DE102007016084A1

DE102007016084A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie

Info

Publication number: DE102007016084A1
Application number: DE102007016084A
Authority: DE
Inventors: Walter Grassmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Isomorph SRL
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-09
Also published as: ES2370939T3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) und ein Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie. Um eine alternative Vorrichtung (100) und ein alternatives Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie bereitzustellen, das konstruktiv wenig Aufwand erfordert und in Anschaffung und Betrieb günstig ist, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung (100) mit einem Ziel (50) und Reflektoren (10, 12) zur Umlenkung von Sonnenstrahlen auf das Ziel (50) und ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen, wobei die Reflektoren (10, 12) jeweils um eine Achse (20) schwenkbar zur Nachführung nach dem Azimut der Sonne (30) im Laufe eines Tages sind, wobei die Achse (20) Bestandteil einer Achsanordnung (70) ist, die neigbar zur Nachführung nach der Mittagshöhe der Sonne (30) im Laufe eines Jahres ist. Sofern nötig, lässt sich eine andauernde Fokussierung des Systems durch einfache mechanische Kompensierungsmechanismen erreichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie.
Die Sonne strahlt auf jeden Quadratmeter der Erdoberfläche bei senkrechtem Einfall etwa ein Kilowatt an Energie ein. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzung dieser von der Sonne eingestrahlten Sonnenenergie ist bekannt.
Bei der Photovoltaik wird das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umgesetzt. Die Kosten dieses Verfahrens sind allerdings sehr hoch, zur Zeit kostet ein Quadratmeter Photovoltaik-Sonnenzellen etwa EUR 700,-. Das Verfahren weist etwa eine Energieeffizienz von 20% auf.
Ein alternativer Ansatz besteht darin, von der Sonne eingestrahlte Energie zur Erzeugung von Hitze zu nutzen. Hierbei sind einige Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen Sonnenlicht mittels nachführbarer Spiegel konzentriert wird. Die so zu erzielende Hitze dient beispielsweise zum Erhitzen eines Öles oder zum Erhitzen eines flüssigen Salzes. Das Öl beziehungsweise Salz erwärmt Wasser, um Wasserdampf herzustellen. Mit dem erzeugten Wasserdampf wird eine Dampfturbine zur Stromerzeugung mittels eines Stromgenerators angetrieben. Dieser Ansatz ist technologisch realisierbar, erweist sich allerdings als verhältnismäßig umständlich und teuer.
Ein weiterer Ansatz besteht darin, Parabolspiegelanlagen vorzusehen, bei denen eine ausreichend große, geschlossene Spiegelfläche der Sonne nachgeführt wird. Dieses Nachführen erfolgt durch Schwenken und Neigen der Parabolspiegelanlage, sodass eine Ansteuerung von zwei Achsen notwendig ist. Eine solche Anlage weist in der Regel infolge der großen Spiegelfläche ein hohes Gewicht auf, so dass es nur unter entsprechenden Schwierigkeiten mit ausreichender Genauigkeit auf die Sonne ausgerichtet werden kann. Der Brennpunkt des Systems verschiebt sich mit dem Sonnenstand, was die Nutzung der gebündelten Sonnenstrahlen als Wärmeenergie erschwert. Ein Beispiel eines solchen Systems ist eine „solar dish", wie sie etwa unter http://www.solarpaces.org/resources/technologies.html beschrieben wird.
Eine einfachere Nachführung lässt sich mit Rinnenspiegelsystemen erreichen, da diese nur um eine Achse bewegt werden müssen. Die Rinnenspiegel erhitzen eine Röhre, die in ihrer Brenngerade verläuft. Bei der technischen Realisierung entsteht ein Problem dahingehend, dass lange Röhrensysteme zu justieren, zu erhitzen und gegen Wärmeverluste zu schützen sind, was die Anlagen wiederum teuer macht. Ein Beispiel für ein solches System ist das Andasol-Projekt (http://ww.solarmillennium.de/).
Beim sogenannten „Solarturm"-Konzept wird eine Vielzahl von Spiegeln auf einen gemeinsamten Punkt an der Spitze des „Solarturms" ausgerichtet. Hierbei muss wiederum jeder der Spiegel einzeln über zwei Achsen gesteuert werden, was angesichts der dabei nötigen Genauigkeit das Verfahren teuer macht (siehe z. B. http://www.bmu.de/Pressemitteilungen/Pressemitteilungen_ab_22112005/pm/37405.php). Der Preis einer solchen Anlage beträgt etwa EUR 1.100,- pro Quadratmeter Spiegelfläche und liegt damit bei einer Energieeffizienz von etwa 10% noch oberhalb des Preises für die Photovoltaik.
Eine Notwendigkeit zur Nachführung von Spiegelsystemen zur Konzentration von Sonnenlicht ergibt sich daraus, dass aus Sicht der Erde die Sonne scheinbar eine ebene Kreisbahn um die Erde durchläuft. Die Ebene dieser Kreisbahn kann hierbei durch einen Einheitsvektor beschrieben werden, der senkrecht auf dieser Ebene steht. Infolge der Neigung der Erdachse gegenüber der Umlaufbahn ändert sich die Richtung dieses Einheitsvektors im Laufe eines Jahres, was sich darin äußert, dass die Mittagshöhe der Sonne, also die scheinbare Höhe der Sonne über dem Horizont, im Laufe des Jahres variiert.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie sind konstruktiv aufwendig und zum Teil teuer in Anschaffung und Betrieb.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine alternative Vorrichtung und ein alternatives Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie bereitzustellen, bei denen die Probleme der bekannten Vorrichtungen und Verfahren vermieden oder zumindest reduziert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie mit den Merkmalen, wie sie in Anspruch 1 definiert sind.
Gelöst wird diese Aufgabe ebenso durch ein Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie mit den Merkmalen, wie sie in Anspruch 21 definiert sind.
Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Mit dem Schwenken eines Spiegels oder Reflektors um eine Achse, die wie der oben angesprochene Einheitsvektor senkrecht auf der scheinbaren Sonnenbahnebene steht, können die von der Sonne einkommenden Sonnenstrahlen über den ganzen Tag hinweg auf das gleiche Ziel umgelenkt werden. Im Fall eines ebenen Spiegels stellt dieses Ziele eine Fläche in etwa der Größe des Spiegels dar, während bei entsprechend gewölbtem Spiegel die Strahlen auch im Wesentlichen auf einen Punkt reduziert werden können. Der Bereich, auf den die Sonnenstrahlen umgelenkt werden, wird üblicherweise auch als „heiße Fläche" oder „hot spot" bezeichnet.
Werden mehrere Reflektoren auf diese Weise auf ein gemeinsames Ziel ausgerichtet, können damit die einfallenden Sonnenstrahlen im Zielbereich konzentriert werden, sodass hier eine erhöhte Lichtintensität (Leistung pro Flächeneinheit) vorliegt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Tagesverlauf lediglich eine Nachführung der Reflektoren nach dem Azimut der Sonne notwendig, also nach der (Himmels-)Richtung, aus der die Sonnenstrahlen einfallen, wobei sich diese Nachführung mit einem Schwenken der Reflektoren um die Achse realisieren lässt. Der sich im Laufe des Jahres scheinbar ändernden Sonnenbahn wird dadurch Rechnung getragen, dass die Achse, um die ein Reflektor im Laufe des Tages geschwenkt wird, durch Neigen einer dieser Achse aufnehmenden Achsanordnung angepasst wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Achsanordnung ausgestaltet, sodass die Achse durch ein Neigen senkrecht zu einer Sonnenbahnebene ausrichtbar ist. Mit einer senkrecht zur Sonnenbahn ausgerichteten Achse werden die Sonnenstrahlen beim Schwenken des jeweiligen Reflektors im Wesentlichen in der Sonnenbahnebene ausgelenkt, sodass auf diese Weise eine besonders einfache Führung der Sonnenstrahlen auf das Ziel erreicht werden kann.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Achsanordnung eine Vielzahl von Achsen auf und ist so ausgestaltet, dass die Achsen quer zu einer zu den Achsen parallelen Ebene neigbar sind. Wird die Achsanordnung im Betrieb so ausgerichtet, dass die Achsen im Wesentlichen in Ost-West-Richtung nebeneinander angeordnet sind, wobei die Reflektoren der Sonne zugewandt sind, so können die Achsen durch ein Neigen quer zu der durch die Achsen aufgespannten Ebene an die Änderung der scheinbaren Sonnenbahnebene im Lauf des Jahres angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Achsanordnung eine Vielzahl von Achsen auf und ist so ausgestaltet, dass die Achsen in einer zu den Achsen parallelen Ebene neigbar sind. Eine wie zuvor beschrieben entlang der Ost-West-Richtung ausgerichtete Achsanordnung weist am Morgen beziehungsweise am Abend eine vergleichsweise geringe effektive Fläche gegenüber der Sonne auf. Wenn nun die effektive Fläche gegenüber der Sonne zur Abend- oder Morgenzeit erhöht sein soll, oder eine Ausrichtung in Ost-West-Richtung nicht möglich ist, so kann mit einer Achsanordnung, die ein Neigen der Achsen in einer zu den Achsen parallelen Ebene erlaubt, auch eine Ausrichtung der Achsanordnung im Extremfall entlang einer Nord-Süd-Richtung realisiert werden, wobei die Neigung der Achsen an die Mittagshöhe der Sonne beziehungsweise die Neigung der scheinbaren Sonnenbahnebene anpassbar ist.
In vorteilhafter Weise kann die Achsanordnung so ausgestaltet sein, dass sie ein Neigen der Achsen sowohl in einer zu den Achsen parallelen Ebene als auch quer zu einer solchen Ebene erlaubt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind wenigstens zwei Reflektoren um eine gemeinsame Achse schwenkbar. Mehrere Reflektoren können einer gemeinsamen Achse zugeordnet werden, sodass zum Schwenken dieser Reflektoren beispielsweise nur ein Antreiben dieser Achse nötig ist. Sind mehrere Reflektoren einer Achse zugeordnet, so können diese mehreren Reflektoren durch Ausrichten der gemeinsamen Achse ebenfalls gemeinsam ausgerichtet werden, was den apparativen Aufwand verringert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Schwenkantriebssystem zum gemeinsamen Schwenken mehrerer Reflektoren um die jeweilige Achse auf, insbesondere mit einer ersten Schwenkübersetzungsvorrichtung, über die für jeden der mehreren Reflektoren ein vorbestimmtes Schwenken in Abhängigkeit vom Schwenkantriebssystem bewirkbar ist. Werden mehrere Reflektoren gemeinsam durch ein Schwenkantriebssystem geschwenkt, so reduziert dies den apparativen Aufwand und erlaubt ein Steuern des Schwenkens der mehreren Reflektoren durch ein Steuern lediglich des gemeinsamen Schwenkantriebssystems. Ist eine Schwenkübersetzungsvorrichtung vorhanden, so können durch das Schwenkantriebssystem auch mehrere Reflektoren angetrieben werden, die ein jeweilig unterschiedliches Schwenkverhalten aufweisen sollen. Damit ist es möglich, sogar alle Reflektoren der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels eines einzigen Schwenkantriebssystems anzutreiben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine einem Reflektor oder einer Achse zugeordnete Schwenkantriebsvorrichtung zum Schwenken des Reflektors oder der der Achse zugeordneten Reflektoren auf. Zudem kann vorteilhafterweise eine zweite Schwenkübersetzungsvorrichtung vorgesehen sein, über die für jeden der Reflektoren ein vorbestimmtes Schwenken in Abhängigkeit von der Schwenkantriebsvorrichtung bewirkbar ist. Statt eines gemeinsamen Antriebes für eine Vielzahl von Reflektoren, kann auch eine einzelne Ansteuerung des Schwenkens der Reflektoren über jeweilige separate Schwenkantriebsvorrichtungen vorgesehen sein. Die Schwenkantriebsvorrichtung kann alternativ auch zum Einwirken auf die Reflektoren einer gemeinsamen Achse ausgestaltet sein, sodass die Reflektoren dieser Achse gemeinsam und koordiniert antreibbar sind. Mit einer zweiten Schwenkübersetzungsvorrichtung kann wiederum ein unterschiedliches Schwenken der gemeinsam angetriebenen Reflektoren bewirkt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Teil der Reflektoren gegenüber der jeweiligen Achse gekippt. Mit gekippten Reflektoren lassen sich die Sonnenstrahlen aus der scheinbaren Sonnenbahnebene heraus umlenken, was es ermöglicht, mehrere übereinander angeordnete Reflektoren so zu koordinieren, dass die durch sie umgelenkten Sonnenstrahlen auf ein Ziel fallen, das mit den Reflektoren nicht in einer zur Sonnenbahnebene parallelen Ebene liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Teil der Reflektoren gegenüber der jeweiligen Achse kippbar. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn ein Kippantriebssystem zum gemeinsamen Kippen mehrerer Reflektoren gegenüber ihrer jeweiligen Achse vorgesehen ist, insbesondere wenn auch eine erste Kippübersetzungsvorrichtung vorgesehen ist, über die für jeden der mehreren Reflektoren ein vorbestimmtes Kippen in Abhängigkeit vom Kippantriebssystem bewirkbar ist. Ebenfalls vorteilhaft ist das Vorsehen einer einem Reflektor oder einer Achse zugeordneten Kippantriebsvorrichtung zum Kippen des Reflektors oder der der Achse zugeordneten Reflektoren, insbesondere wenn auch eine zweite Kippübersetzungsvorrichtung vorgesehen ist, über die für jeden der Reflektoren ein vorbestimmtes Kippen in Abhängigkeit von der Kippantriebsvorrichtung bewirkbar ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Antrieb zum Schwenken und Kippen mehrerer Reflektoren auf, wobei insbesondere eine Übersetzungsvorrichtung vorgesehen ist, über die für jeden der mehreren Reflektoren ein vorbestimmtes Schwenken und/oder Kippen in Abhängigkeit vom Antrieb bewirkbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ziel mit der Achsanordnung ortfest relativ zu der Achsanordnung gekoppelt, sodass ein Neigen der Achsanordnung in einer entsprechenden Bewegung des Ziels resultiert, das damit gegenüber den Reflektoren in der gleichen Relativposition verbleibt. Damit ist keine gesonderte Führung des Ziels zur Anpassung an die geänderte Sonnenbahnebene im Laufe des Jahres notwendig.
Alternativ kann vorgesehen werden, dass das Ziel unabhängig von der Achsanordnung bewegbar ist, insbesondere mittels eines gesonderten Zielantriebes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Reflektoren Spiegel auf, insbesondere mit planen Spiegelflächen. Plane beziehungsweise ebene Spiegel sind besonders einfach und günstig in der Herstellung und erfordern keine besondere Bearbeitung, um im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt zu werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Reflektoren ausgestaltet, die umgelenkten Sonnenstrahlen zu bündeln, wobei die Reflektoren insbesondere konkave Spiegelflächen aufweisen.
Während bei ebenen Spiegelfläche eine Intensitätserhöhung der beim Ziel eintreffenden Strahlung durch das Addieren der von mehreren Reflektoren umgelenkten Strahlung erreicht wird, kann mit durch die Reflektoren gebündelten Sonnenstrahlen eine weitere Intensitätserhöhung erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ziel ausgestaltet, die darauf umgelenkten Sonnenstrahlen in vorbestimmter Weise umzulenken. Es ist nicht notwendig, dass die auf das Ziel umgelenkten Sonnenstrahlen direkt im Ziel zur Energieumsetzung eingesetzt werden, stattdessen ist es beispielsweise ebenfalls möglich, dass mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen kombiniert werden, wobei die jeweiligen Ziele so ausgestaltet sind, dass sie einen gemeinsamen „hot spot" bestrahlen. Setzt zudem beispielsweise eine gewünschte Nutzung eine Apparatur voraus, die zu schwer oder zu sperrig ist, um direkt als Ziel in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebracht zu werden, so können die umgelenkten Sonnenstrahlen vom Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf diese Apparatur gerichtet werden, ohne dass eine Bewegung der Apparatur selbst nötig wäre.
Vorteilhafterweise weist das Ziel gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Reflektionselement auf, das von den Reflektoren eingehende Sonnenstrahlen zu einem Nutzelement bündelt und/oder umlenkt. Beispielsweise kann ergänzend zu oder anstelle von einer Bündelung der Sonnenstrahlen durch die Reflektoren eine derartige Intensitätserhöhung durch Bündelung ebenfalls mit einem geeigneten Reflektionselement des Zieles erreicht werden. Das Nutzelement kann auch getrennt vom Ziel angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ziel mit einer Wärmekraftmaschine, insbesondere einer Heißgasturbine oder einer Dampfturbine, gekoppelt, wobei das Medium der Wärmekraftmaschine durch die umgelenkten Sonnenstrahlen erwärmbar ist. Beispielsweise kann mit Hilfe der umgelenkten Sonnenstrahlen Wasser zu Wasserdampf verdampft werden, mit dem eine Dampfturbine angetrieben werden kann, um elektrischen Strom zu erzeugen. Es ist ferner möglich, mit dem Umlenken der Sonnenstrahlen auf das Ziel Luft oder ein anderes Gas zu erwärmen, mit dem in geeigneter Weise eine Turbine angetrieben werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ziel mit einem Wärmespeicher gekoppelt, wobei das Medium des Wärmespeichers durch die umgelenkten Sonnenstrahlen erwärmbar ist. Es kann hierbei beispielsweise vorgesehen sein, etwa Paraffin mit Hilfe der umgelenkten Sonnenstrahlen auf eine Temperatur von 100°C bis 150°C zu erhitzen, wobei die damit im Paraffin gespeichert Wärmeenergie zu einem anderen Zeitpunkt dem Paraffin wieder entzogen werden kann.
Im Folgenden werden einzelne Aspekte der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei sind:
1a und 1b: Darstellungen einer Anordnung zur Umlenkung von Sonnenstrahlen auf ein Ziel,
2a und 2b: Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4a, 4b und 4c Darstellungen eines weiteren Aspektes eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,
5 eine Darstellung einer Achsanordnung gemäß einem Aspektes der vorliegenden Erfindung,
6 eine Darstellung der Achsanordnung aus 5 in anderer Ansicht,
7a und 7b Darstellungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in unterschiedlicher Ausrichtung,
8 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
9 bis 11 Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit konkaven Spiegeln,
12a und 12b Darstellungen zur Erläuterung der Verhältnisse zwischen einfallendem und reflektiertem Lichtstrahl,
13 eine Darstellung eines geneigten Spiegels mit zugeordneter Achse,
14a und 14b Darstellungen eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung,
15 eine Darstellung zur Erläuterung des Lichteinfalls zur Morgenbeziehungsweise Abendzeit bei nach Süden ausgerichteter Achsanordnung,
16 eine Darstellung von erfindungsgemäßen Achsanordnungen, mit in der durch die Achsen definierten Ebene geneigten Achsen.
In den beiliegenden Zeichnungen sowie den Erläuterungen zu diesen Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
1a zeigt einen Spiegel 10, der schwenkbar um eine Achse 20 angeordnet ist, um von der Sonne 30 ausgehende Sonnenstrahlen 40 auf einen hot-spot 50 als Ziel umzulenken. Die umgelenkten Sonnenstrahlen sind mit 40' bezeichnet.
1b zeigt eine der 1a entsprechende Situation, wobei die Sonne 30 andere Position bezüglich der Anordnung aus Spiegel 10, Achse 20 und Ziel 50 angenommen hat.
In den 1a und 1b fällt die Zeichnungsebene mit der (scheinbaren) Sonnenbahn zusammen, wobei die Achse 20, um die der Spiegel 10 schwenkbar angeordnet ist, senkrecht auf der Zeichnungsebene steht.
Der um die Achse 20 drehbare beziehungsweise schwenkbare Spiegel 10, kann während des Tagesverlaufs derart nachgestellt werden, dass er das auf ihn fallende Sonnenlicht 40 stets auf die relativ zu der Achse 20 feststehende heiße Fläche 50 wirft.
Die beiden 1a und 1b veranschaulichen Positionen der Sonne zu verschiedenen Tageszeiten und die entsprechende Stellung des Spiegels dazu.
2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 mit einer Achse 20 und Reflektoren 10, 12, die schwenkbar um die Achse 20 angeordnet sind. Die Spiegel 12 sind gegenüber der Achse 20 geneigt, sodass einfallende Sonnenstrahlen 40 jeweils von den Spiegeln 10, 12 auf die heiße Fläche 50 als umgelenkte Strahlen 40' umgelenkt werden.
2b zeigt eine Anordnung, die ähnlich ist zu der aus 2a, wobei allerdings alle Spiegel 12 gegenüber der Achse 20 geneigt sind, sodass die heiße Fläche 50 als Ziel außerhalb der Strahlengänge der einfallenden Strahlen 40 angeordnet ist.
In den 2a und 2b liegt die Sonnenbahnebene senkrecht zur Zeichnungsebene und ist parallel zu den einfallenden Strahlen 40. Dementsprechend steht die Achse 20 wie schon in 1 senkrecht auf der Sonnenbahnebene. Im wesentlichen unterscheiden sich die 2a und 2b nur durch die Anordnung der heißen Fläche 50 zu den Spiegeln und die entsprechend anders gegenüber der Achse 20 gekippten Spiegel 12. Die Anordnung von 2a bedingt, dass, sofern die Sonne (in 2a nicht dargestellt) die heiße Fläche 50 und der Spiegel 10 auf einer Linie liegen, die heiße Fläche 50 einen Schatten auf die Vorrichtung 100 wirft. Ein derartiger Schattenwurf tritt bei der Anordnung, wie sie in 2b gezeigt ist, nicht auf.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100, wobei nebeneinander drei Spiegel 10 angeordnet sind, die um jeweilige Achsen 20 schwenkbar sind, wobei die Spiegel 10 wiederum so angeordnet sind, dass die einfallenden Sonnenstrahlen 40 auf die heiße Fläche 50 umgelenkt werden. Wie auch bei den 1a und 1b fällt bei 3 die Sonnenbahnebene mit der Zeichnungsebene zusammen.
4a zeigt einen weiteren Aspekt eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Ähnlich zu der in 3 gezeigten Anordnung sind drei parallele Achsen 20 vorhanden, wobei jeweils Spiegel 10 schwenkbar um diese Achsen angeordnet sind. Zudem ist ein Schwenkantriebssystem 60 zum gemeinsamen Schwenken der Spiegel 10 um die jeweilige Achse 20 vorhanden. Das Schwenkantriebssystem weist eine Stange 62 auf, die jeweils über Hebel 64 mit der Kombination aus Spiegel 10 und Achse 20 verbunden ist, sodass ein Verschieben der Stange 62 über die Hebel 64 ein entsprechendes Schwenken der Spiegel 10 um die Achsen 20 bewirkt. Die Achsen 20 mit den dazugehörigen Spiegeln 10, sind somit über die Stange 62 und die Hebel 64 so verbunden, dass ein einziger Motor ausreicht, um alle Spiegel 10 im Laufe des Tages in geeigneter Weise auf die Sonne (nicht dargestellt) ausgerichtet zu halten, sodass das reflektierte Licht immer die heiße Fläche (in 4a nicht dargestellt) bescheint. In der Anordnung von 4a führen alle drei Achsen 20 jeweils Drehungen um den gleichen Winkel aus. Wenn die Hebel 64 verschieden lang sind, wie dies in 4b dargestellt ist, so erfolgen die Drehungen um entsprechende verschiedene Winkel. Eine Drehung zum Beispiel des mittleren Spiegels um einen Winkel Δϕ₂ geht deshalb einher mit einer Drehung des oberen Spiegels um einen kleineren Winkel Δϕ₃, der Drehwinkel Δϕ₃ ist also nicht gleich mit dem Drehwinkel Δϕ₂, sondern eine Funktion des Drehwinkels Δϕ₂, was durch eine geeignete Aufhängung der Spiegel bewerkstelligt werden kann. Entsprechende Aufhängungen sind dem Fachmann im Grundsatz bekannt, insofern wird hier darauf verzichtet, die Vielzahl möglicher Aufhängungen im einzelnen zu beschreiben.
Auf ähnliche Weise ist es möglich, mehrere einer gemeinsamen Achse zugeordnete Spiegel (siehe z. B. Spiegel 10, 12 in 2a oder 2b) unabhängig voneinander um jeweils voneinander verschiedene Winkel zu schwenken, zumal es nicht notwendig ist, dass alle einer gemeinsamen Achse zugeordnete Spiegel um identische Winkel verschwenkt werden. In 4c ist eine zusätzliche Achse 21 vorgesehen, die über einen Hebel 65 mit einer Spiegelanordnung ähnlich zu 4a verbunden ist. Infolge der unterschiedlichen Länge der Hebel 64, 65 ergibt sich bei einer Drehung der Achse 21 um einen Winkel ϕ_a ein Verschwenken der Spiegel 10 jeweils um einen Winkel ϕ_b, der vom Winkel ϕ_a abweicht. Ordnet man mehrere Anordnungen, wie sie in 4c gezeigt sind, als „Etagen" beispielsweise übereinander an, so dass sich jeweils für jede der Achsen 20 aus 4c eine Anordnung ähnlich zu denen in 2a oder 2b ergibt, können die Spiegel einer „Etage" jeweils gemeinsam über die Achse 21 angesteuert werden. Sind dabei für verschiedene „Etagen" jeweils verschieden lange Hebel 65 vorgesehen, werden mehrere Spiegel, obgleich sie einer Achse zugeordnet sind (vgl. 2a, 2b), um jeweilig unterschiedliche Winkel entsprechend ihrer „Etage" verschwenkt.
Selbstverständlich können alternativ oder ergänzend zu dem hier beschriebenen Hebelsystemen auch andere Strukturen eingesetzt werden, beispielsweise Zahnräder und/oder Riemen.
5 zeigt eine Achsanordnung 70 gemäß eines Aspektes der Erfindung mit drei parallel angeordneten Achsen 20, denen jeweils ein Spiegel 10 zugeordnet ist, der um die jeweilige Achse 20 schwenkbar angeordnet ist. Die Achsanordnung 70 weist zudem einen Rahmen 72 auf, in dem die Achsen 20 angeordnet sind. Die Darstellung in 5 entspricht einer Ansicht in Längsrichtung der Achsen.
6 zeigt die Achsanordnung 70 mit den Achsen 20, den entsprechenden Spiegeln 10 und dem Rahmen 72 aus 5, in einer Ansicht auf eine zu den Achsen 20 parallelen Ebene. Die Achsanordnung 70 weist drei Achsen 20 auf, denen jeweils drei Spiegel 10 zugeordnet sind, sodass die Achsanordnung 70 mit insgesamt 9 Spiegeln versehen ist.
In der Achsanordnung 70, die in 6 dargestellt ist, stehen die Achsen 20 im rechten Winkel zum unteren Teil des Rahmens 72. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer derartigen Achsanordnung 70 könnte aus Gründen der Einfachheit und somit einer Kostenersparnis in einfacher Weise auf einem ebenen Grund abgestellt werden, sodass der untere Teil des Rahmens 72 horizontal liegt, wie es in 6 angedeutet ist.
Die 7a und 7b zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit Achsanordnung 70 mit daran gekoppeltem Ziel 50 in unterschiedlicher Ausrichtung. In den 7a und 7b besteht die Kopplung zwischen dem Ziel 50 und der Achsanordnung 70 in einer einfachen mechanischen Verbindung. In der Darstellung von 7a steht die (scheinbare) Sonnenbahnebene senkrecht auf der Zeichnungsebene, wie dies durch den Sonnenstrahl 40 angedeutet ist, der im rechten Winkel auf die Achsanordnung 70 trifft. 7b zeigt eine gegenüber der Darstellung in 7a geneigte Achsanordnung, mit entsprechend bewegtem Ziel 50, sodass die Achsanordnung 70 und das Ziel 50 auf die geänderte Sonnenbahnebene eingestellt sind.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, mit einer Achse 20 und um diese Achse schwenkbaren Spiegeln 10, 12, wobei die Achse 20 als Bestandteil einer Achsanordnung gegenüber dem horizontalen Erdboden 80 so geneigt ist, dass ein senkrecht auf der Achse 20 stehender Vektor (angedeutet durch den Pfeil in 8) auf die Sonne 30 ausgerichtet ist. Die Spiegel 12 sind ähnlich zu den 2a und 2b gegenüber der Achse 20 geneigt, sodass von den Spiegeln 10, 12 reflektierte Sonnenstrahlen (hier nicht gezeigt) in einem Bereich zwischen der Sonne 30 und der Achse 20 zusammenlaufen und auf ein Ziel (nicht dargestellt) treffen.
Bei einer Achsanordnung, wie sie in 6 dargestellt ist, entspricht der in 8 dargestellte Pfeil einem Normalenvektor zu einer Ebene, die durch den Rahmen 72 beziehungsweise die Achsen 20 definiert ist. Auf der Nordhalbkugel wäre damit dieser Normalenvektor bei einer Ost-West-Ausrichtung der Anordnung 70 nach Süden ausgerichtet.
Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind die Reflektoren durch ebene Spiegel 10 gebildet. Alternativ oder ergänzend zu ebenen Spiegeln können auch konkave Spiegel oder Reflektoren eingesetzt werden, die eine höhere Konzentration der Sonnenstrahlung ermöglichen und es zudem erlauben, einen parallelen Lichtstrahl aus den reflektierten Sonnenstrahlen 40' zu erzeugen, indem das konzentrierte, von den konkaven Spiegeln 10 gespiegelte Licht 40' an einem weiteren konvexen oder konkaven Spiegel 50 reflektiert wird, wie es in den 9 und 10 dargestellt ist.
In 9 ist eine Anordnung mit 3 konkaven Spiegeln 10 gezeigt, die um jeweilige Achsen 20 schwenkbar angeordnet sind. Die Spiegel 10 sind so ausgerichtet, dass einfallende Sonnenstrahlen (in 9 nicht gezeigt) umgelenkt und in Richtung auf das Ziel 50 konzentriert werden. Das Ziel 50 besteht in einem konvexen Spiegel, der die reflektieren Sonnenstrahlen 40' so reflektiert, dass sie zu einem parallelen Lichtstrahl umgelenkt werden.
Die Darstellung in 10 entspricht weitgehend der Darstellung in 9, wobei das Ziel 50 von einem konkaven Spiegel gebildet wird, der ebenfalls die von den Spiegeln 10 umgelenkten Sonnenstrahlen 40' parallel ausrichtet.
In 11 sind 2 der in 9 dargestellten Anordnungen kombiniert, wobei die Ziele 50 so ausgerichtet sind, dass die von ihnen umgelenkten Sonnenstrahlen 40'' auf ein gemeinsames Ziel 50' fallen.
Die unterschiedlichen Reflektoren beziehungsweise Spiegel sind in den 9 bis 11 mit im Wesentlichen übereinstimmenden Krümmungsradien dargestellt.
Bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung können allerdings auch für unterschiedliche Spiegel verschiedene Krümmungsradien vorgesehen sein.
In 12a ist ein Spiegel 10 mit einem auf der Spiegeloberfläche senkrecht stehenden Normalenvektor 15 und einfallendem und reflektiertem Sonnenlicht 40, 40' dargestellt. In der Darstellung von 12a liegt die Sonnenbahnebene in der Zeichnungsebene. Die Projektion des Winkels zwischen dem Normalenvektor 15 und dem einfallenden Sonnenstrahl 40 auf die Umlaufebene der Sonne ist mit α bezeichnet. Die Projektion des Winkels zwischen dem Normalenvektor 15 und dem reflektierten Sonnenstrahl 40' auf die Umlaufebene der Sonne ist mit α' bezeichnet.
Solange der Normalenvektor 15 parallel zur Umlaufebene der Sonne liegt, der Spiegel 10 also senkrecht zur (scheinbaren) Umlaufebene beziehungsweise Bahnebene der Sonne ausgerichtet ist, sind α und α' identisch und der reflektierte Strahl 40' liegt in der Ebene der Umlaufbahn der Sonne.
In 12b ist eine Neigung des Spiegels 10 gegenüber der Sonnenbahnebene gezeigt, die sich aus dem einfallenden Sonnenstrahl 40 ergibt. In der Darstellung von 12b steht die Zeichenebene senkrecht zur Ebene der Umlaufbahn der Sonne. Die Neigung des Spiegels entspricht dem Winkel zwischen dem Normalenvektor 15 auf der Oberfläche des Spiegels 10 und dem einfallenden Sonnenstrahl und ist in 12b mit β bezeichnet. Wenn die Projektion des Normalenvektors 15 auf die Sonnenbahnebene und der einfallende Lichtstrahl 40 parallel sind, entspricht der Winkel β zwischen dem Normalenvektor 15 und dem einfallenden Lichtstrahl 40, dem Winkel β' zwischen dem Normalenvektor und dem reflektierten Lichtstrahl 40'.
Liegen die zuvor beschriebenen Spezialfälle nicht vor, wird im allgemeinen keine Identität zwischen α und α' beziehungsweise β und β' mehr bestehen, wobei die Differenzen zwischen α und α' und zwischen β und β' jeweils von α und β abhängen. Zum Beispiel weichen für α = 30° und β = 15° α und α' sowie auch β und β' um jeweils etwa 4° voneinander ab.
Weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung nun eine Vielzahl von Spiegeln auf, die, wie beispielsweise in 6 gezeigt, sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordnet sind, ist ein Neigen der Spiegel gegenüber der jeweiligen Achse 20 erforderlich, um wie in den 2a und 2b dargestellt, ein gemeinsames Ziel 50 mit den reflektieren Sonnenstrahlen 40' zu treffen.
Ein derart geneigter Spiegel 12 ist in 13 dargestellt, wobei der Winkel zwischen dem geneigten Spiegel 12 und der zugeordneten Achse 20 mit ϕ bezeichnet ist. Der von der Sonne 30 einfallende Sonnenstrahl ist infolge der Neigung des Spiegels 12 aus der Ebene der Sonnenbahn heraus umgelenkt und ist mit 40' bezeichnet.
Wird bei der Ausrichtung einer Achsanordnung beziehungsweise der der Achsanordnung zugeordneten Reflektoren die Abhängigkeit der Reflektionsrichtung von den Winkeln α und β nicht einbezogen, so kann es in Abhängigkeit der Geometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung dazu kommen, dass sich nicht alle der von den Reflektoren umgelenkten Sonnenstrahlen in einem gemeinsamen Bereich treffen. Dies kann im Beispiel ebener Spiegel dazu führen, dass, obgleich die von einem einzelnen Spiegel bestrahlte Fläche nicht größer als die Spiegelfläche ist, die von der Anordnung von Spiegeln beschienene Fläche dennoch größer als die einzelne Spiegelfläche ist, sich die jeweiligen Einzelflächen also nur teilweise überlappen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ziel 50 ein Nutzelement 50' auf, auf das mittels eines Reflektionselementes 90 von den Reflektoren beziehungsweise Spiegeln der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgelenkte Sonnenstrahlen gebündelt beziehungsweise umgelenkt werden.
In 14a sind neben dem Nutzelement 50' zwei Spiegel 90 angeordnet, die von den Reflektoren umgelenktes Sonnenlicht 40', das nicht direkt auf das Nutzelement 50' gerichtet ist umlenkt, sodass erneut umgelenkte Sonnenstrahlen 40'' auf das Nutzelement fallen. In 14b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein Fokussierspiegel 90 vorhanden ist, der umgelenkte Sonnenstrahlen 40', die an dem Nutzelement 50' vorbeigehen umlenkt, sodass die erneut umgelenkten Sonnenstrahlen 40'' auf das Nutzelement 50' fallen.
Ergänzend kann vorgesehen sein, dass das beziehungsweise die erfindungsgemäßen Reduktionselemente beweglich angeordnet sind und ihre Stellung im Tagesverlauf ändern können, sodass eine optimierte Umlenkung auf das Nutzelement möglich ist.
Alternativ oder ergänzend zu dem vorbeschriebenen kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die Abhängigkeit der Reflektionsrichtung von der Ausrichtung der Reflektoren bei der Ausrichtung der Reflektoren mit in Betracht zu ziehen, sodass eine entsprechende Kompensierung erfolgt. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Übersetzungsvorrichtung geleistet werden, wie sie beispielsweise in 4b dargestellt ist. Ebenso kann eine Kompensierung einer Ebene senkrecht zur Ebene der Umlaufbahn der Sonne vorgenommen werden. Mit einer geeigneten Übersetzungsvorrichtung kann die Nachführung der Reflektoren nach dem Sonnenstand im Laufe des Tages für einzelne Spiegel so eingerichtet sein, dass die von den einzelnen Spiegeln beschienenen Flächen einander im größeren Maße oder sogar vollständig überlappen, also eine bessere beziehungsweise vollständige „Fokussierung" erfolgt. Sofern nötig, lässt sich eine andauernde Fokussierung des Systems durch einfache mechanische Kompensierungsmechanismen erreichen.
Die Bewegung der einzelnen Spiegel kann hierbei gekoppelt bleiben, wobei in Folge der Übersetzungsvorrichtung einzelne Spiegel jedoch unterschiedliche Bewegungen ausführen.
In 15 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei dem die Achsanordnung der Achsen 20 mit den entsprechenden Spiegeln 10 in Ost-West-Richtung ausgerichtet ist, sodass ein Normalenvektor zu einer Ebene, die durch die Achsen 20 bestimmt ist, nach Süden zeigt. Wie in 15 angedeutet, steht die Sonne 30 am Morgen und am Abend in einem großen Winkel zum Normalenvektor der Anordnung, sodass die Vorrichtung gegenüber den einfallenden Sonnenstrahlen 40 in einem solchen Fall nur eine vergleichsweise geringe effektive Fläche aufweist.
In 16 sind Achsanordnungen illustriert, die dazu geeignet sind, auch am Morgen oder am Abend den jeweils einfallenden Sonnenstrahlen eine möglichst große effektive Fläche zu bieten, sodass mehr Sonnenenergie genutzt werden kann. Hierbei stehen die Achsen 20 nicht mehr senkrecht auf dem unteren Teil des Rahmens 72, wobei die Achsen 20 und der Rahmen 72 so ausgestaltet sind, dass der zwischen ihnen eingeschlossene Winkel durch ein Neigen entlang des Rahmens 72 an die sich im Laufe des Jahres ändernde Mittagshöhe der Sonne angepasst werden kann.
In den beiliegenden Zeichnungen sind zur vereinfachten Darstellung die Achsen jeweils mittig zu den entsprechenden Reflektoren angeordnet. Erfindungsgemäß kann jedoch auch eine andere Anordnung vorgesehen sein, solange ein Schwenken der Reflektoren um die jeweilige Achse möglich ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Nutzung der Sonnenenergie vorgestellt, bei dem weder ein einzelner großer Spiegel insgesamt bewegt werden muss, noch eine Vielzahl von kleinen Spiegeln jeder für sich um eine jeweils andere Achse oder um zwei Achsen gedreht werden müssen, sondern mehrere Spiegel beziehungsweise Reflektoren auf zueinander parallelen Achsen gedreht werden, wodurch eine im Vergleich zu bekannten Verfahren und Vorrichtungen preisgünstigere Konstruktion möglich wird: Ein Quadratmeter flacher Spiegel kostet etwa EUR 30,-. Der Rahmen, in dem die Achsen gehalten werden, kostet pro Quadratmeter cirka EUR 50,-, dazu kommen die Achse, einige Kleinteile, ein Schrittmotor mit Mikroprozessor in Summe von etwa EUR 100,- bis – EUR 150,- für Materialkosten. Hinzu kommen etwa EUR 50,- für die Montage. Sammelt ein Quadratmeter Spiegelfläche im Jahr etwa 500 Kilowattstunden, so ergibt dies in 10 Jahren 5000 Kilowattstunden, womit sich ein Preis von etwa EUR 0,04 pro Kilowattstunde ergibt, der etwa dem Preis von Energie aus Öl oder Gas entspricht.
Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen wie Parabolspiegelsystemen (mit dreidimensionaler Spiegelkrümmung) Parabolrinnensystemen (mit zweidimensionaler Spiegelkrümmung) und Sonnentürmen ergeben sich erfindungsgemäß Vereinfachungen darin, dass preisgünstigere ebene Spiegel eingesetzt werden können, nicht ein großes und schweres Spiegelsystem bewegt werden muss (wie bei einem Parabolspiegel) sondern nur eine Anzahl von Achsen, die jeweils nur das Gewicht der ihnen zugeordneten Spiegel tragen, während ein großer Teil der haltenden Struktur (Rahmen) im Tagesverlauf nicht bewegt wird und es zudem nicht nötig ist, eine Vielzahl von Spiegeln in jeweils zwei Achsen zu verstellen, wie dies beim Sonnenturm vorgesehen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- http://www.solarpaces.org/resources/technologies.html [0005]
- http://ww.solarmillennium.de/ [0006]
- http://www.bmu.de/Pressemitteilungen/Pressemitteilungen_ab_22112005/pm/37405.php [0007]

Claims

Vorrichtung (100) zur Nutzung von Sonnenenergie mit: – einem Ziel (50) und – Reflektoren (10, 12) zur Umlenkung von Sonnenstrahlen auf das Ziel, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 12) jeweils um eine Achse (20) schwenkbar zur Nachführung nach dem Azimut der Sonne (30) im Laufe eines Tages sind, wobei die Achse (20) Bestandteil einer Achsanordnung (70) ist, die neigbar zur Nachführung nach der Mittagshöhe der Sonne (30) im Laufe eines Jahres ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsanordnung (70) ausgestaltet ist, sodass durch ein Neigen die Achse (20) senkrecht zu einer Sonnenbahnebene ausrichtbar ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsanordnung (70) eine Vielzahl von Achsen (20) aufweist und ausgestaltet ist, sodass die Achsen (20) quer zu einer zu den Achsen (20) parallelen Ebene neigbar sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsanordnung (70) eine Vielzahl von Achsen (20) aufweist und ausgestaltet ist, sodass die Achsen (20) in einer zu den Achsen (20) parallelen Ebene neigbar sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Reflektoren (10, 12) um eine gemeinsame Achse (20) schwenkbar sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Schwenkantriebssystem zum gemeinsamen Schwenken mehrerer Reflektoren um die jeweilige Achse (20), insbesondere mit einer ersten Schwenkübersetzungsvorrichtung, über die für jeden der mehreren Reflektoren (10, 12) ein vorbestimmtes Schwenken in Abhängigkeit vom Schwenkantriebssystem bewirkbar ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einem Reflektor (10, 12) oder einer Achse (20) zugeordnete Schwenkantriebsvorrichtung zum Schwenken des Reflektors (10, 12) oder der der Achse (20) zugeordneten Reflektoren (10, 12), insbesondere mit einer zweiten Schwenkübersetzungsvorrichtung, über die für jeden der Reflektoren (10, 12) ein vorbestimmtes Schwenken in Abhängigkeit von der Schwenkantriebsvorrichtung bewirkbar ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Reflektoren (12) gegenüber der jeweiligen Achse (20) gekippt ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Reflektoren (12) gegenüber der jeweiligen Achse (20) kippbar ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Kippantriebssystem zum gemeinsamen Kippen mehrerer Reflektoren (12) gegenüber ihrer jeweiligen Achse (20), insbesondere mit einer ersten Kippübersetzungsvorrichtung, über die für jeden der mehreren Reflektoren (12) ein vorbestimmtes Kippen in Abhängigkeit vom Kippantriebssystem bewirkbar ist.
Vorrichtung (100) nach einem Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine einem Reflektor (12) oder einer Achse (20) zugeordnete Kippantriebsvorrichtung zum Kippen des Reflektors (12) oder der der Achse (20) zugeordneten Reflektoren (12), insbesondere mit einer zweiten Kippübersetzungsvorrichtung, über die für jeden der Reflektoren (12) ein vorbestimmtes Kippen in Abhängigkeit von der Kippantriebsvorrichtung bewirkbar ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Antrieb zum Schwenken und Kippen mehrerer Reflektoren (10, 12), insbesondere mit einer Übersetzungsvorrichtung, über die für jeden der mehreren Reflektoren (10, 12) ein vorbestimmtes Schwenken und/oder Kippen in Abhängigkeit vom Antrieb bewirkbar ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) mit der Achsanordnung (70) ortsfest relativ zu der Achsanordnung (70) gekoppelt ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) unabhängig von der Achsanordnung (70) bewegbar ist, insbesondere mittels eines Zielantriebes.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 12) Spiegel aufweisen, insbesondere mit planen Spiegelflächen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 12) ausgestaltet sind, die umgelenkten Sonnenstrahlen zu bündeln, wobei die Reflektoren (10, 12) insbesondere konkave Spiegelflächen aufweisen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) ausgestaltet ist, die darauf umgelenkten Sonnenstrahlen in vorbestimmter Weise umzulenken.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) ein Reflektionselement (90) aufweist, das von den Reflektoren (10, 12) eingehende Sonnenstrahlen (40') zu einem Nutzelement (50') bündelt und/oder umlenkt.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) mit einer Wärmekraftmaschine, insbesondere einer Heißgasturbine oder einer Dampfturbine, gekoppelt ist, wobei das Medium der Wärmekraftmaschine durch die umgelenkten Sonnenstrahlen (40') erwärmbar ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) mit einem Wärmespeicher gekoppelt ist, wobei das Medium des Wärmespeichers durch die umgelenkten Sonnenstrahlen (40') erwärmbar ist.
Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie mit den Schritten: – Bereitstellen einer Vorrichtung (100) zur Nutzung von Sonnenenergie mit einem Ziel (50) und Reflektoren (10, 12), und – Umlenken von Sonnenstrahlen auf das Ziel (50) mittels der Reflektoren (10, 12), dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 12) um eine jeweilige Achse (20) zur Nachführung nach dem Azimut der Sonne (30) im Laufe eines Tages geschwenkt werden, wobei die Achse (20) Bestandteil einer Achsanordnung (70) ist, die zur Nachführung nach der Mittagshöhe der Sonne (30) im Laufe eines Jahres geneigt wird.