DE10121437A1

DE10121437A1 - Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung

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Publication number: DE10121437A1
Application number: DE10121437A
Authority: DE
Inventors: Helmut Juran
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2002-11-21

Abstract

Technisches Problem der Erfindung DOLLAR A Sonnennachführungssysteme sind nach Stand der Technik so aufwendig, daß der Vorteil einer höheren Sonnenabsorption von bis zu 30% wieder aufgehoben wird. DOLLAR A Lösung des Problems DOLLAR A Solaranlagen werden so in einem Drehpunkt (5) einer Stützkonstruktion (1) zu ebener Erde (6) befestigt, daß der der Sonne nachzuführende Anlagenteil (2) durch die Änderung (9) einer zusätzlich angebrachten Masse (8) ohne zusätzlich erforderliche Kräfte sich selbst durch Massenausgleich bewegt und eine Steuerung der Massen- und damit der Verlagerung des Schwerpunktes (4) eine relativ genaue Sonnennachführung ermöglicht, wobei optische Sensoren oder Voltaikmodule (22) durch die Veränderung der Verschattung (23) diese Steuerung und/oder Energieversorgung der Steueraggregate übernehmen können. DOLLAR A Anwendungsgebiet DOLLAR A Regenerative Energietechnik.

Description

Stand der Technik

Bei der Nutzung von Solarenergie wird nach dem Stand der Technik das Sonnenangebot in unter schiedlichem Umfang genutzt, indem eine starr befestigte Kollektor- oder Voltaikanlage nur das globale Strahlenangebot des jeweiligen Standortes nutzt, oder durch eine zusätzliche Einrichtung die Anlage in Richtung Sonne mitführt, einachsig oder zweiachsig. Wird eine Solaranlage 2-achsig der Sonne nachge führt, das heißt, die von Winter bis Sommer und die von Morgens bis Abends laufende relative Bewegung der Sonne so mitvollzogen wird, daß die Anlage immer mit der größtmöglichen Absorberfläche zur Sonne ausgerichtet ist, dann wird hiermit das Sonnenangebot auf die installierte Absorberfläche im Jahresschnitt im Bereich von 30% erhöht.

Zur einachsigen oder zweiachsigen Sonnennachführung gibt es nach Stand der Technik Stützkonstruktionen, die eine bewegliche Befestigung der Absorberflächen (Kollektoren und/oder Voltaikplatten) ermöglichen und auch Stellmechanismen, die die Verstellkräfte übertragen sowie Steuersysteme, die die Stellmechanismen nach den Vorgaben der Sonnenparabolik führen.

Der Erfindung zugrundeliegendes Problem

Sonnennachführsysteme werden für die Anwendung im Bereich der Solarthermie fast ausnahmslos nicht und im Bereich der Voltaik nur zu einem sehr geringen Anteil unter 5% angewandt.

Die Technologien nach Stand der Technik sind also so aufwendig, daß der Mehrpreis nicht durch die mögliche höhere Energieausbeute wirtschaftlich kompensiert werden kann.

Die hohen Kosten entstehen sowohl durch die Stützkonstruktion (große Austellungsflächen), die Verstellmechanik (große Verstellkräfte für die Massenbewegungen und Windbelastungen erforderlich) und die Regelung.

Erfindung

Die Erfindung nutzt im wesentlichen die Prinzipien des Massenausgleichs und der Schwerkraft, wonach sich eine frei drehbar gelagerte Masse immer statisch eindeutig positioniert, weil sich der Schwerpunkt dieser Masse nach einer Bewegung von selbst eindeutig unter dem Drehpunkt einstellt.

Die Position oder Ausrichtung dieser Masse wird nun verändert, indem der Schwerpunkt durch eine Masseverschiebung ebenfalls verschoben wird und/oder äußere Kräfte auf diese so gelagerte Masse einwirken.

Nach diesem Prinzip können große Massen mit relativ sehr kleinen, einfachen Stellmechanismen und mit minimalen Stellkräften in ihrer Position verändert werden.

Die erfinderischen Lösungen, dieses Prinzip bei Solaranlagen anzuwenden, werden in den Fig. 1 bis 3 bewußt sehr vereinfacht dargestellt, weil hierdurch der Unterschied zum Stand der Technik am deutlichsten wird. Der der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2), der sehr unterschiedlich geformt sein kann, wird deshalb einheitlich zum klareren Prinzipverständnis der Erfindung als elliptischer Körper dargestellt. Die Fig. 1a, 1b, 1c und 3a zeigen unterschiedliche Lösungen der Stützkonstruktion, mit denen das Schwerkraftprinzip genutzt werden kann.

Bis auf eine Ausnahme (Fig. 1b) werden die zur Sonne nachzuführenden Bauteile einer Solaranlage (2) so in einer Stützkonstruktion (1) drehbar befestigt, daß der Schwerpunkt (4) etwas unter dem Drehpunkt (5) liegt, in dem Abstand, daß die Anlage stabil genug gelagert ist und andererseits wenig Massenveränderung (8, 9, 11, 14, 15, 11, 17, 18) oder Krafteinwirkungen (13,16) nach Fig. 2c erforderlich sind, um eine gewünschte Drehung zu erzielen.

Alle Fig. 1 bis 6 zeigen grafisch nur die Bewegung durch Massen- oder Kraftveränderung über eine Drehachse. Ist nur eine Drehachse erforderlich, dann ist der Drehpunkt (5) in der technischen Ausführung bevorzugt als ein Drehpunkt um eine Welle ausgeführt. Nach Fig. 1a, 3b, 6a, 6b, 6c, 4, 5a und 5b ist die Stützkonstruktion (1) so ausgeführt, daß sie selbst bei einer Massenveränderung (8, 9, 11, 14, 15, 11, 17, 18) stabil zu ebener Erde steht. Nach den Fig. 1c, 2a, 2b und 2c ist das Trage- oder Stützgestell (1) in Form eines Kreisabschnittes ausgeführt (Schaukelstuhlprinzip) dessen Drehpunkt (5) technisch nicht existiert und nur dargestellt wurde, um die Position zum Schwerpunkt (4) anzuzeigen. Nach Fig. 3a ist das Stützgestell (1) nach Fig. 1c auf eine weitere Stützkonstruktion (20) gestellt, wobei das Schaukelstuhlprofil auf Rollen (19) seine Bewegung bei Massenverschiebung aus führt.

Nach Fig. 1b ist der zur Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) mit der Stützkonstruktion (1) fest verbunden und die Stützkonstruktion (1) ist selbst in einem Drehpunkt gelagert. Es wird eine gewisse Stehstabilität und Verstellbarkeit über Massenveränderung dadurch erzielt, daß die Anlage (1, 2) in einem Abstand des Drehpunktes (5) mit einem flexiblen Bauteil (10) zur ebenen Erde (6) verbunden wird und die Anlage (1, 2) auf der anderen Seite die Masse der Anlage so erhöht wird (8, 9) daß das flexible Bauteil (10) unter Zug-Spannung gerät und die Anlage damit statisch stabil steht.

Die Darstellungen aller Grafiken nach Fig. 1 bis Fig. 6 sind aber untereinander kombinierbar für eine Drehung um 2 Achsen anwendbar. So kann beispielsweise das Prinzip nach Fig. 1a zur Sonnennachführung einer Anlage von der Morgenposition bis zur Abendposition angewandt werden und das Prinzip nach Fig. 1c für die identische Anlage zur Sonnennachführung von der Winterposition bis zur Sommerposition.

Die grafischen Darstellungen der Massenveränderung (8, 9, 11, 14, 15, 11, 17, 18) zeigen nur das Prinzip an, aber nicht die Art und Position der Anbringung an der Solaranlage, die das Prinzip der Erfindung nicht beeinflußt. Die Massenveränderung (8, 9, 11, 14, 15, 11, 17, 18) kann je nach Bauweise der Solaranlage und Aufstellungsbedingungen unterschiedlich angebracht werden.

Die Massenveränderung zur Positionsveränderung der Solaranlage kann nach Fig. 1a, 1b, 1c durch Positionsveränderung (9) einer festen angebrachten Masse (8) erfolgen, durch Zuführen (14) einer flüssigen oder festen Masse (zum Beipiel Granulat)(11) nach Fig. 2a, 3a, 3b, durch Abführen (14) einer flüssigen oder festen Masse (zum Beipiel Granulat)(11) nach Fig. 2b, durch Umfüllen (17, 18) einer flüssigen oder festen Masse (11) nach Fig. 3a, 3b oder durch Verspannen mit einem gesteuerten (16) Verstellmechanismus (13), der die Verstellung durch ein elektrisch, elektronisch oder mechanisch gesteuertes Schaltwerk nach Vorgabe freigibt. Nach diesen erfinderischen Prinzipien nach Fig. 1 bis 3 können also Solaranlagen zur Sonnenachführung so ausgeführt sein, daß Verstellmechanismen und Verstellkräfte minimiert werden oder ganz eliminiert werden.

Die Positionsveränderung (Sonnennachführung) von Solaranlagen nach den Prinzipien 1 bis 3 kann nach Steuer- und Regeleinrichtungen, Verstellmechanismen und Verstellenergien nach Stand der Technik erfolgen. Nach folgenden Darstellungen durch die Fig. 4 bis 6 werden nun auf der Basis der Prinzipien 1 bis 3 erfinderisch neue Regel- und Steuersysteme, neue Verstellmechanismen und neue Verstellenergieversorgungssysteme für Solaranlagen erläutert, die den mechanischen Aufwand und den Energieaufwand zur Verstellung nach Stand der Technik weiter minimieren und/oder zur Funktion keine externe Energieversorgung benötigen und für die deshalb Schutzanspruch gestellt wird.

Nach der Figure 4 wird an den gegenüberliegenden Seiten der Drehachse der Sonnennachführung je ein Sensor als Voltaikplatte (22a, 22b) so an dem der Sonne nachzuführendem Anlagenteil angebracht, daß mit einer Veränderung der Sonnenposition die eine (22a) und die andere (22b) Voltaikplatte mehr oder weniger in der Sonnenschattenseite (23, 22a) oder in der Sonnenstrahlung (22b) liegt und damit jede dieser beiden Voltaikplatten(22a, 22b) unabhängig von der anderen in ihrer Position bei Sonneneinstrahlung Strom erzeugt, der direkt gekoppelt einen Stellantrieb (vorzugsweise Pumpe, Motor, Elektromagnet) in Bewegung setzt und wieder stoppt, wenn durch das Eintreten dieses Voltaikmoduls in die Sonnenschattenseite (23) die Energieversorgung aussetzt.

Mit diesem erfinderischen Prinzip wird also gleichzeitig die Sonnennachführung der Solaranlage gesteuert, Verstellungsenergie erzeugt und diese an den Verstellantrieb übertragen. Damit ist Steuerung und und Energieversorgung der Sonnennachführung in einem Prinzip vereint und unabhängig von Fremdenergie gelöst, was vor allem bei der Anwendung an Solarthermieanlagen ein bedeutender Vorteil ist.

Selbstverständlich kann dieses Prinzip auch in Variante so ausgeführt werden, daß es noch eine zusätzliche Hilfsenergie nutzt.

Nach Fig. 5a ist eine Solaranlage beispielhaft mit einem konzentrierenden Trichter (24) ausgeführt, wodurch die Überschattung größer wird. Nach dieser erfinderischen Lösung wird an den gegenüber liegenden Seiten der Drehrichtung der Sonnennachführung je ein Behälter (7, 11a, 11b) angebracht. Diese Behälter sind mit einem flüssigen oder festem aber pumpbaren (granulatartigem) Medium aufgefüllt und so miteinander verbunden, daß dieses Medium von einem Behälter in den andren transportiert werden kann. Hiermit wird mit dem Transport des Mediums automatisch und gleichzeitig die Masse und das Gewicht eines Behälters (Beispiel 11a) reduziert und die Masse und das Gewicht des anderen Behälters (Beispiel 11b) erhöht und damit zum Ziel der Sonnennachführung mittels Schwerpunktverlagerung eine große Effizienz mit geringem Aufwand erzielt.

Die beiden Behälter (11a, 11b) werden vorzugsweise soweit gefüllt, daß dann, wenn ein Behälter (11a) voll ist, der andere (11b) nahezu leer ist. Die Voltaikmodule (22a, 22b) zur Steuerung und Energieversorgung der in oder außerhalb der Behälter(11a, 11b) angebrachten Pumpen (25a, 25b) können an beliebiger funktionsfähiger Stelle der Solaranlage angebracht werden, so zum Beispiel nach Fig. 5a an den Behältern (25a, 25b) selbst.

Dieses Sonnennachführungssystem (nach Fig. 5a im Prinzip dargestellt), kann nach Fig. 5b als ein Konstruktionsblock ausgeführt werden, mit dem jede beliebige Solaranlage ausrüstbar oder nachrüstbar ist, soweit sie den erfinderischen Bauprinzipien nach Fig. 1 bis 3 entspricht. Hierbei werden die beiden Behälter (11a, 11b) mit den Solarmodulen (22a, 22b) durch eine Konstrukltionsbrücke (26) verbunden, an der auch eine Halterung (27) angebracht ist, mit der diese Sonnennachführungseinrichtung an dem sonnennachzuführemnden Anlagenteil (2) fest angebracht werden kann. In den Fig. 5b und 5c ist diese Halterung so ausgeführt daß sie an der mit der Anlage (29 fest verbundenen Drehachse (5) befestigt werden kann.

Mit Fig. 5c wurde der Sonnennachführungsblock als eine Konstruktionseinheit nochmals einzeln und detaillierter dargestellt. Es sind hier die in den Behältern (11a, 11b) integrierten Pumpen (25a, 25b) mit den Leitungen (28a, 28b) dargestellt die bei Stromlieferung durch die zugehörige Voltaikplatte (22a oder 22b) das Medium in ihrem Behälter (vorzugsweise Wasser) in den anderen Behälter pumpen.

Die Erfindung schließt die Möglichkeit mit ein und sie wird deshalb im Prinzip nicht eingeschränkt, wenn die Pumpen dieses Funktionsblocks elektronisch von extern geregelt und/oder mit Strom versorgt werden.

Ein kompletter Sonnennachführungsblock in einer Konstruktionseinheit ist bei relativ kleinen Solaranlagen wirtschaftlich auch als rein mechanisch funktionierendes Bauteil nach den Fig. 6a bis 6e ausführbar. Es wird zur einfachen Prinzipbeschreibung von der Anbringung der Verstelleinheit an der Anlage (2) nach Fig. 5b ausgegangen, wo der Sonnennachführungsblock an der Drehwelle (5) der Anlage angebracht ist. Nach Fig. 6a ändert sich also nur der Sonnennachführungsblock mit den Bauteilen 27, 29, 30, 31, 32. Dieser Block wird an der Anlage (2) nun so besfestigt, daß das ange brachte zur Nachführung erforderliche zusätzliche Gewicht (31) in der Anlagenposition zur Morgensonne nach Fig. 6b nach oben zeigt und in der Anlagenposition zur Abendsonne nach Fig. 6c nach unten zeigt.

In der Morgenposition (Fig. 6b) befindet sich durch die zusätzliche Gewichtsanbringung (31) der Schwerpunkt (4) des zu drehenden Analagenteils (2) nicht unter, sondern neben der Drehachse (5), womit die Anlage (2) zurückkippen würde. Ein integriertes mechanisch oder elektrisch gesteuertes Zeitschrittwerk (29), das mit einem Bauteil (34) mit der Stützkonstruktion (1) verbunden ist, läßt das Zurückkippen aber nur in den vorgegebenen Zeitschritten zu, also in einem praktisch orientiertem Ablauf der Morgen- bis Abendsonne von 8 bis 10 Stunden. Wenn sich der Schwerpunkt (4) der Anlage (2) unter dem Drehpunkt (5) befindet, setzt also die drehwirksame Massenkraft aus und die Anlage (2) steht still. Die Anlage (2) muß also dann jedesmal wieder in Morgenposition gebracht werden.

Die Fig. 6d und 6e zeigen in Schnittdarstellung diese Sonnennachführeinrichtung. Hierbei ist das Gehäuse (30), das mit einer Befestigung (36) am der Anlagenwelle (5) verbunden ist, mit einer vorzugsweise Stange (Profil, Rohr o. a.) (32) fest verbunden, die verstellbar (33) das Steuergewicht (31) hält. Das über Strom oder Mechanik getriebene Zeitschaltwerk (29) befindet sich im Gehäuse (30). Bei einer mechanisch gesteuerten Zeitschaltung übernimmt das Gewicht (31) also 2 Funktionen, die Drehkraft für die Anlagenbewegung und die Antriebskraft für das Zeitschaltwerk.

Das verbindende Bauteil (34) zwischen Zeitschaltwerk (29) und Anlagenstützkonstruktion kann optional beweglich ausgeführt werden, in dem es bspw über ein Schaltmagnet (35) auf Bedarf die Verbindung zwischen Zeitschaltwerk (29) und Anlagenstützkonstruktion (1) entriegelt. Der Bedarf kann eine Sicherheitsbegrenzung sein, wie eine Maximaltemperatur im Speicher die über ein Thermostat das Schaltmagnet (35) auslöst.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

Sehr einfache und kostengünstige Sonnennachführsysteme ergeben die wirtschaftliche Möglichkeit, große Solaranlagen in kleinere Module aufzuteilen, die dann in einem kleinen einfachen Drehgestell nach dem Prinzip der Fig. 1 bis 3 befestigt sind, wobei jedes Modul mit einer Nachführeinrichtung nach Fig. 5 ausgerüstet ist. Die kleineren Stützkonstruktionen sind in Serie gefertigt meist günstiger als große Einzelanfertigungen.

Hierbei ist es natürlich möglich, die Steuerung und Energieversorgung der Sonnennachführungen extern zentral vorzunehmen. Eine erforderliche entsprechende Verkabelung ist sicher nicht in jedem Fall günstiger. Zudem legt ein Defekt in einem zentral gesteuerten System alle angeschlossenen Module lahm. Bei dezentral autarken Systemen fällt dagegen im Falle eines Defektes immer nur ein Modul aus.

Die dargestellten Sonnennachführsysteme minimieren oder eliminieren den bisher großen Konstruktions- und Materialaufwand der Verstellmechanismen, weil nur geringste Kräfte zur Verstellung erforderlich sind, keine externen statischen Belastungen auf diese Verstellmechanismen oder die Solaranlage einwirken und keine externen Kräfte wie Wind Einfluß nehmen können. Daß die Steuerung und und Energieversorgung der Sonnennachführung in einem Prinzip und unabhängig von Fremdenergie gelöst ist, ist vor allem bei der Anwendung an Solarthermieanlagen ein bedeutender Vorteil. Ein bedeutender Vorteil ist weiter, daß 2 kleine Pumpen von wenigen Watt Antriebsleistung nach dem erfinderischen Prinzip der Fig. 5 eine mehrere Tonnen schwere Solaranlage präzise nach der Sonne führen lassen.

Bezeichnung und Beschreibung der grafischen Fig. 1 bis 6

Fig. 1a-3b - Prinzipdarstellungen von Solaranlagenstützkonstruktionen (1) mit dem sonnennach zuführenden Anlagenteil (2), die eine Sonnennachführung durch Kraft- und Massenver lagerung zulassen und gleichzeitige Darstellung der Kraft- und Massenverlagerungs lösungen, die vorwiegend eine Schwerpunktverlagerung auslösen und damit eine Dreh- oder Kippbewegung des sonnennachzuführenden Anlagenteils (2)

Fig. 4 - Darstellung der sich mit dem Sonnenverlauf verändernden Verschattung (23) einer Solaranlage mit visuellen Sensoren als Voltaikmodule (22a, 22b), die die Verlagerung der Verstellmasse(n) (8, 9) auslösen und damit regeln und gleichzeitig die erforderliche Energie zur Verstellung liefern oder/und nur das eine oder andere in Variante

Fig. 5a - Prinzip nach Fig. 4, wobei die Verschattung (23) mit einem ergänzten solarkonzentrie renden Trichter (24) dargestellt ist und die Massenverlagerung durch das vorzugsweise Umpumpen eines Mediums von einem in einen anderen Behälter, die jeweils auf der anderen gegenüberliegenden Seite des Anlagenschwerpunktes (4) befestigt sind.

Fig. 5b - Prinzip nach Fig. 5a, wobei alle Sonnennachführfunktionsteile durch eine Brückenkon struktion (26) so miteinander zu einem einzigen Funktionsblock verbunden sind, daß dieser Funktionsblock an einer Montagestelle (27) mit verschiedenst ausgeführten Solaranlagen (2) verbunden werden kann und diese ohne zusätzliche Funktionsteile der Sonne nachgeführt werden, soweit die Solaranlagen (2) dem Bauprinzip nach Fig. 1 bis 3 entsprechen.

Fig. 5c - Darstellung des völlig autark arbeitenden Sonnennachführfunktionsblocks nach dem Prinzip nach Fig. 5b

Fig. 6a-6c - Darstellung des Funktions- und Montageprinzips eines völlig autark arbeitenden Sonnennachführfunktionsblocks, dessen Steuerungs- und Bewegungsenergie durch eine zusätzlich angebrachte Masse erzeugt wird, die vor jedem Sonnennachführfunktionsab lauf neu positioniert wird (Fig. 6b)

Fig. 6d, 6e - Querschnittszeichnungen des autark arbeitenden Sonnennachführfunktionsblocks nach Prinzip der Fig. 6a bis 6c

Beschreibung der Bau- und Funktionsteile nach Fig. 1 bis 6

1

Unterstützungskonstruktion einer Solaranlage

2

der Sonne nachzuführender Teil einer Solaranlage

3

Schwerpunktverlagerung durch Massenverlagerung (

8

,

9

)

4

Schwerpunkt des der Sonne nachzuführenden Teils einer Solaranlage

5

Drehpunkt des der Sonne nachzuführenden Teils einer Solaranlage

6

ebene Erde als Aufstellungsfundament einer Solaranlage

7

Befestigungsteil einer Regelmasse (

8

)

8

Regelmasse zur Schwerpunktsveränderung (

3

,

4

) eines der Sonne nachzuführenden Teils einer Solaranlage

9

Verlagerung der Regelmasse (

8

)

10

dehnbare Halterung (vorzugsweise Feder) als Gegenkraft zu einer Verstell- und Regelmasse (

8

)

11

Behälter für ein Füllmedium, das als Verstell- und Regelmasse dient

12

Behälter für ein Füllmedium, das durch Entleeren als Verstell- und Regelmasse dient

13

Zeitschaltwerk, das dem Verstelldrang eines Massenungleichgewichts gesteuert nachgibt

14

Auffüllen eines Behälters (

11

) mit einem Medium als Verstell- und Regelmasse

15

Entleeren eines Behälters (

11

) mit einem Medium als Verstell- und Regelmasse

16

Aufziehmechanismus eines Zeitschaltwerks

17

oberes Füllniveau eines Behälters mit einem Medium als Verstell- und Regelmasse

18

unteres Füllniveau eines Behälters mit einem Medium als Verstell- und Regelmasse

Beschreibung der Bau- und Funktionsteile nach Fig. 1 bis 6

19

Rollen zwischen einer zweiteiligen beweglichen Unterstützungskonstruktion (

1

,

20

)

20

Unterer Bauteil einer zweiteiligen beweglichen Unterstützungskonstruktion

21

Achse einer optimalen Ausrichtung einer Solaranlage zur Sonne

22

visuelle Steuer- und/oder Energieversorgungsmodule (vozugsweise Voltaik) der Sonnennachführung

23

Schatten einer Solaranlage bei Sonneneinstrahlung

24

solarstrahlenkonzentrierender Trichter

25

Pumpaggregate zur Verlagerung des Steuer- und Regelmediums zwischen den Behältern (

11

)

26

Konstruktionsbrücke eines autarken Sonnennachführsystems per Massenverlagerung

27

Befestigungsteil eines Sonnennachführsystems per Massenverlagerung

28

Leitungen zum Verlagern des Steuer- und Regelmediums zwischen den Behältern (

11

)

29

elektronisch oder mechanisch gesteuertes Zeitschaltwerk

30

Gehäuse eines elektronisch oder mechanisch gesteuerten Zeitschaltwerks

31

verstellbare Regel-Masse eines mechanischen Sonnennachführsystems

32

Befestigungsstange für eine verstellbare Regelmasse (

31

)

33

Befestigungsmechanismus einer verstellbaren Regelmasse (

31

)

34

Verbindungs- und Kraftübertragungsteil zwischen Zeitschaltwerk (29) und Anlagenstütz konstruktion (

1

)

35

Verstellantrieb (vorzugsweise Magnetschalter) zur Verriegelung oder Entriegelung des Verbindungs- und Kraftübertragungsteils (

34

) zwischen Zeitschaltwerk (29) und Anlagen stützkonstruktion (

1

)

Claims

1. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung, gekennzeichnet dadurch, daß der der Sonnen nachzuführender Solaranlagenteil (2) so mit einer oder zwei sich kreuzenden Achsen frei drehbar oder schwenkbar in einer Unterstützungskonstruktion (1) gelagert ist, daß sich sein Schwerpunkt (4) durch natürlichen Ausgleich der Massenkräfte von selbst ohne Einwirkung weiterer Kräfte unter dem Drehpunkt der frei drehbaren Lagerung (5) positioniert, gekennzeichnet weiterhin dadurch, daß in einem frei wählbaren seitlichen Abstand vom Anlagenschwerpunkt (4) am sonnennachzuführenden Solaranlagenteil (2) eine oder mehrere Massen (8, 11, 12, 31)) so befestigt sind, daß sich mit ihrer in verschiedener Weise möglichen Verstellung (9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 29) der Scherpunkt des der Sonnen nachzuführenden Solaranlagenteils (2) so seitlich verlagert wird, daß er sich um seinen Lagerpunkt (5) bewegt und diese Bewegung durch Steuerungen und Verstellmechanismen und Verstellantriebe nach Stand der Technik so vollzogen wird, daß der der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) sich immer so zur Sonne positioniert, daß er vorzugsweise die größtmögliche Sonnenenergie absorbierende Fläche zur Sonne ausrichtet.

2. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwerpunkt (4) des der Sonne nachzuführenden Solaranlagenteils (2) höher liegt als sein freier Lagerpunkt (5) und die Gesamtanlage dadurch im statischen Gleichgewicht steht, daß der der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) in einem frei wählbaren Abstand zu seinem Lagerpunkt (5) mit der ebenen Erde (6) mit einem dehnbaren Bauteil (10) verbunden ist und und auf der gegenüberliegenden Seite des des Drehpunktes (5) in einem frei wählbaren Abstand zum Drehpunktes (5) an dem der Sonne nachzuführenden Solaranlagenteil (2) eine verstellbare Masse (8) so angebracht ist, gekennzeichnet dadurch, daß sich mit Verstellen der Masse (8) der der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) bewegt und diese Bewegung gezielt entsprechend der Sonnenbewegung gesteuert wird.

3. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die verstellbare Masse (8) als Zeitschaltwerk (13, 16) ausgeführt ist, das zwischen dem der Sonne nachzuführenden Solaranlagenteil (2) und der Stützkonstruktion (1) oder ebenen Erde (6) fest verbunden in der kennzeichnenden Weise angebracht ist, daß sich der der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) im vorgebenen Zeitschaltrhytmus durch Massenausgleich bewegt.

4. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung nach einem der vorheraufgeführten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß an dem der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) in gegenüberliegender Position Solarmodule (22a, 22b) so im Schattenbereich (23) der Anlage angebracht sind, daß unwillkühlich mit der sich verstellenden Sonnenposition ein Solarmodul (22b) in den Bereich der Sonnenstrahlen kommt und die absorbierte Sonnenenergie gleichzeitig zur Steuerung und Stromversorgung eines Stellantriebes (zum Beispiel 25a, 25b) benutzt wird, der eine an dem der Sonne nachzuführenden Solaranlagenteils (2) befestigte verstellbare Masse so verändert oder in eine andere Position bringt, daß sich mit Verstellen der Masse der der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) bewegt und damit in vorgegebener Weise den der Sonne nachzuführenden Solaranlagenteil (2) mit der Sonne führt.

5. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß an dem der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) in gegenüberliegender Position lichtempfindliche Sensoren (22a, 22b) so im Schattenbereich (23) der Anlage angebracht sind, daß unwillkühlich mit der sich verstellenden Sonnenposition ein Sensor (22b) in den Bereich der Sonnenstrahlen kommt und damit die Steuerung eines Stellantriebes (zum Beispiel 25a, 25b) bewirkt, der eine an dem der Sonne nachzuführenden Solaranlagenteils (2) befestigte verstellbare Masse mittels einer externen zugeführten Energie so verändert oder in eine andere Position bringt, daß sich mit Verstellen der Masse der der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) bewegt und damit in vorgegebener Weise mit der Sonne geführt wird.

6. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung nach einem der vorheraufgeführten Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß an dem der Sonne nachzuführende Solaranlagenteil (2) an den gegenüberliegenden Seiten der Drehachse (4) in einem wählbaren Abstand Behälter (7, 11a, 11b) angebracht sind, die mit einem flüssigen oder festem pumpbaren (granulatartigem) Medium aufgefüllt sind und so miteinander verbunden sind, daß dieses Medium durch in oder an den Behältern (11) befestigte Pumpen von einem Behälter in den anderen in der kennzeichnenden Weise transportiert wird, daß mit dem Transport des Mediums automatisch und gleichzeitig die Masse und das Gewicht eines Behälters (Beispiel 11a) reduziert und die Masse und das Gewicht des anderen Behälters (Beispiel 11b) erhöht wird, gekennzeichnet dadurch, daß sich hierdurch der Schwerpunkt (4) verlagert und sich damit die Anlage nach den Prinzipien der Ansprüche 1 und 2 steuerbar bewegt.

7. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß dieses Sonnennachführungssystem, als ein Konstruktionsblock ausgeführt wird, gekennzeichnet dadurch daß die beiden Behälter (11a, 11b) mit den Solarmodulen (22a, 22b) durch eine Konstrukltionsbrücke (26) verbunden sind, an der auch eine Halterung (27) angebracht ist, mit der diese Sonnennach führungseinrichtung an dem der Sonne nachzuführenden Anlagenteil (2) fest angebracht wird.

8. Vorrichtung und Verfahren einer Sonnennachführung durch Kraft- und/oder Massenverlagerung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, daß dieses Sonnennachführungssystem als rein mechanisch funktionierendes Bauteil ausgeführt ist, bestehend aus den Bauteilen 27, 29, 30, 31, 32 und gekennzeichnet dadurch, daß dieser Bauteilblock so an der Anlage (2) befestigt ist, daß das angebrachte zur Nachführung erforderliche zusätzliche Gewicht (31) in der Anlagenposition zur Morgensonne nach oben zeigt und in der Anlagenposition zur Abendsonne nach unten zeigt und das Gehäuse (30), das vorzugsweise mit einer Befestigung (36) an der Lagerwelle (5) des der Sonne nachzuführenden Anlagenteils (2) verbunden ist und vorzugsweise mit einer Stange (Profil, Rohr o. a.) (32) fest verbunden ist, verstellbar (33) das Steuergewicht (31) hält, gekennzeichnet dadurch, daß ein über Strom oder Mechanik getriebenes Zeitschaltwerk (29) sich im Gehäuse (30) befindet und mit einem Bauteil (34) fest mit der Anlage (2) verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß dieses verbindende Bauteil (34) zwischen Zeitschaltwerk (29) und Anlagenstütz konstruktion optional beweglich ausgeführt wird, in der Form, daß es über ein Schaltaggregat (35) auf Bedarf die Verbindung zwischen Zeitschaltwerk (29) und Anlagenstützkonstruktion (1) entriegelt.