DE102008039692A1 - Sonnenkollektor - Google Patents

Sonnenkollektor Download PDF

Info

Publication number
DE102008039692A1
DE102008039692A1 DE102008039692A DE102008039692A DE102008039692A1 DE 102008039692 A1 DE102008039692 A1 DE 102008039692A1 DE 102008039692 A DE102008039692 A DE 102008039692A DE 102008039692 A DE102008039692 A DE 102008039692A DE 102008039692 A1 DE102008039692 A1 DE 102008039692A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
primary
absorber tube
solar collector
mirrors
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008039692A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Dr. Häberle
Christian Zahler
Frank Luginsland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INDUSTRIAL SOLAR GMBH, DE
Original Assignee
PSE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PSE GmbH filed Critical PSE GmbH
Priority to DE102008039692A priority Critical patent/DE102008039692A1/de
Publication of DE102008039692A1 publication Critical patent/DE102008039692A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
    • G01S3/7861Solar tracking systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/12Light guides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/79Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with spaced and opposed interacting reflective surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/87Reflectors layout
    • F24S2023/872Assemblies of spaced reflective elements on common support, e.g. Fresnel reflectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/7803Means for monitoring or calibrating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Es wird ein Sonnenkollektor vorgeschlagen mit mehreren länglichen Primärspiegeln (1), welche nebeneinander parallel angeordnet sind, mit einem Primärspiegel-Antrieb zum Ausrichten der Primärspiegel (1) relativ zur Sonne, mit mindestens einem parallel zu den Primärspiegeln (1) ausgerichteten und oberhalb der Primärspiegel (1) angeordneten Absorberrohr (2), mit mindestens einem Sekundärspiegel (3) an den den Primärspiegeln (1) abgewandten Seiten des Absorberrohrs (2), welcher zusammen mit dem Absorberrohr (2) eine Einheit bildet, mit einer Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung des Primärspiegel-Antriebs, mit einem in räumlicher Distanz zum Absorberrohr (2), zu den Primärspiegeln (1) und zu dem Sekundärspiegel (3) angeordneten, einen Teil der Kalibriereinrichtung bildenden Einrichtung (9) zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie, mit mindestens einem Lichtwellenleiter (8), der Teil der Kalibriereinrichtung ist, und dessen eines Ende an der aus Absorberrohr (2) und Sekundärspiegel (3) gebildeten Einheit angeordnet ist, und dessen anderes Ende mit der Einrichtung (9) zur Umwandlung von Strahlungsenergie verbunden ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Sonnenkollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Sonnenkollektoren werden auch als Fresnei-Kollektoren bezeichnet. Sie bestehen im Wesentlichen aus mehreren länglichen Primärspiegeln, mindestens einem Absorberrohr und mindestens einem Sekundärspiegel. Die einfallende Sonnenstrahlung wird durch die Primärspiegel auf das Absorberrohr geleitet. Ein meist gewölbter Sekundärspiegel sorgt dafür, dass die durch die Primärspiegel nicht direkt auf das Absorberrohr fokussierte Sonnenstrahlung über den Sekundärspiegel auf das Absorberrohr gelenkt wird. Hierzu ist der Sekundärspiegel derart am Absorberrohr angeordnet, dass seine Brennlinie innerhalb des Absorberrohrs verläuft. Anstelle eines Sekundärspiegels können auch mehrere Sekundärspiegel an dem Absorberrohr angeordnet sein. Da der oder die Sekundärspiegel die durch die Primärspiegel reflektierte aber an dem Absorberrohr vorbei geführte Strahlung auf das Absorberrohr umlenken, ist der Sekundärspiegel oder sind die Sekundärspiegel derart angeordnet, dass sie das Absorberrohr an den Seiten umgeben, die den einzelnen Primärspiegeln abgewandt sind. Auf diese Weise wird keine von den Primärspiegeln reflektierte Strahlung abgeschirmt und der größtmögliche Anteil dieser Strahlung auf das Absorberrohr gelenkt.
  • Da sich die Position der Sonne relativ zu einem ortsfest angeordneten Sonnenkollektor ändert, werden die Primärspiegel mit Hilfe eines Primärspiegel-Antriebs nachgeführt.
  • Die Primärspiegel sind flach oder gekrümmt, gebogen oder gewölbt. Die Krümmung oder Wölbung verläuft in die dem Absorberrohr abgewandte Richtung und führt dazu, dass das Sonnenlicht nicht nur in Richtung des Absorberrohrs reflektiert sondern auch fokussiert wird.
  • Manche Anwender bezeichnen das Absorberrohr als Receiver. Andere Anwender bezeichnen die Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegel als Receiver. Da die Bezeichnung Receiver in diesem Zusammenhang nicht eindeutig ist, wird im folgenden die Bezeichnung der Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegel verwendet. Das Absorberrohr und der oder die Sekundärspiegel bilden baulich eine Einheit, da sie sich im Unterschied zu den Primärspiegeln nahe beieinander befinden und häufig in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
  • In dem Absorberrohr strömt ein Medium, das durch die auf das Absorberrohr fokussierte Sonnenstrahlung erwärmt wird. Die hohen Betriebstemperaturen des strömenden Mediums können je nach Dimensionierung des Sonnenkollektors, insbesondere seiner Höhe, seiner Länge und seiner Breite zur solarthermischen Stromerzeugung in Kraftwerken mit einer Leistung von 10 bis zu einigen hundert MW oder für industrielle Anwendungen als Prozesswärme im Temperaturbereich von ca. 150 bis 200°C bei einer thermischen Leistung ab etwa 50 kW genutzt werden. Eine höhere Temperatur ist möglich. Während bei Kraftwerken eine Vielzahl derartiger Sonnenkollektoren nebeneinander zu einem Kraftwerksfeld angeordnet sind, werden die Sonnenkollektoren zur industriellen Anwendung aufgrund ihrer wesentlich kleineren Dimensionierung häufig auf dem Dach von Industriegebäuden aufgestellt. Da der Sonnenkollektor wenig Angriffsfläche für den Wind bietet und daher nur geringe Windlasten auszuhalten hat, kann er ohne Durchdringung der Dachhaut auf einen Gebäude aufgestellt werden.
  • Die Leistung des Sonnenkollektors hängt wesentlich von der Führung der Primärspiegel ab. Um zu gewährleisten, dass die Primärspiegel durch den Primärspiegel-Antrieb stets so der Sonne nachgeführt werden, dass ein möglichst großer Anteil des Sonnenlichts von den Primärspiegeln auf das Absorberrohr reflektiert wird, muss der Primärspiegel-Antrieb kalibriert werden. Dabei werden die Primärspiegel bei einer bekannten Stellung der Sonne mittels des Primärspiegel-Antriebs innerhalb eines kurzen Zeitraums von einer Endstellung in die andere Endstellung geführt. Hierzu werden die Primärspiegel um eine in Längsrichtung der Primärspiegel verlaufende reale oder gedachte Achse gekippt oder gedreht. Mittels Sensoren wird festgestellt, bei welcher Einstellung der Primärspiegel die Intensität der am Absorberrohr ankommenden Sonnenstrahlung am größten ist. Auf diese Einstellung wird der Primärspiegel-Antrieb kalibriert. Als nachteilig erweist sich dabei, dass die Sensoren im Bereich der Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegel angeordnet sind und daher großen Temperaturunterschieden sowie der Witterung ausgesetzt sind. Dies führt zu einer Beeinträchtigung oder Beschädigung der Sensoren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenkollektor mit einer Kalibriereinrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein zuverlässiges Ergebnis liefert, die durch die großen Temperaturunterschiede am Absorberrohr nicht beeinträchtigt wird und die wartungsfrei ist, da Wartungen im Bereich der Primär- und Sekundärspiegel aufwändig sind.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile
  • Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass er mit einer Kalibriereinrichtung ausgestattet ist, welche mindestens einen Lichtwellenleiter und eine in räumlicher Distanz zum Absorberrohr, zu den Primärspiegeln und dem Sekundärspiegel angeordnete Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie aufweist. Ein Ende des Lichtwellenleiters ist unmittelbar an der aus Absorber und Sekundärspiegel gebildeten Einheit angeordnet. Das andere Ende des Lichtwellenleiters ist mit der Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie verbunden. Die Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie kann beispielsweise eine oder mehrere Photozellen, eine CCD, ein CMOS oder eine Webcam aufweisen. Sie ist vorteilhafter Weise in oder an einem Gebäude angeordnet, auf welchem der Sonnenkollektor positioniert ist. Damit ist sie vor den Einflüssen der Witterung, insbesondere vor großen Temperaturunterschieden, bestens geschützt. Sie kann beispielsweise an einer Steuerungseinrichtung für den Sonnenkollektor angeordnet sein, welche unter anderem auch den Primärspiegel-Antrieb steuert. Die Steuereinrichtung befindet sich üblicherweise in einem Schaltschrank oder Schaltkasten. Die Verbindung zwischen einer Position unmittelbar an der Einheit aus dem Absorberrohr und dem oder den Sekundärspiegeln einerseits und der Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie andererseits wird durch mindestens einen Lichtwellenleiter hergestellt. Dadurch wird erreicht, dass am Absorberrohr und am Sekundärspiegel keine Sensoren und sonstigen elektrischen Komponenten angeordnet sein müssen. Derartige Komponenten sind anfällig gegen Beeinträchtigungen durch große Temperaturunterschiede, welche an einem Absorberrohr im Bereich von –5 bis +150 Grad Celsius auftreten können, sowie gegen witterungsbedingte Beschädigungen. Aufgrund der Vermeidung derartiger Komponenten in exponierter Position am Absorberrohr und am Sekundärspiegel werden durch die Kalibriereinrichtung zuverlässige Ergebnisse geliefert und witterungsbedingte Beeinträchtigungen vermieden. Da das der Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegel zugewandte Ende eines Lichtwellenleiters durch entsprechende Vorkehrungen leicht vor Witterungseinflüssen geschützt werden kann, ist die Kalibriereinrichtung im Bereich des Absorberrohrs wartungsfrei. Sofern Wartungen an der Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie notwendig sein sollten, können diese aufgrund der Positionierung der Einrichtung in leicht zugänglichen Bereichen vorgenommen werden.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sonnenkollektor mit einem gekrümmten oder zwei ebenen oder gekrümmten Sekundärspiegeln ausgestattet ist, die sich entlang des Absorberrohrs auf mindestens zwei Seiten in Längsrichtung erstrecken. Der oder die Sekundärspiegel sind in einem Gehäuse angeordnet. Die Lichtwellenleiter sind an oder in dem Gehäuse paarweise angeordnet. Dabei ist jeweils ein Ende eines Lichtwellenleiters eines Paares in dem den Primärspiegeln zugewandten Teil des Gehäuses angeordnet. Zu jedem Paar von Lichtwellenleitern ist ein Lichtwellenleiter mit seinen einen Ende an einer den Primärspiegeln zugewandten Seite des Gehäuses des Sekundärspiegels und der andere Lichtwellenleiter mit seinem einen Ende an der in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Absorberrohrs gegenüberliegenden und den Primärspiegeln zugewandten Seite des Gehäuses angeordnet. Zur Kalibrierung wird einer der Primärspiegel defokussiert und anschließend über den Fokus hinwegbewegt, in welchem der größte Teil der durch ihn reflektierten Strahlung auf das Absorberrohr fällt. Dabei ergeben sich an der mit den Lichtwellenleitern verbundenen Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie in ein elektrisches Signal zwei Maxima: das erste Maxima entsteht, wenn der Primärspiegel die einfallende Strahlung auf das ihm zugewandte Ende des einen Lichtwellenleiters reflektiert, das zweite Maxima entsteht, wenn der Primärspiegel die einfallende Strahlung auf das ihm zugewandte Ende des anderen Lichtwellenleiters reflektiert. Da sich das Absorberrohr in der Mitte zwischen den beiden Enden befindet, die der Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegel zugewandt sind, kann von den beiden Maxima auf diejenige Position des Primärspiegels geschlossen werden, in der der Primärspiegel die einfallende Sonnestrahlung auf das Absorberrohr reflektiert. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass zum Kalibrieren einer von mehreren Primärspiegeln nur dieser eine Primärspiegel defokussiert und eingestellt wird, während die anderen Primärspiegel ihre Position beibehalten. Die Primärspiegel können nacheinander kalibriert werden. Der Sonnenkollektor kann damit während der Kalibrierung weiter in Betrieb gehalten werden, ohne dass merkliche Verluste auftreten. Ferner wird beim Kalibrieren nur die von einem Primärspiegel reflektierte Sonnenstrahlung auf die Lichtwellenleiter reflektiert, so dass diese keine allzu großen Temperaturen aufhalten müssen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das der Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegel zugewandte Ende des Lichtwellenleiters mit einer Sammellinse ausgestattet, um das Sonnenlicht in den Lichtwellenleiter einzukoppeln. Dabei entspricht das dem Absorberrohr zugewandte Ende des Lichtwellenleiters demjenigen der beiden Enden des Lichtwellenleiters, das dem Absorberrohr und dem Sekundärspiegel näher ist als der Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie. Dieses Ende kann auch als erstes Ende bezeichnet werden. Als zweites Ende des Lichtwellenleiters kann das Ende bezeichnet werden, das mit der Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie verbunden ist. Die Sammellinse sammelt parallel eingestrahltes Sonnenlicht und fokussiert es in ihrer Brennebene. Auf diese Weise kann mehr einfallendes Sonnenlicht in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden als ohne Sammellinse. Eine höhere Intensität des Sonnenlichts sorgt für ein stärkeres elektrisches Signal der Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie und erleichtert damit die Auswertung.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sammellinse in einem Temperaturbereich zwischen –5 Grad Celsius und +150 Grad Celsius temperaturstabil. Das bedeutet, dass sich ihre optischen Eigenschaften, beispielsweise ihre Brennebene, bei einer Temperaturänderung in dem genannten Bereich nicht verändern.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Absorberrohr und die Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegel länglich. Entlang der Einheit sind an den Längsseiten in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Lichtwellenleiter angeordnet. Dadurch wird der Bereich, innerhalb dessen das Einfallen des Sonnenlichts erfasst und ausgewertet wird, vergrößert. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Kalibriereinrichtung.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Lichtwellenleiter eine oder mehrere polymeroptische Fasern auf. Hierbei handelt es sich um einen robusten Lichtwellenleiter, der unter Einwirkung von Temperaturschwankungen und sonstigen witterungsbedingten Einflüssen seine physikalischen Eigenschaften nicht oder allenfalls geringfügig verändert. Darüber hinaus können auch Glasfasern als Lichtwellenleiter eingesetzt werden. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie höhere Temperaturen aushalten können und eine niedere Dämpfung als polymeroptische Fasern aufweisen. Der Einsatz hängt vom jeweiligen Anwendungsgebiet ab.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand zwischen der Einrichtung zur Umwandlung der Strahlungsenergie und dem Absorberrohr größer als der Abstand zwischen der Einheit aus Absorberrohr und Sekundärspiegeln einerseits und den Primärspiegeln andererseits. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie nicht in unmittelbarer Nähe des Absorberrohrs angeordnet ist und damit nicht den großen Temperaturschwankungen in diesem Bereich ausgesetzt ist. Vorteilhafterweise ist der Abstand wesentlich größer, nämlich mindestens das Doppelte, Dreifache oder Vierfache des Abstands zwischen Absorberrohr und Primärspiegeln.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.
  • Zeichnung
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonnenkollektors dargestellt. Es zeigen:
  • 1 schematische Darstellung eines Sonnenkollektors,
  • 2 Sonnenkollektor gemäß 1 in einer Seitenansicht,
  • 3 Ausschnitt aus 2 mit Absorberrohr und Sekundärspiegel,
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In 1 ist ein als Fresnel-Kollektor bezeichneter Sonnenkollektor in perspektivischer Darstellung gezeigt. Mehrere Primärspiegel 1 reflektieren das einfallende Sonnenlicht in Richtung eines Absorberrohres 2. Die einfallenden Sonnenstrahlen sowie die von den Primärspiegeln reflektierten Sonnenstrahlen sind in der Zeichnung durch Striche angedeutet. Das Absorberrohr 2 ist von einem Sekundärspiegel 3 umgeben, der verhindert, dass das von den Primärspiegeln 1 reflektierte Sonnenlicht nach oben abgestrahlt wird. Vielmehr wird das an dem Absorberrohr vorbei geführte Sonnenlicht durch den Sekundärspiegel auf das Absorberrohr 2 geleitet. Insgesamt sechs Primärspiegel 1 sind in axialer Richtung miteinander zu einer Primärspiegeleinheit verknüpft. Sie werden durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Primärspiegel-Antrieb um eine Welle beziehungsweise einen Wellenstummel 4 gedreht. Bei dem in 1 dargestellten Sonnenkollektor sind insgesamt sechs Primärspiegeleinheiten mit jeweils sechs Primärspiegeln dargestellt. Das Absorberrohr 2 verläuft oberhalb der Mitte der Primärspiegeleinheiten. Primärspiegel 1, Absorberrohr 2 und Sekundärspiegel 3 sind dabei parallel ausgerichtet. Die Einstellung des Winkels der sechs zu einer Primärspiegeleinheit in axialer Richtung zusammengefassten Primärspiegel hängt vom Sonnenstand und dem Abstand der Oberfläche der Primärspiegel 1 zum Absorberrohr 2 ab. Der in der Zeichnung nicht dargestellte Primärspiegel-Antrieb führt die Primärspiegel 1 nach, sobald der Sonnenstand sich ändert.
  • In 2 ist der Sonnenkollektor gemäß 1 in einer Seitenansicht dargestellt. 3 zeigt einen Ausschnitt aus 2 mit der aus Absorberrohr 2 und Sekundärspiegel 3 gebildeten Einheit. Der Sekundärspiegel 3 ist in einem Gehäuse 6 angeordnet. Dieses Gehäuse 6 nimmt auch die der Einheit zugewandten Enden der beiden Lichtwellenleiter 8 auf. In 3 sind Sammellinsen 5 erkennbar, die an dem Gehäuse 6 des Sekundärspiegels 3 angeordnet sind. Die Sammellinsen 5 sind Teil einer Sammeloptik 7, an die sich das in dem Gehäuse 6 aufgenommene Ende eines Lichtwellenleiters 8 anschließt. Über die Sammeloptik 7 mit Sammellinse 5 wird von den Primärspiegeln 1 reflektierte Sonnenstrahlung in die Lichtwellenleiter eingekoppelt. Jeder Lichtwellenleiter 8 verbindet eine Sammeloptik 7 mit einer Einrichtung 9 zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie. Diese Einrichtung 9 ist zusammen mit einem Abschnitt der Lichtwellenleiter 8 in 1 dargestellt. Die Einrichtung 9 befindet sich in einem Abstand zum Absorberrohr 2, der größer ist als der Abstand zwischen Absorberrohr 2 und Primarspiegel 1. Die Strahlung, die durch den am rechten Bildrand in 2 angeordneten Primärspiegel 1 auf das Absorberrohr 2 reflektiert wird, ist in 2 durch Striche angedeutet. Die Strahlung, die durch den an zweiter Position von rechts in 2 angeordneten Primärspiegel 1 auf die Sammellinse 5 reflektiert wird, ist in 2 ebenfalls durch Striche angedeutet.
  • Sammeloptiken 7 mit Sammellinsen 5, Lichtwellenleiter 8 und Einrichtungen 9 zur Umwandlung der Strahlungsenergie bilden zusammen eine Kalibriereinrichtung zum Kalibrieren des Primärspiegel-Antriebs auf eine bekannte, vorgegebene Position der Sonne. Der Primärspiegel-Antrieb ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
  • Das Gehäuse 6 des Sekundärspiegels erstreckt sich entlang des Sekundärspiegels 3 in seiner vollen Länge. Es können über die gesamte Länge verteilt mehrere Sammeloptiken 7 mit Sammellinsen 5 und Lichtwellenleiter 8 angeordnet sein. Alle Lichtwellenleiter können in eine oder mehrere Einrichtungen 9 zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts münden. Das dabei erzeugte elektrische Signal kann als analoges oder digitales Signal weiterverarbeitet und ausgewertet werden. Bei einer vorgegebenen Position der Sonne gibt eine Auswertung des Signals in Abhängigkeit von verschiednen Ausrichtungen der Primärspiegel Aufschluss über diejenige Ausrichtung der Primärspiegel, bei der die Intensität der Sonnenstrahlung am Absorberrohr am größten ist. Diese Ausrichtung wird zu der vorgegebenen Position der Sonne als Ausgangsstellung oder Null-Stellung eines Primärspiegels eingestellt. Damit ist der betreffende Primärspiegel kalibriert. Wenn die Sonne ihre Position am Himmel ändert, werden die Primärspiegel durch den in den Zeichnung nicht dargestellten Primärspiegel-Antrieb nachgeführt. Dabei wird von der Null-Stellung der Kalibrierung ausgegangen. Da die Position der Sonne in Abhängigkeit von der Position des Sonnenkollektors auf der Erde, der Jahreszeit und des Tageszeit bekannt ist, kann der Winkel und/oder die Strecke um die die Primärspiegel nachgeführt werden müssen, berechnet werden.
  • Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
  • 1
    Primärspiegel
    2
    Absorberrohr
    3
    Sekundärspiegel
    4
    Wellenstummel
    5
    Sammellinse
    6
    Gehäuse des Sekundärspiegels
    7
    Sammeloptik
    8
    Lichtwellenleiter
    9
    Einrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie

Claims (9)

  1. Sonnenkollektor mit mehreren länglichen Primärspiegeln (1), welche nebeneinander parallel angeordnet sind, mit einem Primärspiegel-Antrieb zum Ausrichten der Primärspiegel (1) relativ zur Sonne, mit mindestens einem parallel zu den Primärspiegeln (1) ausgerichteten und oberhalb der Primärspiegel (1) angeordneten Absorberrohr (2), mit mindestens einem Sekundärspiegel (3) an der oder an den den Primärspiegeln (1) abgewandten Seiten des Absorberrohrs (2), welcher zusammen mit dem Absorberrohr (2) eine Einheit bildet, mit einer Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung des Primärspiegel-Antriebs, mit einem in räumlicher Distanz zum Absorberrohr (2), zu den Primärspiegeln (1) und zu dem Sekundärspiegel (3) angeordneten, einen Teil der Kalibriereinrichtung bildenden Einrichtung (9) zur Umwandlung von Strahlungsenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie, mit mindestens einem Lichtwellenleiter (8), der Teil der Kalibriereinrichtung ist, und dessen eines Ende an der aus Absorberrohr (2) und Sekundär spiegel (3) gebildeten Einheit angeordnet ist, und dessen anderes Ende mit der Einrichtung (9) zur Umwandlung von Strahlungsenergie verbunden ist.
  2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem gekrümmten Sekundärspiegel oder mit mehreren ebenen oder gekrümmten Sekundärspiegeln (3) ausgestattet ist, die sich entlang des Absorberrohrs (2) auf mindestens zwei Seiten in Längsrichtung erstrecken, dass der oder die Sekundärspiegel (3) in einem Gehäuse angeordnet (6) sind, dass die Lichtwellenleiter (8) paarweise angeordnet sind, und dass jeweils ein Ende eines jeden Lichtwellenleiters (8) eines Paares in dem den Primärspiegeln (1) zugewandten Teil des Gehäuses (6) angeordnet ist.
  3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Absorberrohr (2) zugewandte Ende des Lichtwellenleiters (8) mit einer Sammellinse (5) ausgestattet ist um das Sonnenlicht in den Lichtwellenleiter (8) einzukoppeln.
  4. Sonnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammellinse (8) von –5°C bis 150°C temperaturstabil ist.
  5. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberrohr (2) und die Einheit aus Absorberrohr (2) und Sekundärspiegel (3) länglich ist, und dass entlang der Einheit aus Absorberrohr (2) und Sekundärspiegel (3) mehrere Lichtwellenleiter (8) angeordnet sind.
  6. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (8) eine oder mehrere polymeroptische Fasern aufweist.
  7. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie mit mindestens einer Photozelle oder mit einer CCD ausgestattet ist.
  8. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie Teil einer Steuerungseinrichtung des Sonnenkollektors ist.
  9. Sonnenkollektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Einrichtung (9) zur Umwandlung von Strahlungsenergie und dem Absorberrohr (2) größer ist als der Abstand zwischen dem Absorberrohr (2) und den Primärspiegeln (1).
DE102008039692A 2008-08-26 2008-08-26 Sonnenkollektor Withdrawn DE102008039692A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008039692A DE102008039692A1 (de) 2008-08-26 2008-08-26 Sonnenkollektor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008039692A DE102008039692A1 (de) 2008-08-26 2008-08-26 Sonnenkollektor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008039692A1 true DE102008039692A1 (de) 2010-03-04

Family

ID=41605707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008039692A Withdrawn DE102008039692A1 (de) 2008-08-26 2008-08-26 Sonnenkollektor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008039692A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011131402A3 (de) * 2010-04-21 2012-01-05 Zf Friedrichshafen Ag Sensorvorrichtung und vorrichtung zur umwandlung von sonnenlicht in eine andere energieform
WO2012123433A1 (fr) * 2011-03-14 2012-09-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Module recepteur pour centrale solaire a surveillance thermique integree
DE102011017276A1 (de) * 2011-04-15 2012-10-18 Markus Meny Absorberrohr für Kollektoren und/oder Reflektoren eines solarthermischen Kraftwerks
EP3067938A1 (de) * 2015-03-12 2016-09-14 The Boeing Company Verfahren und vorrichtung zur kalibrierung einer mikrokonzentrator-solaranlage
US10236822B2 (en) 2014-02-21 2019-03-19 The Boeing Company Method and apparatus for calibrating a micro-concentrator solar array
US10250182B2 (en) 2014-02-21 2019-04-02 The Boeing Company Micro-concentrator solar array using micro-electromechanical systems (MEMS) based reflectors
WO2024032851A1 (de) * 2022-08-10 2024-02-15 Frenell Ip Gmbh Sekundärreflektor

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011131402A3 (de) * 2010-04-21 2012-01-05 Zf Friedrichshafen Ag Sensorvorrichtung und vorrichtung zur umwandlung von sonnenlicht in eine andere energieform
WO2012123433A1 (fr) * 2011-03-14 2012-09-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Module recepteur pour centrale solaire a surveillance thermique integree
FR2972790A1 (fr) * 2011-03-14 2012-09-21 Commissariat Energie Atomique Module recepteur pour centrale solaire a surveillance thermique integree
US9322576B2 (en) 2011-03-14 2016-04-26 Commissariat á l'énergie atomique et aux énergies alternatives Receiver module for solar power station with in-built thermal monitoring
AU2012228379B2 (en) * 2011-03-14 2017-05-04 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Receiver module for solar power station with in-built thermal monitoring
DE102011017276A1 (de) * 2011-04-15 2012-10-18 Markus Meny Absorberrohr für Kollektoren und/oder Reflektoren eines solarthermischen Kraftwerks
US10236822B2 (en) 2014-02-21 2019-03-19 The Boeing Company Method and apparatus for calibrating a micro-concentrator solar array
US10250182B2 (en) 2014-02-21 2019-04-02 The Boeing Company Micro-concentrator solar array using micro-electromechanical systems (MEMS) based reflectors
EP3067938A1 (de) * 2015-03-12 2016-09-14 The Boeing Company Verfahren und vorrichtung zur kalibrierung einer mikrokonzentrator-solaranlage
WO2024032851A1 (de) * 2022-08-10 2024-02-15 Frenell Ip Gmbh Sekundärreflektor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008039692A1 (de) Sonnenkollektor
DE102009008170B4 (de) Verfahren und System zur Lichtkollektion und Lichtenergie-Umwandlungsgerät
EP1712852B1 (de) Solarkollektor
CH703996A2 (de) Sonnenkollektor.
EP2379953A2 (de) Absorberleitung für den rinnenkollektor eines solarkraftwerks
WO2008034418A2 (de) Solarer mehrstufenkonzentrator und gewächshaus
EP2189711A2 (de) Vorrichtung zur Einkopplung von Sonnenlicht in Lichtleiter
DE102007051383A1 (de) Solarkraftwerk
DE102005018657A1 (de) Kollektor und Kollektoranordnung zur Gewinnung von Wärme aus einfallender Strahlung
DE202007017351U1 (de) Dacheindeckung aus Sonnenschutzelementen
WO2012055548A2 (de) Linear konzentrierender solarkollektor und verfahren zur reflektornachführung in einem solchen
DE19854391A1 (de) Prismensysteme zur Lichtlenkung und Umwandlung von Solarstrahlung in thermische und elektrische Energie
DE102008008402A1 (de) Solarkraftwerk mit sensorgestützter Justagemöglichkeit
DE102008008403A1 (de) Solarkraftwerk mit einer Spiegelnachführung mit Lichtsensoren
DE19732481A1 (de) Solarkollektor
DE112019001578T5 (de) Mehrstufiges Prismenfenster
WO2010122008A2 (de) Optische einrichtung zum beugen eines strahlenbündels sowie ein verfahren zur beugung eines strahlenbündels
CH704007A1 (de) Sonnenkollektor mit einer ersten Konzentratoranordnung und gegenüber dieser verschwenkbaren zweiten Konzentratoranordnung.
WO2010122009A2 (de) Solaranlage
DE102016218372A1 (de) Parabolrinnenkollektormodul mit strahlungsoptimiertem Absorberrohr
WO2020104246A1 (de) Bilderfassungsvorrichtung sowie bilderfassungssystem
DE19905264A1 (de) Strahlungskollektor
DE102009002507A1 (de) Solaranlage
DE102015213395A1 (de) Optisches Konzentrierungssystem für eine Solarenergieanordnung und Selbiges
DE202015100337U1 (de) Lichtlenk-Vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8105 Search report available
R082 Change of representative

Representative=s name: GEITZ TRUCKENMUELLER LUCHT, PATENTANWAELTE, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: INDUSTRIAL SOLAR GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: PSE GMBH, 79110 FREIBURG, DE

Effective date: 20140725

R082 Change of representative

Representative=s name: GEITZ TRUCKENMUELLER LUCHT, PATENTANWAELTE, DE

Effective date: 20140725

Representative=s name: GEITZ TRUCKENMUELLER LUCHT CHRIST PATENTANWAEL, DE

Effective date: 20140725

R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F24J0002380000

Ipc: F24S0050200000

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee