DE102007051359A1

DE102007051359A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie

Info

Publication number: DE102007051359A1
Application number: DE102007051359A
Authority: DE
Inventors: Walter Grassmann
Original assignee: Grassmann, Hans, Dr.
Current assignee: Isomorph SRL
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (200) und ein Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie. Um eine alternative Vorrichtung (200) und ein alternatives Verfahren zur Nutzng von Sonnenenergie bereitzustellen, das konstruktiv wenig Aufwand erfordert und in Anschaffung und Betrieb günstig ist, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung (200) zur Nutzung von Sonnenenergie mit: einem Ziel (50) und Reflektoren (10, 210) zur Umlenkung von Sonnenstrahlen auf das Ziel (50) und ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen, wobei die Reflektoren (10, 210) jeweils um eine Achse (20, 220) schwenkbar zur Nachführung nach dem Azimut der Sonne (30) im Laufe eines Tages sind, wobei die jeweilige Achse (20, 220) Bestandteil einer Achsanordnung (270) ist, die neigbar zur Nachführung nach der Mittagshöhe der Sonne (30) im Laufe eines Jahres ist, wobei ein erster Reflektor (210) der Reflektoren zur Umlenkung von Sonnenstrahlen um einen ersten Ebenenwinkel (214) aus einer Sonnenbahnebene vorgesehen und mit einer ersten Achse (220) gekoppelt ist, wobei die erste Achse (220) gegenüber einer Ausrichtungsebene (212) der Achsanordnung (270) um einen ersten Achswinkel (216) gekippt und/oder kippbar ist, wobei der erste Reflektor (210) gegenüber der ersten Achse (220) um einen ersten Reflektorwinkel (218) gekippt und/oder kippbar ist und wobei der erste Achswinkel (216) gegenläufig zu dem ersten Reflektorwinkel (218) und dem ersten Ebenenwinkel (216) ist.

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/3740 5.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 17 definiert sind.
Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zunächst ein Ziel und eine Anzahl von Reflektoren zur Umlenkung von Sonnenstrahlen auf das Ziel. Hierbei sind die Reflektoren jeweils um eine Achse schwenkbar angeordnet, um eine Nachführung der Reflektoren nach dem Azimut der Sonne im Laufe eines Tages zu er lauben, um also die Reflektoren an die scheinbare Bewegung der Sonne über den Himmel im Tagesverlauf anzupassen. Die jeweiligen Achsen sind Bestandteil einer Achsanordnung, die zur Nachführung nach der Mittagshöhe der Sonne im Laufe eines Jahres neigbar ist. Damit ist die Vorrichtung die Änderung der scheinbaren Sonnenbahn aufgrund des Winkels zwischen der Erdachse und der Umlaufebene der Erde um die Sonne anpassbar.
Eine Vorrichtung mit den im vorherigen Absatz beschriebenen Merkmalen und ein entsprechendes Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen hiervon sind in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.67 ingereicht am 3. April 2007, beschrieben.
Gemäß einem in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschriebenen Aspekt der Vorrichtung werden die Spiegel oder Reflektoren um eine Achse geschwenkt, die wie der oben angesprochene Einheitsvektor senkrecht auf der scheinbaren Sonnenbahnebene steht. Hiermit 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 Ziel 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. Bei dem in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschriebenen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung und auch bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung 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 jeweilige 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.
Über die in Merkmale der in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschriebenen Vorrichtung hinaus weist eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung noch die folgenden Merkmale auf. Ein erster Reflektor der Anzahl von Reflektoren ist zur Umlenkung von Sonnenstrahlen um einen ersten Ebenenwinkel aus einer Sonnenbahnebene vorgesehen und ist mit einer ersten Achse gekoppelt. Die erste Achse ist hierbei gegenüber einer Ausrichtungsebene der Achsanordnung. um einen ersten Achswinkel gekippt und/oder kippbar, wobei der erste Reflektor gegenüber der ersten Achse um einen ersten Reflektorwinkel gekippt und/oder kippbar ist. Der erste Achswinkel ist dabei gegenläufig zu dem ersten Reflektorwinkel und dem ersten Ebenenwinkel. Mit anderen Worten ergibt sich in einer Seitenansicht beispielsweⁱse eine Umlenkung der Reflektion eines horizontal einfallenden Sonnenstrahls entgegen dem Uhrzeigersinn mit einem Kippen der ersten Achse gegenüber einer vertikalen Ausrichtungsebene im Uhrzeigersinn und einem entsprechenden Kippen des ersten Reflektors gegenüber der ersten Achse entgegen dem Uhrzeigersinn (siehe auch beispielsweise 2).
Die Ausrichtungsebene der Achsanordnung ist eine durch die Achsanordnung, vorzugsweise auch geometrisch, bestimmte Ebene, die beim Betrieb in vorbestimmter Weise zur Sonnenbahnebene ausgerichtet ist. Bei der in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschriebenen Vorrichtung ergibt sich die Ausrichtungsebene als die durch die Achsen der Vorrichtung aufgespannte Ebene. Ist die Achsanordnung als flache Tragstruktur ausgebildet, so sich ergibt sich die Ausrichtungsebene dieser Achsanordnung bevorzugt als die durch die Tragstruktur aufgespannte Ebene.
Ein ebener Spiegel, der senkrecht zur vermeintlichen Sonnenbahnebene ausgerichtet ist, reflektiert parallel zu dieser Sonnebahnebene auf ihn treffende Sonnenstrahlen in der gleichen Ebene. Ein entsprechend ausgerichteter Parabol spiegel zur Bündelung von Sonnenstrahlen bündelt die auf ihn treffenden Sonnenstrahlen in einen Punkt(bereich), der ebenfalls in der Sonnenbahn liegt. Mit derart ausgerichteten Spiegeln lassen sich zunächst also nur Ziele bestrahlen, die mit den Spiegeln gemeinsam in einer Ebene parallel zur Sonnenbahn liegen.
In einer in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschriebenen Ausführungsform ist ein Teil der Reflektoren gegenüber der jeweiligen Achse gekippt, wobei die Achse senkrecht zur Sonnenbahnebene ausgerichtet ist. Mit derart 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. Hierbei kann sich allerdings bei einem größeren Ebenenwinkel, d. h. einer starken Umlenkung der Sonnenstrahlen aus der Sonnenbahnebene heraus, eine Schwierigkeit bei der Fokussierung der reflektierten Sonnenstrahlen auf das Ziel ergeben. Eine in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschriebene Lösung besteht in einer entsprechenden Kompensierung durch Anpassung von Schwenk- und Kippwinkel der Reflektoren.
Es wurde nun gefunden, dass sich in überraschender Weise auch bei größerem Ebenenwinkel eine gute und einfache Fokussierung durch das oben beschriebene Kippen der ersten Achse, die dem ersten Reflektor zugeordnet ist, gegenüber der Ausrichtungsebene der Achsanordnung, etwa einer Ebene senkrecht zur Sonnenbahnebene, insbesondere einer zur Einfallrichtung der Sonnenstrahlen senkrechten Ebene, und das Kippen des Reflektors gegenüber der ersten Achse erreichen lässt.
Der wenigstens eine weitere Reflektor der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann seinerseits wie der erste Reflektor angeordnet sein, d. h. ebenfalls mit einer gegenüber der Achsanordnung gekippten Achse gekoppelt und gegenüber dieser gekippt sein, oder auch mit einer zur Ausrichtungsebene der Achsanordnung parallelen Achse verbunden sein, wie dies beispielsweise in der parallelen deut schen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschrieben ist. Der eine weitere Reflektor oder die weiteren Reflektoren bzw. die damit verbundenen Elemente der Vorrichtung können insbesondere auch so ausgestaltet sein, wie dies in den Ansprüchen 5 und 8 bis 12 der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 und den entsprechenden Passagen der Beschreibung bzw. der Zeichnungen der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 zu entnehmen ist. Die parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 wird hier hinsichtlich einer Offenbarung dieser Ausführungsmöglichkeiten in Bezug genommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung einen zweiten Reflektor als einen der Reflektoren auf, der zur Umlenkung von Sonnenstrahlen um einen zweiten Ebenenwinkel, der vom dem ersten Ebenenwinkel abweicht, aus der Sonnenbahnebene vorgesehen und mit einer zweiten Achse gekoppelt ist, wobei die zweite Achse gegenüber der Ausrichtungsebene der Achsanordnung um einen zweiten Achswinkel gekippt und/oder kippbar ist, wobei der zweite Reflektor gegenüber der zweite Achse um einen zweiten Reflektorwinkel gekippt und/oder kippbar ist und wobei der zweite Achswinkel gegenläufig zu dem zweiten Reflektorwinkel und dem zweiten Ebenenwinkel ist. Somit lässt sich mit dem ersten Reflektor eine Umlenkung um einen ersten Ebenenwinkel und mit dem zweiten Reflektor eine Umlenkung um einen zweiten Ebenenwinkel erreicht, womit sich beispielweise zwei oder entsprechend mehrere „Etagen" von Reflektoren, die aufgrund angepasster Ebenenwinkel die einfallenden Sonnenstrahlen jeweils auf das gemeinsame Ziel ausrichten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht der Reflektorwinkel dem Ebenenwinkel und der Achswinkel entspricht einer gegenläufigen Hälfte des Ebenenwinkels. Im allgemeinen ist der Betrag des Ebenenwinkels bei einem Einfall der Sonnenstrahlen senkrecht der Ausrichtungsebene der Achsanordnung gleich der doppelten Differenz zwischen den Beträgen des Achswinkels und des Reflektorwinkels, da sich mit dem Kippen von Reflektor und Achse bei unverschwenktem Reflektor ein Winkel zwischen Reflek tor und Ausrichtungsebene ergibt, der gleich dieser Differenz ist. Es wurde gefunden, dass sich mit der oben angeführten Anordnung besonders gute Ergebnisse erreichen lassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Achsanordnung ausgestaltet, sodass die Ausrichtungsebene durch ein Neigen senkrecht zu einer Sonnenbahnebene ausrichtbar ist. Mit einer senkrecht zur Sonnenbahn ausgerichteten Ausrichtungsebene kann eine besonders einfache Führung der Sonnenstrahlen auf das Ziel erreicht werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Achsanordnung eine Vielzahl von Achsen auf und ist so ausgestaltet, dass die Achsen quer zur Ausrichtungsebene 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 Ausrichtungsebene 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 parallel zur Ausrichtungsebene 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 parallel zur Ausrichtungsebene 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 quer als auch parallel zur Ausrichtungsebene erlaubt.
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.
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 gespeicherte 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,
2: eine Darstellung eines ersten Aspektes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 eine Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 eine Darstellung eines weiteren Aspektes einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
5 eine Darstellung einer Achsanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung,
6 Darstellungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in unterschiedlicher Ausrichtung, und
7 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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.
2 zeigt eine Darstellung eines ersten Aspektes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der ebene Spiegel 210 ist mit der Achse 220 schwenkbar gekoppelt, die ihrerseits mit einer Achsanordnung (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Spiegel 210 ist gegenüber der Achse 220 um einen Reflektorwinkel 218 gekippt, d. h. in der Darstellung von 2 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Achse 220 ist ihrerseits gegenüber einer Ausrichtungsebene 212 der Achsanordnung (nicht dargestellt) um einen Achswinkel 216 gekippt, wobei sich die Kipprichtung der Achse 220 gegenüber der Ausrichtungsebene 212 entgegen der Kipprichtung des Spiegels 210 gegenüber der Achse 220 ergibt, d. h. in der Darstellung von 2 ist die Achse 220 gegenüber der Ausrichtungsebene 212 im Uhrzeigersinn gekippt. Der Spiegel 210 befindet sich in der Darstellung von 2 somit in einem Kippwinkel gegenüber der Ausrichtungsebene 212, der sich aus der Differenz der Beträge von Reflektorwinkel 218 und Achswinkel 216 ergibt. In 2 ist ferner ein senkrecht zur Ausrichtungsebene 212 einfallender Sonnenstrahl 40 dargestellt, der durch den Spiegel 210 reflektiert wird, wobei der reflektierte Sonnenstrahl 40' einen Ebenenwinkel 214 mit dem einfallenden Sonnenstrahl 40 einschließt, dessen Betrag doppelt so groß ist, wie der Kippwinkel, um den der Spiegel 210 gegenüber der Ausrichtungsebene 212 gekippt ist, da die Ausrichtungsebene 212 senkrecht zur Sonnenbahnebene ausgerichtet ist. Die Sonnenbahnebene liegt senkrecht zur Papierebene der Darstellung in 2. Auch bei einem Schwenken des Spiegels 210 um die Achse 220 im Laufe eines Tages, um die Stellung des Spiegels an den (scheinbaren) Lauf der Sonne anzupassen, kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung, eine Ausrichtung des reflektierten Strahls 40' auf das Ziel (nicht dargestellt) weitestgehend beibehalten werden. Die reflektierten Sonnenstrahlen 40' liegen nicht mehr in der Sonnenbahnebene, so dass das Ziel, das damit ebenfalls nicht mehr in der Sonnenbahnebene für den Spiegel 210 angeordnet ist, keinen Schatten auf den Spiegel 210 wirft, wie es vorkommen könnte, wenn sich Spiegel und Ziel mit der Sonne in einer gemeinsamen Ebene befinden.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 mit jeweils drei Achsen 220 und drei Spiegeln 210, die schwenkbar um eine jeweilige Achse 220 angeordnet sind. Die Spiegel 210 sind gegenüber der entsprechenden Achse 220 gekippt und so angeordnet bzw. geschwenkt, dass einfallende Sonnenstrahlen 40 jeweils von den Spiegeln 210 auf die heiße Fläche 50 als umgelenkte Strahlen 40' umgelenkt werden. Der Kipp- oder Reflektorwinkel der Spiegel 210 gegenüber den Achsen 220 ist durch die skizzierte perspektivische Darstellung (gepunktete Linie) angedeutet. Gegenüber der Ausrichtungsebene (in 3 nicht dargestellt) sind die Achsen 220 ihrerseits um einen Achswinkel in Einfallrichtung der Sonnenstrahlen 40 gekippt, wobei auch dieses Kippen durch eine entsprechende perspektivische Darstellung (gepunktete Linie) angedeutet ist. Die Spiegel 210 sind somit auch gegenüber der Ausrichtungsebene der Achsanordnung (nicht dargestellt) gekippt, womit die Sonnenstrahlen 40, die in der (vermeintlichen) Sonnenbahnebene einfallen, die mit der Zeichnungsebene zusammenfällt, aus der Sonnenbahnebene heraus umgelenkt werden. Damit befindet sich das Ziel 50 auch nicht in der Zeichnungsebene von 3.
4 zeigt einen weiteren Aspekt eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Ähnlich zu der in 3 gezeigten Anordnung sind drei parallele Achsen 220 vorhanden, wobei jeweils Spiegel 210 schwenkbar um diese Achsen 220 angeordnet sind. Zudem ist ein Schwenkantriebssystem 60 zum gemeinsamen Schwenken der Spiegel 210 um die jeweilige Achse 220 vorhanden. Das Schwenkantriebssystem weist eine Stange 62 auf, die jeweils über Hebel 64 mit der Kombination aus Spiegel 210 und Achse 220 verbunden ist, sodass ein Verschieben der Stange 62 über die Hebel 64 ein entsprechendes Schwenken der Spiegel 210 um die Achsen 220 bewirkt. Die Achsen 220 mit den dazugehörigen Spiegeln 210 sind somit über die Stange 62 und die Hebel 64 so verbunden, dass ein einziger Motor ausreicht, um alle Spiegel 210 im Laufe des Tages in geeigneter Weise auf die Sonne (nicht dargestellt) ausgerichtet zu halten, sodass das reflektierte Licht immer die heiße Fläche (in 4 nicht dargestellt) bescheint. In der Anordnung von 4 führen alle drei Achsen 220 jeweils Drehungen um den gleichen Winkel aus.
Wenn die Hebel 64 verschieden lang sind, so erfolgen die Drehungen um entsprechende verschiedene Winkel, 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.
Es kann auch eine zusätzliche Achse vorgesehen sein, die über einen weiteren Hebel mit einer Spiegelanordnung ähnlich zu 4 verbunden ist. Infolge beispielsweise einer unterschiedlichen Länge der Hebel ergibt sich bei einer Drehung der Achse um einen Winkel Φa ein Verschwenken der Spiegel jeweils um einen Winkel Φb, der vom Winkel Φa abweicht. Ordnet man mehrere solcher Anordnungen als „Etagen" beispielsweise übereinander an, so können die Spiegel einer „Etage" jeweils gemeinsam über die Achse angesteuert werden.
Selbstverständlich können alternativ oder ergänzend zu dem hier beschriebenen Hebelsystemen auch andere Strukturen eingesetzt werden, beispielsweise Zahnräder und/oder Riemen.
5 zeigt eine Achsanordnung 270 gemäß einem Aspekt der Erfindung mit drei parallel angeordneten Achsen 220, denen jeweils ein Spiegel 210 zugeordnet ist, der um die jeweilige Achse 220 schwenkbar angeordnet ist. Die Achsanordnung 270 weist zudem einen Rahmen 272 auf, in dem die Achsen 220 angeordnet sind. Die Darstellung in 5 entspricht einer Ansicht parallel zu der Ausrichtungsrichtung der Achsanordnung 270. Die durch den Rahmen 272 gegebene Tragstruktur bestimmt im in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Ausrichtungsebene (nicht gezeigt) der Achsanordnung 270, wobei die Ausrichtungsebene hierbei in der Darstellung von 5 senkrecht auf der Zeichnungsebene und parallel zur Längsrichtung (von oben nach unten) der Darstellung des Rahmens 272 steht. Andere Anordnungen sind selbstverständlich ebenfalls möglich, wobei insbesondere keine Beschränkung auf symmetrische Ausführungen besteht.
Die 6a und 6b zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung 200 mit Achsanordnung 270 mit daran gekoppeltem Ziel 50 in unterschiedlicher Ausrichtung. In den 6a und 6b besteht die Kopplung zwischen dem Ziel 50 und der Achsanordnung 270 in einer einfachen mechanischen Verbindung. In der Darstellung von 6a steht die (scheinbare) Sonnenbahnebene senkrecht auf der Zeichnungsebene, wie dies durch den Sonnenstrahl 40 angedeutet ist, der im rechten Winkel auf die Ausrichtungsebene der Achsanordnung 270 trifft. 6b zeigt eine gegenüber der Darstellung in 6a geneigte Achsanordnung, mit entsprechend bewegtem Ziel 50, sodass die Achsanordnung 270 und das Ziel 50 auf die geänderte Sonnenbahnebene eingestellt sind.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 200 umfasst einen Vorrichtung mit Spiegeln 10 und Achsen 20, wie sich in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 beschrieben ist, wobei die Achsen 20 senkrecht zu einer Einfallrichtung der Sonnenstrahlen von Sonne 30 ausgerichtet sind. In 7 ist im Querschnitt allerdings nur eine Achse 20 mit einem entsprechenden Spiegel 10 gezeigt. Die Achse 20 ist als Bestandteil einer Achsanordnung gegenüber dem horizontalen. Erdboden 80 so geneigt, dass ein senkrecht auf der Achse 20 stehender Vektor (angedeutet durch den Pfeil in 7) auf die Sonne 30 ausgerichtet ist. Die in 7 gezeigte Vorrichtung 200 umfasst zudem Spiegel 210, die jeweils gegenüber einer entsprechenden Achse 220 gekippt sind, wobei die entsprechende Achse 220 jeweils ihrerseits gegenüber der durch die Achsanordnung gegebenen Ausrichtungsebene 212 gekippt sind. Durch die damit resultierende Verkippung der Spiegel 210 gegenüber der Ausrichtungsebene 212 (und damit auch gegenüber dem Spiegel 10) wird erreicht, dass die von den Spiegeln 10, 210 reflektierten Sonnenstrahlen zusammenlaufen und auf ein Ziel (nicht dargestellt) treffen.
Beispielhaft sind in den beschriebenen Ausführungsformen ebene Spiegel vorgesehen. Andere Spiegelformen und Reflektorarten sind erfindungsgemäß jedoch ebenfalls möglich. In diesem Zusammenhang sei insbesondere auf die in den 9 bis 11 der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 dargestellten Ausführungen verwiesen. Auf diese Figuren und die entsprechende Beschreibung wird hiermit Bezug genommen. Das gleiche gilt für die Ausführungen zur Ausgestaltung des Ziels, die sich in der parallelen deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 016 084.6 finden, insbesondere hinsichtlich der 9 bis 11, 14a und 14b.
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, die eine im Vergleich zu bekannten Verfahren und Vorrichtungen preisgünstigere Konstruktion erlauben.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Dreh- bzw. Schwenkachse eines jeden Spiegels nicht identisch mit einer zur Sonnenbahn senkrecht stehenden Achse und sie ist auch nicht parallel zu dieser Achse. Der Spiegel ist allerdings über die Achse mit Anordnung verbunden, die eine Ebene aufspannt, die bevorzugt senkrecht zur Einfallsrichtung der Sonnenstrahlen steht. Die Dreh- bzw. Schwenkachse des Spiegels um einen Winkel α verkippt, und der Spiegel ist auf dieser Achse so montiert, dass er einen Winkel 2·α mit ihr bildet. Auf diese Weise zeigt die Spiegelfläche stärker nach unten bzw. oben, wenn man den Spiegel dreht oder schwenkt. Der Spiegel wird beim Drehen (Schwenken) etwas abgesenkt (bzw. angehoben) und lenkt damit das Licht stärker nach unten (bzw. oben) ab.
Es werden nur zwei Achsen durch je einen Motor bewegt: ein Motor hält die Anordnung mit den Achsen, an denen die Spiegel montiert sind, im Laufe des Jahres senkrecht zur Bahn der Sonne, wobei dabei zumindest einige der Achsen selbst nicht senkrecht zur Bahn der Sonne ausgerichtet sind, da sie gegenüber der Ausrichtungsebene der Achsanordnung verkippt sind. Ein zweiter Motor dreht die Spiegel während des Tages um diese Achsen.
Bei einem einfachen Verkippen von Spiegeln gegenüber einer Achse, die senkrecht auf der (scheinbaren) Sonnenbahnebene steht, ergibt sich das Problem, dass von ihnen reflektierte Licht im allgemeinen sowohl in der Ebene der Sonne als auch senkrecht zu ihr nicht im gleichen Winkel wie das einfallende Licht ist, womit sich eine Fokussierung durch ein gemeinsames Ausrichten der Spiegel auf ein Ziel als schwierig darstellt.
Wenn beispielsweise der Spiegel um 5° geneigt sein soll, damit er das Licht um 10° nach unten ablenkt, wird in einer Ausführungsform die Spiegeldrehachse wird um 5° nach oben (gegenüber einer Montageebene) geneigt, wobei gleichzeitig der Winkel zwischen dieser Achse und dem Spiegel auf 10° eingestellt wird, so dass wiederum der Spiegel die erforderlichen 5° (zur Montageebene) nach unten zeigt. In einer Realisierung kann ein Spiegel entsprechend gekippt an einem Flügel eines herkömmlichen Scharniers montiert sein, wobei der andere Flügel des Scharniers an einem Montagerahmen befestigt ist, so dass die Scharnierachse gegenüber dem Montagerahmen gekippt ist.
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
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007016084 [0015, 0016, 0017, 0018, 0019, 0021, 0021, 0023, 0023, 0023, 0023, 0063, 0064, 0064]

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/3740 5.php [0007]

Claims

Vorrichtung (200) zur Nutzung von Sonnenenergie mit: – einem Ziel (50) und – Reflektoren (10, 210) zur Umlenkung von Sonnenstrahlen auf das Ziel (50), dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 210) jeweils um eine Achse (20, 220) schwenkbar zur Nachführung nach dem Azimut der Sonne (30) im Laufe eines Tages sind, wobei die jeweilige Achse (20, 220) Bestandteil einer Achsanordnung (270) ist, die neigbar zur Nachführung nach der Mittagshöhe der Sonne (30) im Laufe eines Jahres ist, wobei ein erster Reflektor (210) der Reflektoren zur Umlenkung von Sonnenstrahlen um einen ersten Ebenenwinkel (214) aus einer Sonnenbahnebene vorgesehen und mit einer ersten Achse (220) gekoppelt ist, wobei die erste Achse (220) gegenüber einer Ausrichtungsebene (212) der Achsanordnung (270) um einen ersten Achswinkel (216) gekippt und/oder kippbar ist, wobei der erste Reflektor (210) gegenüber der ersten Achse (220) um einen ersten Reflektorwinkel (218) gekippt und/oder kippbar ist und wobei der erste Achswinkel (216) gegenläufig zu dem ersten Reflektorwinkel (218) und dem ersten Ebenenwinkel (216) ist.
Vorrichtung (200) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Reflektor (210) der Reflektoren, der zur Umlenkung von Sonnenstrahlen um einen zweiten Ebenenwinkel, der vom dem ersten Ebenenwinkel abweicht, aus der Sonnenbahnebene vorgesehen und mit einer zweiten Achse (220) gekoppelt ist, wobei die zweite Achse (220) gegenüber der Ausrichtungsebene (212) der Achsanordnung um einen zweiten Achswinkel gekippt und/oder kippbar ist, wobei der zweite Reflektor (210) gegenüber der zweite Achse (220) um einen zweiten Reflektorwinkel gekippt und/oder kippbar ist und wobei der zweite Achswinkel gegenläufig zu dem zweiten Reflektorwinkel und dem zweiten Ebenenwinkel ist.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektorwinkel (218) dem Ebenenwinkel (214) und der Achswinkel (216) einer gegenläufigen Hälfte des Ebenenwinkels (214) entspricht.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsanordnung (270) ausgestaltet ist, sodass durch ein Neigen die Ausrichtungsebene (212) senkrecht zu einer Sonnenbahnebene ausrichtbar ist.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsanordnung (270) eine Vielzahl von Achsen (20, 220) aufweist und ausgestaltet ist, sodass die Achsen (20, 220) quer zur Ausrichtungsebene (212) neigbar sind.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsanordnung (270) eine Vielzahl von Achsen (20, 220) aufweist und ausgestaltet ist, sodass die Achsen (20, 220) parallel zur Ausrichtungsebene (212) neigbar sind.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Schwenkantriebssystem zum gemeinsamen Schwenken mehrerer Reflektoren (10, 210) um die jeweilige Achse (20, 220), insbesondere mit einer ersten Schwenkübersetzungsvorrichtung, über die für jeden der mehreren Reflektoren (10, 210) ein vorbestimmtes Schwenken in Abhängigkeit vom Schwenkantriebssystem bewirkbar ist.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einem Reflektor (10, 210) oder einer Achse (20, 220) zugeordnete Schwenkantriebsvorrichtung zum Schwenken des Reflektors (10, 210) oder der der Achse (20, 220) zugeordneten Reflektoren (10, 210) insbesondere mit einer zweiten Schwenkübersetzungsvorrichtung, über die für jeden der Reflektoren (10, 210) ein vorbestimmtes Schwenken in Abhängigkeit von der Schwenkantriebsvorrichtung bewirkbar ist.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) mit der Achsanordnung (270) ortsfest relativ zu der Achsanordnung (270) gekoppelt ist.
Vorrichtung (20.0) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) unabhängig von der Achsanordnung (270) bewegbar ist, insbesondere mittels eines Zielantriebes.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 210) Spiegel (10, 210) aufweisen, insbesondere mit planen Spiegelflächen.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 210) ausgestaltet sind, die umgelenkten Sonnenstrahlen (40') zu bündeln, wobei die Reflektoren (10, 210) insbesondere konkave Spiegelflächen aufweisen.
Vorrichtung (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) ausgestaltet ist, die darauf umgelenkten Sonnenstrahlen (40') in vorbestimmter Weise umzulenken.
Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziel (50) ein Reflektionselement aufweist, das von den Reflektoren (10, 210) eingehende Sonnenstrahlen zu einem Nutzelement bündelt und/oder umlenkt.
Vorrichtung (200) 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 erwärmbar ist.
Vorrichtung (200) 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 erwärmbar ist.
Verfahren zur Nutzung von Sonnenenergie mit den Schritten: – Bereitstellen einer Vorrichtung (200) zur Nutzung von Sonnenenergie mit einem Ziel (50) und Reflektoren (10, 210), und – Umlenken von Sonnenstrahlen auf das Ziel (50) mittels der Reflektoren (10, 210), dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (10, 210) um eine jeweilige Achse (20, 220) zur Nachführung nach dem Azimut der Sonne (30) im Laufe eines Tages geschwenkt werden, wobei die Achse (20, 220) Bestandteil einer Achsanordnung (270) ist, die zur Nachführung nach der Mittagshöhe der Sonne (30) im Laufe eines Jahres geneigt wird, wobei das Bereitstellen ein Anordnen eines ersten Reflektors (210) der Reflektoren, zur Umlenkung von Sonnenstrahlen um einen ersten Ebenenwinkel (214) aus einer Sonnenbahnebene vorgesehen und mit einer ersten Achse (220) gekoppelt ist, ein Kippen der ersten Achse (220) gegenüber einer Ausrichtungsebene (212) der Achsanordnung (270) um einen ersten Achswinkel (216) und ein Kippen des ersten Reflektors (210) gegenüber der ersten Achse (220) um einen ersten Reflektorwinkel (218) umfasst, wobei der erste Achswinkel (216) gegenläufig zu dem ersten Reflektorwinkel (218) und dem ersten Ebenenwinkel (214) ist.