基本信息
- 項目名稱：
- 平流層懸浮充氣平臺太陽能發(fā)電站
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 太陽能發(fā)電站以地面電站為主，但對于土地資源本已十分緊張的人類來說，不可能拿出大量的土地建設規(guī)模龐大的太陽能電站。 平流層是近空太陽能發(fā)電的理想之地。 本實用新型是一種上表面為近似平面的充氣平臺太陽能電站，電能可以通過導線直接傳到地面換流站，再變?yōu)榻涣麟娺M入供電網絡，使人類利用平流層太陽能發(fā)電成為現(xiàn)實，為人類擺脫能源危機和環(huán)境污染提供了一個新的方案。
- 詳細介紹：
- 本實用新型提供了一種上表面為近似平面的充氣平臺為太陽能電池載體，平臺內充氫氣或氦氣，平臺上表面載有太陽能電池，將平臺放入平流層，用纜繩將平臺固定在地面上，多個充氣平臺可以通過連接組成一個更大的平臺，平臺上的太陽能電池通過串并聯(lián)組成一個大型的平流層發(fā)電系統(tǒng)，電能可以通過導線直接傳到地面換流站，也可以通過激光、微波傳到地面接收站，使人類大規(guī)模低成本利用平流層太陽能發(fā)電成為現(xiàn)實，為可持續(xù)發(fā)展和擺脫能源危機提出可行性方案
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：我國人口眾多，人均土地資源十分有限，本實用新型提供了一種上表面為近似平面的充氣平臺為太陽能電池載體使我國大規(guī)模低成本利用平流層太陽能發(fā)電成為現(xiàn)實，為可持續(xù)發(fā)展和擺脫能源危機提出一種新的方案設想。 基本思路：太陽能發(fā)電站具有環(huán)保，可持續(xù)，不存在能源枯竭問題，出故障率低（無運動機械裝置）等優(yōu)點。而它的主要缺陷有兩個方面，一是光電轉化效率低，二是建造太陽能發(fā)電站需要占用大量土地資源，前者隨著科學技術的提高，光電轉換效率也將越來越高，而后者卻很可能成為限制太陽能發(fā)電發(fā)展的瓶頸。 創(chuàng)新點：結合我國人口，人均占地少，山多平原少的特點，我們在太陽能地面發(fā)電站的建設上是很受制約的，所以，為何不把目光投向天空？ 在距離地面高度10-50公里左右的大氣平流層，云層很難到達這一高度，這里空氣干燥，灰塵和水汽很少，大氣流動平穩(wěn)，幾乎沒有有害氣體的影響，在平流層建太陽能電站與同一規(guī)模的地面太陽能電站相比，接收的太陽能要高出5～10 倍，雖然比同步軌道上日照時間短，但這里距離地平流層離地面很近，最近處僅僅十公里左右，電能可以直接用導線傳輸，技術性制約大大減小。 技術關鍵：，太陽能電池轉換效率 技術關鍵和技術指標： 纜繩強度:170000N/cm3 發(fā)電效率：由所采用的太陽能電池類型決定，8%～30%不等
科學性、先進性
- 本實用新型成功的關鍵在于主纜繩，所以主纜繩的選擇十分重要。前蘇聯(lián)科學家在1895年提出來的天梯設想，2000年，美國國家宇航局描述了建造太空電梯的概念，這需要極細的碳纖維制成的纜繩并能延伸到地球赤道上方36000公里。本實用新型主纜繩的長度為18公里，比天梯方案纜繩長度短2000倍左右，也選用選碳纖維纜繩，完全能夠滿足重量、強度的要求，比如現(xiàn)在有一種碳纖維纜繩可承受的拉力為17噸/平方厘米左右，具有強度高，耐腐蝕，抗老化的特點，為了盡可能地減小風力的影響，本實施例只使用一根纜繩，根據纜繩不同高度受到的拉力不同，越上面受力越大，越下面受力越小的特點，把纜繩加工成底部截面積小、纜繩頂部截面積大的形狀，以達到即滿足受力要求又節(jié)約材料、減輕纜繩重量、減小風力對纜繩的作用力的目的。
獲獎情況及鑒定結果
- 在本屆“挑戰(zhàn)杯”校級初選中獲優(yōu)秀獎
作品所處階段
- 初試階段
技術轉讓方式
- 專利入股（其他方式，可談）
作品可展示的形式
- 圖片，三維仿真模型視頻，簡單的模型展示（僅可起示意效果）
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 該作品也許提供的并不是一件完善的成熟的發(fā)明，而更像是一個平臺，可以裝載下很多科學工作者奇思妙想的平臺，在它真正應用于實際生產之前，還有許多地方需要改進，需要試驗，需要數(shù)據分析，但我們資源有限，學識有限，不可能將它完成得盡善盡美，所以，希望通過比賽，將我們的想法讓盡可能多的人了解，讓更多的人參與進來，一起完善它，以早日為我國，為人類擺脫能源危機和環(huán)境污染做出貢獻。 適應范圍及推廣前景：此方案若在實驗中取得成功，由于平流層氣流的穩(wěn)定性和無害性、其適應范圍十分廣闊，技術可向全球推廣，以使人類盡可能多的使用清潔能源。
同類課題研究水平概述
- 前蘇聯(lián)科學家在1895年提出來的天梯設想， 2000年，美國國家宇航局描述了建造太空電梯的概念， 美國、俄羅斯、德國、法國、澳大利亞、瑞士、瑞典、英國、日本等國都已投入巨額資金和大量的人力，加快了平流層飛行器研究的步伐，并已經取得了很多有價值的成果，有些甚至是具有里程碑意義的突破性進展。例如，美國、瑞士、俄羅斯太陽能飛行器均已經升到了平流層。而我國針對這方面的研究工作還處于非常初級的階段，與上述國家之間存在著巨大的差距，另一方面，由于這一領域尚處于起步階段，盡管與發(fā)達國家存在著差距，但遠沒有通訊、電子、生物工程等領域的差距大，只要能夠高度重視起來，投入相應的研發(fā)經費，并通過艱苦努力，我們完全有可能獨辟蹊徑，闖出一條成功捷徑，迅速趕上甚至是超過發(fā)達國家的研究水平，并率先將該系統(tǒng)推進到實用階段，占領國際市場。 2004年，五角大樓國防高級研究計劃局當時正在從事的這一新方案目前代號為“海象”，目的是研制一種高級技術展示型空中運輸工具，這種新型飛艇能夠在3－4天內運送1800名士兵或500多噸武器裝備，到達世界上任何地點，實現(xiàn)洲際距離快速運輸能力，行程超過11000公里。此前，美國軍隊前線運輸通常需要幾周時間，需要動用大量機場和海港，各種運輸設備一齊上陣，而“海象”巨型軍事運輸飛艇一旦研制成功，其500－1000噸的設計運輸能力將遠遠超過美軍現(xiàn)役C－130“大力士”軍事運輸機22噸的運輸能力，而且不需要任何基礎設施，就能在4天內把由1800人的作戰(zhàn)部隊運送到世界任何地方。 2006年，格物創(chuàng)道發(fā)明公司推出一款平流層太陽能懸浮系統(tǒng)，體積較小，用于軍事信息傳播。 2010年，美國國防高級研究計劃局（DARPA）牽頭進行一項類似的“海象”計劃。 1艘“海象”重型飛艇可以在一個航程（2天）內從美國本土向歐洲運送兩個摩托化步兵營（包括全部人員和作戰(zhàn)裝備），而10艘飛艇則可以在一個航程內將第82空降師運送至歐洲。 海象不僅用于運輸，還用于反導、反潛、反恐監(jiān)視以及使用各種雷達和傳感器的偵察。高空飛艇HAA在監(jiān)視、預警、偵察和通訊方面能夠發(fā)揮更突出的作用。 。
