DE102012024369A1 - Solar system for conversion of solar radiation energy into electrical energy for heating water, has collecting lenses with hollow lens halves connected by hinge, and light and heat sensitive elements arranged as photo cells in lens halves - Google Patents
Solar system for conversion of solar radiation energy into electrical energy for heating water, has collecting lenses with hollow lens halves connected by hinge, and light and heat sensitive elements arranged as photo cells in lens halves Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Solarsystem, dass in verschiedenen Grössen günstig herzustellen, dessen Wirkungsgrad hoch ist und das ohne oder mit billigen Sonnennachführsystemen funktioniert.The invention relates to a solar system that produce cheap in various sizes, the efficiency is high and works with or without cheap Sonnennachführsystemen.
Die Solartechnik beschreibt die Nutzbarmachung der Sonnenenergie mittels technischer Hilfsmittel.Solar technology describes the utilization of solar energy by means of technical aids.
Bekannt sind nach dem Stand der Technik in der Photovoltaik die Umwandlung der Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie (Solarstrom) durch Solarzellen untrschiedlicher Bauart, die Erwärmung von Wasser oder anderen Speichermedien durch Sonnenkollektoren, die planmässige bautechnische Nutzung durch Wintergärten und Passivhäuser und die Umwandlung der solarthermischen Energie in mechanische Energie mit Hilfe eines Stirlingmotors.According to the state of the art in photovoltaics, the conversion of the sun's radiant energy into electrical energy (solar power) by solar cells of unequal construction, the heating of water or other storage media by solar panels, the planned construction use by conservatories and passive houses and the conversion of solar thermal Energy into mechanical energy with the help of a Stirling engine.
Ferner ist es seit langem bekannt, dass mit Sammellinsen aus Glas und Kunststoff das Sonnenlicht gebündelt werden kann, so dass die durch die Linse fallenden Lichstrahlen in einem als Brennpunkt bezeichneten Ort zusammentreffen, in dem in kürzester Zeit hohe Temperaturen entstehen. Nachteilig ist dabei, dass die herkömmlichen Linsen aus Glas oder Kunststoff aufwändig hergestellt werden müssen und in grösserer Form durch die Menge an verwendetem Kunststoff oder Glas und das aufwendige Polieren teuer sind.Furthermore, it has long been known that the sunlight can be bundled with collecting lenses made of glass and plastic, so that the light rays falling through the lens meet in a location designated as a focal point, in which high temperatures arise in no time. The disadvantage here is that the conventional lenses made of glass or plastic must be made consuming and expensive in larger form by the amount of plastic or glass used and the costly polishing.
Weiterhin muss eine Linse in der richtigen Position zur Sonne und dem Gegenstand oder dem Medium gehalten werden, der oder das im Brennpunkt erhitzt werden soll. Bei längerzeitiger Nutzung als Solarsystem muss die Sammellinse der Sonne nach Jahreszeit und Tageszeit nachgeführt werden, hier sind für Sonnenkollektoren schon verschiedenen teure stromversorgt – und gesteuerte Systeme bekannt.Furthermore, a lens must be held in the proper position relative to the sun and the object or medium to be heated at the focal point. For longer-term use as a solar system, the condenser lens of the sun after season and time of day must be tracked, here are already known for solar panels various expensive power - and controlled systems.
Weiterhin ist z. B. aus Pfadfinderbüchern, Jugendfilmen und Wissenschaftssendungen bekannt, dass aus kreisrunden Brillengläsern, die zusammengelegt und in dessen Hohlraum durchsichtige Flüssigkeit gefüllt wird, ein Linsenkörper entsteht, der als Brennglas nutzbar ist. Auch sind Linsensysteme für Telefone bekannt, die aus flexiblem Kunststoff bestehen und flüssigkeitsgefüllt sind. Sie verändern ihre Brennweite wenn die anliegende Stromspannung verändert wird. So kann die Linsenform für z. B. Nahaufnahmen angepasst werden.Furthermore, z. B. Scout books, youth films and science programs known that from circular lenses, which is folded and filled in the cavity transparent liquid, a lens body is formed, which is usable as a burning glass. Also lens systems are known for phones that are made of flexible plastic and are filled with liquid. They change their focal length when the applied voltage is changed. Thus, the lens shape for z. B. close-ups adapted.
Ausgehend von den Mängeln der verwendeten Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Solarsystem anzugeben dass in verschiedenen Grössen günstig herzustellen, dessen Wirkungsgrad hoch ist und das ohne oder mit einem einfachen, mechanischen oder elektrischen Sonnennachführsystem funktioniert.Based on the shortcomings of the technique used, the invention has the object to provide a solar system that produce cheap in different sizes, the efficiency is high and works with or without a simple, mechanical or electrical Sonnennachführsystem.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine oder mehrere Sammellinsen die aus zwei hohlen, durch ein Scharnier und einen Dichtring verbunden sind, Linsenhälften die über Gewinde oder Stecksysteme verfügen, aus einem Teller mit entsprechenden Steckelementen und einer durchsichtigen Hülle bestehen, aus einer linsenförmigen Plastiktüte und Flüssigkeit bestehen, aus einem Teller, darauf festgeklebten durchsichtigen Körpern und einer durchsichtigen Hülle bestehen, im oder am Linsenkörper über Verbindungselemente oder Verbindungslaschen verfügen, aus mit Seilen zum Bogen gespannten Rippen, einer Hülle bestehen und flüssigkeitgefüllt sind, aus einer mit Bohrungen versehenen Satellitenschüssel durchsichtigen Planen bestehen und flüssigkeitsgefüllt sind, Teil einer Kunststoffolie dern linsenförmige Kammern flüssigkeitsgefüllt sind, einzeln oder als Linsenobjekt mit einem schwimmfähigen Körper in dem Balasttanks angeordnet sind, verbunden ist, aus einem durch Bohrungen verbundenen Kammersystem und verformbarer Linsenhülle besteht aus verspannten Stahlskelletten, einer Durchsichtigen Hülle bestehen und wassergefüllt sind, aus Linsenhälften bestehen, in denen Dehnungselemente oder licht- und wärmeempfindliche Elemente wie Photozellen oder Siliziumzellen angeordnet sind, aus Klebstoff, Kunstharz, Glas oder Kunststoff oder flüssigkeitsgefüllt sind und in oder an einem Positionierungkörper – oder Gestell in Form einer drehbaren Scheibe, einem Floss, einer Gewindestange, an einem Bügel fest oder dreh- oder schieb- oder ziehbar angeordnet sind, und durch ein, über ein Seil mit einem Gewicht, oder über hydraulisch betätigte Systeme wie Hebel, Flüssigkeitsbehältnisse und Schwimmkörper, oder über Federn, Getriebe, oder motorbetrieben sind oder über Vorrichtungselemente wie Dehnkörper in mit einem halbkugelförmigen Gitter abgeschatteten Kammern in denen Bimetallelemente oder Flüssigkeiten mit niederem Siedepunkt angeordnet sind, verfügen, oder über eine modifizierte Quarzuhr die über die Zeiger verschiedene zu Stellmotoren gehörende Stromkreise schliesst und an diesem Solarsystem wärmeisolierte Räume oder Behältnisse angeordnet sind, die über Armaturen wie Rohrleitungen und Vorrichtungen oder Maschinen wie Dampfmaschinen oder Sterlingmotoren verfügen, die eine sukkzessive, kontrollierte Wärmenutzung ermöglichen und immobil im Brennpunkt der mit einer Verschattung ausgestatteten Linse oder in Nähe des Solarsystems oder mobil auf Gleisen, Wagen oder an Kränen aufgehängt oder als Teil eines Hauses angeordnet sind.This object is achieved according to the invention in that one or more collecting lenses which are made of two hollow, connected by a hinge and a sealing ring, lens halves which have threaded or plug systems, consist of a plate with corresponding plug-in elements and a transparent shell, from a lenticular plastic bag and liquid, consisting of a plate, transparent bodies adhered thereto and a transparent cover, having in or on the lens body connecting elements or connecting straps, ribs tensioned with cables to form the bow, a casing and filled with liquid, made transparent by a bored satellite dish Planes exist and are liquid-filled, part of a plastic film lenticular chambers are liquid-filled, individually or as a lens object with a buoyant body are arranged in the Balasttank, is connected from a consists of bored chamber system and deformable lens shell consists of strained steel skeleton, a transparent shell and water-filled, consist of lens halves in which expansion elements or light and heat sensitive elements such as photocells or silicon cells are arranged, made of adhesive, synthetic resin, glass or plastic or liquid-filled are and in or on a positioning body - or frame in the form of a rotatable disc, a float, a threaded rod, fixed to a bracket or rotatably or slidably or drawably arranged, and by a, over a rope with a weight, or over hydraulically actuated systems such as levers, fluid containers and floats, or via springs, gears, or motorized, or via device elements such as strainers in hemispherical lattice shadowed chambers in which bimetallic or low boiling point fluids are disposed are, or have a modified quartz clock which closes the hands of different circuits belonging to servomotors and this solar system thermally insulated rooms or containers are arranged, which have fittings such as piping and devices or machinery such as steam engines or Sterling engines, which one successively controlled Enable heat use and immobile suspended in the focus of the lens equipped with a shading or in the vicinity of the solar system or mobile on tracks, wagons or cranes or arranged as part of a house.
Die SammellinseThe condenser lens
In einfacher Ausformung sind zwei hohlen Linsenhälften (
In einer anderen Ausführung verfügen die Linsenhälften am Rand über ein Stecksystem oder entsprechende Gewinde, so dass sie unter Wasser zusammengeschraubt oder gestecktwerden, um eine blasenfreie Befüllung der Linse zu ermöglichen. In einer besonderen Ausformung wird zur Herstellung der flüssigkeitsbeeinhaltenden Linse ein aus durchsichtigem Material hergestellter kreisförmiger Teller (
In einer anderen Ausformung bestehen die Linsenhälften aus lichtdurchlässigem Klebstoff oder Kunstharz, der zur Herstellung der Linse in einer linsenförmigen Vertiefung eines Werkstückes aufgebracht wird und dort aushärtete. Die entstandenen Linsenhälften werden mit einem Dichtring versehen über ein Scharnier miteinander verbunden und mit Wasser gefüllt. Hier können auch spezielle thermoplastische Kunsstoffe mit geringem Schmelzpunkt Verwendung finden.In another embodiment, the lens halves are made of translucent adhesive or synthetic resin, which is applied to produce the lens in a lenticular recess of a workpiece and cured there. The resulting lens halves are provided with a sealing ring connected by a hinge and filled with water. Here also special thermoplastic Kunsstoffe can be used with low melting point.
In einer einfachen Form besteht die Linse aus einer durchsichtigen Plastiktüte in die farblose Flüssigkeit mit einem durchsichtigen Geliermittel gegeben wird. Die Tüte wird zwischen zwei plankonvexe Linsenhälften gelegt, bis der Verfestigungsprozess in der Flüssigkeit abgeschlossen ist, so dass die Tüte ihre Linsenform beibehält. In günstiger Weise ist die Flüssigkeit und das in ihr enthaltene Mittel so beschaffen, dass der in der Tüte ausgehärtete Linsenkörper aus der ihn formenden Tüte entnommen werden kann und an der Luft glasklar aushärtet. In einer weiteren Ausführungsform bestehen die Linsenkörper aus altem Fensterglas, dass auf einen plankonvexen Stahllinsenkörper gelegt und mit einem Gasbrenner erhitzt wird, so dass das Glas sich im flüssigen erhitzen Zustand der Linsenform anpasst. In einer andern Form werden preisgünstig herzustellende durchsichtige Glaskugeln unterschiedlichen Durchmessers so auf einer kreisrunden Glasscheibe angeklebt, dass sie in ihrer Kontur eine halbrunde Linse bilden. Über die Kugeln wird eine durchsichtige Folie gelegt, die den Linsenraum abschliesst, Auch diese Linse wird aus zwei Hälften zusammengesetzt und mit Wasser befüllt.In a simple form, the lens consists of a clear plastic bag into which colorless liquid with a clear gelling agent is added. The bag is placed between two plano-convex halves of the lens until the solidification process in the fluid is complete so that the bag retains its lens shape. Conveniently, the liquid and the agent contained in it are such that the hardened in the bag lens body can be removed from the bag forming it and cures in the air crystal clear. In a further embodiment, the lens bodies consist of old window glass, which is placed on a plano-convex steel lens body and heated with a gas burner, so that the glass adapts in the liquid heated state of the lens mold. In another form, transparent glass spheres of different diameters, which are inexpensive to produce, are glued on a circular glass pane in such a way that they form a semicircular lens in their contour. Over the balls a transparent film is placed, which closes the lens space, also this lens is composed of two halves and filled with water.
In einer Form sind an den Linsen Verbindungssysteme ausgeformt, so dass sie ohne zusätztlichen Körper zusammengesteckt, geschoben oder geschraubt werden, und zusammen eine festgelegte Form wie z. B. einen Halbkreis bilden. Diese Verbindungselemente bestehen entweder aus biegbarem, verformbarem Material, sie haben Gelenk- und Drehpunkte oder sind als Führungssystem wie z. B. eine Schwalbenschwanzführung mit entsprechend grossem in gewisser Toleranz beweglichem Gegenstück an der daneben angeordnetetn Lise ausgeformt.In one form connecting systems are formed on the lenses so that they are assembled, pushed or screwed without additional body, and together form a fixed shape such. B. form a semicircle. These fasteners consist either of flexible, deformable material, they have joint and pivot points or are as a guide system such. B. formed a dovetail guide with a correspondingly large in certain tolerance movable counterpart to the arranged next Lise.
In einer einfachen Form sind die Linsen an ihrer planen Kante als Kunststoffring oder Folie ausgebildet, in der Bohrungen angeordnet sind, so dass die Linsen überlappend miteinander verschraubt werden. Hier wird mit entspechend kleinen Schrauben und Gummiunterlagsscheiben bei härterem Linsenmaterial ein, für die Form des Solarkraftwerkes notwendiger Verschiebeweg oder Biegeweg ermöglicht. In einer anderen Anordnung werden mehrere flüssigkeitsgefüllte Sammellinsen auf einem Gestell angeordnet und miteinander verklebt, anschliessend wird das Solarsystem ohne das Gestell am Betriebsort aufgestellt.In a simple form, the lenses are formed on their planar edge as a plastic ring or foil, are arranged in the holes, so that the lenses are screwed together overlapping each other. Here, with correspondingly small screws and rubber washers with harder lens material, a displacement path or bending path necessary for the shape of the solar power plant is made possible. In another arrangement, a plurality of liquid-filled collecting lenses are arranged on a frame and glued together, then the solar system is set up without the frame at the site.
In einer anderen Form besteht der Grundkörper aus kreuz oder sternartig zueinander angeordneten Plexiglasstäben, die mit einem Reifen oder einem durchsichtigen Nylonseil entweder kreisrund oder als Sehne über ihre Länge an ihrem nach aussen weisenden Ende befestigt, so unter Spannung gesetzt werden, dass sie einen Bogen bilden. Auch bei diesem Modell wird eine lichtdurchlässige Folie auf die Konstruktion gespannt, die beiden Linsenhälften verbunden, abgedichtet und mit Wasser befüllt. Für stabilere, grössere Linsenkonstruktionen wird die Technik mit Metallstreben und entsprechend stabilen Drähten oder Stahlseilen ausgeführt. Durch die Spanntechnik erreicht man mit sehr geringem Aufwand die für die Sammellinse benötigte konkave Aussenform. Für die kostengünstige Produktion wird dieses Verfahren angewendet, um aus vielen zum Bogen gespannten Streben eine genaue linsenförmige Form herzustellen, in die dann Glas, Kunststoff oder andere Stoffe eingebracht und durch giessen, erhitzen oder andere Verbindungs- oder Umformungsarten zu Linsenschalen oder Linsenkörpern geformt werden.In another form, the base body consists of plexiglas rods arranged in a cross or a star shape, which are fastened with a tire or a transparent nylon cord either circular or as a chord along its length at its outwardly pointing end, so that they form an arc , Also in this model, a translucent film is stretched on the construction, the two lens halves connected, sealed and filled with water. For more stable, larger lens designs, the technique is carried out with metal struts and correspondingly stable wires or steel cables. The clamping technique achieves the concave outer shape required for the convergent lens with very little effort. For cost-effective production, this method is used to produce from many strained to the bow struts a precise lenticular shape, in which then glass, plastic or other materials are introduced and molded by casting, heating or other types of compound or forming into lens shells or lens bodies.
In einer günstigen Form wird eine Satellitenschüssel, als Grundkörper für eine Sammellinse genutzt. In die Schüssel werden hunderte Bohrungen nebeneinander angebracht, so dass ein linsenförmiges Sieb entsteht. In der Schale wird eine Kunststofffolie angeordnet, sie kann hineingeklebt werden. Eine weitere durchsichtige Folie wird über die Schüssel gespannt und an deren Rand befestigt, anschliessend wird der Linsenkörper aus den Folien mit Wasser befüllt und abgedichtet. Die Satellitenschüssel stabilisiert die Linse, gibt ihr die richtige Form und kann vom Sonnenlicht durchschienen werden. Die Satellitenschüsseln sind weit verbreitet, kostengünstig herzustellen und aus leicht bearbeitbarem Material gefertigt. Je nach erwünschter Sammellinsenform werden zwei Satellitenschüsseln mit Linsenkörper zusammengeschraubt, so dass eine bikonvexe Linse entsteht.In a favorable form is a satellite dish, as a base for a condenser lens used. Hundreds of holes are placed side by side in the bowl, creating a lenticular screen. In the shell, a plastic film is placed, it can be glued into it. Another transparent film is stretched over the bowl and attached to the edge, then the lens body is filled from the films with water and sealed. The satellite dish stabilizes the lens, gives it the right shape and can be shined by the sunlight. The satellite dishes are widely used, inexpensive to manufacture and made of easily machinable material. Depending on the desired collecting lens shape, two satellite dishes are screwed together with lens body, so that a biconvex lens is formed.
Die Linsen sind in einer weiteren Ausführungsform Teil einer Kunststofffolie (
In einer weiteren Ausformung werden die Sammellinsen die halbkugelförmig verbunden, so dass, auch wenn das Gebilde gedreht wird, immer, egal wo die Sonne steht, eine Linse mit Sonnenlicht beaufschlagt wird, so benötigt man kein Sonnennachführsystem.In a further embodiment, the converging lenses are connected in a hemispherical manner, so that even when the structure is rotated, no matter where the sun is, a lens is exposed to sunlight, no sun tracking system is required.
In einer weiteren Ausführungsform wird das halbkugelförmige Linsengebilde oder ein es der anderen Ausführungsformen des Linsensystemes mit einem schwimmfähigen Körper (
In einer weiteren Ausführungsform befinden sich die einzelnen Linsen auf eigenen Gestellen, ihr Brennpunkt liegt auf einem Behältnis, das unter den verschiedenen Linsen durchführt und ein Medium wie beispielsweise Wasser, Öl oder Gas enthält. So ist es möglich, sichere Brandschutzvorrichtungen für jede Linse einzeln anzuordnen. Gleichzeitig ist es bei dieser Ausführuung möglich, dass die Linsen bei Sonneneinstrahlung zu verschiedenen Zeiten an verschiedenen Orten verschiedenen Prozesse erledigen. Bei einer Linse wird Trinkwasser erzeugt dann mit der zweiten wird ein Sterlingmotor betrieben, der Pumpen mit Strom versorgt um das Trinkwasser in Rohrsystemen zu befördern. In einer günstigen Ausführungsform wird im Linsensystem, das Behältnis, in dem sich das erhitzte Medium oder der Gegenstand befinden, mit einem angeschlossenen Raum oder Behältnis verbunden, das warmisoliert ist, so dass die Wärme des Mediums oder des Gegenstandes über längere Zeit erhalten bleibt und nach und nach genutzt werden kann, wenn die Sonne nicht scheint. In diesen Raum oder dieses Behältnis sind verschiedenen Systeme wie ein Warmwassersystem für Häuser, Dampfkessel zum Betrieb einer Dampfmaschine oder die Anordnung eines Sterlingmotors zur Gewinnung von mechanischer Energie zum Betrieb eines Generators zur Erzeugung von elektrischem Strom integriert.In another embodiment, the individual lenses are on their own racks, their focus is on a container that performs under the various lenses and contains a medium such as water, oil or gas. So it is possible to arrange safe fire protection devices for each lens individually. At the same time it is possible in this Ausführuung that the lenses do in sunlight at different times at different locations different processes. One lens produces potable water and the other uses a Sterling engine to power pumps to pump drinking water into piping systems. In a favorable embodiment, in the lens system, the container in which the heated medium or article is located is connected to a connected space or container which is thermally insulated so that the heat of the medium or article is maintained for a long time and after and can be used after when the sun is not shining. In this room or this container, various systems such as a hot water system for houses, steam boilers for operating a steam engine or the arrangement of a sterling motor to obtain mechanical energy for operating a generator for generating electricity are integrated.
In einer besonderen Ausführungsform besteht die Linse aus einem Kammernsystem und einer verformbaren Kunststoffhülle. Diese Linse ist in ihrer Position fest verankert, aus einem Behältnis fliesst Wasser in die erste Kammer und verändert die Aussenform der Linse so, dass sie als Sammellinse mit einem exakten Brennpunkt zur Sonne ausgerichtet ist. Die Kammern, die aus lichtdurchlässigem Material bestehen, sind durch Öffnungen miteinander verbunden. Durch diese Öffnungen fliesst klare Flüssigkeit langsam in die nächste Kammer, so dass sich der Linsenkörper entsprechend dem Sonnenlauf verändert. Ein grosser Flüssigkeitstank versorgt die Linse mit dem durch sie fliessenden Wasser oder einer anderen lichtdurchlässigen Flüssigkeit.In a particular embodiment, the lens consists of a chamber system and a deformable plastic sheath. This lens is firmly anchored in position, water flows from a container into the first chamber and changes the outer shape of the lens so that it is aligned as a converging lens with an exact focus to the sun. The chambers, which are made of translucent material, are connected by openings. Through these openings clear liquid flows slowly into the next chamber, so that the lens body changes according to the sun's course. A large liquid tank supplies the Lens with the water flowing through it or other translucent liquid.
In einer weiteren Form die für sehr grosse Linsen vorgesehen ist, werden Stahlskelette in Linsenform aufgebaut, in Trage – und Schwenkgelenke gehängt und das Gebilde mit einer lichtdurchlässigen Folie bespannt. In diesem Hohlkörper wird lichtduchlässige Flüssigkeit angeordnet, Sammellinsen mit eine Durchmesser von dreissig Meter sind damit herstellbar. Auch hier werden Holme mit einem Stahlseil, das an ihren Enden befestigt ist unter Spannung gesetzt, so dass ein gleichmässig gewölbtes bogenförmiges Profil entsteht. Die sternförmig zueinander angeordneten Holme bilden ein konkav geformtes Gebilde, dass mit einem gleichfömig aufgebauten Gegenstück verbunden den eigentlichen Linsenkörper bilden.In another form, which is intended for very large lenses, steel skeletons are set up in lens form, hung in carrying and pivoting joints, and the structure is covered with a translucent film. In this hollow body lichtduchlässige liquid is arranged, converging lenses with a diameter of thirty meters are thus produced. Here, too, spars are tensioned with a steel cable fastened at their ends, so that a uniform arcuate profile is created. The star-shaped mutually arranged spars form a concave-shaped structure that connected to a gleichfömig constructed counterpart form the actual lens body.
In einer besonderen Form bestehen die Linsen aus einem verformbaren Kunststoff, in den Dehnungselemente eingearbeitet sind. Diese Dehnungselemente bestehen aus Bimetallstreifen, Bimetallfedern, sind Kammern, in denen Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt angeordnet. Diese Linse steht in einer Fassung unbewegt und grob zum jahresbedingten Stand der Sonne ausgerichtet. Fallen Sonnenstrahlen auf die Linse dehnen sich die Dehnelemente aus und verformen die mit ihr verbundenen Linsenoberfläche so, dass die ganze Linse exakt zur Sonne so ausgerichtet ist, dass ein scharfe umrissener Brennpunkt auf dem zu erhitzenden Gut entsteht.In a special form, the lenses are made of a deformable plastic, are incorporated in the expansion elements. These expansion elements consist of bimetal strips, bimetallic springs, chambers in which arranged liquids with low boiling point. This lens is in a version unmoved and roughly aligned to the year-related state of the sun. When the sun's rays fall on the lens, the stretching elements expand and deform the lens surface connected to it so that the entire lens is aligned exactly with the sun so that a sharp outlined focal point is created on the material to be heated.
In ähnlicher Form sind im Linsenkörper photoelektrischen Elementen wie Siliziumzellen oder Photoelektroden angeordnet, die den Stand der Sonne registrieren und elektrische Signale an Stellmotoren senden, die die gesamte, wasserbefüllte Linse in die richtige Position zur Sonne schwenkt und sie der Sonne nachführt.Similarly, in the lens body are arranged photoelectric elements such as silicon cells or photoelectrodes which register the state of the sun and send electrical signals to servomotors, which swings the entire water-filled lens into position to the sun and tracks the sun.
In einer weiteren Ausführung ist die wassergefüllte Linse in ihrer Schwenkvorrichtung so angeordnet, dass si grob zum jahreszeitlichen Stand der Sonne ausgerichtet ist. Sie ist mit einem Nachführsystem bestehend aus einem Solarpanel mit segmentierten einzeln angesteuerten Solarmodulen oder einer Platte mit Photosensoren, die den Einfall der Sonne registrieren und in elektrische Signale umsetzen können. Über diesen Solarmodul oder Photozellenplatten wird ein Gitter angeordnet, so dass immer nur eine Zelle, dem Stand der Sonne entsprechend mit Sonnenlicht beschienen wird. Das System erkennt, wo die Sonne zu welchem Zeitpunkt steht und führt die Linse über Stellmotoren der Sonne nach.In a further embodiment, the water-filled lens is arranged in its pivoting device so that it is roughly aligned with the seasonal state of the sun. It is equipped with a tracking system consisting of a solar panel with segmented individually controlled solar modules or a plate with photosensors that can register the sun's incidence and convert it into electrical signals. A grid is arranged above this solar module or photocell plates, so that only one cell at a time is illuminated with sunlight in accordance with the state of the sun. The system detects where the sun is at which point in time and follows the lens via sun actuators.
In einer anderen Ausführungsform sind an dem Schwenkgestell in dem die grosse Wassergefüllte Linse angeordnet ist vertikal und horizontal wasserbeinhaltende Behältnisse angeordnet, durch eine kleine Bohrung in den Behältern tropft das Wasser in einen Auffangbehälter, und die Linse neigt sich dem Sonnenstand entsprechend in die richtige Position. Am nächsten Tag werden die Behälter erneut mit Wasser gefüllt und die Linse kann einen weiteren Tag betrieben werden.In another embodiment, on the pivot frame in which the large water-filled lens is arranged vertical and horizontal water-containing containers arranged through a small hole in the containers, the water drips into a receptacle, and the lens tilts according to the position of the sun in the correct position. The next day, the containers are filled again with water and the lens can be operated for another day.
Die SonnennachführsystemeThe sun tracking systems
In einer einfachen Ausführung wird auf dem Boden zwei zueinander parallel stehende Bügel aufgebaut, hierzu werden zwei Holme aus Metall oder Holz mit je einem Seil als Sehne zu zwei Bögen gespannt. Die Bögen werden auf dem Boden befestigt oder in den Boden so eingegraben, dass zwischen den Bogenkörpern eine Bahn entsteht, die dem Lauf der Sonne entspricht. Für diese Konstruktion wird um die Sammellinse ein Seil gelegt, mit diesem Seil wird die Linse zwischen die beiden Bögen gelegt. Das Seil ist mit einem Gewicht verbunden, das in ein ausgegrabenes Loch hängt. Die beiden Bögen sind mit Harz getränkt so dass die sich zwischen ihnen drehende Linse nicht durchdrehen kann. Das Gewicht ist so gewählt, dass es die durch ihr Gewicht zwischen die beiden Bügel gedrückte Linse entsprechend der Geschwindigkeit des Sonnenlaufes vom rollend vom Startpunkt zum Endpunkt zieht. Am Ende eine Tages wird die Linse erneut mit dem Seil umwickelt und am nächsten Morgen vorne zwischen die Bügel gesetzt. Der Vorgang beginnt erneut.In a simple embodiment, two mutually parallel bracket is built on the floor, this two spars of metal or wood, each with a rope as a chord to two sheets stretched. The arches are fixed to the ground or buried in the ground in such a way that a path is created between the arches that corresponds to the course of the sun. For this construction, a rope is placed around the condenser lens, with this rope, the lens is placed between the two arches. The rope is connected to a weight hanging in an excavated hole. The two sheets are soaked with resin so that the rotating between them lens can not spin. The weight is chosen to pull the lens pressed by its weight between the two brackets according to the speed of the sun's course from rolling from the starting point to the end point. At the end of a day, the lens is rewound with the rope and set in the fore next morning between the stirrups. The process starts again.
In einer weiteren Ausfomung werden auf einer tellerförmigen, drehbar gelagerten Scheibe (
In einer weiteren Form wird am Rand der tellerförmigen, die Linsen tragenden Scheibe eine dünne Schnur oder ein Seil (
Für Betriebsorte, an denen wenige Resourcen verfügbar sind, wird an die Scheibe (
Für ein mechanisch mehrere Wochen selbsttätig laufendes Solarsystem wird an der Scheibe die umwickelnde Schnur (
Für eine andere Ausführungsform wird die Linse in einem Gestell angeordnet, das um einen vertikal auf dem Boden stehenden Gegenstand wie einer Gewindestange (
Ohne Sonnennachführung kommt das Solarsystem aus, in dem in einer Ausführungsform auf der schräg gestellten tellerförmigen Scheibe (
In einer weiteren Ausformung werden auf der schräg stehenden Scheibe (
Aber auch aus dem Stand der Technik bekannte Sonnennachführsysteme sind mit der Linsenscheibe betreibbar, Hier kann die Neigung der Achse entsprechend der Jahreszeit und die Linsenposition mit der Scheibe entsprechend der Tageszeit verstellt werden. But also known from the prior art Sonnennachführsysteme can be operated with the lens disk, Here, the inclination of the axis can be adjusted according to the season and the lens position with the disc according to the time of day.
In anderer Ausformung verfügt das System über Bügel (
In einer weiteren Form wird die Sammellinse in ein, aus mehreren mit Gelenken verbundenen Stangen (
In anderer Form werden in zwei rechtwinklig zueinander angeodneten trommelartigen Körpern die Dehnungselemente wie Bimetallfedern oder Flüssigkeitskammern integriert und mit Blechen separiert, so dass auch hier nur ein Dehnungselement je nach Stand der Sonne erhitzt wird. Die Linse ist über Gestänge mit den trommelfömigen Körpern verbunden und wird mit der Ausdehnung der Dehnkörper der Sonne kontinuierlich nachgeführt.In another form, the expansion elements such as bimetal or liquid chambers are integrated and separated with sheets in two at right angles to each other angeodneten drum-like bodies, so that here only one expansion element is heated depending on the position of the sun. The lens is connected via linkage with the drum-shaped bodies and is continuously tracked with the expansion of the elongated body of the sun.
In einer weiteren Ausfomung wird eine gewöhnliche Quarzuhr als Sonnennachfühsstem verwendet. Über dem Ziffernblatt befindet sich eine Trommel, über die mehrere stromleitende Bahnen aus zum Beispiel Kupferdraht gezogen sind. An den Zeigern befindet sich ein stromleitender Draht, der mit dem bewegten Zeiger an der Trommel über die entsprechende Leitungen einen Stromkreis schliesst und so über Stellmotoren die Linse, die in einem Gestell angeordnet ist, der Sonne nachführt.In another embodiment, an ordinary quartz watch is used as a sun tracking tool. Above the dial is a drum, over which several current-conducting tracks are pulled out of, for example, copper wire. At the hands is a current-conducting wire, which closes a circuit with the moving pointer to the drum via the corresponding lines and so via actuators the lens, which is arranged in a frame, the sun tracks.
In einer besonderen Ausformung wird zur Herstellung der flüssigkeitsbeeinhaltenden Linse ein aus durchsichtigem Material hergestellter kreisförmiger Teller (
In einer weiteren Ausführung wird Meerwasser genutzt, um eine grosse Sammellinse zu bauen. Hierzu wird ein Stahlgestell (
In einer weiteren Form einer mit Meerwasser gefüllten Sammellinse werden im Linsenkörper selbst Luftkammern angeordnet, die ein Aufstellen der mit Wasser gefüllten Linse ermöglichen. Die Ausrichtung zur Sonne erfolgt über in dieser Anmeldung beschriebenen Sonnennachfürsysteme, es ist aber auch möglich in Strandnähe solch eine Linse aufzubauen und in ihrem Brennpunkt das zu erhitzende Gut zu positionieren. Überall, wo Meerwasser zur Verfügung steht, kann auf diese Weise mit geringen Mitteln Trinkwasser erzeugt oder beispielsweise gekocht werden. Die Lichtdurchlässigkeit von handelsüblichen, durchsichtigen Kunststofffolien ist nicht optimal das wird allerdings durch den grösseren Durchmesser der Linse kompensiert.In another form of a condenser lens filled with seawater, air chambers are arranged in the lens body itself, which allow the water-filled lens to be set up. The alignment with the sun takes place via Sonnennachfürsysteme described in this application, but it is also possible to build such a lens near the beach and to position the object to be heated at its focal point. Wherever seawater is available, drinking water can be produced or cooked, for example, with little resources. The translucency of commercially available, transparent plastic films is not optimal but this is compensated by the larger diameter of the lens.
Der wärmeisolierte Raum, das wärmeisolierte BehältnisThe heat-insulated room, the heat-insulated container
In einer weiteren Ausführungsform wird der zu erhitzende Gegenstand oder das zu erhitzende Medium der oder das die Wärme speichert mit einem wärmeisolierten Behältnis oder Raum umgeben, sodass ein schnelles Abfliessen der Wärme aus dem erhitzen Körper oder dem Medium verhindert wird. Dazu sind aus dem Stand der Technik bekannte Methoden, Werkstoffe und Verfahren anwendbar. Der erhitzte Körper, beispielhaft sei hier ein zur Rotglut erhitzter Stahlträger genannt, dient als Wärmespeicher für die weitere Verwendung. Über geeignete Apparaturen wird über längere Zeit, in der die Sonne nicht scheint, Wasser erhitzt, das Haus geheizt, aber auch Wärme zum Betreiben eines Stirlingmotors verwendet.In a further embodiment, the object to be heated or the medium to be heated, or the heat storing the heat is surrounded with a thermally insulated container or space, so that a rapid flow of heat from the heated body or the medium is prevented. For this purpose, known from the prior art methods, materials and methods are applicable. The heated body, which may be referred to here as a red-hot steel carrier, serves as a heat store for further use. Suitable equipment is used to heat water over a long period of time when the sun is not shining, to heat the house but also to use heat to power a Stirling engine.
In einer Form ist um das Medium, den Gegenstand oder das Behältnis, das sich im Brennpunkt der Linse befindet ein wärmeisoliertes Behältnis oder ein wärmeisolierter Raum angeordnet, in dem das erhitzte Gut oder der erhitzte Gegenstand nach dem Erwärmen bei hohen Temperaturen länger gelagert wird. Das Behältnis ist mit den aus der Technik bekannten Mitteln wämeisoliert, dabei wird das Innere des Behältnisses ähnlich wie bei einer Isolierkanne durch ein Vakuum von der Aussenumgebung getrennt, oder es wird mit verschiedenen hitzeresistenten Dämmaterialien ausgekleidet. An oder in diesem Behältnis werden in günstiger Form Anlagen installiert, die die Wärme des in dem Behältnis befindlichen Gegenstandes oder des Mediums für weitere Prozesse nutzen. Ein Sterlingmotor erzeugt über einen elektrischen Generator Strom, Rohrleitungen führen Wasser zum Beheizen eines Hauses am heissen Körper vobei, auch eine Dampfmaschine in Kombination mit einem elektrischen Generator ist hier angeordnet. Bei dieser Konstruktion wird die Solaranlage in unmittelbarer Nachbarschaft zum Verbrauchsort aufgestellt, sie ist in einfacher Form Teil eines Hauses, die wärmeisolierten Räume oder Behältnisse sind als Heizräume aus Metall und verfügen ebenfalls über eine Wärmedämmung zur Aussenseite des Hauses.In a form, a heat-insulated container or a heat-insulated space is arranged around the medium, the object or the container, which is located at the focal point of the lens, in which the heated Good or the heated object after heating at high temperatures is stored longer. The container is heat insulated with the means known in the art, while the interior of the container is similar to a vacuum jug separated by a vacuum from the outside environment, or it is lined with various heat-resistant insulating materials. On or in this container plants are installed in a favorable form, which use the heat of the container in the object or the medium for further processes. A Stirling engine generates electricity via an electric generator, piping carries water to heat a house on the hot body, and a steam engine in combination with an electric generator is also arranged here. In this construction, the solar system is placed in the immediate vicinity of the place of consumption, it is in a simple form part of a house, the heat-insulated rooms or containers are as heating chambers made of metal and also have a thermal insulation to the outside of the house.
Die TransportsystemeThe transport systems
In Ländern mit vielen Sonnentagen in denen noch Dampflokomativen vohanden sind, werden mit den grossen Sammellinsen Wassertanks erhitzt, der unter Druck stehende Dampf wird für verschiedenen Anwendungen und den Antrieb der Dampflokomotiven verwendet. In mobiler Form werden grosse Linsen auf die Lokomotive oder angehängte Wagen, zur Sonne ausgerichtet oder in grosser Zahl so angeordnet, dass immer eine Linse zur Sonne exakt ausgerichtet ist. Wie beschrieben, können mehrere Lupen über Verbindungselemente einen Halbkreis bilden, so dass, gleich, in welcher Richtung der Zug fährt, immer ein gebündelter Lichtstrahl auf einem im Zentrum des Halbkreises liegendes Behältnis mit Wasser oder einem anderen zu erhitzenden Gut liegt. Mit dieser Konstruktion kann auch ein Generator angetrieben werden, der elektrischen Strom zum Antrieb der Lokomotive liefert.In countries with many days of sunshine in which steam locomotives are still available, the large collecting lenses heat water tanks, and the pressurized steam is used for various applications and for driving the steam locomotives. In mobile form, large lenses on the locomotive or attached car, aligned with the sun or arranged in large numbers so that always a lens is aligned with the sun exactly. As described, several magnifying glasses can form a semicircle via connecting elements, so that, no matter in which direction the train travels, a bundled light beam always lies on a container in the center of the semicircle with water or another product to be heated. With this construction, a generator can be driven, which provides electric power to drive the locomotive.
In einer besonderen Ausführungsform für Systeme mit grossen Sammellinsen wird das Behältnis oder der Körper der im Brennpunkt der Linse erhitzt wird, auf Schienen oder speziellen Fahrzeugen gelagert, so dass sie im erhitzten Zustand aus dem Brennpunkt der Linse heraus in einen wärmeisolierten Raum geschoben oder gezogen werden können. Bei sehr grossen Systemen wird der Behälter oder der zu erhitzende Gegenstand auf Schienen gelagert, die einen Anschluss an das Schienennetz der Bahn haben. Nach dem Erhitzen im Brennpunkt wird das erhitzte Gut wärmeisoliert und per Bahn an den Nutzungsort verbracht. Auf diese Weise kann das erhitzte Gut schnellstmöglich an verschiedene Orte transportiert und dort weiterverwendet werden. Andersherum werden Linsensysteme mit Abschattungssystemen entlang vohandener Wege, Strassen oder Schienen aufgebaut, unter ihnen fährt das jeweilige Fahrzeug mit dem zu erhitzenden Gut unter den Brennpunkt der Linse, Das Verschattungssystem der Linse wird geöffnet das Gut wird erhitzt, wärmeisoliert und zum Bestimmungsort weitertransportiert. Teil dieses Systems ist es, dass die erhitzten Gegenstände oder Medien systematisch an Speicherorten vorbeigeführt werden, in denen die Wärme für weitere Prozesse genutzt wird. Beispielsweise kann damit über eine Dampfmaschine oder einen Sterlingmotor Duckluft erzeugt werden, die über längere Zeit die Energie speichern und z. B. für druckluftbetriebene Fahrzeuge genutzt werden kann.In a particular embodiment for systems with large converging lenses, the container or body heated at the focal point of the lens is stored on rails or special vehicles so that they are pushed or pulled out of the focal point of the lens in a heated condition into a thermally insulated space can. In very large systems, the container or article to be heated is stored on rails which have a connection to the railway track network. After heating at the focal point, the heated material is thermally insulated and transported by rail to the place of use. In this way, the heated material can be transported as quickly as possible to different locations and used there. On the other hand lens systems are built with shading systems along vohandener roads, roads or rails, under them drives the respective vehicle with the goods to be heated under the focus of the lens, the shading system of the lens is opened, the goods are heated, thermally insulated and transported to the destination. Part of this system is that the heated objects or media are systematically routed past storage locations where the heat is used for further processes. For example, it can be generated via a steam engine or a Sterling engine Duckluft that store the energy over a long time and z. B. can be used for compressed air-powered vehicles.
Für die verschiedenen Prozesse, die mit dem erhitzen Gut betrieben oder unterstützt werden, wird ähnlich einem Schlüssel Schloss – System der zu erhitzende Gegenstand an den Prozess angepasst. Beispielhaft sei ein Stahlträger genannt, der mit dem Solarsystem auf hohe Temperaturen erhitzt wird und dann mit geringerem Energieaufwand weiterverarbeitet werden kann. Das zu erhitzende Gut kann jeden Agregatszustand haben, flüssige Salzlake, wie sie in Kollektoren Verwendung findet, gasfömige Stoffe, die Prozesse z. B. in der chemischen Insustrie beeinflussen oder eben feste Köper, die die Wärme aufnehmen und speichen. Die Form der zu erwärmenden Gegenstände wird in einer günstigen Form den isolierten Wärmeräumen des Hauses angepasst. So werden Systeme möglich, in denen Standards leichter festzulegen und einzuhalten sind.For the various processes operated or assisted with heating Well, similar to a key lock system, the object to be heated is adapted to the process. By way of example, a steel beam is called, which is heated to high temperatures with the solar system and can then be further processed with less energy. The goods to be heated can have any Agregatszustand, liquid brine, as it is used in collectors, gasfömige substances, the processes z. As in the chemical industry influence or just solid twill, which absorb the heat and spokes. The shape of the objects to be heated is adapted in a favorable form the isolated heat rooms of the house. This enables systems in which standards are easier to define and comply with.
Sinnvoll ist es, die Solaranlagen in sonnenreichen Gebieten konzentriert zu betreiben, hier können Feuerschutzmassnahmen mit verschiedenen Systemen kostengünstig verbunden werden, in einer Ausformung befindet sich über einer Solaranlage beziehungsweise dem Brennpunkt der Linse ein Behältnis mit Sand, der bei kritischen Situationen und Brandgefahr auf das Gut im Brennpunkt abgelassen wird.It makes sense to operate the solar systems concentrated in sunny areas, here fire protection measures can be connected to different systems cost, in a formation is located above a solar system or the focal point of the lens a container of sand, in critical situations and fire hazard to the good is drained at the focal point.
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