DE102009031905A1 - Sunbeam concentrator e.g. parabolic reflector concentrator, for concentrating sunlight on flat mirror, has concentrator system arranged at outer sides of supporting plates that are pivoted with each other - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Sonnenstrahlenkonzentrator.The The invention relates to a sunray concentrator.
Sonnenstrahlenkonzentratoren sind in verschiedenen Bauformen bekannt. Beispiele sind Parabolspiegelkonzentratoren, Parabolrinnenkonzentratoren und Konzentratoren auf der Grundlage von optischen zylindrischen Linsen wie z. B. Fresnellinsen.Sonnenstrahlenkonzentratoren are known in different designs. Examples are parabolic mirror concentrators, Parabolic trough concentrators and concentrators based of optical cylindrical lenses such. B. Fresnel lenses.
Aus
der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach einsetzbaren Sonnenstrahlenkonzentrator zur Verfügung zu stellen.Of the present invention is based on the object, a simple usable sunray concentrator available put.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sonnenstrahlenkonzentrator
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These
Object is achieved by a sunray concentrator
solved with the features of
Danach weist der Sonnenstrahlenkonzentrator zwei Trägerplatten auf, die schwenkbar zueinander angeordnet sind. Auf den Oberseiten der Trägerplatten ist ein Konzentratorsystem angeordnet oder integriert, das das Sonnenlicht auf einen gemeinsamen Fokalpunkt oder eine gemeinsame Fokallinie konzentriert. Der Sonnenstrahlenkonzentrator ist klappbar ausgebildet, d. h. er ist zwischen einer ersten, aufgeklappten Stellung und einer zweiten, geschlossenen Stellung verschwenkbar. In der aufgeklappten Stellung erfolgt eine Sonnenstrahlenkonzentration. In der geschlossenen Stellung sind die Trägerplatten im Vergleich zu der aufgeklappten Stellung aufeinander zu geschwenkt und verlaufen dann beispielsweise im Wesentlichen parallel zueinander.After that the sunray concentrator has two support plates on, which are arranged pivotally to each other. On the tops the carrier plates is arranged a concentrator system or integrates the sunlight onto a common focal point or a common focus line. The sunbeam concentrator is foldable, d. H. he is between a first, unfolded Position and a second, closed position pivoted. In the unfolded position there is a solar radiation concentration. In the closed position, the carrier plates are in Panned compared to the unfolded position and then run, for example, substantially parallel to each other.
Die Bereitstellung eines klappbaren Sonnenstrahlenkonzentrators bedeutet einen geringen Platzbedarf beim Transport, die Möglichkeit einer schnellen und unkomplizierten Bereitstellung am gewünschten Ort und dadurch die Möglichkeit eines einfachen und mobilen Einsatzes auch in entlegenen Gegenden.The Provision of a foldable Sonnenstrahlenkonzentrators means a small space requirement during transport, the possibility a quick and easy deployment to the desired Place and thereby the possibility of a simple and mobile Use even in remote areas.
Bei dem Konzentratorsystem kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges System zur Konzentration von Sonnenstrahlen handeln. Beispielsweise kann die Konzentration auf einen gemeinsamen Fokalpunkt (Brennpunkt) oder eine gemeinsame Fokallinie (die Linie, in der sich die Sonnenstrahlen bündeln) erfolgen. Ebenso können die Trägerplatten, auf denen das Konzentratorsystem angeordnet sind, grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, insbesondere eine gebogene, insbesondere parabelförmige Form aufweisen oder durch ebene Platten gebildet sein. Das Konzentratorsystem führt über ein oder mehrere Spiegelelemente oder Verspiegelungen eine Lichtreflektion und – Konzentration durch.at The concentrator system can basically be a Any system for the concentration of sun rays act. For example, the focus may be on a common focal point (Focal point) or a common focal line (the line in which the sunbeams bundle up) take place. Likewise the carrier plates on which the concentrator system is arranged are fundamentally arbitrary, in particular have a curved, in particular parabolic shape or be formed by flat plates. The concentrator system overflows one or more mirror elements or reflections a light reflection and - concentration through.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Konzentratorsystem aus einer Mehrzahl von Spiegelstreifen. Diese erstrecken sich parallel auf den Trägerplatten in einer Ausrichtung parallel zur Drehachse. Die Trägerplatten können dabei grundsätzlich gebogen ausgebildet sein. Bevorzugt sind sie jedoch zumindest auf der Oberseite plan ausgebildet, so dass die einzelnen Spiegelstreifen auf der Oberfläche ebener Trägerplatten angeordnet sind. Dies weist den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit und Ausrichtung auf. Die Spiegelstreifen können z. B. aus verspiegeltem Glas, poliertem Metall oder aus verspiegeltem Kunststoff bestehen. Zur Gewichtsreduktion ist die Verwendung von Spiegelstreifen aus Kunststoff vorteilhaft.In In a preferred embodiment, the concentrator system consists of a plurality of mirror strips. These extend parallel on the carrier plates in an orientation parallel to the axis of rotation. The carrier plates can basically be formed bent. However, they are preferably at least on the top plan formed so that the individual mirror strips arranged on the surface of planar support plates are. This has the advantage of easy manufacturability and Focus on. The mirror strips can z. B. of mirrored Glass, polished metal or made of mirrored plastic. For weight loss is the use of plastic mirror strips advantageous.
Weiter können die Spiegelstreifen mit einer kratzfesten Oberflächenvergütung versehen sein, so dass ein zuverlässiger Einsatz über mehrere Jahre auch bei schwierigen klimatischen Bedingungen, wie dem Einsatz in Wüstengegenden, möglich ist.Further Can the mirror strips with a scratch-resistant surface finish be provided so that a reliable use over several years even in difficult climatic conditions, such as Use in desert areas, is possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Spiegelstreifen fest auf den Trägerplatten angeordnet. Dabei sind die Trägerplatten in der aufgeklappten Stellung bei konstantem Abstand zueinander insgesamt kippbar, um eine Nachführung in Abhängigkeit vom Sonnenstand zu realisieren. Eine Kippbarkeit der Trägerplatten insgesamt ist einfacher und kostengünstiger als eine individuelle Verstellbarkeit der einzelnen Spiegelstreifen. Grundsätzlich sind jedoch beide Lösungen möglich. Somit ist es grundsätzlich ebenso denkbar, dass die einzelnen Spiegelstreifen individuell kippbar auf den einzelnen Trägerplatten angeordnet sind. Hierzu sind eigene Verstellvorrichtungen für die einzelnen Spiegelstreifen erforderlich. Eine solche individuelle Kippbarkeit der Spiegelstreifen ermöglicht eine optimale Ausrichtung und Bündelung des reflektierten Lichts und darüber hinaus auch eine Nachführung der Position der Spiegelstreifen in Abhängigkeit vom Sonnenstand.In an advantageous embodiment of the invention, the individual Mirror strips firmly arranged on the carrier plates. The carrier plates are in the unfolded position at a constant distance to each other a total of tilting to a tracking to realize depending on the position of the sun. A tiltability the carrier plates as a whole is easier and less expensive as an individual adjustability of the individual mirror strips. in principle however, both solutions are possible. Thus is It is basically just as conceivable that the individual mirror strips individually tiltable arranged on the individual carrier plates are. For this purpose, own adjusting devices for the single mirror strip required. Such an individual Tilting the mirror strips allows for optimal alignment and focusing the reflected light and above In addition, a tracking of the position of the mirror strips depending on the position of the sun.
Der Sonnenstrahlenkonzentrator weist des Weiteren einen Absorber auf, durch den ein wärmespeicherndes Medium strömt. Der Absorber ist idealerweise auf der Fokallinie angeordnet, so dass die reflektierte Strahlung auf den Absorber fokussiert ist. In praktischer Hinsicht ist es dabei ausreichend, wenn der Absorber nahe der Fokallinie angeordnet ist, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Fokallinie keine mathematische Linie, sondern ein längserstreckter Bereich ist, in dem die Intensität des reflektierten Lichtes ein Maximum aufweist.The sunray concentrator further comprises an absorber through which a heat-storing medium flows. The absorber is ideally located on the focal line so that the reflected radiation is focused on the absorber. In practical terms, it is sufficient if the absorber is arranged close to the focal line, bearing in mind that the focal line is not a mathematical line, but an elongated area in which the intensity of the reflected light has a maximum.
Der
Absorber weist beispielsweise ein Absorberrohr auf, in dem das wärmespeichernde
Medium strömt. Bevorzugt ist des Weiteren ein Vakuumrohr
vorgesehen, dass das Absorberrohr umgibt. Der Zwischenraum zwischen
dem Absorberrohr und dem Vakuumrohr stellt ein Vakuum zur Wärmeisolation bereit.
Das erwärmte wärmespeichernde Medium wird beispielsweise
in einen geschlossenen Kreislauf geführt und gibt über
einen oder mehrere Wärmetauscher Energie beispielsweise
an eine Dampfmaschine, eine Destillationsanlage und/oder eine Druckluftspeicheranlage
ab. Sämtliche solcher Komponenten sind in einer Ausgestaltung
in einem 20-Fuß-Container oder einem 40-Fuß-Container
gemäß
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Breite der Spiegelstreifen kleiner ist als der Durchmesser des Absorbers. Dies ermöglicht es, dass das durch einen Spiegelstreifen reflektierte Sonnenlichte vollständig auf den Absorber reflektiert wird.In a configuration is provided that the width of the mirror strips smaller than the diameter of the absorber. this makes possible it that the sunlight reflected by a mirror strip is completely reflected on the absorber.
Wie bereits ausgeführt, ist in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Trägerplatten zumindest an ihrer Oberseite, an der das Konzentratorsystem angeordnet ist, eben ausgebildet sind. Dabei kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Trägerplatten an ihrem einander abgewandten Ende jeweils als Endstück einen Parabolrinnenstreifen aufweisen, dessen Längsachse sich parallel zu den Spiegelstreifen erstreckt. Dies ermöglicht es, im Randbereich der Trägerplatten einfallendes Licht auf den Absorber zu reflektieren.As already stated is in one embodiment the present invention provides that the carrier plates at least on its upper side, on which the concentrator system is arranged is, just trained. In addition, it may be provided that the carrier plates at its opposite end each have a parabolic trough strip as an end piece, its longitudinal axis is parallel to the mirror strips extends. This makes it possible in the edge region of the carrier plates to reflect incident light onto the absorber.
Die Trägerplatten und der Absorber sind bevorzugt auf einem Tragrahmen angeordnet. Der Tragrahmen umfasst in einer Ausgestaltung eine Nachführvorrichtung, die ein Kippen der Trägerplatten in der aufgeklappten Stellung in Abhängigkeit vom Sonnenstand um eine Schwenkachse ermöglicht. Zur exakten Nachführung des Sonnenstrahlenkonzentrators ist eine Verkippbarkeit um eine weitere, zu der Schwenkachse senkrecht verlaufende Achse erforderlich. Daher kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Tragrahmen, der den Sonnenstrahlenkonzentrator trägt, des Weiteren eine Drehbarkeit um eine solche weitere Achse vorsieht. Es auch jedoch vorgesehen sein, dass eine Nachführbarkeit in Abhängigkeit von dem Sonnenstand nur in Bezug auf eine Schwenkachse des Sonnenstrahlenkonzentrators gegeben ist. Hierdurch wird eine kostengünstige Lösung bereitgestellt.The Support plates and the absorber are preferably on one Support frame arranged. The support frame comprises in one embodiment a tracking device, which is a tilting of the carrier plates in the unfolded position depending on the position of the sun allows a pivot axis. For exact tracking of the sunray concentrator is a Verkippbarkeit to one further, to the pivot axis perpendicular axis required. Therefore, it can be provided in one embodiment of the invention, that the supporting frame, which carries the sun-ray concentrator, Furthermore, a rotation about such a further axis provides. However, it also be provided that a trackability depending on the position of the sun only in relation to one Pivot axis of the sunray concentrator is given. This will provided a cost effective solution.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Trägerplatten derart ausgebildet und angeordnet, dass sie manuell, d. h. mit dem Kraftaufwand einer menschlichen Bedienperson zwischen der ersten und der zweiten Stellung verschwenkbar sind. Dies ermöglicht in besonders einfacher Weise eine Installation vor Ort. Auch kann vorgesehen sein, dass die Trägerplatten in der aufgeklappten Stellung fixierbar sind, so dass sie nicht durch Wind oder andere Einflüsse unerwünscht zusammenklappen oder sich teilweise aus der aufgeklappten Stellung herausbewegen.In In a further embodiment, the carrier plates are such trained and arranged that they manually, d. H. with the effort a human operator between the first and the second Position are pivotable. This allows in particular easy way to install on site. Also can be provided be that the carrier plates in the unfolded position are fixable, so they are not affected by wind or other influences undesirable fold or partially from the move out unfolded position.
Zur Verschwenkbarkeit der beiden Trägerplatten zueinander ist ein Klappmechanismus vorgesehen. Dieser kann eine gemeinsame Drehachse für beide Trägerplatten oder eine eigene Drehachse für jede der Trägerplatten vorsehen, wobei die beiden Drehachsen im zweiten Fall parallel zueinander verlaufen.to Pivotability of the two support plates to each other provided a folding mechanism. This can be a common axis of rotation for both carrier plates or a separate axis of rotation for each of the support plates, wherein the both axes of rotation in the second case parallel to each other.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures of Drawing on the basis of an embodiment in more detail explained. Show it:
Die
Der
Sonnenstrahlenkonzentrator
Zum
Aufklappen der Trägerplatten
Gemäß den
Der
Absorber
Zum
Halten und Positionieren des Absorbers
Die
Trägerplatten
Der
Tragrahmen
Es
kann vorgesehen sein, dass der Sonnenstrahlenkonzentrator
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Abmessungen des Sonnenstrahlenkonzentrators
Zusammen
mit dem Sonnenstrahlenkonzentrator können weitere Elemente
eines mobilen Energiegewinnungs- und Speichersystems auf Basis regenerativer
Energien, wie beispielsweise eine Windkraftanlage, eine Dampfmaschine,
eine Destillationseinrichtung und/oder ein Energiespeichersystem in
und/oder auf dem Container
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele, die lediglich beispielhaft zu verstehen sind. Beispielsweise kann der Klappmechanismus zum Verschwenken der Trägerplatten in anderer Weise ausgebildet sein. Weiter können die Trägerplatten eine andere Form besitzen, ggf. auch gebogen ausgebildet sein, und kann das Konzentratorsystem in anderer Weise ausgebildet sein. Dabei sind beispielsweise auch Ausgestaltungen denkbar, in denen Spiegelstreifen kreisförmig auf den beiden Trägerplatten angeordnet sind, so dass das Sonnenlicht auf einen Punkt und nicht auf eine Linie fokussiert wird. Auch ist es denkbar, dass als Reflektoren statt Spiegelstreifen andere Spiegelelemente oder auch eine homogene Verspiegelung verwendet werden. Weiter sind die beschriebenen Abmessungen und konstruktiven Lösungen lediglich beispielhaft zu verstehen.The Invention is not limited in its design to the embodiments described above, which are only to be understood as examples. For example, can the folding mechanism for pivoting the carrier plates be formed in another way. Next, the carrier plates have a different shape, possibly also formed bent, and For example, the concentrator system can be designed in a different way. There are For example, embodiments conceivable in which mirror strips arranged in a circle on the two support plates are so that the sunlight on one point and not on one Line is focused. Also, it is conceivable that held as reflectors Mirror strips other mirror elements or a homogeneous mirroring be used. Next are the dimensions described and constructive solutions to understand only by way of example.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120201 |