<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung einzelner Spiegel eines Sonnenkraftwerks mit einem zentralen Turm mit einer Absorptionsvorrichtung für die Sonnenstrahlung mittels strahlungsempfindlicher Sensoren, wobei für jeden einzelnen Spiegel ein bestimmter strahlungsempfindlicher Sensor vorgesehen ist und die einzelnen Spiegel entsprechend dem jeweiligen Sonnenstand aus ihrer jeweiligen Arbeitsposition geneigt und gedreht werden, bis der bestimmte Sensor bestrahlt wird, und in ihre Sollage bewegt werden.
Die Substitution herkömmlicher Energiequellen durch die von der Sonne eingestrahlten Energien erscheint insbesondere für den niedrigen Temperaturbereich besonders vielversprechend. So kann mit geringem Aufwand eine Warmwasseranlage erstellt werden, welche die Warmwasserversorgung, die Raumheizung und auch die Erwärmung des Wassers des Schwimmbeckens mit geringem Aufwand ermöglicht.
Aus der US-PS Nr. 1, 951, 404 wird eine Sonnenenergieanlage bekannt, welche mehrere Spiegel aufweist. Diese Spiegel werden über strahlungsempfindliche Sensoren, die den Wärmeabsorber benachbart sind, gesteuert.
Die Konstruktionen werden dann aufwendiger, wenn höhere Temperaturen erreicht werden sollen, wie dies beispielsweise für die thermodynamische Umwandlung in elektrische Energie erforderlich ist. Wie bekannt, wird der Wirkungsgrad derartiger Umwandlungsanlagen umso grösser, je höher die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangstemperatur ist.
Eine Anlage, die es erlaubt, höhere Temperaturen zu erreichen, ist das Sonnenkraftwerk mit Zentralturm. Bei einer derartigen Anlage sind beispielsweise auf einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von zirka 1 km Planspiegel angeordnet, welche die einfallenden Sonnenstrahlen auf eine Absorptionsvorrichtung reflektieren. Diese Absorptionseinrichtung befindet sich auf einem 400 m hohen, mittig angeordneten Turm. Die Spiegel weisen eine Grösse von 3 x 3 m auf.
Um zu erreichen, dass während der gesamten Einstrahlungszeit der Sonne die Spiegel zur Absorptionsvorrichtung reflektieren, müssen diese entsprechend dem Sonnenstrand nachgeführt werden. Hiefür ist es erforderlich, dass jeder Spiegel mit einer entsprechenden Mechanik mit zwei Schrittmotoren, u. zw. zur Horizontal-und Vertikalbewegung, versehen ist. Die Steuerung der Motoren kann durch individuelle Regelkreise oder aber auch durch einen Zentralcomputer erfolgen.
Neben der systematischen Nachführung der Spiegel entsprechend dem variablen Sonnenstand gibt es noch verschiedene Fehler zu korrigieren. So kann beispielsweise durch die Windlast die Orientierung der Spiegel verändert werden. Aus wirtschaftlichen Gründen werden Spiegel zum Einsatz kommen, die aus dünnen Folien bestehen, welche im Rahmen befestigt sind. Weiters besteht die Möglichkeit, dass die Fundamente der einzelnen Spiegel sich im Erdreich absenken. Bedenkt man, dass die Sonnenstrahlen vom Spiegel bis zur Absorptionsvorrichtung zirka 1000 m zurücklegen, so ist es evident, dass geringfügige Änderungen der Spiegel den Wirkungsgrad der Anlage wesentlich verschlechtern können. Die Wirkung der Windlast bei Spiegeln kann nicht durch ein Nachführsystem ausgeschaltet werden, da bei den Spiegeln zu schnelle Schwankungen auftreten werden.
Diese Wirkung der Windlast kann aber dadurch beseitigt werden, dass die Spiegel in einer geeigneten Umhüllung, z. B. Folien, Traglufthalle, Kuppel od. dgl., angeordnet sind. Zur Steuerung eines Spiegelfeldes wurde bereits vorgeschlagen, vor jedem einzelnen Spiegel einen lichtempfindlichen Sensor so anzuordnen, dass dieser bestrahlt wird, wenn sich der Spiegel in der Sollage befindet, wobei bei Nichtbestrahlung der Spiegel über die Steuereinrichtung dieser wieder in die entsprechende Lage gebracht wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass einerseits die lichtempfindlichen Sensoren andauernd mit hoher Energie beaufschlagt werden, wodurch ihre Lebensdauer verringert wird, weiters wird für jeden Spiegel ein Sensor benötigt, der seinerseits ein vom Spiegel unabhängiges Fundament aufweisen muss, das eine exakte Lage des Sensors gewährleistet.
Dieses Fundament muss somit besonders stabil und aufwendig ausgestaltet sein. Ausserdem wird für jeden Spiegel eine eigene elektronische Steuerung benötigt, wodurch die Kosten einer solchen Anlage sehr hoch werden.
Die Erfindung hat sich nun zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zu schaffen, die die obenangeführten Nachteile vermeidet.
<Desc/Clms Page number 2>
Die erfindungsgemässe. Steuerung einzelner Spiegel eines Sonnenkraftwerks besteht darin, dass der gegebenenfalls einer Gruppe von Spiegeln zugeordnete bestimmte Sensor auf dem zentralen Turm in der Nähe der Absorptionsvorrichtung angeordnet ist, wobei aus der Grösse und Richtung der Auslenkung aus der Arbeitsposition die Rücklenkung in die optimale Arbeitsposition durch einen Computer ermittelt wird. Nach dem Ausschwenken des Spiegels aus der Arbeitsposition bestrahlt der Spiegel zunächst irgendeinen der Sensoren und um eine besonders rasche Nachsteuerung des jeweiligen Spiegels auf den Kontrollsensor, ohne zeilenförmiges Abtasten zu erreichen, wird aus der Lage des zunächst bestrahlten Sensors mittels eines Computers die notwendige Nachführung in die Kontrollposition berechnet und diese durchgeführt.
Dieser Schritt wird gegebenenfalls wiederholt und so die notwendige Gesamtauslenkung gemessen.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die Sensoren in Form von übereinander liegenden, um die Turmachse laufenden Ringen angeordnet sind.
Bei einer ringförmigen Anordnung der Sensoren kann eine besonders leichte Steuerung der Spiegel durchgeführt werden, da jeweils einer der Sensoren vom Computer für die Referenzlage ausgewählt werden kann, während die andern dann als Hilfssensoren fungieren. Vorteilhafterweise werden die Sensoren oberhalb der Absorptionsvorrichtung angeordnet, da so Ortsveränderungen der Absorptionsvorrichtung besonders genau durch Nachsteuerung der Spiegel berücksichtigt werden können.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert : Der Turm - weist eine Absorptionsvorrichtung --2-- auf, oberhalb welcher in Form von zwei oder
EMI2.1
Turm ist eine Vielzahl derartiger Spiegel mit Fundament angeordnet. Der Deutlichkeit halber wurde lediglich ein Spiegel dargestellt. Eine Vielzahl von Spiegeln ist wieder in einer geeigneten transparenten Umhüllung --6-- angeordnet. Die Spiegel werden nun über einen zentralen Computer entsprechend dem Sonnenstand so gesteuert, dass sie jeweils die Absorptionsvorrichtung bestrahlen.
Zur Kontrolle der Spiegellage wird dieser in die strichliert dargestellte Stellung geschwenkt.
In dieser Lage bestrahlt er nun irgendeinen Sensor, der oberhalb der Absorptionsvorrichtung angeordnet ist. Wird der entsprechende Kontrollsensor bestrahlt, so muss lediglich der Spiegel über einem im Computer gespeicherten Wert wieder in seine Sollage verbracht werden. Wird ein anderer Sensor bestrahlt, so wird aus der Lage dieses Sensors zum Kontrollsensor die Steuerung über Computer so verwirklicht, dass der Spiegel, gegebenenfalls durch mehrfache Wiederholung dieses Vorgangs, durch direkte Aussteuerung auf den Kontrollsensor strahlt, worauf der Spiegel wieder aus dieser Lage in die Arbeitslage verbracht wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuerung einelner Spiegel eines Sonnenkraftwerks mit einem zentralen Turm mit einer Absorptionsvorrichtung für die Sonnenstrahlung mittels strahlungsempfindlicher Sensoren, wobei für jeden einzelnen Spiegel ein bestimmter strahlungsempfindlicher Sensor vorgesehen ist und die einzelnen Spiegel entsprechend dem jeweiligen Sonnenstand aus ihrer jeweiligen Arbeitspostion geneigt und gedreht werden, bis der bestimmte Sensor bestrahlt wird, und in ihre Sollage bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebenenfalls einer Gruppe von Spiegeln zugeordnete bestimmte Sensor (3) auf dem zentralen Turm in der Nähe der Absorptionsvorrichtung (2) angeordnet ist, wobei aus der Grösse und Richtung der Auslenkung aus der Arbeitsposition die Rücklenkung in die optimale Arbeitsposition durch einen Computer ermittelt wird.