DE102006056070A1

DE102006056070A1 - Spiegelvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung

Info

Publication number: DE102006056070A1
Application number: DE102006056070A
Authority: DE
Inventors: Oliver Grün; Reiner Dr. Buck; Erwin Hölle; Klemens Jakob
Original assignee: Carpe Diem Solar GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Herr Erwin Holle Schwarzwaldstr 11 72348 Rosenfeld und Klemens Jakob Kirchstr 19 72348 Rosenfeld); CARPE DIEM SOLAR GbR VERTRETUN; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Hoelle Erwin De; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2026-11-21
Also published as: DE102006056070B4

Abstract

Um eine Spiegelvorrichtung, umfassend eine Halteeinrichtung mit mindestens einem Halteelement, welches durch Kühlmedium kühlbar ist, und ein oder mehrere Spiegelelemente, welche an dem mindestens einen Halteelement angeordnet sind, bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Halteelement ein erstes Teil umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, und ein zweites Teil umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, dass an dem ersten Teil und/oder zweiten Teil ein oder mehrere Kühlmediumkanäle durch Materialverformung gebildet sind und dass das erste Teil und das zweite Teil miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelvorrichtung, umfassend eine Halteeinrichtung mit mindestens einem Halteelement, welches durch Kühlmedium kühlbar ist, und ein oder mehrere Spiegelelemente, welche an dem mindestens einen Halteelement angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung, welche mindestens ein Halteelement und mindestens ein an dem mindestens einen Halteelement angeordnetes Spiegelelement umfasst.
Spiegelvorrichtungen werden beispielsweise im Zusammenhang mit Solarturmkraftwerken eingesetzt. An einem Turm ist ein volumetrischer Strahlungsempfänger angeordnet, welcher ein Glasfenster umfasst, durch das Solarstrahlung eintreten kann. Der volumetrische Strahlungsempfänger umfasst einen Druckkessel, welcher durch das Glasfenster druckdicht gegen die Umgebung verschlossen ist. Um einen Brennfleck lückenlos abzudecken und den Druckkessel vor der hochkonzentrierten Solarstrahlung zu schützen, werden Sekundärkonzentratoren eingesetzt. Aufgrund möglicher auftretender hoher Strahlungsflussdichten und der Absorption eines Teils der Solarstrahlung an der spiegelnden Schicht ist es notwendig, die Spiegelvorrichtung zu kühlen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spiegelvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auf einfache Weise herstellbar ist und vorteilhafte Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Spiegelvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mindestens eine Halteelement ein erstes Teil umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, und ein zweites Teil umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, dass an dem ersten Teil und/oder zweiten Teil ein oder mehrere Kühlmediumkanäle durch Materialverformung gebildet sind, und dass das erste Teil und das zweite Teil miteinander verbunden sind.
Wenn das erste Teil und das zweite Teil aus einem Flachmaterial und insbesondere Blechmaterial wie Aluminiumblech hergestellt sind, dann können diese dünn ausgebildet werden. Entsprechend lässt sich ein Halteelement mit geringem Gewicht herstellen. An einem solchen Halteelement lassen sich auf einfache Weise Kühlmediumkanäle durch Materialverformung beispielsweise über Hydroverformung ausbilden. Es ist dann keine spanabhebende Materialbearbeitung notwendig.
Die Kühlmediumkanäle lassen sich auf einfache und kostengünstige Weise herstellen.
Dadurch, dass das erste Teil und das zweite Teil miteinander verbunden sind, lassen sich auf einfache Weise geschlossene Kühlmediumkanäle ausbilden, indem eine Verformung in der Art einer Auswölbung bzw. Ausbuchtung an einem Teil durchgeführt wird. Ferner lässt sich an dem anderen Teil eine plane Oberfläche zur Fixierung des oder der Spiegelelemente bereitstellen.
Das Halteelement lässt sich über das erste Teil und das zweite Teil auf einfache Weise in eine für die optischen Eigenschaften der Spiegelvorrichtung optimierte Form bringen. Beispielsweise ist das Halteelement so gewölbt, dass ein Spiegelelement, welches gewölbt ist, an dem Halteelement fixierbar ist oder ein Spiegelelement durch die Fixierung an dem Halteelement gewölbt wird. Ferner ist es dadurch möglich, das Spiegelelement mit einer gleichmäßig dicken Kleberschicht zu fixieren.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement an einer Seite eine plane Oberfläche aufweist. Diese plane Oberfläche kann dabei gekrümmt sein. Es lässt sich dadurch ein Spiegelelement auf einfache Weise an dem Halteelement beispielsweise durch Verklebung fixieren.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement an einer zweiten Seite, welcher der ersten Seite gegenüberliegt, eine oder mehrere Ausbuchtungen aufweist, durch welche der oder die Kühlmediumkanäle gebildet sind. Die Ausbuchtung ist eine Erhöhung des einen Teils gegenüber dem anderen Teil. Es lässt sich dadurch ein Kanal ausbilden, durch den Kühlmedium durchführbar ist, um Wärme abführen zu können. Solche Ausbuchtungen lassen sich auf einfache Weise herstellen.
Insbesondere ist das mindestens eine Halteelement durch Hydroforming hergestellt. Beispielsweise ist das mindestens eine Halteelement durch Roll-Bonding hergestellt. Dabei werden das erste Teil und das zweite Teil durch Walzen bei großem Druck zusammengefügt. Bestimmte Bereiche des ersten Teils und/oder zweiten Teils werden beispielsweise mit Trennmitteln behandelt, um eine Verbindung zu verhindern. Diese Bereiche werden anschließend durch Druckbeaufschlagung "aufgeblasen". Es entstehen dabei Ausbuchtungen, welche Kühlmediumkanäle bilden.
Günstig ist es, wenn die Materialdicke des ersten Teils und/oder zweiten Teils kleiner oder gleich 1,5 mm ist. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Materialdicke jeweils bei 0,75 mm. Dadurch lässt sich ein Halteelement bereitstellen, welches relativ dünn ist und damit ein geringes Gewicht aufweist.
Günstigerweise ist die Dicke des mindestens einen Halteelements außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle kleiner 3 mm und insbesondere kleiner 2 mm.
Es ist vorteilhaft, wenn das erste Teil und/oder das zweite Teil aus einem metallischen Material hergestellt sind. Dadurch wird zunächst eine stabile Haltestruktur für das Spiegelelement bereitgestellt. Ferner lässt sich auf einfache Weise Wärme von dem Halteelement und dadurch von dem an dem Halteelement angeordneten Spiegelelement abführen.
Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Spiegelelement oder ein Träger des mindestens einen Spiegelelements aus einem Material hergestellt ist, welches einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als ein metallisches Material aufweist. Dieses Spiegelelement bzw. der Träger des mindestens einen Spiegelelements erfährt dadurch eine geringe Wärmedehnung, so dass bei Temperaturbeaufschlagung die Formveränderung minimiert ist. Dadurch ergeben sich optimierte optische Eigenschaften.
Günstig ist es, wenn das erste Teil und das zweite Teil flächig miteinander verbunden sind, um eine stabile Haltestruktur zu erhalten.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Spiegelelement auf dem mindestens einen Halteblech aufgeklebt ist. Es lässt sich dadurch eine gleichmäßige, für einen Wärmestrom durchlässige Verbindung zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement erreichen. Ein Wärmestrom lässt sich gleichmäßig abführen, um so das mindestens eine Spiegelelement auf effektive Weise kühlen zu können. Der Wärmestrom wird durch Verbindungselemente wie beispielsweise Schrauben oder Nieten nicht unterbrochen. Ferner ist die Verbindung auf einfache Weise herstellbar.
Es ist dann günstig, wenn zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement eine Kleberschicht angeordnet ist.
Es ist günstig, wenn eine Dicke der Kleberschicht kleiner oder gleich 0,3 mm und insbesondere kleiner oder gleich 0,1 mm ist.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dicke der Kleberschicht gleichmäßig ist. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Abweichung der Dicke von einer mittleren Dicke der Kleberschicht kleiner als 10% und vorzugsweise kleiner als 5% und besonders bevorzugterweise kleiner als 1% ist. Durch eine gleichmäßige Dicke lässt sich ein gleichmäßiger Wärmestrom erreichen. Dadurch erhält man eine gleichmäßige Wärmeabfuhr und Temperaturspitzen an dem Spiegelelement sind vermieden.
Es ist ferner günstig, wenn ein Klebermaterial eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK aufweist. Dadurch lässt sich ein effektiver Wärmeabtransport von dem Spiegelelement erreichen.
Günstig ist es, wenn zwischen einer ersten Seite des mindestens einen Halteelements und einer gegenüberliegenden zweiten Seite des mindestens einen Halteelements eine oder mehrere Öffnungen außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle angeordnet sind. Bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement lassen sich durch solche Öffnungen überschüssiges Klebermaterial abführen.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Spiegelelement eine spiegelnde Schicht aufweist. Dadurch lässt sich das Spiegelelement auf einfache Weise mit optimierten optischen Eigenschaften herstellen.
Insbesondere ist die spiegelnde Schicht eine Silberschicht. Es lässt sich dadurch die Absorption von Solarstrahlung minimieren.
Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Spiegelelement einen Träger für die spiegelnde Schicht aufweist. Dieser Träger ist insbesondere ein Glasträger. Es ist dabei vorteilhaft, wenn das entsprechende Glas eisenarm ist, um die Absorption von Solarstrahlung zu minimieren.
Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Spiegelelement eine gekrümmte Spiegelfläche aufweist. Dadurch ergeben sich für bestimmte Anwendungen wie beispielsweise einen Sekundärkonzentrator optimierte Reflexionseigenschaften.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn bei einer Betriebstemperatur oder in einem Temperaturbereich um eine Betriebstemperatur das mindestens eine Spiegelelement im Wesentlichen frei von mechanischen Spannungen an dem mindestens einen Halteelement sitzt. Es ergeben sich dann bei der Betriebstemperatur oder in der Nähe der Betriebstemperatur keine für die optischen Eigenschaften der Spiegelvorrichtung negativen Verformungen.
Es ist dann auch günstig, wenn bei einer Temperatur unterhalb der Betriebstemperatur oder unterhalb einer unteren Temperatur eines Temperaturbereichs um die Betriebstemperatur an dem mindestens einen Spiegelelement Druckspannungen herrschen und im Wesentlichen keine Zugspannungen herrschen. Spröde Materialien wie Glas sind relativ unempfindlich gegenüber Druckspannungen, jedoch sehr empfindlich gegenüber Zugspannungen. Es ergibt sich dann eine hohe Stabilität der Spiegelvorrichtung. Die genannte Eigenschaft lässt sich erreichen, wenn die Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement bei der Betriebstemperatur oder in der Nähe der Betriebstemperatur hergestellt wird. Wenn das Halteelement einen größeren thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Spiegelelement aufweist, dann erfährt Letzteres bei der Abkühlung eine Druckkraft, die, wie oben erwähnt, unschädlich ist.
Günstig ist es, wenn eine Mehrzahl von Halteelementen vorgesehen ist, welche individuell gekühlt sind. Dadurch lässt sich eine optimierte Kühlung der Spiegelvorrichtung erreichen. Insbesondere wird jedes Panel beispielsweise eines Sekundärkonzentrators individuell gekühlt, um einen hohen Wirkungsgrad beispielsweise eines Solarturmkraftwerks zu erreichen.
Die erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung lässt sich auch vorteilhafterweise für einen Sekundärkonzentrator oder einen Heliostaten verwenden.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem sich auf einfache Weise eine Spiegelvorrichtung herstellen lässt, welche eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Herstellung das mindestens eine Spiegelelement an einer ersten Positioniereinrichtung mindestens näherungsweise in seiner Endform mit einer spiegelnden Seite nach unten fixiert wird, dass mindestens eine Halteelement in seiner Endform an einer zweiten Positioniereinrichtung fixiert wird, eine Kleberschicht auf das mindestens eine Spiegelelement und/oder das mindestens eine Halteelement aufgebracht wird, und die erste Positioniereinrichtung und/oder die zweite Positioniereinrichtung relativ zueinander aufeinanderzu verfahren werden, um eine Verbindung zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement herzustellen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich die Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement so herstellen, dass die Kleberschicht eine gleichmäßige Dicke aufweist und blasenfrei ist. Die Dicke der Kleberschicht lässt sich dabei grundsätzlich steuern. Weiterhin lässt sich eine flächige Kleberschicht bereitstellen.
Dadurch lässt sich bei der fertigen Spiegelvorrichtung bei der Solarstrahlungsbeaufschlagung ein gleichmäßiger Wärmestrom von dem Spiegelelement zu dem Halteelement erreichen. Dadurch werden Temperaturspitzen vermieden, die zu einer Beschädigung führen können.
Über das mindestens eine Halteelement lässt sich das mindestens eine Spiegelelement in eine gewölbte Endform bringen; dadurch ist das mindestens eine Spiegelelement auf einfache Weise beispielsweise aus Flachglas herstellbar und in seine Endform bringbar.
Es lassen sich insbesondere Kombinationen aus Halteelement und Spiegelelement herstellen, welche eine kleine Dicke aufweisen. Solche dünnen Konstruktionen, die insbesondere außerhalb von Kühlmediumkanälen beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner 5 mm aufweisen können, weisen ein entsprechend geringes Gewicht auf.
Günstig ist es, wenn die erste Positioniereinrichtung und/oder die zweite Positioniereinrichtung relativ zueinander linear aufeinanderzu verfahren werden. Es lässt sich dadurch eine Flächenpressung und insbesondere gleichmäßige Flächenpressung erreichen, über welche sich eine Kleberschicht mit gleichmäßiger Dicke blasenfrei herstellen lässt.
Günstig ist es, wenn die erste Positioniereinrichtung bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung angeordnet ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Spiegelelement nur näherungsweise in seiner Endform herzustellen. Durch entsprechende Hilfsmittel wie beispielsweise eine elastische Matte kann das Spiegelelement in seine Endgestalt oder näherungsweise in seine Endgestalt gebracht werden.
Günstig ist es, wenn die erste Positioniereinrichtung in ihrer Oberflächengestalt mindestens näherungsweise an die Endform der mindestens einen Spiegelvorrichtung angepasst ist. Die Endform kann über eine Fixierung des mindestens einen Spiegelelements und/oder über Druckausübung mittels des Halteelements erreicht werden.
Ferner ist es günstig, wenn die zweite Positioniereinrichtung in ihrer Oberflächengestalt an die (genaue) Endform des mindestens einen Halteelements angepasst ist. Dadurch lässt sich eine Kleberschicht mit einheitlicher gleichmäßiger Dicke herstellen, wobei die Dicke steuerbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Spiegelelement an der ersten Positioniereinrichtung auf einer elastischen ersten Matte fixiert. Durch die elastische Matte ist die spiegelnde Schicht des Spiegelelements geschützt. Ferner kann, wenn die elastische Matte entsprechend ausgebildet ist, das Spiegelelement mindestens näherungsweise in seine Endgestalt gebracht werden.
Die Fixierung erfolgt insbesondere über eine lösbare Verklebung. Die Verklebung wird nach Herstellung der Verbindung zwischen dem mindestens einen Halteelement und dem mindestens einen Spiegelelement gelöst.
Ferner günstig ist es, wenn die erste Matte so ausgebildet ist, dass das mindestens eine Spiegelelement durch die erste Matte mindestens näherungsweise in seine Endform gebracht wird. Die erste Positioniereinrichtung weist eine Oberflächengestalt auf, welche mindestens näherungsweise an die Endform angepasst ist. Wenn das mindestens eine Spiegelelement an der ersten Matte fixiert ist, dann kann diese durch ihr Eigengewicht, wenn sie sich an die Oberflächengestalt anpasst, auch das Spiegelelement mindestens näherungsweise in seine Endform bringen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Matte an der ersten Positioniereinrichtung mindestens während eines Ausrichtvorgangs beweglich ist. Dadurch kann das Spiegelelement an der ersten Positioniereinrichtung und damit auch relativ zu der zweiten Positioniereinrichtung mit dem mindestens einen Halteelement ausgerichtet werden.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass an der ersten Positioniereinrichtung eine zweite elastische Matte (fest) fixiert ist. Dadurch wird eine verbesserte elastische Pufferung bereitgestellt.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn über die erste Positioniereinrichtung und die zweite Positioniereinrichtung das mindestens eine Spiegelelement und das mindestens eine Halteelement durch Flächenpressung über die Kleberschicht miteinander verbunden werden. Es lässt sich dadurch eine dünne, gleichmäßig dicke Kleberschicht herstellen. Dadurch wiederum ist erreichbar, dass sich eine gleichmäßige Wärmestromdichte ausbilden kann, um eine effektive Wärmestromabführung ohne Temperaturspitzen zu erreichen.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Flächenpressung über einen beweglichen Stempel und/oder über Beaufschlagung mit einem Druckmedium erfolgt.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil hergestellt wird, welche verbunden werden, wobei an dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil ein oder mehrere Kühlmediumkanäle hergestellt werden. Dadurch lässt sich das Halteelement dünn ausbilden, wobei Kühlmediumkanäle insbesondere durch Materialverformung hergestellt werden.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement durch Hydroforming wie beispielsweise Roll-Bonding hergestellt wird.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung des mindestens einen Spiegelelements und des mindestens einen Halteelements bei einer Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung oder bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich um die Betriebstemperatur hergestellt wird. Dadurch sind an der Betriebstemperatur die mechanischen Spannungen zwischen Spiegelelement und Halteelement minimiert.
Günstig ist es, wenn ein Klebermaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK verwendet wird. Dadurch lässt sich ein hoher Wärmestrom realisieren, mit dem effektiv Wärme von dem mindestens einen Spiegelelement abführbar ist.
Es ist dann ferner günstig, wenn die Kleberschicht eine Dicke kleiner oder gleich 0,3 mm aufweist. Dadurch ist die "Wärmestrombarrierre" zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement minimiert.
Ferner günstig ist es, wenn das mindestens eine Halteelement eine Dicke kleiner oder gleich 2 mm außerhalb von Kühlmediumkanälen aufweist. Das Halteelement und damit auch die Kombination von Halteelement und Spiegelelement lässt sich dadurch dünn (und flach) ausbilden, so dass die Spiegelvorrichtung mit geringem Gewicht ausgebildet werden kann.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sekundärkonzentrators (Zuführungs- und Abführungseinrichtungen für Kühlmedium sind nicht gezeigt);
2 eine Teil-Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung;
3 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung; und
4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung ist ein Sekundärkonzentrator 10 (1) oder an einem Sekundärkonzentrator realisiert. Der Sekundärkonzentrator 10 umfasst eine Mehrzahl von Panelen 12 mit jeweils einer Innenseite 14 und einer Außenseite 16. Die Innenseite 14 weist jeweils eine spiegelnde Oberfläche auf. Die Panele 12 sind segmentweise angeordnet.
Der Sekundärkonzentrator 10 ist beispielsweise vor einem volumetrischen Strahlungsempfänger (Solarreceiver) angeordnet. Der volumetrische Strahlungsempfänger ist beispielsweise an einem Turm eines Solarturmkraftwerks positioniert. Der volumetrische Strahlungsempfänger umfasst ein Fenster, durch welches die Solarstrahlung eindringen kann. Das Fenster verschließt den Strahlungsempfänger druckdicht gegen die Umgebung. Der Sekundärkonzentrator ist mit einem ersten Ende 18 um das Fenster des volumetrischen Strahlungsempfängers angeordnet. Er dient dazu, den Brennfleck der Solarstrahlung lückenlos abzudecken und einen Druckkessel des volumetrischen Strahlungsempfängers vor der hochkonzentrierten Solarstrahlung zu schützen.
Der Sekundärkonzentrator 10 weist an einem zweiten Ende 20, welches dem ersten Ende 18 gegenüberliegt, eine Apertur 22 auf, welche zu der direkten oder indirekten Solarstrahlungsquelle gerichtet ist. Beispielsweise ist die Apertur 22 zu einem Heliostatenfeld eines Solaturmkraftwerks gerichtet.
Die Apertur 22 ist als Vieleck ausgebildet. Eine mögliche Form der Ausbildung ist ein Sechseck oder ein Vieleck mit einer höheren Zahl an Ecken. Eine Öffnung 24 an dem ersten Ende 18 ist vorzugsweise rund oder ist ein Vieleck, welches an eine runde Form angenähert ist.
Der Übergang von der Apertur 22 zur Öffnung 24 weist eine Kontur auf, welche vorzugsweise eine um eine optische Achse geneigte Parabel ist bzw. dieser angenähert ist.
Die Panele 12 bilden Segmente des Sekundärkonzentrators 10. Die Innenseite 14 des Sekundärkonzentrators 10 mit der Spiegelschicht absorbiert einen Teil der auftreffenden Solarstrahlung. Auch durch die hohe Strahlungsflussdichte, die beispielsweise in der Größenordnung von 500 kW/m² bis 1500 kW/m² liegen kann, ist eine Kühlung notwendig. Es ist deshalb notwendig, den Sekundärkonzentrator 10 und insbesondere die Panele 12 mit einem Kühlmedium zu kühlen.
Dem Sekundärkonzentrator 10 ist eine Zuführungseinrichtung für Kühlmedium und eine Abführungseinrichtung für Kühlmedium zugeordnet (in 1 nicht gezeigt). Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass jedes Panel 12 individuell gekühlt wird.
Die Panele 12 sind mit Kühlmediumkanälen versehen, wie unten noch näher beschrieben wird.
Als Kühlmedium wird insbesondere ein flüssiges Medium wie beispielsweise Wasser eingesetzt. Das Kühlmedium kann mit Additiven wie Frostschutzmitteln versetzt sein.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung, welches in 2 in Teildarstellung gezeigt und dort mit 26 bezeichnet ist, ist beispielsweise ein Panel 12 oder eine Mehrzahl von Panelen 12. Die Spiegelvorrichtung 26 umfasst eine Halteeinrichtung 27 mit einem oder mehreren Halteelementen 28 aus einem metallischen Material. Das Halteelement 28 ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Das Halteelement 28 weist ein erstes Teil 30 aus einem Flachmaterial und ein zweites Teil 32 aus einem Flachmaterial auf. Das erste Teil 30 und das zweite Teil 32 sind miteinander verbunden.
An dem Halteelement 28 sind ein oder mehrere Kühlmediumkanäle 34 gebildet, durch den oder die Kühlmedium strömen kann, um Wärme von dem Halteelement 28 abführen zu können.
Der oder die Kühlmediumkanäle 34 sind über eine Ausbuchtung 36 an dem ersten Teil 30 des Halteelements 28 gebildet.
Das zweite Teil 32 weist eine Oberfläche 38 an einer Seite 40 auf, welche der Seite des ersten Teils 30 gegenüberliegt, an der die Ausbuchtung oder Ausbuchtungen 36 angeordnet sind.
Das erste Teil 30 und das zweite Teil 32 sind getrennt aus dem Flachmaterial beispielsweise als Platten hergestellt und werden nachträglich miteinander verbunden. Das erste Teil 30 weist eine Seite 42 mit einer im Wesentlichen planen Oberfläche auf, welche einer Seite 44 des zweiten Teils 32 mit einer im Wesentlichen planen Oberfläche zugewandt ist. Über die Seiten 42 und 44 sind das erste Teil 30 und das zweite Teil 32 zum Halteelement 28 verbunden. Der oder die Kühlmediumkanäle 34 sind zu dem zweiten Teil 32 hin durch den entsprechenden Oberflächenbereich 46 der Seite 44 des zweiten Teils 32 begrenzt. Zur anderen Seite hin sind sie durch die jeweilige Ausbuchtung 36 begrenzt.
Die Ausbuchtung 36 ist durch Materialverformung des ersten Teils 30 hergestellt. Insbesondere wird im Bereich der Ausbuchtung 36 das erste Teil 30 als Ganzes verformt. Die Kühlmediumkanäle 34 sind insbesondere nicht durch spanabhebende Materialverarbeitung hergestellt.
Beispielsweise ist eine Ausbuchtung 36 durch Hydroforming (Innenhochdruckumformen) hergestellt. Beim Hydroforming wird das entsprechende Werkstück durch Innendruck aufgeweitet. Bei dem Halteelement 28 erfolgt die Aufweitung durch Innendruck, um die Ausbuchtung 36 herzustellen. Beim Hydroforming wird das Werkstück gleichzeitig auch durch eine Axialkraft gestaucht. Das Werkstück befindet sich vor dem Aufweiten in einem geschlossen Werkzeug und nimmt durch den Innendruck die Form einer Werkzeuggravur an. Der Innendruck wird beispielsweise durch eine Wasser-Öl-Emulsion übertragen und die Einleitung der Axialkraft erfolgt über entsprechende Stempel.
Dieses Umformverfahren wird durchgeführt, wenn das erste Teil 30 und das zweite Teil 32 außerhalb des Oberflächenbereichs 46 miteinander verbunden sind.
Das Halteelement 28 wird beispielsweise durch Roll-Bonding hergestellt. Das erste Teil 30 und das zweite Teil 32 werden als Bleche hergestellt. Diese werden durch Walzen bei großem Druck zusammengefügt. Bestimmte Teile des ersten Teils 30 und des zweiten Teils 32, im vorliegenden Fall der Oberflächenbereich 46, werden bei der Zusammenfügung ausgespart, so dass sie sich dort nicht verbinden können. Beispielsweise ist eine Behandlung mit Trennmitteln vorgesehen. Es erfolgt dann ein "Aufblasen" an dem Oberflächenbereich 46, so dass sich dort ein Kühlmediumkanal 34 ausbilden kann.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Materialdicke des ersten Teils 30 und des zweiten Teils 32 außerhalb der Ausbuchtung 36 kleiner oder gleich 1,5 mm ist. Es ist ferner vorgesehen, dass die Materialdicke des Halteelements 28 außerhalb der Ausbuchtung 36 kleiner oder gleich 3 mm ist und insbesondere kleiner als 1,5 mm ist.
An einen Kühlmediumkanal 34 sind Leitungen 48 angeschlossen, welche in den entsprechenden Kühlmediumkanal 34 münden. Insbesondere ist eine Zuführungsleitung für Kühlmedium und eine Abführungsleitung für Kühlmedium vorgesehen.
Die Oberfläche 38 des Halteelements 28 ist plan (glatt). Sie kann eine Krümmung aufweisen (in 2 nicht erkennbar), um eine spiegelnde Innenseite 14 bereitzustellen, welche gekrümmt ist.
An dem Halteelement 28 ist ein Spiegelelement 50 angeordnet. (Es können auch mehrere Spiegelelemente angeordnet sein.) Das Spiegelelement 50 umfasst beispielsweise an der Seite, welche die Innenseite 14 bildet, eine spiegelnde Schicht 52. Diese spiegelnde Schicht 52 ist beispielsweise mittels Silber gebildet. Die spiegelnde Schicht 52 ist auf einer Glasschicht bzw. einem Glaselement 54 angeordnet. Spiegelelemente 50 werden auch als Vorderflächenspiegel bezeichnet. Die Glasschicht 54 ist insbesondere aus einem Dünnglas hergestellt, welches eisenarm ist. Dadurch lässt sich die Solarstrahlungsabsorption minimieren.
Das oder die Spiegelelemente 50 sind wiederum über die Glasschicht 54 mittels einer Kleberschicht 56 an dem Halteelement 28 fixiert.
Bei Hinterflächenspiegeln weist eine Glasschicht nach außen und deckt eine spiegelnde Schicht nach außen ab. Die spiegelnde Schicht ist an der Glasschicht angeordnet. Eine fakultative Schutzschicht sitzt unter der spiegelnden Schicht. In diesem Fall grenzt die Kleberschicht an diese Schutzschicht oder die spiegelnde Schicht an.
Die Kleberschicht 56 ist dünn ausgebildet mit einer Dicke, welche unterhalb von 0,3 mm liegt und insbesondere kleiner oder gleich 0,1 mm ist.
Vorzugsweise ist die Kleberschicht 56 bezüglich ihrer Dicke gleichmäßig. Die mittlere Abweichung von der mittleren Dicke ist kleiner 10%, vorzugsweise kleiner 5% und besonders bevorzugt kleiner 1%.
Die Kleberschicht 56 ist an der planen Oberfläche 38 des zweiten Teils 32 angeordnet.
Das Spiegelelement 50 hat mindestens an seiner dem zweiten Teil 32 zugewandten Seite die Form des zweiten Teils 32.
Das Klebermaterial für die Kleberschicht 56 ist so gewählt, dass dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 0,55 W/mK beträgt. Je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto besser.
Als Klebermaterial wird beispielsweise ein zweikomponentiger Silikonkautschuk eingesetzt. Das Klebermaterial ist insbesondere selbstaushärtend.
Die Kleberschicht 56 wird vorzugsweise so hergestellt, dass sie keine Luftblasen enthält. Luftblasen könnten thermisch isolierend wirken und dadurch den Wärmestrom zur Kühlung des Spiegelelements 50 verringern.
Die Kleberschicht 56 verbindet das Spiegelelement vollflächig mit dem Halteelement 28. Durch eine dünne Kleberschicht 56, durch welche das gesamte Spiegelelement 50 zu dem Halteelement 28 hin abgedeckt ist, kann der gesamte an dem Spiegelelement 50 absorbierte Wärmestrom zu dem Halteelement 28 geführt werden, an dem eine Wärmeabfuhr durch das Kühlmedium erfolgt. Durch eine solche Ausbildung lässt sich der Wärmestrom optimieren und es lässt sich gewährleisten, dass an dem Spiegelelement 50 nicht zu hohe Temperaturen auftreten können, die zu Beschädigungen führen können.
Das Spiegelelement 50 ist so an dem Halteelement 28 angeordnet, dass bei einer Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung 26 (beispielsweise an einem Sekundärkonzentrator 10) oder zumindest in einem Temperaturbereich um die Betriebstemperatur mechanische Spannungen an dem Spiegelelement 50 weitgehend vermieden sind. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass das Spiegelelement 50 mit dem Halteelement 28 bei der vorgesehenen Betriebstemperatur (bzw. bei einer Temperatur in der Nähe der vorgesehenen Betriebstemperatur) über die Kleberschicht 56 verbunden wird. Die Glasschicht 54 und das metallische Material des Halteelements 28 haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Wenn sie bei der Betriebstemperatur bzw. bei einer Temperatur in der Nähe des Betriebstemperatur miteinander verbunden werden, dann sind dort die mechanischen Spannungen minimiert.
Wenn nach der Verbindung die Spiegelvorrichtung 26 abkühlt, dann schrumpft das metallische Material des Halteelements 28 stärker als das Material der Glasschicht 54. Dadurch werden auf die Glasschicht 54 Druckspannungen und im Wesentlichen keine Zugspannungen ausgeübt. Glas weist eine hohe Schadenstoleranz bezüglich Druckspannungen, jedoch nicht bezüglich Zugspannungen auf.
Die erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung 26 funktioniert wie folgt: Solarstrahlung trifft auf die spiegelnde Schicht 52 und wird von dort entsprechend beispielsweise zu dem Fenster eines volumetrischen Strahlungsempfängers reflektiert. Ein Teil der Solarstrahlung wird an dem Spiegelelement 50 absorbiert. Ferner liegt an dem Spiegelelement 50 eine entsprechend hohe Strahlungsflussdichte vor, die zu einer Erwärmung führt.
Das Halteelement 28 wird durch Kühlmedium gekühlt, welches durch das oder die Kühlmediumkanäle 34 strömt und Wärme von dem Halteelement 28 über eine oder mehrere Leitungen 48 abführt. Es bildet sich dann ein Wärmestrom von dem Spiegelelement 50 zu dem Halteelement 28, welcher durch die Kleberschicht 56 geht. Durch eine bezüglich der Dicke gleichmäßige Ausbildung der Kleberschicht 56 ohne Luftblasen und durch eine vollflächige Kleberverbindung zwischen dem Spiegelelement 50 und dem Halteelement 28 lässt es sich gewährleisten, dass der Wärmestromfluss über den gesamten Verbindungsbereich des Spiegelelements 50 und des Halteelements 28 im Wesentlichen gleichmäßig ist. Dadurch wiederum werden Temperaturspitzen vermieden.
Es kann vorgesehen sein, dass an dem Halteelement 28 eine oder mehrere Öffnungen 58 angeordnet sind, welche zwischen einer ersten Seite 60 des ersten Teils 30 und der Seite 40 des zweiten Teils 32 durchgehen. Die Öffnung oder Öffnungen 58 sind dabei außerhalb der Kühlmediumkanäle 34 angeordnet. Sie münden in die Kleberschicht 56. Dadurch lässt sich bei der Herstellung der Verbindung des Spiegelelements mit dem Halteelement 28 überschüssiges Klebermaterial zu der ersten Seite 60 hin abführen.
Die Verbindung des Halteelements 28 mit dem Spiegelelement 50 wird mit Hilfe einer Vorrichtung hergestellt, von der Ausführungsbeispiele in den 3 und 4 gezeigt sind. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 62 zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung 26 umfasst eine erste Positioniereinrichtung 64 und eine relativ zur ersten Positioniereinrichtung in einer Richtung 66 bewegliche zweite Positioniereinrichtung. Die Richtung 66 ist vorzugsweise parallel zur Schwerkraftrichtung. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass sowohl die erste Positioniereinrichtung 64 als auch die zweite Positioniereinrichtung 68 aufeinanderzu beweglich sind. Es ist auch möglich, dass entweder die erste Positioniereinrichtung 64 oder die zweite Positioniereinrichtung 68 beweglich ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Positioniereinrichtung 64 fest an einer Unterlage positioniert und die zweite Positioniereinrichtung 68 in der Richtung 66 auf die erste Positioniereinrichtung 64 zu beweglich.
Die erste Positioniereinrichtung 64 liegt bezogen auf die Schwerkraftrichtung unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung 68.
Die zweite Positioniereinrichtung 68 dient zum Halten des Halteelements 28. Dieses ist zuvor durch Verbindung des ersten Teils 30 mit dem zweiten Teil 32 hergestellt. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die Kühlmediumkanäle 34 bereits hergestellt sind. Bei einer alternativen Ausführungsform wird zuerst die Verbindung des Halteelements 28 mit dem Spiegelelement 50 hergestellt und anschließend werden der oder die Kühlmediumkanäle 34 hergestellt.
Die zweite Positioniereinrichtung 68 weist eine Oberflächengestalt 70 auf, welche der Endform des Halteelements 28 bezüglich der Seite 40 des Halteelements 28 entspricht. Das Halteelement 28 wird diesbezüglich in seiner Endgestalt hergestellt und an der zweiten Positioniereinrichtung 68 beispielsweise durch ablösbare Verklebung fixiert.
Die erste Positioniereinrichtung 64 weist eine Oberfläche 72 auf, welche mindestens näherungsweise an die Gestalt des Spiegelelements 50 angepasst ist. Die Gestalt des Spiegelelements 50 wiederum entspricht mindestens näherungsweise der Gestalt des Halteelements 28, um eine vollflächige Verbindung zwischen dem Spiegelelement 50 und dem Halteelement 28 mit gleichmäßig dicker Kleberschicht 56 zu erhalten.
An der Oberfläche 72 ist fest eine (zweite) elastische Matte 74 fixiert, welche die Oberfläche 72 mindestens in dem Bereich abdeckt, an dem das Spiegelelement 50 positioniert wird.
Das Spiegelelement 50 wird an einer weiteren (ersten) elastischen Matte 76 fixiert. Die Fixierung erfolgt auf ablösbare Weise beispielsweise durch Verklebung.
Die Matte 76 wird auf die Matte 74 aufgelegt. Sie ist bezüglich der Matte 74 verschieblich. Über die Bewegung der Matte 76 mit daran fixiertem Spiegelelement 50 kann dieses definiert ausgerichtet werden und insbesondere bezüglich des Halteelements 28 ausgerichtet werden.
Die Matte 76 ist so ausgebildet, dass das Spiegelelement 50 aufgrund des Eigengewichts der Matte 76 elastisch gebogen wird und an die Form der darunterliegenden Unterlage (gebildet durch die Matte 74 und die Oberfläche 72) mindestens näherungsweise angepasst wird. Die Matte 76 weist dazu ein entsprechendes Gewicht und eine entsprechende Elastizität auf. Über die Auflage der Matte 76 mit daran fixiertem Spiegelelement 50 wird dieses mindestens näherungsweise in seine Endgestalt gebracht.
Anschließend wird die Kleberschicht 56 aufgetragen. Diese kann auf das Halteelements 28 an der Oberfläche 38 oder auf das Spiegelelement 50 aufgetragen werden. Das Spiegelelement 50 ist bei Vorderflächenspiegeln so positioniert, dass eine spiegelnde Schicht 52 zu der Matte 76 weist. Bei Hinterflächenspiegeln ist eine Glasschicht der Matte 76 zugewandt. Auf der Glasschicht ist beabstandet zur Matte 76 eine spiegelnde Schicht angeordnet und auf dieser gegebenenfalls eine Schutzschicht. Die Kleberschicht wird auf die spiegelnde Schicht oder die Schutzschicht aufgetragen. Wenn die erste Positioniereinrichtung 64 unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung 68 liegt, dann ist das Aufbringen der Kleberschicht 56 auf das Spiegelelement 50 fertigungstechnisch günstiger.
Anschließend wird durch lineare Verfahrung die erste Positioniereinrichtung 64 auf die zweite Positioniereinrichtung 68 zu gefahren. Die Verfahrung erfolgt so lange, bis Kontakt zwischen dem Halteelement 28 und der Kleberschicht 56 vorliegt. Durch Flächenpressung werden die zu verbindenden Bauteile (das Halteelement 28 und das Spiegelelement 50) zusammengepresst. Es erfolgt dabei eine flächenmäßig wirkende Druckkraft sowohl auf das Spiegelelement 50 von unten über die erste Positioniereinrichtung 64 vermittelt über die Matten 74 und 76 als auch auf das Halteelement 28 von oben.
Es lässt sich dadurch unabhängig von möglichen Formtoleranzen eine gleichmäßig dicke Kleberschicht 56 an der hergestellten Spiegelvorrichtung 26 erreichen. Die Dicke der Kleberschicht 56 lässt sich durch Steuerung der Kraft der Flächenpressung erreichen.
Über die Öffnung oder Öffnungen 58 kann gegebenenfalls überschüssiges Klebermaterial austreten.
Durch die erfindungsgemäße Lösung kann das Spiegelelement 50 genau bezüglich des Halteelements 28 ausgerichtet werden. Es lässt sich eine vollflächige, dünne, gleichmäßige und blasenfreie Kleberschicht 56 herstellen. Die Dicke der Kleberschicht 56 ist durch das Herstellungsverfahren kontrollierbar.
Es ist dabei günstig, wenn die Herstellung der Verbindung zwischen dem Halteelement 28 und dem Spiegelelement 50 bei der Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung 26 oder in der Nähe der Betriebstemperatur durchgeführt wird. Dazu wird die Vorrichtung 62 entsprechend geheizt. Der Vorrichtung 62 ist dazu eine entsprechende Heizung 78 zugeordnet. Bei der Herstellung der Verbindung sind die mechanischen Spannungen, die durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Spiegelelement 50 und dem metallischen Halteelement 28 verursacht sind, minimiert. Nach Abkühlung entstehen aufgrund der größeren Wärmeausdehnung des metallischen Halteelements 28 Druckspannungen an der Glasschicht 54 des Spiegelelements 50, die jedoch unschädlich sind. Zugspannungen an dem Spiegelelement 50 sind dagegen vermieden.
Das Klebermaterial für die Kleberschicht 56 wird so gewählt, dass es die zur Auftragung notwendige Viskosität aufweist. Die Spezifikation des Klebermaterials zum Erreichen der Verbindung zwischen dem Halteelement 28 und dem Spiegelelement 50 sind so, dass bei der Betriebstemperatur oder in der Nähe der Betriebstemperatur die Verbindung durch beispielsweise Aushärtung des Klebermaterials erreicht wird. Günstigerweise wird das Klebermaterial so gewählt, dass die Zeitdauer zur Herstellung der Verbindung minimiert ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich eine Verbindung zwischen einem metallischen Material und einem spröden Material wie Glas herstellen, wobei trotz stark unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten bei der Betriebstemperatur die gewünschte "optische" Form des Spiegelelements 50 eingestellt werden kann, um optimale Reflexionseigenschaften zu erhalten.
Durch die erfindungsgemäße Lösung sind (außerhalb von Ausbuchtungen 36) dünne Halteelemente 28 bereitgestellt, welche über eine noch dünnere Kleberschicht 56 mit einem Spiegelelement 50 verbunden sind. Dadurch wiederum lässt sich die Spiegelvorrichtung 26 mit geringem Gewicht ausbilden. Die Spiegelvorrichtung 26 kann bei der Betriebstemperatur im Wesentlichen frei von mechanischen Spannungen hergestellt werden mit einer optimierten Gestalt des Spiegelelements 50 für die optischen Eigenschaften der Spiegelvorrichtung 26. Es lässt sich erreichen, dass Spiegelelemente 50 bei der Betriebstemperatur nicht verwölbt sind, sondern ihre gewünschte optische Form haben.
Eine erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung 26 kann beispielsweise an einem Sekundärkonzentrator 10 oder beispielsweise auch an einem Heliostaten eingesetzt werden.
Bei der Vorrichtung 62 wird die Flächenpressung zur Herstellung der Verbindung dadurch initiiert, dass die zweite Positioniereinrichtung 68 in der Art eines Stempels auf die erste Positioniereinrichtung 64 zugefahren wird und über diesen Stempel eine Verpressung durchgeführt wird. Die Verpressung erfolgt beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Halteelement 28 und dem Spiegelelement 50, welches in 4 schematisch gezeigt und dort mit 80 bezeichnet ist, sind die gleichen Elemente wie bei der Vorrichtung 62 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Zusätzlich oder alternativ lässt sich die Flächenpressung durch eine Medium-Druckbeaufschlagungseinrichtung 82 einstellen bzw. erhöhen oder vergleichmäßigen. Die Medium-Druckbeaufschlagungseinrichtung 82 weist eine Pumpe 84 (oder mehrere Pumpen 84) auf. Von einer solchen Pumpe 84 führt eine Sammelleitung 86 zu der ersten Positioniereinrichtung 64 und durch diese hindurch.
Von der Sammelleitung 86 führen eine Mehrzahl von Leitungen 88 zu der Oberfläche 72 und dabei zu der Matte 74. Die Leitungen 88 sind dabei mit ihren Mündungen 90 möglichst gleichmäßig angeordnet, um eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung über ein Medium wie Luft an der ersten Positioniereinrichtung 64 zu erhalten.
Ferner führt eine Sammelleitung 92 von der Pumpe 84 zu der zweiten Positioniereinrichtung 68. Von der Sammelleitung 92 führen eine Mehrzahl von Leitungen 94 zu einer Oberfläche der zweiten Positioniereinrichtung 68, an welcher an das Halteelement 28 angeordnet ist. Die Leitungen 94 sind gleichmäßig verteilt.
Über die Pumpe 84 lässt sich ein Druckbeaufschlagungsmedium wie Luft pumpen. Über die Leitungen 88 lässt sich eine gleichmäßige Flächenkraft auf das Spiegelelement 50 ausüben. Über die Leitungen 94 lässt sich eine gleichmäßige Flächenkraft auf das Halteelement 28 ausüben. Wenn diese aneinander positioniert sind, dann lässt sich eine zweiseitige Flächenkraft zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Halteelement 28 und dem Spiegelelement 50 unter Steuerung der Dicke der Kleberschicht 56 erreichen.
Ansonsten funktioniert die Vorrichtung 80 wie die Vorrichtung 62.

Claims

Spiegelvorrichtung, umfassend eine Halteeinrichtung mit mindestens einem Halteelement (28), welches durch Kühlmedium kühlbar ist, und ein oder mehrere Spiegelelemente (50), welche an dem mindestens einen Halteelement (28) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) ein erstes Teil (30) umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, und ein zweites Teil (32) umfasst, welches aus einem Flachmaterial hergestellt ist, dass an dem ersten Teil (30) und/oder zweiten Teil (32) ein oder mehrere Kühlmediumkanäle (34) durch Materialverformung gebildet sind, und dass das erste Teil (30) und das zweite Teil (32) miteinander verbunden sind.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) an einer Seite eine plane Oberfläche (38) aufweist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) an einer zweiten Seite (60), welche der ersten Seite gegenüberliegt, eine oder mehrere Ausbuchtungen (36) aufweist, durch welche der oder die Kühlmediumkanäle (34) gebildet sind.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement (28) durch Hydroforming hergestellt ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke des ersten Teils (30) und/oder zweiten Teils (32) kleiner oder gleich 1,5 mm ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des mindestens einen Halteelements (28) außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle (34) kleiner 3 mm ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des mindestens einen Halteelements (28) außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle (34) kleiner 2 mm ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (30) und/oder das zweite Teil (32) aus einem metallischen Material hergestellt sind.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) oder ein Träger des mindestens einen Spiegelelements (50) aus einem Material hergestellt ist, welches einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als ein metallisches Material aufweist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (30) und das zweite Teil (32) flächig miteinander verbunden sind.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) auf dem mindestens einen Halteelement (28) aufgeklebt ist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen Spiegelelement (50) und dem mindestens einen Halteelement (28) eine Kleberschicht (56) angeordnet ist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Kleberschicht (56) kleiner oder gleich 0,3 mm ist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Kleberschicht (56) kleiner oder gleich 0,1 mm ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kleberschicht (56) gleichmäßig ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebermaterial eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK aufweist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten Seite (60) des mindestens einen Halteelements (28) und einer gegenüberliegenden zweiten Seite (40) des mindestens einen Halteelements (28) eine oder mehrere Öffnungen (58) außerhalb des oder der Kühlmediumkanäle (34) angeordnet sind.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) eine spiegelnde Schicht (52) aufweist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die spiegelnde Schicht (52) eine Silberschicht ist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) mindestens einen Träger (54) aufweist, welcher aus eisenarmem Glas hergestellt ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement (50) eine gekrümmte Spiegelfläche aufweist.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betriebstemperatur oder einem Temperaturbereich um eine Betriebstemperatur das mindestens eine Spiegelelement (50) im Wesentlichen frei von mechanischen Spannungen an dem mindestens einen Halteelement (28) sitzt.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur unterhalb der Betriebstemperatur oder unterhalb einer unteren Temperatur eines Temperaturbereichs um die Betriebstemperatur an dem mindestens einen Spiegelelement (50) Druckspannungen herrschen und im Wesentlichen keine Zugspannungen herrschen.
Spiegelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Halteelementen (28), welche individuell gekühlt sind.
Verwendung einer Spiegelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 für einen Sekundärkonzentrator (10) oder einen Heliostaten.
Sekundärkonzentrator, welcher eine Spiegelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 umfasst.
Heliostat, welcher eine Spiegelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Spiegelvorrichtung, welche mindestens ein Halteelement und mindestens ein an dem mindestens einen Halteelement angeordnetes Spiegelelement umfasst, bei dem das mindestens eine Spiegelelement an einer ersten Positioniereinrichtung mindestes näherungsweise in seiner Endform mit einer spiegelnden Seite nach unten fixiert wird, dass mindestens eine Halteelement in seiner Endform an einer zweiten Positioniereinrichtung fixiert wird, eine Kleberschicht auf das mindestens eine Spiegelelement und/oder das mindestens eine Halteelement aufgebracht wird, und die erste Positioniereinrichtung und/oder die zweite Positioniereinrichtung relativ zueinander aufeinanderzu verfahren werden, um eine Verbindung zwischen dem mindestens einen Spiegelelement und dem mindestens einen Halteelement herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positioniereinrichtung und/oder die zweite Positioniereinrichtung relativ zueinander linear aufeinanderzu verfahren werden.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positioniereinrichtung bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb der zweiten Positioniereinrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Positioniereinrichtung in ihrer Oberflächengestalt mindestens näherungsweise an die Endform der mindestens einen Spiegeleinrichtung angepasst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Positioniereinrichtung in ihrer Oberflächengestalt an die Endform des mindestens einen Halteelements angepasst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spiegelelement an der ersten Positioniereinrichtung auf einer elastischen ersten Matte fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung über eine lösbare Verklebung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Matte so ausgebildet ist, dass das mindestens eine Spiegelelement durch die erste Matte mindestens näherungsweise in seine Endform gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Matte an der ersten Positioniereinrichtung mindestens während eines Ausrichtvorgangs beweglich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Positioniereinrichtung eine zweite elastische Matte fixiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass über die erste Positioniereinrichtung und die zweite Positioniereinrichtung das mindestens eine Spiegelelement und das mindestens eine Halteelement durch Flächenpressung über die Kleberschicht miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung über einen beweglichen Stempel erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung über Beaufschlagung mit einem Druckmedium erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil hergestellt wird, welche verbunden werden, wobei an dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil ein oder mehrere Kühlmediumkanäle hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement durch Hydroforming hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des mindestens einen Spiegelelements und des mindestens einen Halteelements bei einer Betriebstemperatur der Spiegelvorrichtung oder bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich um die Betriebstemperatur hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebermaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,55 W/mK verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht eine Dicke kleiner oder gleich 0,3 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halteelement eine Dicke kleiner oder gleich 2 mm außerhalb von Kühlmediumkanälen aufweist.