(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に水平な第１の作動面を有する第１の受光デバイスと、
前記第１の作動面に対して実質的に垂直な第２の作動面を有する第２の受光デバイスと、
太陽光が前記第２の作動面を経た後に前記第１の作動面を照射するか、または、前記第１の作動面を経た後に前記第２の作動面を照射するよう配置された前記第１および第２の作動面と、
前記第２の受光デバイスが固定された第１の駆動機構であって、太陽の移動に応じて前記第２の作動面を前記第１の作動面に対して移動または回動させる第１の駆動機構とを含み、
前記第１の受光デバイスは、少なくとも一つの光エネルギー利用装置と、第１の反射型フレネルレンズと、第２の反射型フレネルレンズとを含み、
前記第１の作動面は、前記少なくとも一つの光エネルギー利用装置と前記第１の反射型フレネルレンズにより形成される混合型表面であり、前記第１の反射型フレネルレンズは、前記光エネルギー利用装置の外周を取り囲み、
前記第２の反射型フレネルレンズは、第１の反射型フレネルレンズ面と対向して配置され、
空または前記第２の作動面からの太陽光は、前記第１の反射型フレネルレンズによって反射され、前記第２の反射型フレネルレンズに集光されてから、第２の反射型フレネルレンズによって反射され、前記少なくとも一つの光エネルギー利用装置に集光されることを特徴とする太陽光発電ステーション。
【請求項２】
前記第２の受光デバイスの形状が平面、曲面または屏風型の折り畳み面であり、隣接する折り畳み面の間で相対的に回動することができることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電ステーション。
【請求項３】
前記第１の駆動機構は、前記第１の受光デバイスの周囲を移動するか、または前記第１の作動面の延在方向に沿って直線形往復運動を行う軌道車または無軌道車を含み、
前記第２の受光デバイスは、直接または回転軸を介して前記軌道車または無軌道車に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電ステーション。
【請求項４】
前記光エネルギー利用装置の裏側に配置されるか、または前記光エネルギー利用装置を覆っており、前記光エネルギー利用装置に熱的に結合された熱エネルギー利用装置であって、作動流体を加熱するための容器と、スターリング熱エネルギー発電機とから選ばれた熱エネルギー利用装置をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電ステーション。
【請求項５】
前記作動流体を加熱するための容器は、パイプによって外部のノード装置と開回路または閉回路接続されていることにより、オープンまたはクローズドの作動流体サイクルシステムを形成し、前記ノード装置は、蒸気タービン発電機と、コンプレッサーと、凝縮タンクとから選ばれたものであることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電ステーション。
【請求項６】
前記作動流体サイクルシステムは、オープンなものであり、採用する作動流体が海水であり、前記作動流体サイクルシステムはさらに海水淡水化に用いられることを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電ステーション。
【請求項７】
前記光エネルギー利用装置と前記熱エネルギー利用装置との間の熱エネルギー通路上に配置され、前記光エネルギー利用装置と前記熱エネルギー利用装置との間の温度差を利用して発電するための熱電変換器をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーンエネルギー技術分野に関し、具体的には、太陽光発電ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギー利用効率を高め、太陽エネルギーを受光または採取する装置の面積に対する要求を小さくするため、通常、太陽追尾システム（別名ではトラッキングシステム）が用いられている。トラッキングシステムは、主に太陽方位の変化に伴いシステムにおける受光面の方位および姿勢を調整し、受光面積が限られている状況の下で、太陽光をできる限り多く受光できるようにする。
【０００３】
分布型の太陽光発電所であっても集中型の太陽熱発電所であっても、現在採用されているトラッキングシステムは、通常、分布型のものであり、すなわち、システムにおける相対的に独立した受光面に独立したトラッキングシステムがそれぞれ配置されており、各トラッキングシステムは、通常、回転軸および架台などを含む。
【０００４】
分布型のトラッキングシステムは、システム中の受光面が太陽の動きを追尾するが、取り付け、デバッギング、運用、保守のコストも大幅に増加する。また、複数のトラッキングシステムの間にある程度の可動スペースを残しておく必要があり、実際に、地表面積に対する要求を小さくすることが難しくなっている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明により、実質的に水平な第１の作動面を有する第１の受光デバイスと、第１の作動面に対して実質的に垂直な第２の作動面を有する第２の受光デバイスと、第１の駆動機構とを含む太陽光発電ステーションであって、第１および第２の作動面は、太陽光が第２の作動面を経た後に第１の作動面を照射するか、または、第１の作動面を経た後に第２の作動面を照射するよう配置され、第２の受光デバイスは第１の駆動機構に固定され、第１の駆動機構は、太陽の移動に応じて第２の作動面を第１の作動面に対して移動または回動させる太陽光発電ステーションを提供する。
【０００６】
本発明による太陽光発電ステーションは、受光デバイスを実質的に水平なものと実質的に垂直なものの２種類に分け、実質的に垂直な受光デバイスだけに、太陽の動きを追尾するための第１の駆動機構を配置し、太陽光発電ステーションの全体構成および配置をより簡単にし、それに応じて、太陽光発電ステーションのコスト低下に有利であり、地表面積に対する要求を大幅に小さくする。
【０００７】
以下、図面と併せて、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１の太陽光発電ステーションの模式図である。
【図２】実施形態２の太陽光発電ステーションの模式図である。
【図３】実施形態３の太陽光発電ステーションの模式図である。
【図４】実施形態４の太陽光発電ステーションの模式図である。
【図５】実施形態５の太陽光発電ステーションの模式図である。
【図６】実施形態６の太陽光発電ステーションの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施形態１＞
本発明による太陽光発電ステーションの一実施態様は、図１に示すように、第１の受光デバイス１１０と、第２の受光デバイス１２０と、第１の駆動機構１３０とを含む。
【００１０】
第１の受光デバイス１１０は、実質的に水平な第１の作動面１１１を有する。
【００１１】
第２の受光デバイス１２０は、第１の作動面に対して実質的に垂直な一組の第２の作動面１２１を有する。
【００１２】
本発明でいう「水平」および「垂直」は、相対的な概念である。作動面の法線と所在位置の重力方向との角度が３０度未満である場合、「実質的に水平である」とみなすことができる。作動面の法線と所在位置の重力方向との角度が６０度よりも大きい場合、「実質的に垂直である」とみなすことができる。
【００１３】
本発明でいう作動面は、光エネルギー利用機能を実現する作動面であっても、光エネルギー採取機能を実現する作動面であっても、両者の混合であってもよい。そのため、第１および第２の受光デバイスは、光エネルギー利用装置および導光デバイスから選ぶことができる。作動面は、単一の平面または曲面であっても、屏風型の折り畳み面であって、隣接する折り畳み面の間で相対的な回動が生じてもよい。
【００１４】
ここでいう光エネルギー利用装置とは、光エネルギーを他のエネルギーに変換する各種デバイスをいい、例えば、ソーラーパネル、光熱変換デバイスなどである。ここでいうソーラーパネルとは、光エネルギーを電気エネルギーに直接変換するすべての光電変換デバイスをいい、例えば、各種半導体ソーラーパネル、薄膜太陽電池、量子ドット太陽電池などである。
【００１５】
ここでいう導光デバイスは、光路設計の必要に応じて、透過型のもの、または反射型のものを選択することができる。反射型の導光デバイスは、反射鏡や反射型レンズなどを含む。好ましくは、透過型レンズおよび反射型レンズにおけるレンズ部分は、フレネルレンズを採用することができる。フレネルレンズに関する詳細な紹介は、名称を「フレネルレンズシステム」とする公開日２０１６年６月２日、国際公開番号ＷＯ／２０１６／０８２０９７のＰＣＴ出願を参照することができ、ここでは詳しく述べない。
【００１６】
なお、本発明でいうレンズ（反射型レンズ中のレンズ部分を含む）は、焦点が一点上に合う点状焦点（または点状発散）レンズであっても、焦点が一本の直線上に合う線集束（または線発散）レンズであってもよく、以下、後者を「線状」レンズと略称する。垂直な第２の受光デバイスに導光デバイスを選択する場合、反射型フレネルレンズを採用することが好ましく、非点収差型反射型フレネルレンズおよび反射型線状フレネルレンズがより好ましく、非点収差型反射型線状フレネルレンズがさらに好ましい。ここでいう「非点収差型」反射鏡（または反射型レンズ）とは、反射角が入射角よりも大きい反射鏡（または反射型レンズ）をいう。非点収差型反射型フレネルレンズを採用すると、水平な作動面の大きさを変えずに、垂直な作動面の高さを増加させることにより、より多くの太陽エネルギーを受光できる。
【００１７】
本実施形態では、第１の作動面は、ソーラーパネルにより形成される平面は、地面に水平に（または地面に平行な支え上に）配置されている。第２の作動面は、反射鏡からなる屏風（スクリーン）型の折り畳み面であって、第１の作動面の隣に実質的に垂直に配置されている。第２の作動面は反射面であるため、太陽光ＳＳ（後続の実施形態においていずれもこの記号を採用し、以下では説明しない）は、第２の作動面で反射された後、第１の作動面を照射する。他の実施態様では、第１の作動面と第２の作動面の機能を入れ替えてもよく、例えば、第１の作動面で光エネルギー採取を行い、第２の作動面で光エネルギー利用を行ってもよく、それに応じて第１の作動面と第２の作動面と太陽との間の相対的な位置を調整することにより、太陽光が（水平な）第１の作動面を経た後、（垂直な）第２の作動面を照射してもよいことが容易に理解できる。なお、第１の作動面および第２の作動面のいずれかが鏡面である場合、この鏡面の面積は、対応する他方の作動面（非鏡面）の面積に釣り合ったものであればよく、大きすぎる必要はない。ここでいう「釣り合った」とは、鏡面で反射する光が、対応する他方の作動面をちょうど覆うことができることをいう。２つの作動面の面積が釣り合っている場合、最適なコストパフォーマンスが得られる。
【００１８】
第１の駆動機構１３０は、第１の受光デバイスを囲む軌道１３１に沿って移動可能な複数両の軌道車を含む。第２の受光デバイスの各鏡面は、それぞれ複数両の軌道車の各車両に固定され、軌道に沿って動くことにより、太陽に対する追尾を実現する。具体的には、太陽の位置に応じて、軌道上での軌道車の適切な位置を算出し、反射によって水平な光エネルギー利用装置上に太陽光が最も多く照射するようにすることができる。
【００１９】
軌道車で用いる軌道は、単軌であっても複数軌であってもよい。他の実施態様では、第１の駆動機構は、無軌道車またはその他の装置を採用してもよく、太陽の移動に応じて第２の作動面を第１の作動面に対して移動または回動させるようにできればよい。第１の駆動機構の移動軌跡は、水平な受光デバイスを囲む曲線形の軌跡であってもよく、例えば、円弧形または楕円形または三次元曲線形であり、第１の作動面の延在方向に沿った直線形の往復移動軌跡であってもよい。太陽追尾は、第１の駆動機構だけによって統括して実現されるため、本発明の発電ステーションにおける太陽追尾の計算が、効果的に簡略化される。例えば、太陽の位置に応じて、垂直な受光デバイスにおいて可能性のある移動軌跡上で、最も多くの光エネルギーを受光できる位置、または水平な受光デバイスに最も多くの太陽光を反射させることができる位置を選択することができる。
【００２０】
本実施形態では、第２の受光デバイスの屏風型鏡面が軌道車上に直接垂直に固定されており、軌道車とともに軌道に沿って移動する。他の実施態様では、第２の受光デバイスは、回転軸によって第１の駆動機構に固定されることにより回動させてもよい。
【００２１】
本実施形態では、水平な光エネルギー利用装置（ソーラーパネル）は単独で用いられる。他の実施態様では、水平な光エネルギー利用装置は、他のエネルギー利用装置とカスケード接続して用いてもよい。例えば、ソーラーパネルを熱エネルギー利用装置とカスケード接続し、より高い太陽エネルギー利用効率を実現することができる。熱エネルギー利用装置は、少なくとも一つの光エネルギー利用装置の裏側に配置され、光エネルギー利用装置と熱的に結合されることができる。ここでいう熱エネルギー利用装置は、熱電変換デバイスまたは熱エネルギー吸収デバイスとすることができ、さらに外部のオープンまたはクローズドの作動流体サイクルと接続し、海水淡水化システム、蒸気タービンまたは蓄熱容器付きの光熱利用システムなどを形成することもできる。
【００２２】
また、第１の作動面と第２の作動面との間の光路において、集光比および光エネルギー利用効率を高めるため、例えば、透過型の集光フレネルレンズまたはテーパー状鏡面光ダクトなどの他の導光デバイスをさらに配置してもよい。または、ソーラーパネルは、封止してクローズドの光電および光熱利用システムなどを形成してもよい。
【００２３】
＜実施形態２＞
本発明による太陽光発電ステーションのもう一つの実施態様は、図２に示すように、第１の受光デバイス２１０と、第２の受光デバイス２２０と、第１の駆動機構２３０とを含む。
【００２４】
第１の受光デバイス２１０は、実質的に水平な第１の作動面２１１を有する。
【００２５】
第２の受光デバイス２２０は、第１の作動面に対して実質的に垂直な一組の第２の作動面２２１を有する。
【００２６】
本実施形態では、２つの受光デバイスは、一方が反射鏡、他方がソーラーパネルであっても、両方ともソーラーパネルであってもよく、太陽光ＳＳは、垂直な作動面から水平な作動面上に反射されてもよいし、逆でもよい。
【００２７】
第１の駆動機構２３０は、第１の作動面２１１に実質的に平行に配置され、且つ、第１の作動面に実質的に垂直な回転軸２３３の周りで第１の作動面２１１の表面に沿って回動可能な回転アーム２３２を含む。第２の受光デバイスは、回転アームに固定され、例えば、回転軸２３３から離れた一端に固定されている。他の実施態様では、例えば、実質的に水平な回転軸線の周りを回動する自由度など、制御可能な回転自由度を増加させるため、第２の受光デバイスは、回転軸を介して回転アームに固定されていてもよい。システムの安定性を高め、駆動力に対する要求を低下させるため、回転アームの他端におもり２３４を取り付け、回転機構全体の重心を回転軸上にかけてもよい。
【００２８】
回転アーム２３２の長さは固定であっても、回転アームが伸縮可能であってもよく、第２の受光デバイスが第１の受光デバイスの周囲を円弧軌跡または楕円形軌跡を描いて動くことができるようにする。
【００２９】
好ましい実施態様として、本実施形態における回転アームは、回転アームが第１の作動面上で回転する際に、第１の作動面を掃除することにより、太陽の動きを追尾することを実現するとともに、受光面の自動クリーニングを行うためにクリーニング装置２３５が、第１の作動面に隣接する側にさらに設けられる。クリーニング装置は、例えば、ブラシまたは掃除する面に開口した吸引パイプなど、回転運動の作用の下で受光面上の埃などの異物を除去できればよい。
【００３０】
選択可能に、本実施形態では、具体的には垂直な回転柱である、発電ステーション全体を移動させる第２の駆動機構２４０がさらに配置されていてもよく、第１の受光デバイスをそこに固定し、それに応じて、回転アーム２３２および第１の駆動機構２３０もそこに固定される。そのため、第２の駆動機構によって、発電ステーション全体を移動または回動させることができる。
【００３１】
本実施形態の太陽光発電ステーションは、中小型の用途、例えば家庭用または商用の太陽光発電ステーションに適用される。
【００３２】
＜実施形態３＞
本発明による太陽光発電ステーションのもう一つの実施態様は、図３に示すように、第１の受光デバイス３１０と、第２の受光デバイス３２０と、第１の駆動機構３３０とを含む。
【００３３】
第１の受光デバイス３１０は、光エネルギー利用装置と反射型フレネルレンズの組み合わせである。実質的に水平な第１の作動面３１１は、混合型表面である。第１の作動面３１１は、２つの光エネルギー利用装置と第１の反射型フレネルレンズ３１２とにより形成される。第１のソーラーパネル３１３は、蓄熱装置３１４の入口周囲にあり、第１の反射型フレネルレンズ３１２は、ソーラーパネル３１３の外周を取り囲む。第１の受光デバイス３１０は、支持部材３１６によって固定され、第１の反射型フレネルレンズ面に対向して配置された第２の反射型フレネルレンズ３１５をさらに含む。図示の便宜上、本文の図面における各種容器の側壁は透明であるものと仮定しており、以下さらに詳しくは述べない。
【００３４】
本実施形態では、光電および光熱利用を同時に実現するため、ソーラーパネルおよび蓄熱装置という２種類の異なるタイプの光エネルギー利用装置を同時に採用している。蓄熱装置は、光エネルギーの焦点の中心に位置し、高熱容量を有するあらゆる作動流体、例えば、溶融塩、水、パラフィン、シリカゲル油脂などを収容することができ、蓄熱装置の入口は、透明な断熱材を採用して作製することができる。こうしたソーラーパネルと蓄熱装置が混在する構成は、十分に高いエネルギー密度に適応できるだけでなく、ソーラーパネルが高温によって破損することを回避することができる。従来の単一の太陽光発電ステーションや光熱発電ステーションに比べ、高い光エネルギー利用効率を保つことができるだけでなく、初期コストが低い。また、蓄熱装置は、さらにエネルギーの貯蔵を実現することができ、光エネルギーの採取と使用との間の時間差のバランスをとるのに有利である。
【００３５】
第２の受光デバイス３２０は、実質的に垂直な第２の作動面３２１を有する反射鏡または反射型フレネルレンズである。空または第２の作動面からの太陽光は、第１の反射型フレネルレンズ３１２によって反射され、第２の反射型フレネルレンズ３１５に集光されてから、第２の反射型フレネルレンズによって反射され、ソーラーパネル３１３上に集光されるか、または蓄熱装置３１４の中に入れられる。
【００３６】
第１の駆動機構３３０は、無軌道車であり、所定の太陽追尾経路を往復走行する。第２の受光デバイス３２０は、この無軌道車上に垂直に固定されている。
【００３７】
好ましくは、第１の受光デバイス３１０は、第２の反射型フレネルレンズ３１５の空を向いた面に配置され、空または第２の作動面からの太陽光を直接受光し、太陽エネルギーの利用をより十分なものにするための第２のソーラーパネル３１７をさらに含む。大型装置にとって、第２の反射型フレネルレンズは、比較的大きな面積を有するため、第２のソーラーパネルを設けることは有益である。
【００３８】
好ましくは、本実施形態では、光エネルギー利用装置で発生または貯蔵した熱エネルギーをさらに利用するため、熱エネルギー利用装置がさらに設けられる。第１の容器３５１は、蓄熱装置３１４の周囲を覆い、第１の容器中の作動流体ＡＡは、熱交換パイプ３５１１によって蓄熱装置中の作動流体と熱交換を行う。蓄熱装置の温度の方が通常高いため、第１の容器は、液体気化タンクとして用いることができ、その作動流体ＡＡは、水、アルコール、エチルエーテル、冷媒（フロン類またはその代替品など）等から選ぶことができる。第２の容器３５２は、ソーラーパネル３１３の裏側に配置され、ソーラーパネルと熱的に結合され、第２の容器は、作動流体ＡＡの予熱タンクとして用いることができる。他の実施態様では、他のタイプの熱エネルギー利用装置、例えば、スターリング熱エネルギー発電機等を採用してもよい。
【００３９】
作動時に、作動流体ＡＡは、第２の容器３５２においてソーラーパネル３１３で発生した熱エネルギーを予熱し、次いで、第１のコンプレッサー３５３が第１の容器３５１の中まで搬送してから、蓄熱装置３１４の熱交換によって気化し、生じた気体が蒸気タービン発電機３５４に搬送され発電を行い、さらに凝縮タンク３５５の中で冷却される。冷却された液体は、第２のコンプレッサー３５６により第２の容器３５２の中まで搬送され、一つのクローズドサイクルが完了する。作動流体ＡＡは、閉回路サイクルにおいて経る各ノード装置において、パイプによって連通しており、対応する弁を設けて制御することができる。図３に、気化プロセスを制御する２つの弁ＦＦを例示的に示しており、その他の管にも弁を設けてもよく、さらに詳しくは述べない。
【００４０】
本実施形態では、クローズドの作動流体サイクルシステムを採用しているが、他の実施態様では、オープンの作動流体サイクルシステムを採用してもよく、作動流体の種類の違いに基づき、異なる機能を実現することができ、例えば、外部に熱水を提供したり、海水淡水化などの機能を実現したりすることができる。
【００４１】
さらに好ましくは、太陽エネルギーの利用効率をさらに高めるため、本実施形態では、光エネルギー利用装置と熱エネルギー利用装置との間の熱エネルギー通路に、光エネルギー利用装置と熱エネルギー利用装置との間の温度差を利用して発電するための熱電変換器がさらに配置されてよい。第１の熱電変換器３５７は、熱交換パイプ３５１１の外周を覆い、蓄熱装置３１４と第１の容器３５１との間の熱エネルギー通路上にある。第２の熱電変換器３５８は、ソーラーパネル３１３と第２の容器３５２との間に配置されている。
【００４２】
本実施形態は、多種の機能の発電システム（直接光電変換、直接熱電変換，蒸気タービン発電機発電を含む）を簡単で経済的な方式で一つに集積しており、大型太陽光発電所の建造に非常に適している。
【００４３】
＜実施形態４＞
本発明による太陽光発電ステーションのもう一つの実施態様は、図４に示すように、第１の受光デバイス４１０と、第２の受光デバイス４２０と、第１の駆動機構４３０とを含む。
【００４４】
第１の受光デバイス４１０は、光エネルギー利用装置と反射型光学デバイスの組み合わせである。実質的に水平な第１の作動面４１１は、反射型光学デバイスにより形成され、例えば、鏡面または反射型フレネルレンズ面である。内壁が鏡面であり、開口が比較的大きい一端が第１の作動面を向いている一組のテーパー状導光デバイス４１３１が第１の作動面の上方に配置されている。ソーラーパネル４１３は、各テーパー状導光デバイス底部（すなわち、開口が比較的小さい一端）にそれぞれ配置され、その形状は、平板状であっても、テーパー状であっても（図示せず）よく、かつテーパー状の先端は、テーパー状導光デバイス４１３１の開口が比較的大きい一端に向いている。わかりやすくするため、以下、１つに集積された複数のテーパー状導光デバイスとソーラーパネルとからなる構成を、「テーパー状光エネルギー利用装置」と呼ぶ。
【００４５】
第２の受光デバイス４２０は、実質的に垂直な第２の作動面４２１を有する反射鏡または反射型フレネルレンズである。空または第２の作動面からの太陽光は、第１の作動面４１１によってテーパー状導光デバイスの開口が比較的大きい一端に反射され（または「反射および集光」され）、テーパー状導光デバイスによって集光された後、ソーラーパネルに到達する。
【００４６】
第１の駆動機構４３０は、第１の受光デバイスの周囲を囲む軌道４３１に沿って太陽を追尾して走行するための軌道車である。第２の受光デバイス４２０は、この軌道車上に垂直に固定されている。
【００４７】
本実施形態では、テーパー状光エネルギー利用装置は、熱エネルギー利用装置として用いられる容器４５１の中に覆われ浸されている。容器４５１中の作動流体は、高熱容量を有するあらゆる作動流体を選択することができる。ソーラーパネル４１３と容器４５１中の作動流体との熱交換によって、ソーラーパネルの温度を下げることができるだけでなく、熱エネルギーをさらに利用することができる。
【００４８】
実施形態３におけるものと同様に、容器４５１は、パイプ４５１１によって外部装置（図示せず）に接続され、オープンまたはクローズドの作動流体サイクルシステムを形成してもよい。例えば、容器４５１は、温水ボイラとして充当することができ、本実施形態を、ホテル、病院、フィットネスクラブ、体育館、クリーニング店などの大量の熱水を必要とする場所での建造に適するようにすることができる。
【００４９】
好ましくは、第１の受光デバイス４１０は、太陽光を受光可能な表面を十分に利用するために容器４５１の頂部（空を向く面）に配置された第２のソーラーパネル４１７をさらに含む。他の実施態様では、第２の受光デバイス４２０は、ソーラーパネルを採用してもよい。
【００５０】
＜実施形態５＞
本発明による太陽光発電ステーションのもう一つの実施態様は、図５に示すように、第１の受光デバイス５１０と、第２の受光デバイス５２０と、第１の駆動機構５３０とを含む。
【００５１】
第１の受光デバイス５１０は、光エネルギー利用装置と透過型レンズの組み合わせである。実質的に水平な第１の作動面５１１は、透過型レンズにより形成され、このレンズは、フレネルレンズが好ましく、支持部材５１６によって固定されている。２つの光エネルギー利用装置、ソーラーパネル５１３および蓄熱装置５１４は、第１の作動面の下方に配置され、ソーラーパネル５１３は、蓄熱装置５１４の入口周囲を取り囲んでいる。
【００５２】
ソーラーパネル５１３、蓄熱装置５１４、第２の受光デバイス５２０および第１の駆動機構５３０は、実施形態３において記述されているものと類似しており、さらに詳しくは述べない。本実施形態と実施形態３との相違点の１つは、太陽光発電ステーションの頂部に、気体レンズ５１８が配置されれていることである。気体レンズとは、集光または非点収差機能を有するエアバッグであり、表面は透明な光滑面であっても、少なくとも部分的に鏡面またはフレネルレンズ面を採用してもよく、または、光学機能を実現するため、屈折率が１よりも大きい気体がエアバッグ内部に充填されていてもよい。密度が空気よりも小さい気体を充填することにより、気体レンズは、空気中に浮遊することができる。本実施形態では、集光型気体レンズを採用する。空からの太陽光は、気体レンズを介して集光された後、第１の作動面（または第１および第２の作動面）を照射し、気体レンズまたは第２の作動面からの太陽光は、さらに第１の作動面５１１に形成されたレンズを介して集光された後、ソーラーパネル５１３を照射するか、または蓄熱装置５１４の中に入れられる。
【００５３】
本実施形態では、熱エネルギー利用装置がさらに設けられている。実施形態３におけるものとの違いは、本実施形態における熱エネルギー利用装置は、外部のノード装置とともにオープンの作動流体サイクルシステムを形成していることである。このサイクルシステムには、液体気化タンクとして用いられる第１の容器５５１と、予熱タンクとして用いられる第２の容器５５２と、第１のコンプレッサー５５３と、蒸気タービン発電機５５４と、凝縮タンク５５５とが含まれる。各ノード装置は、実施形態３において記述されているものと類似しており、さらに詳しくは述べない。相違点は、凝縮タンクで冷却した後に得られる液体を第２の容器の中に搬送するのではなく、排出してもよいことであり、これに対応して、第２の容器中の作動流体は、パイプ５５２１を介して外部から補充してもよく、これによりオープンの作動流体サイクルシステムを形成する。
【００５４】
第１の容器５５１中の作動流体に海水を採用すると、凝縮タンクから淡水を得ることができ、これにより本実施形態の装置は発電と同時にさらに海水淡水化にも用いることができる。この場合、第１の容器５５１は、作動中に海水淡水化後の余剰な塩分が大量に発生するため、第１の容器５５１の底部に、塩分を除去する可動弁５５１１を配置してもよい。
【００５５】
実施形態３におけるものと同様に、本実施形態においても、第１の熱電変換器５５７および第２の熱電変換器５５８がさらに設けられているが、ここではさらに詳しくは述べない。
【００５６】
本実施形態は、同様に、大型太陽光発電所の建造に適しており、高効率で発電が可能であるとともに、海水淡水化を行うことができる。さらに、空気中に浮遊する気体レンズを用いることにより、低廉なコストでシステムの集光比を効果的に高めることができる。
【００５７】
＜実施形態６＞
本発明による太陽光発電ステーションのもう一つの実施態様は、図６に示すように、第１の受光デバイス６１０と、第２の受光デバイス６２０と、第１の駆動機構６３０とを含む。
【００５８】
第１の受光デバイス６１０は、略短冊状で実質的に水平に配置されたソーラーパネルである。第２の受光デバイス６２０は、実質的に垂直に配置された平面状両面反射鏡である。第１の駆動機構６３０は、軌道６３１が第１の受光デバイス６１０の延在方向に沿って第１の受光デバイス６１０の両側に位置し、この直線軌道上を往復運動することができる軌道車を含む。第２の受光デバイスは、実質的に水平な回転軸６３６を介してこの軌道車に固定されている。
【００５９】
本実施形態では、第２の受光デバイスは、ソーラーパネルの延在方向に沿った水平移動自由度、およびソーラーパネル表面に対する回転自由度という２つの運動自由度を有する。水平移動自由度は、太陽光に対向する位置に第２の受光デバイスを調整するために用いることができ、太陽光を水平なソーラーパネル上に反射させることができるようにする。回転自由度は、第２の受光デバイスと太陽光の角度を調整するために用いることができ、水平なソーラーパネルが最も多くの反射光エネルギーを得ることができるようにする。
【００６０】
他の実施態様では、第２の受光デバイスは、集光型反射型フレネルレンズであってもよく、または、集光型反射型線状フレネルレンズであることがさらに好ましく、この場合、第２の受光デバイスの面積は、水平に配置されたソーラーパネルの面積よりも遥かに大きくすることができ、これにより高集光比を実現する。もう一つの実施態様では、第２の受光デバイスは、さらに非点収差型反射型線状フレネルレンズを採用してもよい。
【００６１】
本実施形態では、垂直な受光デバイスは簡単な直線軌跡で移動し、太陽追尾の設計は非常に簡単であり、高出力を有する大型太陽光発電所を低コストで建造することができ、一方向のみで太陽追尾を行う必要のある地域、例えば赤道付近などで用いるのに非常に適している。
【００６２】
以上、具体的な例を用いて本発明の原理及び実施形態について詳述したが、上記の実施形態は、本発明の理解を深めるためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の思想に基づいて、上記の具体的な実施形態を変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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