DE102009022154A1 - Method for calibrating flat alignment of solar radiation directing, focusing, optical reflector device such as heliostat or dish, involves installing start- or end plane distant to focal length of reflector device form reflecting plane - Google Patents
Method for calibrating flat alignment of solar radiation directing, focusing, optical reflector device such as heliostat or dish, involves installing start- or end plane distant to focal length of reflector device form reflecting plane Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung der Flächenausrichtung einer Solarstrahlung lenkenden, fokussierenden, optischen Reflexionseinrichtung, wie Heliostat oder Dish, welche eine Reflektorebene definiert.The The invention relates to a method for calibrating the surface orientation a solar radiation directing, focusing, optical reflection device, like heliostat or dish, which defines a reflector plane.
Es ist bekannt, Sonnenenergie mit einer optischen Reflektoreinrichtung einzufangen und zu bündeln, dabei kann die Sonnenenergie von mehreren Reflektoreinrichtung auf ein Turmkraftwerk gerichtet werden, in dem die Umsetzung der gebündelten Sonnenenergie beispielsweise zur Dampferzeugung erfolgt. Eine andere Anwendung optischer Reflektoreinrichtungen ist das Bündeln der Sonnenergie in einem Sonnenofen zur Erzeugung hoher Ofentemperaturen. Bei den optischen Reflektoreinrichtung unterscheidet man zwischen Heliostaten und Dish-Konzentratoren. Ein Heliostat ist eine optische Vorrichtung, die dazu dient, Sonnenlicht unabhängig vom Sonnenstand stets aus derselben Richtung auf den Strahlungsempfänger einfallen zu lassen. Zu diesem Zweck wird die Reflektoreinrichtung dem jeweiligen Sonnenstand nachgeführt, indem sowohl der Elevationswinkel als auch der Azimut-Winkel verändert werden. Ein Dish-Konzentrator ist eine optische Vorrichtung zum Konzentrieren von Solarstrahlung. Beide Arten von Reflektoreinrichtungen können aus ebenen Spiegelfacetten zusammengesetzt sein, oder aus einer kontinuierlichen Spiegelfläche bestehen, die gebogen ist, um die gewünschte Strahlungskonzentration zu erhalten.It is known solar energy with an optical reflector device capture and bundle, while the solar energy directed by a plurality of reflector device to a tower power plant in which the implementation of the bundled solar energy for example, to generate steam. Another application Optical reflector devices is the bundling of solar energy in a solar furnace to produce high furnace temperatures. In the optical Reflector device distinguishes between heliostats and dish concentrators. A heliostat is an optical device that serves to provide sunlight regardless of the position of the sun always from the same direction to think of the radiation receiver. To this Purpose, the reflector device tracked the respective position of the sun, by changing both the elevation angle and the azimuth angle become. A dish concentrator is an optical device for Concentrating solar radiation. Both types of reflector devices can be composed of flat mirror facets, or consist of a continuous mirror surface, the is bent to the desired radiation concentration to obtain.
Für eine hohe Energieausbeutung ist eine sehr exakte Formgestaltung bzw. Kalibrierung der optischen Reflektoreinrichtung erforderlich. Üblicherweise erfolgt die Kalibrierung dadurch, dass bei einem Heliostaten die nicht auszurichtenden Facetten mit einer Abdeckung versehen werden. Die auszurichtenden Facetten werden jeweils mit Sonnenlicht bestrahlt und es wird beobachtet, ob das reflektierte Sonnenlicht auf einen Zielpunkt trifft. Das Ausrichten der Facette erfolgt per Augenmaß.For a high energy exploitation is a very exact shape design or calibration of the optical reflector device required. Usually the calibration is done by using the helicopter with the not be aligned facets are provided with a cover. The faces to be aligned are each irradiated with sunlight and it is observed whether the reflected sunlight on one Target point hits. The alignment of the facet is done by eye.
In
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kalibrierverfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, um auf einfache Weise und in kurzer Zeit die Reflektoreinrichtung so einzustellen bzw. zu formen, dass eine scharfe Strahlkonzentration auf einen einzigen Brennpunkt (Fokus) erreicht wird.Of the Invention is based on the object, a calibration method and to provide a corresponding device to easily and adjust the reflector device in such a short time or to shape that a sharp beam concentration to a single Focal point (focus) is reached.
Eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Patentanspruch 1 angegeben und eine zweite Variante im Patentanspruch 2. Bei beiden Varianten erfolgt die Vermessung mittels Laserstrahlen, die anstelle des Sonnenlichts den Strahlenweg einzelner Strahlungsverläufe durchlaufen. Es ist daher nicht erforderlich, das Experimentieren bei Sonnenbestrahlung vorzunehmen. Auch ist es nicht erforderlich, alle Flächenbereiche der Reflektoreinrichtung am gleichen Tag und zur gleichen Zeit, nämlich bei solarem Höchststand, auszurichten. Das Ausrichten kann beispielsweise während der Nachtstunden erfolgen, in denen die Reflektoreinrichtung nicht zur Energiegewinnung benutzt werden kann, so dass keine Betriebsausfallzeiten entstehen.A first variant of the method according to the invention is specified in claim 1 and a second variant in the claim 2. In both variants, the measurement is carried out by means of laser beams, instead of the sunlight, the ray path of individual radiation profiles run through. It is therefore not necessary to experiment when exposed to sunlight. Also, it is not necessary All surface areas of the reflector device at the same Day and at the same time, namely at solar peak, align. Aligning may occur during, for example the night hours take place in which the reflector device is not can be used for energy, so no downtime arise.
Bei beiden Varianten der Erfindung wird eine Start-/Zielebene parallel zur Reflektorebene errichtet. Die Start-/Zielebene kann aus einer Vorrichtung bestehen, beispielsweise einer Projektionswand, oder auch aus einer virtuellen Ebene, in der die Laser an Sendepositionen angeordnet werden können. Beispielsweise sind in der Start-/Zielebene entsprechende Halterungen zum Einsetzen einer Lasers vorgesehen. Die Start-/Zielebene wird parallel zu der Reflektorebene der Reflektoreinrichtung positioniert. Die Reflektorebene ist die Tangentenebene im Scheitelpunkt der Reflektoreinrichtung. Bei einem runden Reflektor liegt der Rand der Reflektoreinrichtung in einer Ebene, die parallel zur Reflektorebene verläuft. Bei einer aus mehreren Planspiegeln bestehenden Reflektoreinrichtung verläuft die Reflektorebene ebenfalls orthogonal zu der optischen Achse des Gesamt-Reflektors.at In both variants of the invention, a start / finish level becomes parallel erected to the reflector level. The start / finish level can be from a Device exist, for example, a projection screen, or even from a virtual level where the lasers are at send positions can be arranged. For example, in the start / goal level corresponding holders provided for inserting a laser. The start / target plane becomes parallel to the reflector plane of the reflector device positioned. The reflector plane is the tangent plane at the vertex the reflector device. For a round reflector is the edge the reflector device in a plane parallel to the reflector plane runs. In one consisting of several plan mirrors Reflector device extends the reflector plane also orthogonal to the optical axis of the overall reflector.
Bei der ersten Variante der Erfindung werden einer oder mehrere Laser in der Start-/Zielebene an ausgewählten Sendepositionen positioniert, so dass jeder Laser parallel zur optischen Achse des Reflektors in Richtung auf den Reflektor strahlt. Der Laserstrahl trifft auf eine der Sendeposition zugeordnete Messposition am Reflektor. Bei korrekter Ausrichtung wird der Laserstrahl auf eine im Fokus angeordnete Zielfläche reflektiert. Die einzelnen Flächenbereiche des Reflektors können auf diese Weise nacheinander von entsprechenden Sendepositionen aus angestrahlt und einzeln justiert werden.at The first variant of the invention will be one or more lasers in the start / destination level at selected transmission positions positioned so that each laser is parallel to the optical axis of the Reflector radiates towards the reflector. The laser beam meets a measuring position assigned to the transmission position on the reflector. When properly aligned, the laser beam focuses on one arranged target surface reflected. The individual areas of the Reflectors can be successively selected by this way Broadcasting positions are illuminated and individually adjusted.
Bei der zweiten Variante der Erfindung ist der der Strahlengang umgekehrt: Der Laser wird im Brennpunkt des Reflektors positioniert. Er ist um zwei Achsen herum gesteuert schwenkbar, so dass er unterschiedliche Flächenbereiche des Reflektors nacheinander anvisieren kann. Die reflektierte Strahlung fällt dann auf eine definierte Zielposition in der Start-/Zielebene.In the second variant of the invention, the beam path is reversed: the laser is positioned at the focal point of the reflector. It is pivotable about two axes controlled, so that it can target different areas of the reflector successively. The reflected radiation then falls to a defined target position in the start / goal level.
Die Erfindung ist bei solchen Reflektoren anwendbar, die aus ebenen Facetten zusammengesetzt sind und auch bei solchen Reflektoren, die aus einer kontinuierlichen gekrümmten Spiegelfläche bestehen. Sie ist ferner anwendbar bei Facetten-Reflektoren mit gekrümmten Facetten, um einerseits die generelle Facettenausrichtung zu justieren und andererseits auch die Formung der Facette. Schließlich ist die Erfindung anwendbar bei Heliostaten, die im allgemeinen sehr große Abmessungen haben sowie auch bei Dish-Konzentratoren von im allgemeinen wesentlich kleineren Abmessungen.The Invention is applicable to such reflectors, which are made of planar Facets are composed and also in such reflectors, from a continuous curved mirror surface consist. It is also applicable to faceted reflectors with curved facets, on the one hand, the general Facettenausrichtung to adjust and on the other hand, the shaping of the facet. Finally is the invention is applicable to heliostats, which are generally very have large dimensions as well as Dish Concentrators of generally much smaller dimensions.
Die Erfindung betrifft ferner entsprechende Vorrichtungen zur Durchführung des jeweiligen Verfahrens. Hierbei ist eine Hilfsvorrichtung vorgesehen, die in der Start-/Zielebene montierbar ist und dazu dient, einen oder mehrere Laser in unterschiedlichen Laserpositionen anzuordnen. Außerdem kann die Hilfsvorrichtung eine im Fokus anzuordnende Zielfläche zur Sichtbarmachung des Zielpunktes des Laserstrahls enthalten.The The invention further relates to corresponding devices for implementation of the respective procedure. Here, an auxiliary device is provided which mountable in the start / finish level and serves to, one or to arrange several lasers in different laser positions. Furthermore For example, the auxiliary device can have a target surface to be arranged in the focus to visualize the target point of the laser beam.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.in the Embodiments will be described below with reference to the drawings the invention explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Bei
dem Ausführungsbeispiel von
Die
Reflektoreinrichtung
Parallel
zur Reflektorebene RP ist eine Hilfsvorrichtung
Die
Hilfsvorrichtung
Jeder
Laserstrahl, der in der beschriebenen Ausrichtung, d. h. parallel
zur optischen Achse, auf die Reflektoreinrichtung
Gemäß
Gegenüber
dem Reflektor ist eine Hilfsvorrichtung
Der
als Dish ausgebildete Reflektor
In
Das
anhand von
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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