方箱体会充满水。通过将空气(一般为低压的大量空气)泵入该箱体的顶部区域中，所包含的水可通过朝下的开口(即底部开口)被挤出，因而提供额外浮力以及对漂浮设备的俯仰的调整。

用于将漂浮设备10与相邻漂浮设备50或60(见图6)耦接的至少一个耦接构件可为各种机械耦接布置。可使用相对于相邻漂浮设备50或60在适当位置可靠保持耦接设备10的任何合适的机械耦接。这可以包括各种互锁的凸起和凹口布置，其能够以例如夹在一起或滑动锁定的布置来提供。各种不同类型的连接臂、联接构件、托架、链接件、杆、带、缆线等等可用作耦接构件。也可使用使漂浮设备能够进行某些相对运动的基于弹簧的或弹性的耦接构件。为了清楚，漂浮设备之间的耦接可以是构件的直接接合或耦接，或者可以是柔性的、可活动的、或支弹簧上的耦接布置。如能意识到的那样，可容易地采用各种机械耦接或接头以耦接漂浮设备。

在如所示的优选形式中，至少一个耦接构件以基底12内的、伸入至基底12中一定程度的至少一个凹口16、18来提供。其它至少一个耦接构件以作为基底12的一部分的凸起20、22来提供。凹口16、18能够与相邻漂浮设备50、60的相应凸起耦接和接合以形成接头。类似地，凸起20、22能够与相邻漂浮设备50、60的相应凹口耦接以形成接头。优选地，耦接构件是例如榫眼等的凹口。此外，优选地，耦接构件是例如榫头等的凸起。

可选地，凹口16可以由提供弓起部30的额外材料来覆盖，以使得在凹口16周围提供充足材料以在凹口16附近提供合适或改善的完整性或硬度。凹口18处于支撑部14附近，因而不需要位于凹口18上方的类似额外材料。

参照图6，示出了通过将多个漂浮设备耦接或接合在一起而形成的漂浮设备阵列40。例如，漂浮设备10与相邻漂浮设备50和60耦接或接合。以这种方式，通过使用漂浮设备10作为基本单元，可构建具有任何期望几何形状的阵列。

漂浮设备10及其部件可一体形成或能以组件组装。优选地，基底12被一体形成为能漂浮的、包括至少一个开口的部件。优选地，漂浮设备10由塑料制成。漂浮设备10可被形成为中空体部或空壳，以改善浮力，然而，漂浮设备10也可为实心体。此外，中空体部或空壳可填充诸如泡沫聚合物(例如泡沫聚苯乙烯(EPS)或泡沫聚亚安酯(EPU))等的可漂浮材料，以增加漂浮设备10的总体浮力。优选地，漂浮设备10可由低密度至中密度的聚乙烯来制造。然而，应当意识到，包括合成或半合成材料的各种其它材料或复合物可用于生产漂浮设备10。

一般而言，取决于要与漂浮设备10一起使用的太阳能电池板的关联尺寸，可制造各种尺寸的漂浮设备10。在非限制性实施例中，以说明性示例举例而言，基底的尺寸可以为2100mm x 2050mm x 200mm。支撑部14的前方顶部角可以延伸到基底12表面上方250mm，并且支撑部14的支撑表面28可以以相对于基底12的上表面成20°俯仰角来设置。

参照图7至图13，示出附接有光伏太阳能电池板的漂浮设备阵列40。漂浮设备10附接有第一太阳能电池板70以及第二太阳能电池板72。第一太阳能电池板70附接到支撑部14a、14c并由其支撑，而第二太阳能电池板72附接到支撑部14b、14c并由其支撑。在接合的漂浮设备之间设置通路或通道，以使得能够进入以进行清洁或维修。

参照图14，所图示的另一可选实施例示出了漂浮设备阵列40，其中每个漂浮设备设有至少一个锚点80。锚点80可为例如突出部、凸起、环、等等，其可与缆线、丝线、绳索、管线等附接。可替选地，锚点80可以为凹口形式。缆线82被附接至锚点80，且因而可用于在水体表面上转动阵列40。通过拉拽缆线82或以其它方式将力施加给缆线82，这提供了简单的方式来关于水体表面的法线方向转动阵列40。为了有助于可重复转动或稳定转动，如果可能的话，可以将对角例如通过固定至水底或通过使用缆线固定至水体边缘处的点来固定该对角。

可利用用于实现使阵列40转动的各种机构，包括机械布置、液压布置、和/或电机械布置，其中，受电控的机构能够提供旋转角的自动改变。

在用于使阵列40转动的示例实施例中，缆线82可以绕可旋转轴86缠绕，或者附接到该可旋转轴86，或者与该可旋转轴86关联。同样地，缆线84可以绕可旋转轴88缠绕，或者附接到该可旋转轴88，或者与该可旋转轴88关联。通过使轴86和88独立旋转或结合旋转，对缆线82、84施加力，以导致漂浮设备阵列40的转动。例如通过操作员或者通过使用电子控制单元，可简单地机械转动可旋转轴86、88。如果使用电子控制单元，则液压可助于或可用于使轴86、88按需转动。例如，可在电子控制单元中使用简单定时设备来以确定的速率使轴86、88转动，以近似匹配阵列40的转动，从而跟踪太阳划过天空的运动。可替选地，更复杂的电子控制单元可包括光传感器，以用于在白天跟踪太阳划过天空的运动并产生用于控制轴86、88转动的输出信号，以对应地调准阵列40的旋转角来随着太阳划过天空运动而得到对太阳辐射的最佳受照量。

以下示例提供了对不同实施例的进一步论述。这些示例旨在仅仅是说明性的，而非限制本发明的范围。

参照图15至图18，示出用于将漂浮设备100与相连漂浮设备102耦接的替选耦接构件。示出的替选耦接构件是可拆卸的联接构件类型，例如为可定位在凹口106中的狗骨式构件104。狗骨式构件104优选为柔性的(例如由橡胶制成)，并且可拆卸地定位和保持在凹口106中，从而接合相邻漂浮设备。狗骨式构件104和凹口106可被设置在漂浮设备的基底部件的上表面和/或下表面两者。这使相邻漂浮设备能够相对运动以适应波浪作用。

参照图19至图23，示出用于控制底角以及进而控制太阳能电池板的俯仰角的替选机构。漂浮设备110具有附接的“表面下方”箱体112。通过例如经由口、孔、阀等将空气泵入该箱体112的顶部区域中，这致使水能够从下端口114排出，因而产生浮力。这导致漂浮设备110从第一俯仰位置(例如图19至22中示出的夏季(正午)位置)向前倾至第二俯仰位置(例如图23中示出的冬季(上午/下午)位置)。

在图19至图23示出的替选实施例中，还示出另一替选连接机构以接合相邻漂浮设备。板116将相邻一对漂浮设备(即漂浮设备110和漂浮设备118)保持在一起。板120将漂浮设备122和漂浮设备124保持在一起。板116具有所附接的臂或管线布置126，该布置126穿过板120中的孔或口，因而柔性地保持漂浮设备120、118处于相对于漂浮设备122、124的适当位置。这个布置允许底角改变(进而允许俯仰角改变)，同时仍将漂浮设备保持在相邻位置。在特定示例中，可使用不锈钢板和管线。

参考图24至图30，示出用于控制太阳能电池板的俯仰角的另一替选机构。漂浮设备130包括“表面上方”箱体131，或者可位于内部或外部的其它形式容器或加重机构。在另一示例中，表面上方箱体131可与表面下方箱体112结合使用。向表面上方箱体131充水会致使漂浮设备130从第一俯仰位置(例如图28至30中示出的冬季(上午/下午)位置)向后倾至第二俯仰位置(例如图24至图27中示出的夏季(正午)位置)。当水被放空时，或者以其它方式除去重量时，漂浮设备130返回至第一俯仰位置(冬季(上午/下午)位置)。相邻漂浮设备的箱体优选并行连接，因而使所有所连接的漂浮设备的俯仰角能够同时调整，并且能够形成为漂浮设备的内部部件或腔体。设有表面上方箱体141的漂浮设备140包括在箱体142的底部或其附近的、用于充水和/或放水的端口144。孔146以通气孔或排气孔提供。

漂浮设备130包括支撑结构134中的凹口或凹槽132，其如所示出的那样为弓形。指状部或其它凸起136用于与另一漂浮设备的关联弓形凹口或凹槽滑动啮合。设有表面上方箱体141的漂浮设备140包括与弓形凹口或凹槽132滑动啮合的对应指状部142。这个布置将漂浮设备130、140保持在适当位置中，同时允许改变漂浮设备130、140的底角。优选地，如所示那样，一对支撑结构、弓形凹口和指状部作为漂浮设备的一部分提供。

在非限制性示例中，如果提供了与沉浮箱或容器的内部区域连接(即可互换液体/空气)的基底内部中空区域，则还允许液体或空气进入或离开该基底的内部中空区域。

参考图31至图33，示出用于控制一个或多个太阳能电池板的俯仰角的另一替选实施例。漂浮设备150包括箱体152或其它类型容器。向该箱体152填充水或空气(或反之去除水或空气)致使箱体152、进而还致使所附接的支撑框架154抬高或放低，从而改变所附接的太阳能电池板156相对于基底160的俯仰角。箱体152和框154可为各种形状或构造。还可以将箱体152(其控制俯仰角)与箱体112、131(其控制底角)中的一个或二者一起使用。

在用于与相邻设备附接的一个示例中，漂浮设备150可包括一个或多个榫眼156，以及用于与相邻漂浮设备互连的一个或多个榫头或凸起158。榫眼和榫头，或者其它连接机构，可被设置在漂浮设备150的基底160侧部周围的各个位置处，例如如上文描述的那样。可选地，基底160可设置一个或多个凹口，其它结合或锁定构件可以插入所述凹口中以助于将相邻漂浮设备保持在一起作为漂浮设备阵列。

因而，提供一种漂浮设备，其为附接到该漂浮设备并由该漂浮设备支撑的一个或多个太阳能电池板提供可变俯仰角。图31示出位于中间俯仰角或位置的漂浮设备150。箱体152是框架154的一部分或附接到框架154，其能够围绕低端枢转，以支撑一个或多个太阳能电池板。在一种形式中，框架154可以为太阳能电池板自身的一部分，其附接到箱体152的上表面。在一些形式中，太阳能电池板自身可被认为是围绕下端横轴(其可处于基底160的开口内)枢转的结构元件。箱体152在基底160的开口内可活动，并且延伸穿过该开口。太阳能电池板的枢转行为可以使用各种机构例如螺栓、杆、铰链等来提供。

通过使用可充当进气口/出气口的孔164，可以将空气、例如高流量低气压的空气泵入到箱体152中。当空气被推入箱体152中时，这迫使水经由箱体152的基底中的孔(未示出)流出，从而致使箱体152增加浮力。可利用箱体152的浮力变化来改变与箱体152以固定关联而附接的一个或多个太阳能电池板的俯仰角。可作为箱体152的外表面的一部分而设置槽/突出，和/或设置在基底160的开口的表面上，其充当在箱体152于开口内运动期间该箱体152的引导。

当一个或多个太阳能电池板处于完全向下(即平面或水平)的位置时，靠近基底160上表面的表面槽或通道162可用于容纳在相邻漂浮设备上的太阳能电池板之间互联的一个或多个电缆。光伏太阳能电池板可在运输之前组装，而漂浮设备可在现场组装。但是各种不同运输/组装情形也是可以的。

参照图32，示出具有处于第二俯仰位置(为完全竖立或倾斜的位置)的一个或多个太阳能电池板156的漂浮设备150。箱体152能够以向上方向行进的程度可受机械限制和/或受电子控制反馈限制，例如使得在完全竖立位置时，在箱体152的底部区域保留显著的水量。这个剩余水量可助于防止风吹翻漂浮设备150。

参照图33，示出处于第三俯仰位置(为完全向下或变平位置)的漂浮设备150。通过经由箱体152的孔164或者经由从箱体152延伸的凸起去除空气，或者以其它方式将水推入箱体152，箱体152的浮力减小并且如所示那样一个或多个太阳能电池板156的俯仰角朝着水平位置减小。

参照图34，示出用于控制或设置一个或多个太阳能电池板的俯仰角的另一替选机构。漂浮设备170为一个或多个太阳能电池板172的不同俯仰角设置固定角。漂浮设备170提供了可显著减小运输成本的较薄设备。一个或多个太阳能电池板可在运输之前与所有硬件附接，然而，组装的漂浮设备也可堆叠以用于运输。

支柱174被提供用于以第一俯仰位置定位一个或多个太阳能电池板172。参照图35，可去除、重新定位或折叠支柱从而使一个或多个太阳能电池板172能够移动至第二俯仰位置，该第二俯仰位置为基本变平或水平。支柱174可以是固定的或可活动的，或者取决于所需倾斜俯仰角而以不同固定长度来提供。可替选地，可提供固定长度的支柱，其可拆卸地附接至例如在基底开口内的一端或以不同位置在该一端处开槽，以使得实现不同的固定俯仰角。此外，支柱174可为可伸缩的或可伸长的，并且能够被伸长/缩回从而提供可变俯仰角。可提供槽178或者沟道以使电缆能在相邻漂浮设备上的太阳能电池板之间互连。

参照图36，示出漂浮设备180的另一替选形式，再次提供可助于运输和/或减小制造成本的简化且相对薄的设备。在这个示例实施例中，在模制生产阶段中没有设置附接硬件，以使生产成本降低且简化。可以各种构造来提供各种托架182、支柱184及带子186，从而以固定俯仰角来支撑一个或多个太阳能电池板188。在一种形式中，托架182、支柱184及带子186可由铝制成，但是也可利用各种其它材料。

在示出或论述的各种漂浮设备中，可利用整体接合元件。优选地，在基底部件中提供了相对大的孔隙或开口，以通过将一个或多个太阳能电池板置于阴影水体上方而使该电池板能够有利地冷却，但这不是必须的。

优选地，泡沫聚合物(例如泡沫聚苯乙烯(EPS)或泡沫聚亚安酯(EPU))被用于基底部件(在这个示例中该基底部件初始时是中空的或者以外壳提供)内部和/或不同漂浮设备的其它中空部件内部，但是优选不用在箱体内部(该箱体应保留中空以用于空气或水的进/出)，但这不是必须的。包含泡沫聚合物可允许使用更薄的漂浮设备基底和/或更薄的漂浮设备外壳，于是填充泡沫聚合物以提供更具浮力的漂浮设备。

因而，提供一种用于将至少一个光伏太阳能电池板支撑于水体上方的漂浮设备。重要的是，这使太阳能电池板能够相对容易地转动/定向，以在白天跟踪太阳划过天空的运动。

此外有利的是，通过遮住水使其不受太阳辐射，漂浮设备和太阳能电池板在水上具有冷却效果。确信的是，在太阳能电池板之下保持冷却孔气团，该气团可有益地冷却太阳能电池板，而在较凉的环境温度下可提高硅中光伏作用的效率。

此外，通过减小入射在水体上的太阳辐射的水平，可导致水的蒸发速率减小。重要的是，这有助于通过减小来自水面的蒸发速率而保存水量。这在炎热气候下(其中要充足供水可能存在问题)尤其重要，并且来自水体(例如水坝)的蒸发将会最小化。

根据另一方面，可提供散热器。在可选实施例中，散热器可作为漂浮设备或太阳能电池板的一部分或者附接到漂浮设备或太阳能电池板而提供。确信的是，增加散热器(优选是添加至太阳能电池板的背面)加强了太阳能电池板的散热。例如，由漂浮设备和太阳能电池板遮蔽的水上方的冷气加强了散热。

在一个示例中，散热器可使用辊压处理由折叠的铝箔制成。参照图37，示出用于形成散热器的示例处理。薄金属200例如铝箔(例如0.1nm厚)经过辊子210以产生具有折皱表面的薄片。如此产生的折皱薄片此后可与具有切除部分的一个或多个其他薄片相邻放置。这个分层的结构随后可例如使用气动压力机来压制，以形成分层的薄片结构220，其可被进一步压制以形成包括基底部件和多个散热片的散热器230。散热器230可被附接至太阳能电池板的背面，以增强散热。各种方法或处理可用于生产各种构造的散热器。

根据又一方面，提供了一种用于发电的新方法和系统。参照图38，示出用于发电的系统300。如上文所述的那样，漂浮在水体320上并由多个漂浮设备支撑的太阳能电池板阵列310用于通过使用太阳辐射340来生成电力330例如直流(DC)电。直流电330随后用于运行氢气发生器350，其可使用各种已知的水裂解技术来从水320中产生氢360(通常以气态形式)。这是有利的，因为太阳能电池板阵列310已被支撑在水体上方，而该水体提供了用于生成氢的现成水源320。氢气360可被存储在一个或多个箱罐370中以由依靠氢360运行的发电机380按需使用，以导致基于需要来生成电力(电)390。

本系统可并入电网中以基于需要而补充当前电源，或者本系统可作为例如供私人土地上使用的或者用于隔离区域、村庄、工业等的自立设施来提供。

本发明的可选实施例还认为是在于本文提及或指出的部件、元件和特征(独立地或共同地)，在于两个或更多部件、元件或特征的任何或所有结合，并且，其中本文中提及了本发明所涉及的现有技术中已知的对等体的特定整数，这种已知的对等体如同独立陈述的那样被视为并入本文中。

尽管优选实施例已得到详细描述，然而应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，本领域技术人员将容易想到一些修改、变化、替代或变动。

Claims (41)

1.一种用于将至少一个光伏太阳能电池板支撑在水体上方的漂浮设备，包括：

基底，其一体形成为包括至少一个开口的、能够漂浮在所述水体上的部件；

至少一个支撑部，其将所述至少一个光伏太阳能电池板关于所述基底成角度地定位；以及

至少一个耦接构件，其将所述漂浮设备与相邻漂浮设备耦接。

2.根据权利要求1所述的漂浮设备，其中，所述基底包括中空体部或壳体。

3.根据权利要求2所述的漂浮设备，其中，所述中空体部或壳体填充有可漂浮材料。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的漂浮设备，其中，所述至少一个太阳能电池板能够定位在所述至少一个开口上方并与其远离。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的漂浮设备，其中，所述基底包括第一开口和第二开口。

6.一种用于将至少一个光伏太阳能电池板支撑在水体上方的漂浮设备，包括：

基底，其能够漂浮在所述水体上；

至少一个支撑部，其以将所述至少一个光伏太阳能电池板关于所述基底成角度地定位；以及

耦接构件，其被形成为所述基底内的凹口，以用于将所述漂浮设备与相邻漂浮设备耦接。

7.根据权利要求6所述的漂浮设备，还包括形成为所述基底的凸起的至少另外一个耦接构件。

8.根据权利要求6所述的漂浮设备，其中，所述凹口能够与所述相邻漂浮设备的相邻基底的相邻凸起耦接，以形成接头。

9.根据权利要求7所述的漂浮设备，其中，所述凸起能够与所述相邻漂浮设备的相邻基底的相邻凹口耦接，以形成接头。

10.根据权利要求6所述的漂浮设备，其中，可拆卸的联接构件被容纳在所述凹口以及所述相邻漂浮设备的相邻基底的相邻凹口内，以形成接头。

11.根据权利要求7所述的漂浮设备，其中，所述凹口是榫眼，并且所述凸起是榫头。

12.根据权利要求11所述的漂浮设备，其中，提供了包括第一榫眼、第二榫眼、第一榫头以及第二榫头的多个耦接构件。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的漂浮设备，其中，所述至少一个支撑部是从所述基底表面延伸出的至少一个突出部，并且该至少一个突出部具有关于所述基底表面成角度定位的支撑表面。

14.根据权利要求13所述的漂浮设备，其中，所述至少一个支撑部是刚性的并且所述角度是固定的。

15.根据权利要求13所述的漂浮设备，其中，所述至少一个支撑部使所述支撑表面能够转动以改变所述角度。

16.根据权利要求13所述的漂浮设备，其中，存在用于支撑光伏太阳能电池板的彼此隔开的两个支撑部。

17.根据权利要求13所述的漂浮设备，其中，存在以下三个支撑部：被定位在靠近所述基底的边缘的第一端支撑部，被定位在靠近所述基底的对侧边缘的第二端支撑部，以及被定位在所述基底中的第一开口和第二开口之间的中间支撑部。

18.根据权利要求1至17中的任一项所述的漂浮设备，包括沉浮箱或容器，所述沉浮箱或容器用于调整所述基底表面相对于所述水体表面的底角。

19.根据权利要求18所述的漂浮设备，其中，空气被输入所述沉浮箱或容器或从其放出，以调整所述底角。

20.根据权利要求18所述的漂浮设备，其中，液体被输入所述沉浮箱或容器或从其放出，以调整所述底角。

21.根据权利要求18至20中的任一项所述的漂浮设备，其中，臂或管线从所述沉浮箱或容器延伸出并且穿过相邻漂浮设备的相邻基底中的孔。

22.根据权利要求21所述的漂浮设备，其中，所述臂或管线沿其长度方向在所述孔内是可移动的。

23.根据权利要求18至22中的任一项所述的漂浮设备，其中，液体或空气能够进入或离开与所述沉浮箱或容器的内部区域相连的所述基底的内部区域。

24.根据权利要求1至23中的任一项所述的漂浮设备，包括定位在所述基底以下的支撑结构。

25.根据权利要求24所述的漂浮设备，其中，所述支撑结构包括凹口或凹槽，其沿着所述支撑结构的外表面的至少部分延伸，以容纳作为相邻漂浮设备的相邻基底的一部分而设置的指状部。

26.根据权利要求25所属的漂浮设备，其中，所述指状部沿着所述凹口或凹槽是可移动的。

27.根据权利要求1至26中的任一项所述的漂浮设备，包括箱体，所述箱体用于调整相对于所述基底的俯仰角。

28.根据权利要求27所述的漂浮设备，其中，空气输入所述箱体或从其放出，以调整所述俯仰角。

29.根据权利要求27所述的漂浮设备，其中，所述箱体能够在所述基底中的至少一个开口内移动并延伸穿过所述开口。

30.根据权利要求27至29中的任一项所述的漂浮设备，其中，所述箱体连接至或形成框架的一部分，所述框架支撑所述至少一个太阳能电池板。

31.根据权利要求27至30中的任一项所述的漂浮设备，其中，当所述至少一个太阳能电池板处于水平位置时，所述基底包括用于至少一个电缆的凹口。

32.根据权利要求1至31中的任一项所述的漂浮设备，其中，提供一个或多个支柱以设置俯仰角。

33.根据权利要求32所述的漂浮设备，其中，所述一个或多个支柱是可收缩的。

34.根据权利要求30至33中的任一项所述的漂浮设备，其中，水平枢轴位于所述基底的开口内。

35.根据权利要求1至34中的任一项所述的漂浮设备，其中，漂浮设备阵列通过将多个漂浮设备耦接在一起而形成。

36.根据权利要求1至35中的任一项所述的漂浮设备，其中，所述基底包括至少一个锚点以附接缆线。

37.根据权利要求36所述的漂浮设备，其中，向所述缆线施加力以致使所述漂浮设备在所述水体上转动。

38.根据权利要求1至37中的任一项所述的漂浮设备，包括定位在所述至少一个太阳能电池板的背部的散热器。

39.根据权利要求38所述的漂浮设备，其中，所述散热器包括基底部件以及通过辊和压处理而由金属片产生的多个散热片。

40.一种用于发电的系统，包括：

由多个根据权利要求1至39中的任一项所述的漂浮设备支撑的太阳能电池板阵列；

氢气发生器，其从所述太阳能电池板阵列接收电力并使用来自所述水体的水而产生氢；以及

发电机，其接收所述氢并且产生电力。

41.根据权利要求40所述的漂浮设备，其中，所述氢可被存储在一个或多个箱体中由所述发电机按需使用。

Images