CN102144134A - 太阳热能设备 - Google Patents

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CN102144134A CN2009801342592A CN200980134259A CN102144134A CN 102144134 A CN102144134 A CN 102144134A CN 2009801342592 A CN2009801342592 A CN 2009801342592A CN 200980134259 A CN200980134259 A CN 200980134259A CN 102144134 A CN102144134 A CN 102144134A
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M·默廷斯
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Abstract

为了提高太阳热能设备的效率，在支撑在高处的接收器的覆盖件上套装能行驶的测量机器人，所述测量机器人可以沿接收器测量指向接收器管的光线密度分布并由此检查设备的反射器是否正确地调整。

Description

太阳热能设备
技术领域
本发明涉及一种太阳热能设备，该太阳热能设备具有多个反射器，这些反射器将入射的太阳光反射到支撑在高处的接收器上，其中接收器具有由接收器覆盖件覆盖的接收器管，并且在接收器覆盖件上设置有测量机器人，用于测量由反射器反射的太阳光在接收器管的区域内的照度分布。
背景技术
太阳热能设备主要包括一系列反射器和接收器管。这些反射器以使太阳光从这些反射器反射并会聚到接收器上的方式朝向入射的太阳光。接收器是一种管，该管由在其朝向反射器的侧面上透光的壳体包围。在所述管中引导一种介质，所述介质通过会聚到所述管上的太阳光加热。由于这样形成的温度，可以借助于这种装置获得能量。由于使用了整个系列的将入射的太阳光会聚到接收器上的反射器，必要的是这些反射器始终直接朝接收器管定向。特别是因为为了改善效率，反射器必须跟随太阳的运行，所以为了实现这种设备尽可能大的效率，精确的调节和尽可能理想的光学条件是必须的。
特别成问题的是，由于不精确的定向或者由于不精确的跟随，各单个反射器不是最佳的调整，或者接收器被污染并由此不能实现光能的最佳传输。接收器主要还具有覆盖件，所述覆盖件在内侧同样是反射性的，从而使在接收器管旁经过的光被再次会聚到接收器管上，在接收器的区域内，一方面所述镜面的洁净度，另一方面还有包围覆盖件中的接收器管的玻璃板的洁净度是非常重要的，来自反射器的光通过所述玻璃板到达接收器管上。
在这种情况下已知测量机器人固定在接收器上的底座上，从而使所述测量机器人能在底座上沿着所述接收器移动并由此能够与位置相关地通过主集光器分辨太阳能的入射。但这里的问题是，相关的测量机器人始终只能用在一个接收器上。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种太阳热能设备，所述太阳热能设备确保高的效率并且还克服了现有技术的所述缺点。
所述目的通过一种根据主权利要求以及并列权利要求6和15的特征的太阳热能设备来实现。所述太阳热能设备的其他合理的实施形式可以由相应的从属权利要求得到。
根据本发明，所述太阳热能设备具有测量机器人，所述测量机器人可以沿接收器管这样设置，使得所述测量机器人能够测量朝接收器管定向的光线。这种测量机器人能特别有利地配设于接收器覆盖件，此时不会干扰通向接收器管本身的光路。特别是测量机器人适于检测直接在接收器管或者在整个接收器旁经过的入射光线，并由此确定反射器是否可能不正确地调整以及哪些反射器可能不正确地调整。同样，相应的测量机器人可以用于对新安装的太阳热能设备进行首次调节。
在运行中有利的是，通过给测量机器人装备行驶机构，相应的测量机器人能在接收器覆盖件的纵向延伸方向上在接收器覆盖件上移动。通常，接收器覆盖件具有多边形的形状，从而提供了用于测量机器人的确定的移动表面。借助于侧向的限位器和导向元件可以这样将测量机器人设置在接收器上，即，所述测量机器人能够毫无问题地在接收器上移动。这里特别合理的是，测量机器人这样成形，使得所述测量机器人基本上形锁合地包围接收器，从而避免测量机器人脱落或测量机器人从接收器上滚落。由此确保了测量机器人能毫无问题地顺序处理多个接收器。
具体地，这种测量机器人具有至少一个测量臂，所述测量臂装备有光电池。由于测量臂上的各单个光电池的响应，测量机器人能够确定反射器偏离作为反射太阳入射光线的目标的接收器多远。通过直线地将光电池布置在测量臂上，可以检测入射到接收器上的光线的空间分辨率的分布(eine 
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Verteilung)。
在另外的实施形式中，测量臂可摆动地铰接在测量机器人上，从而可以实现精确地确定在接收器旁边经过的光线或光线束。此外，在必要时可将测量臂以这种方式和形式贴靠在测量机器人上，以便在使用之后能够以紧凑的运输形状运送测量机器人。如果测量机器人具有能摆动的测量臂，并且对于测量机器人，摆动位置是可测的，那么可以在计算围绕接收器的照度分布时考虑所述摆动位置。在两侧给测量机器人配设测量臂，可以毫无问题地同时对设置在接收器的两个侧面的反射器进行测量。
但在这种情况下，也可以将至少一个摆臂摆动到接收器的下面，从而不是测量被偏转的在接收器旁边经过的光线，而是能够测量到达接收器上的光线。
补充地或可选择地，可以在反射器的主集光器上使用另一个测量机器人，该测量机器人装备有斜度传感器。该测量机器人测量反射器与相应的地点相关的斜度，优选只是借助于一个斜度传感器测量。通过额定值-实际值比较可以确定偏差并改进定向。这使得目前为止只是通过取样进行的定向测量可以全面地实施，并由此在安装太阳热能设备时简化了调节过程并提高了其精度。
通过使用适当的优选包括多个用于将测量机器人支承在反射器上的表面轮和多个用于侧向引导的边缘轮的行驶机构，测量机器人可以基本上自动地在反射器上行驶，并且，通过这种只是套装的结构形式还可以顺利地从一个反射器转移到下一个沿纵向相邻的反射器。
这里也可以实现测量机器人的形状与主集光器的适配，从而使测量机器人的自动的形式必要时也可以沿着主集光器进行。
这里也可以给测量机器人配设相同的用于调节相应主集光器的机构，利用所述机构可以在斜度上对其(必要时还可以是局部地/分段式)进行微调。
完全可以设置这样的测量机器人，该测量机器人既能用在接收器上，也可以用在反射器上，并且具有一个或多个适用于此的行驶机构。在这种情况下，这种测量机器人既具有带有光电池的摆臂，也具有斜度传感器。这使得可以只利用唯一一个测量机器人实现对所述太阳热能设备进行完整的调整。
为了实现一种尽可能独立工作的系统，合理的是，测量机器人是遥控的，其中特别合理的是，测量机器人在实施其测量时遵从程序，该程序使得测量机器人逐个地自动地处理接收器或逐个地自动地处理主集光器。这里特别优选的是，测量机器人是能够由中央计算机或由相应的电子装置远程控制/遥控的，其中，遥控特别优选的是无线的，即特别是通过无线电进行的。测量值向中央计算机的传输也通过无线电进行。
能够顺利地与测量机器人无关地改善太阳热能设备的效率的第二方面在于增添有可控制的通风和排气，所述通风和排气通过单独的风机进行。为了确保接收器的洁净，接收器管通常在反射器将太阳光引导至接收器管上的区域内容纳在由接收器覆盖件构成的空腔中，所述空腔通过反射器侧的玻璃板封闭。由此确保同样容纳在接收器中的次反射器和接收器管不会沾灰并且光学特性不会受到不利影响。此外，以这样的方式同样在一定程度上保护通常向下封闭空腔的玻璃板不受污染。但这是这样来进行的，即用其他混合物，例如用空气填充以这种方式在接收器中形成的空腔，并因此在接收器被加热时所述空气同样被加热并发生膨胀。由于这种气体混合物通常是空气，即，接收器的排气在加热时进行，而空气的流入在冷却时进行。但流入的空气可能将灰尘带入接收器的空腔中，所述灰尘非常难以从这里除去并且随着时间的推移会污染玻璃板、接收器管和次反射器。因此，根据本发明设定，所述空腔通过通风管进行通风和排气，其中通风管配设有空气过滤器，该空气过滤器优选是细灰尘过滤器。通过这种方式，灰尘不会进入空腔的内部并污染玻璃板或接收器管。
在合理的改进方案中，也可以给通风管配设鼓风机，所述鼓风机控制用于通风和排气的空气流。
附图说明
下面参考实施方式详细说明前面所述的发明。
其中：
图1用示意图示出太阳热能设备，所述示意图中接收器和反射器横向剖开，
图2示出套装在接收器上的测量机器人的横向剖视图，
图3示出带有具有细灰尘过滤器的风机的接收器的细部视图，并且
图4用斜上方的透视图示出带有套装的测量机器人的反射器。
具体实施方式
图1示出太阳热能设备10，该太阳热能设备主要具有一排反射器11以及接收器20。所述接收器20抬高地设置在反射器11的上方。入射的太阳光12由反射器11会聚并指向接收器20。到达接收器20上的反射的太阳光13加热分布在接收器20内部的接收器管22，在所述接收器管中引导介质，通过加热所述介质在系统的内部可以产生能量。为了确保反射器11精确地朝接收器20定向，可以给太阳热能设备10配设测量机器人30，所述测量机器人检查自动(跟踪)运行的反射器11的定向，并可以在必要时根据其测量值优化所述定向。
图2示出这种测量机器人30，该测量机器人套装在接收器20上。测量机器人30为此具有凹部35，该凹部与接收器20的形状相匹配。给测量机器人30配设行驶机构34，以便能够在接收器20上沿接收器的纵向延伸方向移动，并通过该行驶机构34在测量机器人30和接收器20之间保持预定的距离。测量机器人30在两侧分别具有测量臂31，所述测量臂通过铰接件32可摆动地设置在测量机器人30上。由于该铰接件32的设置，能够相对于测量机器人30将测量臂31带入不同的角度位置，从而可以检测到引导从接收器20旁经过的由反射器11反射的光线，并能够在照度分布方面测量所述光线。可选择地，测量臂31也可以摆动到反射器11和接收器20之间，从而不是检测在旁边经过的光线，而是检测入射到接收器20上的光线。根据被引导在接收器20旁边经过的光线，可以发现并消除反射器11的调整错误。通过这种方式，能够改善整个装置的效率。这种测量臂31设置在测量机器人30的两侧，从而可以同时在接收器20的两侧进行对反射器11的测量。为了实现尽可能紧凑的结构形式，以便在从接收器20上取下测量机器人30之后进行运输，测量臂31能分别以保持架33固定在测量机器人30的侧面上。如果测量机器人30套装在接收器20上，则测量机器人30能借助于行驶机构34在接收器覆盖件21上移动。这可以通过遥控进行，为此测量机器人30具有天线36，但同样也可以给测量机器人30设置程序，使得测量机器人完全自动地测量接收器30。这里，在测量机器人30和设置在中央的中央计算机之间实现数据传输，并且所述数据传输经由天线36通过无线电进行。
图3示出提高太阳热能设备1的效率的另一种可能性。为此设定完全封闭的接收器覆盖件21和在下侧封闭接收器覆盖件21的玻璃板之间形成的空腔，从而不会有灰尘进入。但由此用空气充满的空腔通过太阳入射光线加热，所述太阳入射光线借助于反射器被引导到分布在空腔内部的接收器管22上。通过加热空气发生膨胀并通过相应设置的排气孔逸出。在接收器管22以及由此还位于空腔内部的空气冷却时，空气重新被吸入，但空气可能将灰尘颗粒一起携带到接收器20的内部。为此空腔配设有通风管41和与没有详细示出的细灰尘过滤器相连的通风机，从而一方面借助于通风机能够精确地调节入流，另一方面可以从流入空腔的空气中除去灰尘。由此确保接收器20，特别是向下封闭接收器20的玻璃板不会被吸入的灰尘污染。
在测量接收器时确定由反射器向接收器上投射的光是否到达接收器，以及沿接收器和紧邻接收器的周围区域的照度有多大。但为了使光目标精确地击中接收器，反射器的斜度必须也符合规定。因此，根据图4，测量机器人50套装在反射器11上并装备有斜度传感器，使得测量机器人50可以在反射器11沿其纵向延伸长度的每个位置处测量反射器的斜度。同时，测量机器人还将测量值与在相应位置处规定的斜度相比较并可以借助于适当的调整机构适配调整在相应位置处的反射器的斜度。因为反射器11相应地跟随太阳高度并由此在不同的时刻要求有不同的斜度，所以这里同样还要考虑到当前的时间。由于也在这里设置的、借助于边缘轮54和表面轮53规定确定的位置和行驶方向的行驶机构53，测量机器人50可以在反射器11上行驶。因为没有通过相应的结构措施如导轨等设置在确定的反射器11上的固定，所以这种只是套装的结构形式还使得在跨越间距的情况下能够连续地行驶以到达在纵向上相邻的反射器。
因此，前面说明了一种太阳热能设备，这样来使该太阳热能设备明显更为有效，即，所述设备的调整可以通过测量机器人实现，所述测量机器人能够测量在接收器旁边经过的太阳入射光线和/或反射器的斜度并通过与相应的额定值进行比较而允许以明显较少的耗费来实现对反射器更好且更精确地调整。此外，效率的改进还可以这样来实现，即，借助于过滤器辅助的通风设备避免接收器受灰尘污染。
附图标记说明
10太阳热能设备
11反射器
12入射的太阳光
13反射的太阳光
20接收器
21接收器覆盖件
22接收器管
30测量机器人
31测量臂
32铰接件
33保持件
34行驶机构
35凹口
36天线
40风机管接头
41通风管
42鼓风机
50测量机器人
51主集光器
52行驶机构
53表面轮
54边缘轮
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种太阳热能设备，该太阳热能设备具有多个反射器(11)，这些反射器将入射的太阳光反射到支撑在高处的接收器(20)上，其中所述接收器(20)具有由接收器覆盖件(21)覆盖的接收器管(22)，并且在所述接收器覆盖件(21)上设置有测量机器人(30)，该测量机器人(30)用于测量由所述反射器(11)反射的太阳光在所述接收器管(22)的区域内的照度分布，其特征在于，所述测量机器人(30)具有行驶机构(34)，利用该行驶机构所述测量机器人套装到接收器覆盖件(21)上，其中所述测量机器人(30)能通过所述行驶机构(34)沿接收器覆盖件(21)的纵向行驶。
2.根据权利要求1所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)配设有至少一个测量臂(31)，所述至少一个测量臂(31)具有用于对照度分布进行空间分辨的光电池。
3.根据权利要求2所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量臂(31)可摆动地铰接在所述测量机器人(30)上，并且所述测量机器人(30)能够检测到所述测量臂(31)的摆动位置。
4.根据权利要求3所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量臂(31)能够摆动到所述接收器(20)和反射器(11)之间的位置中。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)在两侧分别配设有至少一个测量臂(31)。
6.一种太阳热能设备，该太阳热能设备具有多个反射器(11)，这些反射器将入射的太阳光(12)反射到支撑在高处的接收器(20)上，其中所述反射器(11)分别具有主集光器(51)，用于将入射的光反射到接收器(20)上，其特征在于，在所述主集光器(51)上设置有用于对所述反射器(11)进行斜度测量的测量机器人(50)，该测量机器人(50)能通过行驶机构(52)在所述反射器(11)上行驶。
7.根据权利要求6所述的太阳热能设备，其特征在于，所述行驶机构(52)分别包括多个用于将所述测量机器人(50)支撑在所述主集光器(51)上的表面轮(33)和用于沿所述反射器(11)的纵向对所述测量机器人(50)进行侧向导向的边缘轮(54)。
8.根据权利要求6或7所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(50)具有用于确定所述主集光器(51)的斜度的斜度传感器。
9.根据权利要求8所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(50)具有在必要时用于在所述主集光器的斜度方面局部地调节所述主集光器的装置。
10.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30、50)形锁合地至少部分地包围所述接收器覆盖件(21)或主集光器。
11.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30、50)能遥控地行驶。
12.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30、50)能进行编程以用于自动执行测量序列。
13.根据权利要求11或12所述的太阳热能设备，其特征在于，在用于检测数据并在必要时遥控测量机器人的中央计算机和测量机器人(30、50)之间，优选进行无线数据传输。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30、50)配设有独立的电源，优选配设有蓄电池。
15.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30、50)具有用于检测在所述接收器覆盖件(21)或主集光器(51)上的相对的纵向移动的装置。

Claims (18)

1.一种太阳热能设备，该太阳热能设备具有多个反射器(11)，这些反射器将入射的太阳光反射到支撑在高处的接收器(20)上，其中所述接收器(20)具有由接收器覆盖件(21)覆盖的接收器管(22)，并且在所述接收器覆盖件(21)上设置有测量机器人(30)，该测量机器人(30)用于测量由所述反射器(11)反射的太阳光在所述接收器管(22)的区域内的照度分布，其特征在于，所述测量机器人能够通过行驶机构(34)沿接收器覆盖件(21)的纵向行驶。
2.根据权利要求1所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)配设有至少一个测量臂(31)，所述至少一个测量臂(31)具有用于对照度分布进行空间分辨的光电池。
3.根据权利要求2所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量臂(31)可摆动地铰接在所述测量机器人(30)上，并且所述测量机器人(30)能够检测到所述测量臂(31)的摆动位置。
4.根据权利要求3所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量臂(31)能够摆动到所述接收器(20)和反射器(11)之间的位置中。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)在两侧分别配设有至少一个测量臂(31)。
6.一种太阳热能设备，该太阳热能设备具有多个反射器(11)，这些反射器将入射的太阳光(12)反射到支撑在高处的接收器(20)上，其中所述反射器(11)分别具有主集光器(51)，用于将入射的光反射到所述接收器(20)上，在所述主集光器(51)上设置有用于对所述反射器(11)进行斜度测量的测量机器人(50)。
7.根据权利要求6所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(50)能通过行驶机构(52)在所述反射器(11)上行驶，其中所述行驶机构(52)优选地分别包括多个用于将该测量机器人(50)支撑在所述主集光器(51)上的表面轮(33)和用于沿所述反射器(11)的纵向对该测量机器人(50)进行侧向导向的边缘轮(54)。
8.根据权利要求6或7所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人具有用于确定所述主集光器的斜度的斜度传感器。
9.根据权利要求8所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人具有在必要时用于在所述主集光器的斜度方面局部地调节所述主集光器的装置。
10.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)形锁合地至少部分地包围所述接收器覆盖件(21)或主集光器。
11.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)能遥控地行驶。
12.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)能进行编程以用于自动执行测量序列。
13.根据权利要求11或12所述的太阳热能设备，其特征在于，在用于检测数据并在必要时遥控测量机器人的中央计算机和测量机器人(30)之间，优选进行无线数据传输。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人(30)配设有独立的电源，优选配设有蓄电池。
15.根据上述权利要求中任一项所述的太阳热能设备，其特征在于，所述测量机器人具有用于检测在所述接收器覆盖件或主集光器上的相对的纵向移动的装置。
16.一种太阳热能设备，该太阳热能设备具有多个反射器(11)，这些反射器将入射的太阳光(12)反射到支撑在高处的接收器(20)上，其中所述接收器(20)具有由接收器覆盖件(21)覆盖的接收器管(22)，其中所述接收器覆盖件(21)构成用于容纳所述接收器管(22)的空腔，所述空腔在反射器侧由玻璃板封闭。
17.根据权利要求16所述的太阳热能设备，其特征在于，所述接收器(20)配设有用于对所述空腔进行通风和排气的通风管(41)，所述通风管具有空气过滤器，该空气过滤器优选是细灰尘过滤器。
18.根据权利要求17所述的太阳热能设备，其特征在于，所述通风管(41)配设有用于控制在通风和排气时出现的空气流的鼓风机(42)。
CN2009801342592A 2008-09-03 2009-08-11 太阳热能设备 Pending CN102144134A (zh)

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PCT/EP2009/005821 WO2010025808A2 (de) 2008-09-03 2009-08-11 Solarthermie-anlage

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