DE10160577A1

DE10160577A1 - Parabolspiegelsystem zur Sonnenenergie - Gewinnung

Info

Publication number: DE10160577A1
Application number: DE10160577A
Authority: DE
Inventors: Joachim Lange
Original assignee: JOACHIM LANGE ENTWICKLUNGS und
Current assignee: JOACHIM LANGE ENTWICKLUNGS und
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Bei bisher bekannten Parabolspiegeln, die zur Energiegewinnung, Wärmeerzeugung eingesetzt werden, besteht die Oberfläche aus polierten Metall, oder sie ist verchromt, oder aus einer Kunststoffolie. Alle bisherigen billigen Verspiegelungmethoden sind durch Umwelteinflüsse, z. B. Hagel, Sandstürme, Kälte usw., stark beeinflußbar. Es entstehen Kratzer, Rost oder das Auflösen der Kunststoffolie. Auch gibt es bisher kein einfaches Sonnennachführungssystem. Das neue Parabolspiegelsystem löst diese Probleme. DOLLAR A Ein in der Oberfläche unbehandelter Parabolgrundspiegel 1 wird durch verschiedene Methoden, mit Glasspiegelstücke 2, die die Größe des Brennpunktes haben, bestückt. Zwei Stellmotoren 3, mit selbsthemmenden Getriebe, führen den Spiegel, über die Steuereinheit 6 der Sonne nach. Im Brennpunkt des Spiegels befindet sich ein Wärmetauscher. DOLLAR A Erzeugung von hohen Temperaturen im Brennpunkt, die über einen Wärmetauscher in vielfältiger Form genutzt werden können, wie z. B. zur Erzeugung von Strom über einen Stirlingmotor usw.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Parabolspiegelsystem zur Sonnenenergie- Gewinnung z. B.: einem aus Metall oder Kunststoff hergestellten und mit Stellgliedern versehenen, in horizontaler- oder vertikaler Richtung drehbarer Parabolspiegel, welcher durch Verspiegelung die Sonnenstrahlen im Brennpunkt konzentriert und dort hohe Temperaturen entstehen läßt.
Es sind Parabolspiegelsysteme, welche die Sonnenenergie im Brennpunkt konzentrieren bekannt. Fachbuch: Stirling-Maschinen ISBN 3-922-964-35-4. Diese Parabolspiegel haben eine polierte Metalloberfläche oder sie sind mit einer spiegelnden Kunstoffolie überzogen.
Diese Verspiegelungs-Methoden haben einen sehr großen Nachteil. Solche Parabolspiegelsysteme sollen bei allen Wetterlagen wie z. B.: Hagel, Sandstürme, Schnee, Frost und Umweltgiften wie z. B.: saurer Regen, Schwefel voll funktionstüchtig sein.
Dies ist mit einer polierten- oder kunststoffbeschichteten Oberfläche nicht zu erreichen. Es entstehen bei solchen Oberflächen Kratzer, Löcher, oder der Kunstoff löst sich auf. Damit werden die Sonnenstrahlen weniger oder nur diffuse reflektiert, dadurch sinkt im Brennpunkt die Temperatur und der Wirkungsgrad wird dementsprechend geringer.
Ein idealer Parabolspiegel wird in der Astronomie verwendet. Dort werden Glas-Parabolspiegel die sehr unempfindlich gegen Sandstürme, Hagel, Schnee usw. sind eingesetzt.
Leider sind solche Parabol-Glasspiegel extrem teuer und außerdem sehr schwer, was eine Sonnennachführung sehr teuer und aufwendig gestaltet.
Auf der Technik-Ausstellung "HEUREKA" 1991 in Zürich wurde ein Solarkonzentrator durch das Paul Scherrer Institut in Villigen Schweiz Sektion für Hochtemperatur-Solartechnik vorgestellt. Dieser Parabolspiegel hatte einen Durchmesser von ca. 8 m und erzielte Temperaturen von über 3000°C. Dieser Spiegel besteht aus vielen flachen Einzelglasspiegel, welche über Stellmotoren, jeder einzeln für sich, in die richtige Position gebracht werden. Diese Methode ist durch den großen technischen Aufwand der mechanischen Steuerung und die große Anzahl von Teilen wie Stellmotoren, Getrieben und sonstigen mechanischen Teilen kommerziel in großen Stückzahlen viel zu teuer und darum nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Parabolspiegelsystem, zur Gewinnung von Sonnenenergie in Form von Wärme, derart auszuführen und zu vereinfachen, daß ein kostengünstiges, langlebiges und gegen Umwelteinflüße unempfindliches Parabolspiegelsystem entsteht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

- daß Glasspiegelstücke in der Form des gewünschten Brennpunktes auf einen sich im Rohzustand befindlichen Metall- oder Kunstoffparabolspiegel, ohne behandelte Oberfläche, aufgebracht werden.
- daß sich im Brennpunkt ein Wärmetauschersystem befindet.
- daß sich der Parabolspiegel über ein selbsthemmendes Getriebe in horizontaler- sowie in vertikaler Richtung der Sonne nachführen läßt.

Mit einer derartigen Bauweise ist man nicht mehr wie bisher von teuren und aufwendig hergestellten Parabolspiegeln abhängig, sondern man kann den Parabolspiegel durch das Aufbringen von kleinen der Brennpunktform entsprechenden Glasspiegeln, so deutlich verbilligen, daß die Kilowattstunde Energie preiswerter ist, als alle bisher bekannten Energieerzeugungsmethoden, so daß es sich lohnt kleine Spiegelsysteme unter zwei Quadratmeter Fläche herzustellen.

Ein weiterer großer Vorteil relativ kleiner Parabolspiegelsysteme liegt darin, daß eine mechanische, sei es automatisch mittels Motoren und Mikroprozessorsteuerung, oder manuelle Sonnennachführung mittels eines einfachen, billigen selbsthemmenden Getriebes möglich ist. Die Windlast, mechanische Beanspruchung an Getriebe, Standfuß, und Festigkeit des Parabolspiegels, ist bei kleinen Spiegel viel geringer als bei großen Spiegel. Die Kosten für den mechanischen Aufwand steigen expotential mit dem Durchmesser des Spigels an.

Auch können handelsübliche billige Satellitenempfangsanlagen-Parabolspiegel verwendet werden.

Die im Brennpunkt erzeugte hohe Temperatur kann durch Wärmetauscher in vielfältiger Form genutzt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird ein Metall- oder Kunstoffparabolspiegel, ohne Oberflächenveredelung, als Grundlage und Formgebung zur Aufbringung und Befestigung von kleinen Glasspiegelstücke benutzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Form der Glasspiegelstücke die Größe und Form des Brennpunktes und damit die Höhe der Temperatur im Brennpunkt bestimmt.

In weiterer Ausgestaltung wird ein zur Reduzierung der Windlast gelochter Metall- oder Kunstoffparabolspiegel als Grundlage und Formgebung zur Aufbringung und Befestigung von kleinen Glasspiegelstücken benutzt.

Ein einfacherer Aufbau der Erfindung ergibt sich dadurch, daß ein Metall- oder Kunstoffspiegel so ausgestaltet ist, daß er ausgeprägte, erhabene Befestigungsflächen zur Befestigung der Glasspiegel erhält.

In weiterer alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Glasspiegelstücke auf eine Matte, die die Form und Größe des Parabolspiegels besitzt zu befestigen und dann als gesamte Einheit in einem Arbeitsschritt in den Parabolgrundspiegel zu befestigen.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung, ist vorgesehen, an den Glasspiegelstücken eine oder mehrere Nasen zu befestigen. Der Parabolspiegel wird mit Löcher versehen, durch die die Nasen der Glasspiegelstücke gesteckt und befestigt werden können.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Glasspiegel mittels Füllmasse und Kleber direkt auf den Parabolgrundspiegel zu kleben.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das der mit Glasspiegelstückchen bestückte Parabolspiegel in horizontaler- und vertikaler Richtung manuell oder mittels Stellmotoren elektronisch gesteuert, der Sonne nachgeführt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das die horizontale und vertikale Ausrichtung des Parabolgrundspiegels mittels eines selbsthemmenden Getriebes geschieht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Mit Spiegelstücken und Wärmetauscher versehener Parabolspiegel, der sich mit Stellmotoren in horizontaler- und vertikaler Richtung einstellen läßt.
Fig. 2 bis Fig. 4 Möglichkeiten Glasspiegelstücke auf einem Parabolgrundspiegel zu befestigen.
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.
Der Parabolgrundspiegel 1 in der Fig. 1 ist z. B. aus einem einteiligen Blechteil gestanzt und durch pressen in die parabole Form gebracht worden. Auf den Parabolspiegel 1 werden kleine Glasspiegel 2, die die Form des Brennpunktes und die Höhe der Temperatur bestimmen, aufgebracht.
Die Stellmotoren 3 mit selbsthemmenden Getrieben, welche über den Mast 8 und den Mast 4 mit dem Fuß 10 verbunden sind, ermöglichen über die Steuereinheit 6 und den Steuerleitungen 7 den Spiegel 1 genau der Sonne nachzuführen.
Über den Wärmetauscher 5 kann die Wärme weiterverarbeitet werden, z. B. Stromerzeugung über einen Stirlingmotor.
In Fig. 2 bis Fig. 4 sind Möglichkeiten dargestellt, um die Glasspiegelstücke auf dem Parabolgrundspiegel zu befestigen.
In Fig. 2 wird ein Parabolspiegel 11 mit Ausprägungen benutzt, die derartig ausgestaltet sind, daß sich auf den Ausprägungen ein Glasspiegelstück 12 befestigen läßt.
Fig. 3 zeigt einen Parabolgrundspiegel 13 mit Löchern. Die Glasspiegelstücke 14 welche mit einer Nase 16 versehen sind werden in die Löcher des Parabolgrundspiegel gesteckt und dort mit dem Befestigungselement 15 befestigt.
In der Fig. 4 wird eine Füllklebemasse 18 auf den Parabolgrundspiegel 17 aufgetragen und daruf und damit die Glasspiegel 19 befestigt.
In der Fig. 5 werden die Glasspiegel 22 auf eine Trägermatte 21 aufgeklebt und danach in einem Arbeitsgang auf den Parabolgrundspiegel 20 aufgebracht.

Claims

1. Parabolspiegelsystem, mit einem Parabolspiegel 1, bei dem die Oberfläche derart bearbeitet ist, daß bei parallelem Einfall der Sonnenstrahlen, die Sonnenstrahlen gebündelt auf einen Brennpunkt 5 treffen, um dort hohe Temperaturen zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Oberfläche unbehandelter Parabolspiegel 1 mit Glasspiegelstücken 2, die die Größe des Brennpunktes haben, bestückt ist. Die Glasspiegelstücke reflektieren die Sonne, dadurch entstehen im Brennpunkt 5 hohe Temperaturen.

2. Parabolspiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall- oder Kunstoffparabolspiegel in gelochter oder ungelochter Form als Grundlage zur Bestückung mit Glasspiegelstücken benutzt werden kann.

3. Parabolspiegelsystem nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Parabolgrundspiegel 1, Fig. 2, erhabene Befestigungsflächen zur Befestigung von Glasspiegeln 12 hat,

4. Parabolspiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Glasspiegelstücken 14, Fig. 2, eine Nase 16 zu befestigen. Diese Glasspiegelstücke mit Nase, werden durch Löcher im Parabolspiegel 13 gesteckt und mit den Befestigungsteilen 15 befestigt.

5. Parabolspiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasspiegelstücke 22, Fig. 5 auf eine Matte 21 geklebt werden. Diese Matte wird als Einheit in den Parabolgrundspiegel 20 geklebt.

6. Parabolspiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Parabolgrundspiegel 17, Fig. 4, eine Füll-Klebemasse 18 aufgetragen wird und auf diese Masse werden die Glasspiegelstücke gesetzt und damit festgeklebt.

7. Parabolspiegelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Parabolspiegel 1, Fig. 1, mittels Motoren 3 mit selbsthemmenden Getriebe, automatisch über eine rechnergesteuerte Einheit 6 der Sonne nachführt.