DE102011052162A1

DE102011052162A1 - Spiegelanordnung einer CSP-Rinne

Info

Publication number: DE102011052162A1
Application number: DE102011052162A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-01-31
Also published as: WO2013013670A2; WO2013013670A3

Abstract

Bei einer Spiegelanordnung einer CSP-Rinne, mit einer Spiegelfläche, wobei die Spiegelfläche als Abschnitt einer CSP-Rinne gebogen verläuft und zwei gebogene Kanten sowie zwei Stirnkanten aufweist, und mit einer Halterung, an welcher die Spiegelfläche festgelegt ist, schlägt die Erfindung vor, dass die Halterung einen Rahmen aufweist, welcher die gebogenen Kanten der Spiegelfläche umfasst, derart, dass der Rahmen zwei Aufnahmeräume aufweist, wobei jeweils eine der beiden gebogenen Kanten der Spiegelfläche innerhalb eines solchen Aufnahmeraums verläuft, und wobei der Rahmen die Spiegelfläche in ihrer gebogenen Formgebung haltend formbeständig ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Derartige Spiegelanordnungen sind aus der Praxis bekannt. Als CSP-Technologie (concentrating solar power) werden Solarkraftwerke bezeichnet, bei denen das einfallende Sonnenlicht gebündelt und auf einen Absorber oder Receiver genannten Empfänger gerichtet wird. Dabei kann das Sonnenlicht je nach Bauart des CSP-Kraftwerks mittels kreisförmiger, paraboloid gebogener Spiegel gebündelt werden, oder von einer Vielzahl einzelner Spiegel auf einen Empfänger gebündelt werden, der sich in einem Turm befindet, oder über eine Vielzahl von planen Spiegel-Streifen, die zusammen wie eine Fresnel-Linse wirken, auf einen rohrförmigen Empfänger gebündelt.
Eine weitere Bauart derartiger CSP-Kraftwerke weist Spiegel-Rinnen auf, deren Spiegel konkav gewölbt sind, und die daher nicht punktförmig, sondern linienförmig fokussieren, und in deren Brennlinie ein rohrförmiger Empfänger verläuft. Die Spiegel-Rinnen weisen eine Vielzahl nebeneinander angeordneter, jeweils konkav gebogener Spiegel auf, wobei wiederum eine Vielzahl von derartigen Spiegel-Rinnen in einem CSP-Rinnenkraftwerk vorgesehen ist.
Als Spiegelanordnung wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlags eine Anordnung von mehreren Bauteilen bezeichnet, nämlich einerseits eines Spiegels, der auch als Spiegelfläche bezeichnet wird und der beispielsweise aus Metall bestehen kann oder aus einem verspiegelten Glas. Sowohl der metallische als auch der gläserne Spiegel können entweder in einer gebogenen, vorgeformten Formgebung vorliegen, oder sie können in Form eines planen Materialstücks mit üblicherweise rechteckiger Kontur vorliegen, welches gegen die Wirkung der diesem Material innewohnenden Rückstellkräfte in einer gebogenen Formgebung gehalten wird. Die Spiegelanordnung umfasst weiterhin eine Halterung, an welcher die Spiegelfläche festgelegt ist. Wenn eine grundsätzlich plane Spiegelfläche verwendet wird, bewirkt die Halterung nicht nur den Halt der Spiegelfläche, sondern auch deren Formgebung, da die Halterung die Spiegelfläche in ihrer gekrümmten Formgebung hält. Dabei ist es aus der Praxis bekannt, die Spiegelfläche mit der Halterung durch Verklebung zu verbinden.
Weiterhin kann die Spiegelanordnung im Bereich der Halterung eine Hinterkonstruktion umfassen, welche die schwenkbare oder anderweitig bewegliche Lagerung der Spiegelfläche ermöglicht, so dass die Spiegelfläche dem sich ändernden Sonnenstand nachgeführt werden kann.
Bei den bekannten Spiegelanordnungen ist die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage dadurch nachteilig beeinflusst, dass die Verklebung der Spiegelfläche mit der Halterung unter sehr präzise einzuhaltenden Bedingungen erfolgen muss. Dies betrifft nicht nur die Umgebungsparameter wie Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit, sondern auch andere Prozessparameter wie den Druck und die Haltedauer, wenn die zu verklebenden Bauteile aneinander gepresst werden. Das Aufbringen des Klebstoff selbst kann in vergleichsweise kurzer Zeit erfolgen, das anschließende Halten der Bauteile jedoch blockiert die jeweilige Verklebungsstation über eine vergleichsweise lange Zeit, so dass eine Vielzahl von Verklebungsstationen bereitgestellt werden muss, um die Vielzahl von Spiegelmodulen herstellen zu können die für die Vielzahl von Spiegel-Rinnen eines CSP-Rinnenkraftwerks erforderlich sind.
Die Verklebung zwischen Spiegelfläche und Halterung kann daher ausschließlich in dafür ausgestatteten Fabrikationsräumen erfolgen. Dies bedeutet, dass die Errichtung großer solarthermischer Kraftwerke üblicherweise die Errichtung derartiger Fabrikationsräume an Ort und Stelle des geplanten Solarkraftwerks einschließt, wobei diese Fabrikationsräume nach dem Errichten des Solarkraftwerks entweder obsolet werden oder mit einem zusätzlichen wirtschaftlichen Aufwand wieder demontiert werden müssen.
Für kleinere Solarkraftwerke lohnt sich ein derartiger Aufwand wirtschaftlich nicht. Hier besteht nur die Möglichkeit, die so genannten Spiegelmodule, bei denen die Spiegelflächen mit den Halterungen verklebt sind und die fertig für die Montage an einer Hinterkonstruktion vorbereitet sind, werkseitig herzustellen, die Spiegelfläche also mit dem entsprechenden Teil der Halterung werkseitig zu verkleben, und diese vorgefertigten Spiegelmodule zur Baustelle transportieren. Der erforderliche Platzbedarf in den Transportfahrzeugen ist hoch und beeinträchtigt die Transportkosten angesichts von Transportstrecken, die mehrere tausend km betragen können, dementsprechend in nachteiliger Weise.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Spiegelanordnung dahingehend zu verbessern, dass diese durch eine wirtschaftliche Herstellung der einzelnen Bestandteile der Spiegelanordnung sowie durch einen möglichst wirtschaftlichen Transport dieser Bestandteile zur Baustelle, und schließlich durch eine möglichst einfache und wirtschaftliche Montage der einzelnen Bestandteile der Spiegelanordnung eine möglichst wirtschaftliche Errichtung eines Solarkraftwerks ermöglicht.
Lösung
Diese Aufgabe wird durch eine Spiegelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Spiegelfläche nicht mit der Halterung zu verkleben, sondern die Spiegelfläche mechanisch in der Halterung zu halten. In Art einer Kettenreaktion werden durch diesen Vorschlag mehrere Vorteile erzielt:
Durch die mechanische Festlegung der Spiegelfläche in einem dafür geeigneten Rahmen ist es möglich, das eigentliche Spiegelmodul an Ort und Stelle herzustellen, also an der Baustelle des Solarkraftwerks, auch ohne eine aufwendige Fabrikationshalle mit einer Produktionsstraße, wie sie beispielsweise in Form der vielen Verklebungsstationen zum Verkleben von Spiegelflächen mit ihren Halterungen erforderlich ist.
Dies stellt einen Vorteil auch dort da, wo die Fabrikation der Spiegelmodule ohnehin an der Baustelle des Solarkraftwerks erfolgen soll. Da nämlich keine lange Haltezeiten wie bei einer Verklebung abgewartet werden müssen, können die Spiegelmodule mit weniger Produktionsstationen und folglich in einer kleineren Halle hergestellt werden, oder – bei unverändert großer Halle und unverändert vielen Produktionsstationen wie bei einer Verklebung – in kürzerer Zeit sämtliche Spiegelmodule für das jeweilige Kraftwerk hergestellt werden.
Dies stellt aber insbesondere auch einen Vorteil für kleinere Solarkraftwerke dar, weil in diesem Fall die vergleichsweise einfache Montage des Spiegelmoduls, also die Verbindung der Spiegelfläche mit dem Rahmen, ebenfalls bauseitig erfolgen kann und nicht werkseitig erfolgen muss. Die Bestandteile der Spiegelmodule können daher eng gepackt und somit sehr raumökonomisch transportiert werden, und erst an der Baustelle selbst werden die Rahmen mit den Spiegelflächen verbunden.
Der vorschlagsgemäß vorgesehene Rahmen, der die Spiegelfläche mechanisch hält, ist vorschlagsgemäß so stabil ausgestaltet, also mit einer dementsprechenden Formbeständigkeit versehen, dass er zuverlässig die Beibehaltung der Formgebung der Spiegelfläche sicherstellt. Hierdurch werden die gewünschten optischen Eigenschaften der Spiegelfläche sichergestellt, die für die Wirtschaftlichkeit des Solarkraftwerks wesentlich sind, nämlich, dass die einfallenden Sonnenstrahlen zuverlässig präzise auf die berechnete Stelle gebündelt werden, wo sich der Empfänger befindet, der von einem Wärmeträger durchströmt wird.
Vorteilhaft kann die Spiegelfläche als Glasspiegel ausgestaltet sein, also eine Glasscheibe aufweisen, die in an sich bekannter Weise mit einer Spiegelschicht versehen – z. B. bedampft – und zum Schutz der Spiegelschicht lackiert sein kann. Gegenüber metallischen Spiegelflächen weisen die Glasscheiben den Vorteil auf, gegen mechanische Kratzer und chemische Einflüsse wie z. B. Vogelkot unempfindlicher zu sein, so dass sie zugunsten einer optimalen Ausbeute der eingestrahlten Lichtenergie einfacher zu reinigen sind. Zudem ist der Beschaffungspreis für gläserne Spiegelflächen niedriger als für metallische. Dabei beträgt die Schichtdicke dieser gehärteten Glasscheibe vorzugsweise höchstens 5 mm, beispielsweise 2–3 mm, was die Materialkosten sowie die Transportkosten vorteilhaft niedrig hält, und was die Handhabung der Glasscheiben bei ihrer Montage vereinfacht.
Die Glas-Spiegelfläche ist vorzugsweise gehärtet, um nicht nur während des Transports, sondern auch während des späteren Betriebs der CSP-Anlage eine optimale mechanische Unempfindlichkeit zu gewährleisten. Zudem besteht die Möglichkeit, während des Härtevorgangs eine Nanobeschichtung in das Glas einzubrennen, welche sowohl die mechanische als auch die chemische Widerstandsfähigkeit des Glases weiter verbessert, so dass beispielsweise auch sehr wirksame chemische Reinigungsmittel problemlos angewendet werden können, um später im Betrieb die Oberfläche der Spiegelrinne optimal reinigen zu können.
Es handelt sich bei dieser gehärteten Glasscheibe um ein planes Glas, welche besonders raumökonomisch transportiert werden kann und welches erst bauseitig, wenn es in den Rahmen der Halterung eingebracht wird, in die für die Spiegel-Rinne vorgesehene Form gebogen wird, also kalt gebogen wird.
Durch das Kaltbiegen steht die Spiegelfläche unter einer Spannung. Die ohnehin vorhandene, vorteilhaft große Steifigkeit und Formstabilität des vorgeschlagenen Spiegelmoduls, also der aus Spiegelfläche und Rahmen bestehenden Anordnung, wird dadurch noch weiter verbessert.
Zudem sind die Materialkosten eine gehärteten, planen Glases im Vergleich zu einem warm gebogenen, thermisch verformten Glas erheblich niedriger, sie betragen z. B. etwa ein Drittel oder die Hälfte.
Die gehärteten Glasscheiben sind mechanisch erheblich stabiler und gegen Stoß und Schlag unempfindlicher. Das reduziert eventuelle Transportschäden und ermöglicht, die gehärteten Glasscheiben mit geringerem Verpackungsaufwand sowie daraus resultierendem geringerem Platzbedarf zu transportieren.
Auch während der Montage reduziert die Stabilität gehärteter Glasscheiben die Gefahr eventueller Schäden.
Im eingebauten Zustand, als Teil einer Spiegelrinne, reduziert die Stabilität gehärteter Glasscheiben ebenfalls die Gefahr eventueller Schäden.
Auch ist vorteilhaft, dass bei einem im Betrieb auftretenden Schaden gehärtete Glasscheiben im Gegensatz zu thermisch verformten Glasscheiben – die stets nicht gehärtet sind – nicht in wenige große Stücke zerbricht, sondern in eine Vielzahl kleiner Stückchen zerbröselt. Während herabfallende große Bruchstücke thermisch verformter Glasscheiben aufgrund ihres Gewichts so genannte Sekundärschäden an benachbarten Spiegelflächen oder an dem vom Wärmeträger durchströmten Empfänger verursachen können, ist die Gefahr solcher Sekundärschäden bei der Verwendung gehärteter Glasscheiben praktisch ausgeschlossen oder zumindest vernachlässigbar gering.
Schließlich ist vorteilhaft, dass gehärtete Glasscheiben im Gegensatz zu thermisch verformten Glasscheiben eine geringere Welligkeit und somit eine bessere optische Qualität aufweisen, was den Wirkungsgrad und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Spiegelrinne positiv beeinflussen kann.
Die Handhabung der zunächst planen Glasscheibe wird durch die erwähnte Höchstschichtdicke von 5 mm erleichtert, und auch die Konstruktion der gesamten Halterung kann wirtschaftlich vorteilhaft leichter, materialsparender und preisgünstiger ausfallen, wenn das Gewicht der Spiegelfläche selbst aufgrund der vergleichsweise geringen Schichtdicke möglichst niedrig gehalten wird.
Vorteilhaft kann der Rahmen aus gekanteten Blechen aufgebaut sein. Die Kontur des gebogen verlaufenden Spiegels wird durch entsprechende Längsbleche unterstützt, deren zur Spiegelfläche gerichtete Oberkanten konkav gebogen verlaufen, so dass diese Oberkanten die Spiegelfläche abstützen können. Über die Breite der Spiegelfläche verteilt, also in Längsrichtung der späteren Spiegel-Rinne gesehen, sind mehrere derartige Längsbleche vorgesehen, um die Spiegelfläche gleichmäßig zu unterstützen. Parallel zu den in Längsrichtung der späteren Spiegel-Rinne verlaufenden Stirnkanten der Spiegelfläche weist der Rahmen zwei Stirnbleche auf, welche die Enden der Längsbleche verbinden und somit den geschlossenen, in sich möglichst steif ausgestalteten Rahmen schaffen, der eine rechteckige Rahmenstruktur aufweist.
Vorteilhaft können die Bleche miteinander verschraubt sein. Auf diese Weise kann der Transport des Rahmens besonders raumökonomisch erfolgen, indem nicht vorgefertigte Rahmen transportiert werden, sondern vielmehr eine Vielzahl von den vorgefertigten und gekanteten Blechen, die dann bauseits zu Rahmen zusammengeschraubt werden. Das Verschrauben stellt ein Fügeverfahren dar, welches – beispielsweise im Unterschied zu einer Verschweißung, oder zu der erwähnten Verklebung unter nahezu labormäßigen Bedingungen – keine hoch spezialisierten Arbeitskräfte erfordert, so dass auch hierdurch die Herstellung einer vorschlagsgemäßen Spiegelanordnung wirtschaftlich erfolgen kann.
Die Aufnahmeräume, welche die gebogenen Kanten der Spiegelfläche umgreifen, stellen jeweils eine Art Nut dar, in welche eine gebogene Längskante der Spiegelfläche eintaucht. Dadurch, dass sowohl die Oberseite als auch die Unterseite der Spiegelfläche von dem Aufnahmeraum umfasst wird, ist die Formgebung der Spiegelfläche festgelegt, wobei die konkave Biegung der Spiegelfläche deren Stabilisierung bewirkt und die gebogene Spiegelfläche eine höhere Formbeständigkeit aufweist als die zunächst vorliegende, plane Glasplatte, die zur Schaffung der Spiegelfläche verwendet wird.
Dabei kann vorgesehen sein, die Aufnahmeräume als separate Elemente zu fertigen, beispielsweise als U-Profilschienen, welche dann mit einem oder mehreren Bauteilen des übrigen Rahmens verbunden werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, die Aufnahmeräume einteilig an einer Strebe vorzusehen, die einen Teil des die Spiegelfläche stützenden Rahmens bildet, so dass kein zusätzlicher Fügevorgang erforderlich ist, wie er ansonsten zur Montage einer separat hergestellten Profilleiste notwendig wäre.
Wenn der Rahmen wie erwähnt als Blechkonstruktion ausgestaltet ist, kann dies beispielsweise in Form eines tiefgezogenen Blechs verwirklicht werden, welches an seiner zur Spiegelfläche gerichteten, gebogen verlaufenden Oberkante eine längs verlaufende Nut aufweist, in welcher eine Längskante der Spiegelfläche aufgenommen werden kann.
Die Aufnahmeräume können in besonders wirtschaftlicher Weise wie folgt geschaffen werden: der Rahmen weist zwei Längsbleche auf, die sich entlang der gebogenen Kanten der Spiegelfläche erstrecken. Jedes dieser beiden Längsbleche bildet einen Aufnahmeraum. Dazu sind aus dem entsprechenden Längsblech erste, untere Laschen gebogen, indem an der Oberkante des Längsblechs mehrere Einschnitte vorgesehen sind, so dass sich zwischen diesen Einschnitten Zungen ergeben. Die erwähnten ersten, unteren Laschen werden erzeugt, indem diese Zungen abgewinkelt werden. Sie werden als untere Laschen bezeichnet, weil auf ihnen die Spiegelfläche aufliegt.
Dabei ist vorgesehen, dass diese unteren Laschen voneinander in Längsrichtung des Längsblechs so weit beabstandet sind, dass in dem entsprechenden Zwischenraum ebenfalls eine oder mehrere Laschen gebildet werden können. Beispielsweise kann jede zweite Zunge zu einer ersten, unteren Lasche gekantet werden. Die zwischen den unteren Laschen verbleibenden Zungen werden an anderer Stelle derart abgekantet, dass sie dann als obere Laschen bezeichnet werden können, weil sie die Spiegelfläche übergreifen.
Zwischen den unteren und den oberen Laschen entsteht der Aufnahmeraum, der für die Aufnahme einer gebogenen Kante der Spiegelfläche vorgesehen ist, und der als eine Art Nut ausgestaltet ist. Das im Querschnitt U-förmige Profil, welches diese Nut schafft, wird entlang der Nut abwechselnd von den unteren und den oberen Laschen gebildet.
Auf diese Weise kann aus einem einzelnen Blechzuschnitt der Aufnahmeraum für die gebogene Längskante der Spiegelfläche geschaffen werden, so dass es nicht erforderlich ist, zwei oder mehr Bauteile zu montieren, um ein Längsblech mit einem Aufnahmeraum zu schaffen. Die Blechzuschnitte können durch eine Laser-Schneidanlage mit höchster Wiederholgenauigkeit und somit optimaler Präzision geschnitten werden, wobei das Laserschneiden gratfreie und somit nachbearbeitungsfreie Blechzuschnitte ergibt. Da die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung entfällt, wird auch hierdurch die wirtschaftliche Herstellung des vorschlagsgemäß vorgesehenen Rahmens unterstützt. Insbesondere bei der Herstellung sehr großer Stückzahlen kann es jedoch wirtschaftlich vorteilhaft sein, die Bleche zu stanzen. Nach diesem durch Lasern oder Stanzen erfolgten Zuschnitt der Bleche können die oberen und unteren Laschen gebogen werden.
Dadurch, dass der Aufnahmeraum durch in Längsrichtung des Blechs versetzt angeordnete obere und untere Laschen geschaffen wird, wird in wirtschaftlich vorteilhafter Weise eine einfache Umformtechnik des Blechzuschnitts unterstützt, denn durch die Aufteilung auf viele einzelne Laschen ist die Abkantung des Blechs in einem gebogenen Verlauf problemlos möglich.
Es kann abweichend davon vorgesehen sein, dass die oberen Laschen in Längsrichtung eines Längsblechs nicht ausschließlich vor oder hinter den unteren Laschen angeordnet sind. Vielmehr kann eine obere Lasche auch direkt oberhalb einer unteren Lasche vorgesehen sein, also ohne einen Versatz in Längsrichtung des Aufnahmeraums. In diesem Fall ist der Blechzuschnitt eines Längsblechs im Abstand von seiner Oberkante mit einem U-förmigen Einschnitt versehen, so dass sich eine von diesem U-förmigen Einschnitt umgebene Zunge im Blechzuschnitt ergibt, welche zu einer unteren Lasche umgebogen wird. Aus der darüber bis zur Oberkante des Blechzuschnitts befindlichen Fläche wird eine obere Lasche gebogen.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass sich eine obere Lasche nicht nur über eine, sondern über zwei oder mehrere untere Laschen hinweg erstreckt.
Letztlich kann sogar vorgesehen sein, dass der Blechzuschnitt in dem Bereich zwischen den unteren Laschen und der Oberkante des Blechzuschnitts auf seiner gesamten Länge durchgehend umgebogen wird, so dass statt mehrerer separater oberer Laschen eine einzige durchgehende geschaffen wird, welche die Spiegelfläche übergreift und als Deckleiste bezeichnet wird.
Vorteilhaft liegt die Spiegelfläche dem Rahmen nicht unmittelbar an, sondern insbesondere in den beiden Aufnahmeräumen, die jeweils eine gebogene Kante der Spiegelfläche umfassen, sind vorzugsweise Profile aus einem Elastomerwerkstoff zwischen der Spiegelfläche und dem Rahmen vorgesehen. Dies schont nicht nur die ggf. aus Glas bestehende Spiegelfläche, sondern ermöglicht auch die Kompensation von Relativbewegungen zwischen der Spiegelfläche und dem Rahmen, die beispielsweise aufgrund thermischer Ausdehnungen und Schrumpfungen auftreten können.
Wie eingangs erwähnt, kann die Spiegelfläche mitsamt dem Rahmen, an dem sie gehalten ist, als so genanntes Spiegelmodul bezeichnet werden. Die vorschlagsgemäße Spiegelanordnung kann über das Spiegelmodul hinausgehend eine Ausgestaltung der Halterung aufweisen, die eine so genannte Hinterkonstruktion umfasst, welche das Spiegelmodul trägt und welche in der Art beweglich ausgestaltet ist, dass das Spiegelmodul dem sich ändernden Sonnenstand nachgeführt werden kann.
Eine Spiegelrinnen-Hinterkonstruktion weist stets eine zentrale Achse auf, die beispielsweise als Rohr oder als Fachwerk-Gitterkonstruktion ausgeführt sein kann und die sich in Längsrichtung der Spiegelrinne erstreckt. Sie wird auch als Torsionsachse bezeichnet, weil die Spiegelrinne mit Hilfe eines motorischen Antriebs um diese Achse schwenkbar ist, um die Spiegelrinne der Sonne folgen zu lassen. Von der Torsionsachse herkömmlicher Hinterkonstruktionen aus erstrecken sich üblicherweise Ausleger zu beiden Seiten, welche die Auflager bilden, an denen die Spiegelmodule oder zumindest die Spiegelflächen gehalten sind.
Beispielsweise können warm gebogene, thermisch verformte, also ihre gebogene Form beibehaltende Spiegelflächen durch Verklebung direkt mit den Auslegern verbunden sein. Die Ausleger reichen bis nahe an die beiden Stirnkanten der Spiegelflächen heran. Angesichts der großformatigen Schweißkonstruktion, die eine Torsionsachse samt der Vielzahl von Auslegern darstellt, ist der fertigungstechnische und damit wirtschaftliche Aufwand groß, um die gewünschte Präzision einhalten zu können, mit welcher die an den Auslegern vorgesehenen Auflager in einer definierten Position angeordnet sein müssen.
Oder wenn kalt gebogene Spiegelfächen verwendet werden, die vollflächig mit einer Tragkonstruktion verklebt sind und zusammen mit dieser ein Spiegelmodul bilden, können diese Spiegelmodule mit den Auslegern verschraubt sein. Auch in diesen Fällen können die berechneten optischen Eigenschaften der Spiegelmodule nur dadurch sichergestellt werden, dass die Anlagepunkte an den Auslegern präzise positioniert sind und dementsprechend die Spiegelmodule in einer vorberechneten Formgebung abstützen.
Die bereits erwähnte große Steifigkeit und Formstabilität, die ein vorschlagsgemäßes Spiegelmodul aufweist, ermöglicht demgegenüber eine wirtschaftlich vorteilhafte Vereinfachung der Hinterkonstruktion im Vergleich zu herkömmlichen Hinterkonstruktionen. Es kann nämlich vorgesehen sein, dass nur noch kurze Verbinder aus dem Torsionsrohr herausragen, welche das Spiegelmodul mit dem Torsionsrohr verbinden. Beispielsweise können die erwähnten Längs- und / oder Stirnbleche des vorschlagsgemäß vorgesehenen Rahmens mit diesen Verbindern verschraubt werden.
Lange Ausleger, die sich fast bis zur äußeren, vom Torsionsrohr fernen Stirnkante eines Spiegelmoduls erstrecken, sind somit überflüssig und können zu den sehr viel kürzeren Verbindern verkleinert werden. Daraus resultieren Vorteile wie eine Materialeinsparung, ein verringerter Aufwand für den Transport der Hinterkonstruktion, ein vereinfachtes Handling bei der Montage und eine daraus resultierende verkürzte Montagezeit.
Eine noch weitergehende Reduzierung der Hinterkonstruktion, bei der dann die erwähnten Vorteile noch verstärkt werden, ist möglich, indem die Längsbleche eines vorschlagsgemäßen Rahmens direkt mit dem Torsionsrohr verbunden werden. Bei dieser Konstruktion existiert in dem eigentlichen Sinne kein separates Spiegelmodul mehr, welches an kurzen oder langen Auslegern eines Torsionsrohrs befestigt wird, sondern der vorschlagsgemäße Rahmen kann wahlweise als Teil eines Spiegelmoduls angesehen werden, so dass die Hinterkonstruktion auf Fundamente und das Torsionsrohr reduziert ist, oder der Rahmen kann als Teil der Hinterkonstruktion angesehen werden, an welche dann kein Spiegelmodul montiert wird, sondern direkt die Spiegelfläche. Durch die Steifigkeit des Rahmens können gehärtete Glasscheiben mit ihren beschriebenen Vorteilen für die Spiegelflächen verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine vorschlagsgemäße Spiegelanordnung,
2 eine so genannte Solar-Rinne, und die
3–6 unterschiedliche Ansichten auf die Spiegelanordnung von 1, in gegenüber 1 vergrößertem Maßstab.
In 1 ist mit 1 insgesamt eine Spiegelanordnung bezeichnet, die eine Spiegelfläche 2 und einen die Spiegelfläche 2 tragenden Rahmen 3 aufweist. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist die Spiegelfläche 2 transparent dargestellt, also ohne die eigentliche Spiegelschicht und eine möglicherweise vorgesehene, rückseitig aufgetragene, die Spiegelschicht schützende Lackierung.
Der Rahmen 3 ist aus vorgefertigten, gekanteten Blechen aufgebaut, die miteinander verschraubt sind. Er weist insgesamt vier Längsbleche 4 auf und zwei Stirnbleche 5, so dass eine insgesamt rechteckige Rahmenstruktur geschaffen wird. Die Oberkanten der Längsbleche 4 verlaufen konkav gebogen entsprechend der Wölbung, die für die Spiegelfläche 2 vorgesehen ist.
Die Spiegelfläche 2 bildet einen Abschnitt einer Spiegel-Rinne, wie aus 2 ersichtlich ist, wobei auch in 2 lediglich ein Ausschnitt aus der insgesamt viel längeren Spiegel-Rinne dargestellt ist. In 2 sind vier Spiegelanordnungen 1 nebeneinander dargestellt. Aufgrund der konkaven Wölbung der Spiegelflächen 2 wird einfallendes Sonnenlicht gebündelt. Es trifft auf einen rohrförmigen Empfänger 6, der von einem flüssigen Wärmeträger durchströmt wird.
Die Spiegelanordnungen 1 sind von einer Hinterkonstruktion 7 gehalten, die ein Fundament 17 aufweist und die Spiegelanordnungen 1 beweglich trägt. So können die Spiegelanordnungen 1 dem sich ändernden Sonnenstand angepasst werden, um das einfallende Sonnenlicht optimal auf den Empfänger 6 zu bündeln. Und bei entsprechenden Witterungslagen können die Spiegelanordnungen 1 in eine so genannte Schutzstellung bewegt werden, in welcher die Spiegelflächen 2 nach unten ausgerichtet und auf diese Weise gegen Niederschläge oder auch gegen mit dem Wind transportierten Sand geschützt sind.
3 zeigt einen Schnitt durch die Spiegelanordnung 1: Zwei Längsbleche 4 sind ersichtlich. Abkantungen an ihren Unterkanten verleihen ihnen ein hohes Maß an Steifigkeit und Formstabilität. Die beiden Längsbleche 4 sind unterschiedlich ausgestaltet: Das rechts dargestellte Längsblech 4 ist eines der beiden inneren Längsbleche 4, auf denen die Spiegelfläche 2 aufliegt. Ein direkter Kontakt zwischen dem Material der Spiegelfläche 2 und dem Material des Längsblechs 4 wird durch ein Profil 8 aus einem Elastomerwerkstoff vermieden.
Das links ersichtliche Längsblech 4 ist eines der beiden Außenbleche, wobei dieses sich nicht nur bis unter die Spiegelfläche 2 erstreckt, sondern auch bis über die Spiegelfläche 2: Die Oberkante dieses äußeren Längsblechs 4 weist eine Vielzahl etwa paralleler Einschnitte auf, die jeweils senkrecht in die gebogen verlaufende Oberkante des Blechzuschnitts münden. Durch diese Einschnitte bildet das Längsblech 4 an seiner der Spiegelfläche 2 zugewandten Oberkante eine Vielzahl von Zungen. Abwechselnd sind diese Zungen zu ersten, unteren Laschen 9 abgekantet, auf denen die Spiegelfläche 2 aufliegt, sowie zu zweiten, oberen Laschen 10, welche die Spiegelfläche 2 übergreifen. Auf diese Weise bilden entlang der Oberkante des Längsblechs 4 diese unteren Laschen 9 und oberen Laschen 10 einen Aufnahmeraum, der gebogen verläuft und in den sich die gebogene Kante der Spiegelfläche 2 erstreckt.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass sich die ersten, unteren Laschen 9 und die zweiten, oberen Laschen 10 nicht stets abwechseln, sondern es können zwei oder mehr Laschen der gleichen Art aufeinanderfolgen, bevor eine oder mehrere Laschen der jeweils anderen Art vorgesehen sind. Die Abfolge von unteren Laschen 9 und oberen Laschen 10 muss auch nicht über die gesamte Länge eines Längsblechs 4 in gleicher Weise ausgestaltet sein, sondern kann unterschiedlich ausgestaltet sein.
Die Spiegelfläche 2 besteht aus einem zunächst planen, gehärteten Glas mit einer Materialstärke von 3 mm, wobei diese Glasscheibe mit einer Spiegelschicht und einer die Spiegelschicht nach unten abdeckenden Schutzlackierung versehen ist. Die Spiegelfläche 2 kann problemlos aus ihrem zunächst planen Zustand in die aus 1 und 2 ersichtliche gebogene Formgebung verformt werden. Sie wird dann zwischen den beiden äußeren Längsblechen 4 und dadurch, dass sie in die jeweiligen Aufnahmeräume 11 eintaucht, in ihrer Formgebung „gefesselt“, so dass die Spiegelfläche 2 anschließend diese Formgebung beibehält. Auch dabei ist ein direkter Kontakt zwischen dem Material der Spiegelfläche 2 und dem Material des äußeren Längsblechs 4, insbesondere den ersten und zweiten Laschen 9 und 10 vermieden, indem auch in den Aufnahmeräumen 11 jeweils ein Profil 8 aus einem Elastomerwerkstoff die Spiegelfläche 2 von dem Material der äußeren Längsbleche 4 trennt.
4 zeigt die Enden zweier Längsbleche 4. An ihren stirnseitigen Enden sind die Längsbleche 4 ebenfalls gekantet, so dass sie dort Anlagelaschen 12 für die Stirnbleche 5 bilden. Die Anlagelaschen 12 sind gelocht, und die Stirnbleche 5 weisen mit diesen Löchern korrespondierende und fluchtende Löcher auf, so dass problemlos die Verschraubung zwischen den Längs- und Stirnblechen 4 und 5 erfolgen kann.
Weiterhin ist aus 4 ersichtlich, dass die Längsbleche 4 Öffnungen 14 aufweisen. Durch diese Öffnungen 14, die miteinander fluchtend angeordnet sind, können Spannstangen geführt werden, welche zusätzlich zu den Stirnblechen 5 dazu dienen, die beiden äußeren Längsbleche 4 in einem vorgegebenen Abstand zueinander zu halten. Über die Länge eines Längsblechs verteilt sind mehrere derartige Öffnungen 14 vorgesehen, so dass der Rahmen 3 beispielsweise vier Spannstangen aufweisen kann. Die Spannstangen sind so nah an den Oberkante der Längsbleche 4 vorgesehen, dass ein Ausweichen der Längsbleche 4 ausgeschlossen ist und somit sichergestellt ist, dass die gebogenen Kanten der Spiegelfläche 2 zuverlässig in den Aufnahmeräumen 11 der beiden äußeren Längsbleche 4 gehalten sind.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können parallel zu den beiden Stirnblechen 5 weitere Querbleche vorgesehen sein, die parallel zu den Stirnblechen 5 verlaufen. Durch entsprechend ausgestaltete Schlitze in diesen zusätzlichen Querblechen und in den Längsblechen 4 kann ein etwa fachwerkartiger Verbund zwischen sämtlichen Blechen geschaffen werden. Diese zusätzlichen Bleche halten zwischen den Stirnblechen 5 anstelle der erwähnten Spannstangen die Längsbleche 4 in dem vorgesehenen Abstand zueinander. Oder es kann vorgesehen sein, sowohl Spannstangen als auch Querbleche zwischen den beiden Stirnblechen 5 anzuordnen, wobei die Anzahl der verwendeten Spannstangen im Vergleich zur Anordnung von Spannstangen ohne zusätzliche Querbleche reduziert werden kann. Die Aufnahme von Kräften, um den Rahmen 3 und insbesondere dessen Aufnahmeräume 11 in der gewünschten, die Spiegelfläche 2 festlegenden Anordnung zu halten, kann in diesen Fällen ausschließlich mittels der Längsbleche 4 und der Querbleche einschließlich der Stirnbleche 5 erfolgen. Eine Verschraubung kann vorgesehen sein, um die einzelnen Bleche an Ort und Stelle zu halten. Diese Verschraubung kann beispielsweise in Form von Spannstangen erfolgen.
Aus 4 ist weiterhin ersichtlich, dass die Längsbleche 4 an ihrer Unterseite jeweils eine Ausnehmung 15 aufweisen, die dazu dient, eine Strebe der Hinterkonstruktion 7 aufzunehmen. Über die Länge der Längsbleche 4 sind zwei oder mehr derartige Ausnehmungen vorgesehen.
5 zeigt eine Ansicht von unten in eine Ecke des Rahmens 3. Ein äußeres Längsblech 4 ist ersichtlich, dessen untere Laschen 9 aus dieser Ansicht erkennbar sind, wobei auf den unteren Laschen 9 zunächst das Elastomer-Profil 8 aufliegt und auf bzw. in diesem Elastomer-Profil 8 dann die eigentliche Spiegelfläche 2 liegt. Über die Anlagelasche 12 ist ein Stirnblech 5 mit dem Längsblech 4 verbunden, wobei die hierzu vorgesehenen Schrauben in 5 nicht dargestellt sind. Auch das Stirnblech 5 weist untere Laschen 9 auf, auf denen die Spiegelfläche 2 aufliegt, wobei auch an dieser Stelle ein Profil 8 aus einem Elastomerwerkstoff vorgesehen ist, welches die Spiegelfläche 2 vor einem direkten Kontakt mit dem Material des Rahmens 3 schützt.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben auf den Eckbereich des Rahmens 3. Dabei ist ersichtlich, dass das Stirnblech 5 zwar untere Laschen 9 ausbildet, jedoch zwischen den unteren Laschen 9 keine oberen, abgewinkelten Laschen bildet, welche die Spiegelfläche 2 übergreifen. Vielmehr ist hier lediglich zwischen den unteren Laschen 9 das Material, welches die Fläche des Stirnblechs 5 bildet, stehen gelassen, so dass hier Zungen 16 gebildet sind, die beispielsweise das stirnseitige Profil 8 an Ort und Stelle halten, so dass auch thermische Bewegungen der Spiegelfläche 2 bzw. Relativbewegungen zwischen dem Rahmen 3 und der Spiegelfläche 2 nicht dazu führen können, dass sich die beiden stirnseitigen Profile 8 von der Spiegelfläche 2 ablösen können.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, an den Stirnblechen 5 in einer Ausgestaltung wie bei den Längsblechen 4 sowohl untere Laschen 9 als auch obere Laschen 10 zu bilden, so dass die Spiegelfläche 2 an ihren beiden Stirnkanten jeweils genauso in einem Aufnahmeraum 11 gehalten wird wie entlang ihrer gebogenen Längskanten.

Claims

Spiegelanordnung einer CSP-Rinne, mit einer Spiegelfläche, wobei die Spiegelfläche als Abschnitt einer CSP-Rinne gebogen verläuft und zwei gebogene Kanten sowie zwei Stirnkanten aufweist, und mit einer Halterung, an welcher die Spiegelfläche festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einen Rahmen (3) aufweist, welcher die gebogenen Kanten der Spiegelfläche (2) umfasst, derart, dass der Rahmen (3) zwei Aufnahmeräume (11) aufweist, wobei jeweils eine der beiden gebogenen Kanten der Spiegelfläche (2) innerhalb eines solchen Aufnahmeraums (11) verläuft, und wobei der Rahmen (3) die Spiegelfläche (2) in ihrer gebogenen Formgebung haltend formbeständig ausgestaltet ist.
Spiegelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche (2) eine gehärtete Glasscheibe aufweist, deren Schichtdicke höchstens 5 mm beträgt.
Spiegelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche (2) kalt gebogen mittels des Rahmens (3) in ihrer Form gehalten ist.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) gekantete Bleche aufweist, wobei mehrere Längsbleche (4) vorgesehen sind, deren zur Spiegelfläche (2) gerichteten Oberkanten konkav gebogen verlaufen, und wobei zwei Stirnbleche (5) vorgesehen sind, welche die Enden der Längsbleche (4) eine rechteckige Rahmenstruktur schaffend miteinander verbinden.
Spiegelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs- und Stirnbleche (4, 5) miteinander verschraubt sind.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) zwei Längsbleche (4) aufweist, die sich entlang der gebogenen Kanten der Spiegelfläche (2) erstrecken, und dass jedes dieser beiden Längsbleche (4) einen Aufnahmeraum (11) aufweist, der sich in Längsrichtung des Längsblechs (4) erstreckt und eine gebogene Längskante der Spiegelfläche (2) etwa U-förmig umgreift.
Spiegelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Blechmaterial des Längsblechs (4) erste, untere Laschen (9) gebogen sind, auf denen die Spiegelfläche (2) aufliegt und die in Längsrichtung des Längsblechs (4) voneinander beabstandet sind, wobei aus dem Blechmaterial des Längsblechs (4) zweite, obere Laschen (10) gebogen sind, welche die Spiegelfläche (2) übergreifen und die in Längsrichtung des Längsblechs (4) zwischen den ersten, unteren Laschen (9) angeordnet sind.
Spiegelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Blechmaterial des Längsblechs (4) erste, untere Laschen (9) gebogen sind, auf denen die Spiegelfläche (2) aufliegt und die jeweils durch eine U-förmigen Einschnitt im Blechzuschnitt begrenzt sind, welcher im Abstand von der Oberkante des Blechzuschnitts angeordnet ist, und dass aus der darüber bis zur Oberkante des Blechzuschnitts befindlichen Fläche eine obere Lasche gebogen ist, welche direkt oberhalb der unteren Lasche (9) angeordnet ist.
Spiegelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine obere Lasche (10) über zwei oder mehrere untere Laschen (9) hinweg erstreckt.
Spiegelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsblech (4) in dem Bereich zwischen den unteren Laschen (9) und der Oberkante des das Längsblech (4) bildenden Blechzuschnitts auf seiner gesamten Länge durchgehend umgebogen ist, derart, dass eine einzige durchgehende, als Deckleiste bezeichnete obere Lasche (10) geschaffen ist, welche die Spiegelfläche (2) übergreift.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden Aufnahmeräumen (11), die jeweils eine der beiden gebogenen Kanten der Spiegelfläche (2) umfassen, jeweils ein aus einem Elastomerwerkstoff bestehendes Profil (8) zwischen dem den jeweiligen Aufnahmeraum (11) bildenden Bauteil des Rahmens (3) und der Spiegelfläche (2) angeordnet ist.
Spiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche (2) mitsamt dem Rahmen (3) ein so genanntes Spiegelmodul bildet, und dass die Halterung, an welcher die Spiegelfläche (2) festgelegt ist, sowohl den fest mit der Spiegelfläche (2) verbundenen Rahmen (3) aufweist sowie eine Hinterkonstruktion (7), welche das Spiegelmodul trägt und welche derart beweglich ist, dass das Spiegelmodul in unterschiedlichen Stellungen ausrichtbar ist.