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Die
Erfindung betrifft eine Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung gemäß dem europäischen Patent
EP 06002605 .
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Hierunter
versteht man ein linienfokussierendes System, bei dem mehrere, parallel
zu einem Receiver angeordnete Spiegelstreifen der Sonnenposition
nachgeführt
werden und die Solar-Strahlung auf ein feststehendes Absorberrohr
gelenkt wird, in dem ein Wärme
speicherndes Medium strömt.
Zusätzlich lenkt
ein Sekundärreflektor,
der dem Absorberrohr zugeordnet ist, die Strahlung auf die im Wesentlichen von
dem Absorberrohr gebildete Brennlinie. Das Absorberrohr und der
Sekundärreflektor
bilden den erhöht über den
Spiegelstreifen angeordneten Receiver. Ein derartiger Fresnel-Solar-Kollektor
ist derzeit beispielsweise in Australien im Feldversuch im Betrieb.
Die erzeugte Wärme
kann als Prozesswärme genutzt
werden oder z. B. mittels eines Stirlingmotors in Strom umgesetzt
werden.
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Der
Vorteil der Fresnel-Solar-Kollektoren gegenüber den üblichen Parabolrinnen-Kollektoren liegt
in ihrem deutlich vereinfachten Aufbau. Parabolrinnen-Kollektoren
bestehen aus einem Reflektor, welcher die Form eines parabolischen Zylinders
hat. Das Licht wird auch hier auf eine Linie fokussiert, die Fokallinie.
In dieser Linie befindet sich das Absorberrohr des Parabolrinnen-Kollektors,
welches die konzentrierte Strahlung absorbiert und an das durchströmende Medium
abgibt. Das Medium wird dabei typischerweise auf Werte von ca. 400°C erwärmt. Zur Verbesserung
des Wirkungsgrades kann der Absorber mit einem Glasrohr umgeben
sein. Im Zwischenraum zwischen Absorber- und Glasrohr herrscht dabei
ein Vakuum zur Isolation. Der so erzeugte "Solardampf" kann auch direkt
zu Prozesswärmeanwendungen
oder für
konventionelle Dampf- und Kombikraftwerke benutzt werden.
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Alternativ
sind Flachkollektoren und CPC-Kollektoren als weitere Kollektortypen
bekannt.
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Der
Wirkungsgrad des Fresnel-Solar-Kollektors hängt dabei im Wesentlichen davon
ab, wie gut die reflektierte Sonnenstrahlung auf das Absorberrohr
fokussiert wird. Hierzu ist es sinnvoll, die dem Absorberrohr zugeordneten
Primärspiegel
der Sonne nachzuführen.
Nur so können
akzeptable Wirkungsgrade der Anlage erreicht werden. Dies geschieht üblicherweise
mittels eines einem jeden Primärspiegel zugeordneten
Elektromotors. Die Elektromotoren sind üblicherweise wiederum mit einer
Zeitsteuerung versehen, so dass die Nachführung also eher eine Steuerung
als eine Regelung darstellt.
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Ein
wesentliches Problem der Fresnel-Solar-Kollektoren besteht darin,
dass derartige Anordnungen die besten Wirkungsgrade in Bereichen höchster Sonneneinstrahlung,
also etwa in Wüstenbereichen,
erzielen, in denen extreme Temperaturschwankungen von Minusgraden
bis Plusgraden von weit über
40°C zumindest
nicht ungewöhnlich
sind. Die eingesetzten Materialien und Trägerstrukturen sind dabei erheblichen
Beanspruchungen ausgesetzt, wobei thermische Verformungen des Materials nahezu
unvermeidlich sind und daher zu Winkelabweichungen in der Gesamtanordnung
führen
können,
die sich beim Wirkungsgrad der Gesamtanlage im zweistelligen Prozentbereich
niederschlagen können.
Eine bereits geringe Winkelabweichung bei der Trägerstruktur der Spiegelanordnung
kann dazu führen,
dass ein Großteil
der von den Primärspiegeln
reflektierten Strahlung nicht auf das Absorberrohr fokussiert, sondern
schlicht an dem Absorberrohr vorbeireflektiert wird. Darüber hinaus
ist die Individualsteuerung bzw. auch -regelung und -abstimmung
der diversen Elektromotoren zur Nachführung bzw. Steuerung der Verschwenkung
der Spiegel von einem erheblichen Regelungs- bzw. Steuerungsaufwand begleitet, der
die Anlage einigermaßen
störanfällig werden
lässt.
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Zur
Lösung
dieser Probleme schlägt
der Stand der Technik vor, das Spiegeltragwerk im Bereich des Receivertragwerks
und/oder in Verbindung mit dem Receivertragwerk ortsfest und im Übrigen gleitend,
mithin zwängungsfrei,
zu lagern. Dadurch ist sichergestellt, dass das Spiegeltragwerk
im Falle einer aufgrund der Hitzeeinwirkungen unvermeidlichen thermischen
Ausdehnung des Tragwerks die entsprechenden Veränderungen ausgleicht.
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Dies
gelingt noch besser, wenn das Receivertragwerk und das Spiegeltragwerk
im Wesentlichen aus dem gleichen Material gefertigt sind und im Wesentlichen
an der gleichen Stelle ortsfest aufgelagert sind. Im Falle von thermischen
Materialdehnungen oder Materialschwindungen kann zumindest annäherungsweise
davon ausgegangen werden, dass die wechselseitigen Ausdehnungen
der Tragwerke im gleichen Ausmaß erfolgen.
Beispielsweise wird dann infolge der Hitzeeinwirkung der Receivermast annähernd genauso
gedehnt, wie etwa die als Spiegeltragwerk angeordneten Tragschienen
der Primärspiegel.
Aufgrund der einander zumindest im Wesentlichen orthogonalen Anordnung
von Receivertragwerk und Spiegeltragwerk zueinander und dem aus
dem gleichen eingesetzten Material resultierenden gleichen Ausdehnungskoeffizienten
ist wiederum sichergestellt, dass sich die Winkelverhältnisse untereinander
nicht oder allenfalls geringfügig ändern. Dies
ist jedoch nur möglich,
wenn sowohl das Receivertragwerk, als auch das Spiegeltragwerk zwängungsfrei
gelagert sind, also nur eines von mindestens zwei notwendigen Auflagern
ortsfest ist. Diese verblüffend
einfache Lösung
erspart es, Materialdehnungen oder Materialschwindungen kompliziert nachzuregeln
oder aber den weitgehend aussichtslosen Versuch zu unternehmen,
Materialen einzusetzen, die mehr oder weniger temperaturunabhängig sind.
Der Einsatz derartiger Materialien scheidet zumeist aus schon aus
Kostengründen
aus.
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In
konkreter Ausgestaltung kann der Receiver der Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung
als Absorberrohr auf eine Reihe von Receivermasten aufgelagert sein,
wobei an selber Stelle, gegebenenfalls unter Verwendung des selben
Betonsockels, auch das Spiegeltragwerk ortsfest gelagert sein kann.
Receivermast und Spiegeltragwerk sind dabei mit Vorteil jeweils
aus Stahl 37 gefertigt und weisen somit weitgehend den
gleichen Ausdehnungskoeffizienten auf.
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In
vorteilhafter Weiterbildung sind einige der auf dem Spiegeltragwerk
aufgelagerten Primärspiegel
zu einer Primärspiegelgruppe
zusammengefasst, die wiederum mittels eines gemeinsamen, mechanischen
Stellgliedes zur Nachfüh rung
mechanisch gekoppelt sind und so der Sonne nachgeführt sind.
Aufgrund der Verwendung eines gemeinsamen Stellgliedes entfällt die
umständliche
Abstimmung, komplizierte Steuerung und Regelung der eingesetzten Elektromotorik
untereinander zumindest innerhalb der betroffenen Primärspiegelgruppe.
Vielmehr kann mittels eines gemeinsamen Stellgliedes die Primärspiegelgruppe
insgesamt verstellt werden, wobei die Relativwinkelbeziehung der
Primärspiegel
untereinander stets gewahrt ist. Dem liegt wiederum die an sich
triviale Erkenntnis des Strahlensatzes zugrunde, dass die im Zuge
der Nachführung
nach der Sonne erforderliche relative Winkelverstellung der Primärspiegel,
die gegenüber
dem beabstandet und erhöht angeordneten
Absorberrohr in einer gedachten orthogonalen Linie zum Absorberrohr
hintereinander angeordnet sind, relativ zueinander gleich ist. Dies würde übrigens
auch für
die auf einer gedachten parallelen Linie zu dem Absorberrohr angeordneten
Primärspiegel
gelten.
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Die
vorstehend erläuterte
Ausführung
der Kollektoranordnung mit einer mechanischen Kopplung zur gemeinsamen
Verschwenkung der Primärspiegel
mittels eines gemeinsamen Stellgliedes ist dabei auch unabhängig von
der zwängungsfreien
Lagerung des Spiegeltragwerks vorteilhaft.
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Diese
gemeinsame Verschwenkung wird durch eine Verbindung der Primärspiegel
einer Primärspiegelgruppe
mittels einer Nachführwelle
erreicht. Durch die Bewegung der Schubstange bei der Ausrichtung
der Primärspiegel
wird eine Drehung der Nachführwelle
bewirkt, welche durch die Verbindung gleichmäßig auf die gesamte Primärspiegelgruppe übertragen
wird.
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Mit
Vorteil ist die Nachführwelle
in regelmäßigen Abständen in
Rollenböcken
gelagert, welche die Welle umgreifen, sie dabei aber lediglich mithilfe
von Rollelementen lagern. Diese Rollelemente gestatten eine axiale
Drehung der Nachführwelle
und sind in ihrer Form fassartig gebildet, sind also im Wesentlichen
zylindrig, wobei ihre Mantelflächen
bauchig ausladend sind. Diese Form ermöglicht es, die Nachführwelle
nicht nur entlang ebener Flächen
anzuordnen, sondern auch gegebenenfalls über Höhenänderungen hinweg zu führen. Die
Welle kann auf den Rollelementen schräg angestellt werden, so dass eine
gleichzeitige schräge
Anstellung des Rollenbocks entfallen kann.
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In
konkreter Ausgestaltung kann die mechanische Kopplung der zu einer
Gruppe zusammengefassten Primärspiegel
mittels einer gemeinsamen Schubstange realisiert sein, über welche
die verschwenkbar auf dem Spiegeltragwerk gelagerten Primärspiegel
relativ zum Absorberrohr in Abhängigkeit vom
Stand der Sonne bzw. der Uhrzeit verschwenkt oder besser gesagt
der Sonne nachgeführt
werden.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung ist die Schubstange mit einem Linearmotor
elektromotorisch angetrieben, wobei mittels des Linearmotors die
orthogonal zur Längserstreckung
des Absorberrohrs angeordnete Schubstange in Abhängigkeit vom Sonnenstand ein-
oder ausgerückt
wird.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung strömt
dabei in dem Absorberrohr ein Wasserdampf oder ein Thermoöl, das durch
die reflektierte Strahlung auf eine Temperatur von bis zu ca. 400°C erhitzt
wird. Das solcherart erhitzte Wärmemedium
kann dann in an sich bekannter Weise weiterer Nutzung zugeführt werden oder
zur Stromerzeugung eingesetzt werden.
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Um
trotz der verbesserten Winkeltreue der Anordnung auch den Wirkungsgrad
der Anordnung weiterzuverbessern, ist dem Absorberrohr zusätzlich ein
Sekundärreflektor
zugeordnet, der das Absorberrohr im Wesentlichen schirmartig übergreift
und so etwaige Streustrahlung der Primärspiegel auffängt und
derart umlenkt, dass auch diese Streustrahlung auf das Absorberrohr
fokussiert wird.
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Der
Sekundärreflektor
ist also ebenfalls so angeordnet, dass das Absorberrohr im Wesentlichen in
der Fokallinie des Sekundärreflektors
liegt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des elektromotorischen Antriebs ist
der Linearmotor im Wesentlichen auch zentral, also etwa im Bereich
der gedachten Linie, die von den in einer Reihe angeordneten Receivermasten
gebildet ist, angeordnet. Dabei kann bei Verwendung einer entsprechenden
Umlenkung mit ein und dem selben Linearmotor sowohl eine oder mehrere
mittels einer oder mehrerer Schubstangen angetriebene Primärspiegelgruppen
links des Absorberrohrs, wie auch eine oder mehrere mittels einer oder
mehrer Schubstangen angetriebene Primärspiegelgruppen rechts des
Absorberrohrs derart angetrieben werden, dass eine zeitgesteuerte
oder dem Sonnenstand nachgeführte
geregelte Verschwenkung der Primärspiegel
relativ zum Absorberrohr erfolgt.
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Die
notwendig gegenläufige
Bewegung der Primärspiegel
rechts des Absorberrohrs im Vergleich zu den Primärspiegeln
links des Absorberrohrs wird durch eine nur einer der beiden Seiten
zugeordnete Umlenkung der Linearbewegung der Schubstange realisiert.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung können
die Linearmotoren mit einer gemeinsamen Steuerung und/oder Regelung
verbunden sein, da die von den Schubstangen auszuführenden
Relativbewegungen über
die gesamte Länge
des Absorberrohrs exakt identisch sind und somit eine gemeinsame
Regelung für
die gesamte Anlage möglich
ist.
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Allerdings
wird nach dieser, aus der
EP 06002605 vorbekannten,
Lösung
ein Regelkreis dadurch hergestellt, dass der Istwert der Neigung
der Primärspiegel
umgekehrt wiederum aus der Position der Schubstange ermittelt werden
kann. Dies stellt noch eine Ungenauigkeit dar.
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Vor
dem Hintergrund dieses Standes der Technik liegt der Erfindung somit
die Aufgabe zugrunde, ein Receivertragwerk zu schaffen, welches
die Genauigkeit der Istwertermittlung verbessert.
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Dies
gelingt durch eine Fresnet-Solar-Kollektor-Anordnung gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen dieser Anordnungen können den
Unteransprüchen
entnommen werden.
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Erfindungsgemäß wird einem
jeden Primärspiegel
oder zumindest einer jeden Primärspiegelgruppe
ein Neigungssensor zugeordnet, welcher eine Ermittlung der Neigung
der Primärspiegel
gegen die Senkrechte zulässt.
Der oder die Neigungssensoren liefern einen exakten Istwert der
Neigung, welcher an den Regler übermittelt
wird und diesem als Istwert zur Verfügung steht. Es kann damit entfallen, den
Istwert der Neigung aus der Stellung der Schubstangen zu ermitteln.
Ein geschlossener Regelkreis ist somit realisiert.
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Ein
solcher Neigungssensor kann elektronisch etwa mittels einer Quecksilberkammer
realisiert sein, deren Wand als Widerstandsbahn ausgeführt ist.
Je nach Lage des Neigungssensors wird durch das in der Kammer enthaltene
Quecksilber ein Teil der Widerstandsbahn in charakteristischer Weise beaufschlagt.
Infolge dieser Beaufschlagung der Widerstandsbahn kann auf die Lage
des Quecksilbers und damit auf die Neigungslage des Neigungssensors
zurückgeschlossen
werden. Dies gewährleistet ein
elektronisches Signal, welches direkt in einen Lagewert zur Erfassung
der Neigung umgesetzt werden kann.
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In
sinnvoller Weiterbildung wird der Regler mit einer Mehrzahl von
Linearantrieben bzw. einer Mehrzahl von Neigungssensoren über einen
gemeinsamen Bus verbunden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung nur schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
eine Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung im Querschnitt,
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2:
ein Detail der Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung in einer Prinzipskizze,
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3:
ein Regelungsbild zu der in den 1 und 2 gezeigten
Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnungen,
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4:
einen Rollenbock zur Auflagerung einer Schubstange in einer perspektivischen
Darstellung,
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5:
den in 4 gezeigten Rollenbock in einer seitlichen Draufsicht,
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6:
ein Prinzipschaltbild einer Regelungsanordnung zur Regelung der
Nachführung
mittels eines Neigungssensors, und
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7:
einen Regelkreis, welcher den in 6 verwendeten
Regler zeigt.
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Gemäß der Darstellung
in 1 besteht die Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung aus einem Receiver 1,
der auf einem Receivermast 2 aufgeständert ist. Der Receivermast 2 ist
hierzu in einem Fixlager 3 gelagert, das gleichzeitig die
Zentralachse eines winkelsymmetrisch angeordneten Spiegeltragwerks 4 darstellt.
Dabei besteht das Spiegeltragwerk 4 im Wesentlichen aus
Trägerschienen 5,
die aus dem selben Material wie der Receivermast 2, nämlich im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus Stahl 37, gefertigt sind und sich jeweils orthogonal
von der Längsachse
des Receivers 1 forterstrecken. Dabei besteht der Receiver 1 im
Wesentlichen aus einem Absorberrohr, in dem ein als Wärmespeicher
wirkendes Wärmemedium
strömt.
Dabei kann es sich um einfachen Wasserdampf oder ein Thermoöl handeln. Das
Absorberrohr wird in der Regel von einem Sekundärreflektor übergriffen, der etwaige Streustrahlung
der Spiegelanordnung einfängt
und auf das Absorberrohr umlenkt. Auf der Trägerstruktur sind beidseits,
also im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu dem erhöht aufgestellten
Receiver 1 angeordnete, Spiegelbahnen, die Primärspiegel 6, 6', verschwenkbar
gelagert. Die Spiegelbahnen sind dabei auf dem Spiegeltragwerk 4 im
Wesentlichen so gelagert, dass die auf die Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung
einwirkende Sonnenstrahlung reflektiert und derart umgelenkt wird,
dass sie im Bereich des Receivers 1, auf das Absorberrohr
fokussiert ist. Das Absorberrohr bildet dabei idealerweise die Fokallinie
der auf dem Spiegeltragwerk 4 aufgelagerten Primärspiegel 6, 6'. Dabei sind
einem jeden Receiver 1 mehrere Primärspiegel 6,6' mit unterschiedlicher
Beabstandung, also in zunehmenden orthogonalen Abstand von der durch
das Absorberrohr definierten Zentralachse des Spiegeltragwerks 4.
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Das
Spiegeltragwerk 4 selbst ist wiederum gegenüber dem
Aufstellboden mit Fußelementen 7 aufgeständert, wobei
diese mit den sich orthogonal zur Längserstreckung des Receivers 1 fest
erstreckenden Trägerschienen 5 nur
durch Gleitlager verbunden sind. Konkret sind also der Receivermast 2, wie
auch die Trägerschienen 5,
die in Längserstreckung
des Receivers 1 hintereinander angeordnet sind, nur in
dem ortsfesten Fixlager 3 fixiert und ansonsten zwängungsfrei
gleitgelagert. Nachdem sowohl der Receivermast 2, wie auch
die Trägerschienen 5 aus
Stahl 37 gefertigt sind und somit einen im Wesentlichen
identischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, entspricht auch eine
etwaige thermische Ausdehnung der beiden Tragwerke im Wesentlichen einander.
Die Längenausdehnung
des Receivermastes 2 wird also im Wesentlichen dadurch
kompensiert, dass durch eine gleichartige Ausdehnung der Trägerschiene 5 ein
etwaiger Winkelfehler der Anordnung mit der möglichen Folge, dass das Absorberrohr
aus der Fokallinie der Spiegelanordnung rückt, kompensiert wird.
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Die
Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung gemäß 1 ist somit
im Wesentlichen selbstregelnd temperaturkompensiert, indem etwaige
Materialdehnungen und Materialschwindungen aufgrund der im Bereich
der Einsatzgebiete von Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnungen
durchaus üblichen
extremen Temperaturschwankungen sich wechselseitig ausgleichen.
Hierdurch werden die Streuverluste der reflektierten Strahlung,
die sich sehr negativ auf den Ertragsfaktor der Anlage auswirken,
zumindest weitgehend vermieden. Aufwändige Techniken zur Kompensation
der temperaturbedingten Längenänderung der
eingesetzten Materialien können
daher weitgehend entfallen.
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Gemäß 2 ist
die Anordnung mit Vorteil derart ergänzt, dass die den einzelnen
Trägerschienen 5 zugeordneten
Primärspiegel 6, 6' jeweils mittels
eines Spiegelträgers 8, 8' verschwenkbar
mit der jeweiligen Trägerschiene 5 verbunden
sind. Dabei ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einem jeden Primärspiegel 6, 6' einen separaten
Elektromotor zuzuordnen und mit Hilfe dieses elektromotorischen Antriebs
eine Nachführung
der Primärspiegel 6, 6' je nach Stand
der Sonne relativ zum Receiver 1 zu erreichen. Gemäß 2 sind
mehrere Primärspiegel 6, 6' zu einer Primärspiegelgruppe
zusammengefasst, die sich dadurch auszeichnet, durch ein gemeinsames
Stellglied, nämlich
eine Schubstange 10, 10' miteinander mechanisch gekoppelt
zu sein. Die Schubstange 10, 10' ist mit einem Linearantrieb 11 linear
verschieblich elektromotorisch angetrieben, wobei die Bewegung der
Schubstangen 10, 10' links und
rechts des Receivermastes 2 und damit des Receivers 1 mittels
einer hier nicht weiter dargestellten Umlenkung gegenläufig sind.
Die Schubstangen 10, 10' links und rechts des Receivers 1 werden
also entweder beide eingerückt
oder beide ausgerückt.
Hierunter ist zu verstehen, dass eine der beiden Schubstangen 10 oder 10' nur indirekt
an den Primärspiegeln 6, 6', nämlich über eine
Umlenkung angreift, die zu der erwähnten gegenläufigen Bewegung
führt. Dies
wiederum bewirkt, dass die rechts und links angeordneten Spiegel
im exakt gleichen Winkelverhältnis
dem zentral angeordneten Reflektor bzw. Absorberrohr zu- oder abgewandt
werden. Die gemäß 2 gezeigte
Lösung
ermöglicht
es also, mittels eines einzigen Elektromotors, vorstehend mittels
eines Linearantriebs 11, eine mechanische Kopplung über eine
einfache Schubstange 10, 10' zu schaffen und somit eine komplizierte
Abstimmung mehrerer einzelner Elektromotoren untereinander zumindest
entlang einer Trägerschiene 5,
also innerhalb einer Primärspiegelgruppe,
einzusparen und stattdessen durch die mechanische starre Ankopplung
und aufgrund der Winkeltreue der Anordnung eine exakte Nachführung nach
dem Stand der Sonne mit einem einzigen gemeinsamen Linearantrieb 11 zu
ermöglichen.
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Dabei
kann es sich gemäß der Prinzipdarstellung
in 3 um eine Steuerung und/oder Regelung handeln.
Gemäß der Darstellung
in 3 ist den Linearmotoren 11, 11', 11'', denen jeweils eine oder mehrere
Schubstangen 10, 10' bzw.
Trägerschienen 5 zugeordnet
sind, ein gemeinsamer Regler 12 zugeordnet. Dieser Regler 12 kann
im einfachsten Fall im Sinne einer Steuerung zeitgesteuert gemäß einem
vordefinierten Programms, das jederzeit den bestimmten Sonnenstand
und damit eine bestimmte Winkelstellung der Primärspiegel 6, 6' zuordnet, gesteuert
werden. Hierzu ist der Regler 12 mit einer Zeiterfassungsvorrichtung 14 datenverbunden. Alternativ
kann jedoch der Regler 12 auch mit einem echten Ist-/Sollwert-Vergleich 13 verschaltet
sein, wobei der Ist- und Sollwert-Vergleich entweder zwischen realem
Sonnenstand und Sollwertvorgabe vergleicht oder aber direkt der
Wirkungsgrad der Anlage, beispielsweise durch Auswertung der erreichten Strahlungsintensität oder die
aktuelle Stromausbeute als Istwert zur Regelgröße zurückgeführt ist, um eine etwaige Regelabweichung
zu ermitteln. Über
das Stellglied kann dann die Winkelstellung der Primärspiegel 6,6' nachjustiert
werden. Die Schubstange 10, 10' stellt also mehr oder minder das
Stellglied bei richtigem Verständnis
auch für
die Regelung bzw. Nachführung
der Primärspiegelanordnung
dar, wobei zu diesem Stellglied noch der Linearantrieb 11, 11', 11'' gehörig ist. Die Ansteuerung bzw.
Regelung der Linearantriebe 11, 11', 11'' wird über einen
gemeinsamen Regler 12 realisiert.
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Die 4 und 5 zeigen
einen Rollenbock 15, in dem eine Nachführwelle 17 geführt ist. Die
Nachführwelle 17 verbindet
die Primärspiegel 6, 6' einer Primärspiegelgruppe
und gewährleistet
eine parallele Drehung aller Spiegel dieser Gruppe infolge einer
durch die Bewegung einer Schubstange 10, 10' initiierten
Nachführung.
Der Rollenbock 15 umgreift die Nachführwelle 17, wobei
die Welle in dem Rollenbock 15 auf Rollelementen 16, 16', 16'' gelagert ist. Diese Rollelemente 16, 16', 16'' sind im Wesentlichen zylindrisch,
weisen jedoch konkave Mantelflächen
auf, auf welchen sich die Nachführwelle 17 abstützt. Durch
die fassförmige
Formgebung ist es ermöglicht,
wie in 5 gezeigt, die Nachführwelle 17 schräg anzustellen,
wobei der Rollenbock 15 in seiner senkrechten Position
verbleibt. Dies ermöglicht eine
Verlegung der Nachführwelle 17 entlang
schräger
Flächen,
etwa an Hügeln
oder auf unebenem Terrain. Dabei muss selbstverständlich gewährleistet sein,
dass eine Verdeckung des Receivers 1 gegenüber den
betroffenen Primärspiegeln 6, 6' vermieden ist.
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6 zeigt
ein Prinzipschaltbild, in welchem der Regler 12 über einen
Bus 19, etwa einen CAN-Bus, mit Linearantrieben 11, 11' als Stellglieder und
Neigungssensoren 18, 18' als Istwertgeber verbunden ist.
Die Neigungssensoren erfassen die Neigung der mit ihnen verbundenen
Primärspiegel 6, 6' und geben der
Regelung damit den Istwert vor. Bei einer Abweichung zwischen dem
Istwert und dem wie vorstehend ausgeführt ermittelten Sollwert wird
vom Regler 12 ein Stellsignal an die Linearantriebe 11, 11' ausgegeben,
welche eine Korrektur der Spiegelneigung bewirkt.
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Prinzipiell
wird gemäß 7 also
der von den Neigungssensoren 18, 18' exakt ermittelte Istwert der Spiegelneigung
mit dem Sollwert verglichen und der Differenzwert Δφ an den
Linearantrieb 11, 11' weitergeleitet. Dies erfolgt so
lange, bis die Differenz Δφ gleich
Null ist.
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Vorstehend
ist somit eine Fresnel-Solar-Kollektor-Anordnung beschrieben, die
weitgehend dadurch temperaturkompensiert ist, dass für die Trägerschienen 5 des
Spiegeltragwerks 4 und die Receivermasten 2 Materialien
mit den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten verwendet werden
und überdies
der Receivermast 2, als auch das Spiegeltragwerk 4 zwängungsfrei
gelagert ist. Darüber
hinaus ist die Nachführung
der Primärspiegel 6, 6' nach dem Sonnenstand
durch eine mechanische Kopplung der Primärspiegel 6, 6' wesentlich
vereinfacht.
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- 1
- Receiver
- 2
- Receivermast
- 3
- Fixlager
- 4
- Spiegeltragwerk
- 5
- Trägerschiene
- 6,
6'
- Primärspiegel
- 7
- Fußelemente
- 8,
8'
- Spiegelträger
- 10,
10'
- Schubstange
- 11,
11', 11''
- Linearmotor
- 12
- Regler
- 13
- Ist-/Sollwert-Vergleich
- 14
- Zeiterfassungsvorrichtung
- 15
- Rollenbock
- 16,
16'
- Rollelemente
- 17
- Nachführwelle
- 18,
18'
- Neigungssensor
- 19
- Bus