DE202009007793U1 - Solarkollektor - Google Patents

Solarkollektor Download PDF

Info

Publication number
DE202009007793U1
DE202009007793U1 DE202009007793U DE202009007793U DE202009007793U1 DE 202009007793 U1 DE202009007793 U1 DE 202009007793U1 DE 202009007793 U DE202009007793 U DE 202009007793U DE 202009007793 U DE202009007793 U DE 202009007793U DE 202009007793 U1 DE202009007793 U1 DE 202009007793U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
absorber
solar collector
lens
collector according
trough
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202009007793U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kark AG
Original Assignee
Kark AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kark AG filed Critical Kark AG
Priority to DE202009007793U priority Critical patent/DE202009007793U1/de
Priority to PCT/EP2010/003338 priority patent/WO2010139460A2/de
Publication of DE202009007793U1 publication Critical patent/DE202009007793U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • F24S23/31Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/425Horizontal axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/80Accommodating differential expansion of solar collector elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/10Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
    • F24S70/12Details of absorbing elements characterised by the absorbing material made of metallic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/60Details of absorbing elements characterised by the structure or construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/60Thermal insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/88Multi reflective traps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/13Transmissions
    • F24S2030/134Transmissions in the form of gearings or rack-and-pinion transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/60Details of absorbing elements characterised by the structure or construction
    • F24S2070/62Heat traps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

Solarkollektor (1) umfassend eine lineare Linse (2) zur Bündelung von auf die Linse (2) auftreffender Sonnenstrahlung zu einer Fokuslinie (3) und eine entlang der Fokuslinie (3) der Linse (2) erstreckte Absorbereinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbereinrichtung (10) ein zur Linse (2) geöffnetes Trägerprofil (11) umfasst und in dem Trägerprofil (11) ein Absorber (20) vorgesehen ist, wobei der Absorber (20) auf seiner der Linse (2) zugewandten Seite eine sich entlang der Fokuslinie (3) erstreckende muldenförmige Ausbildung (21) aufweist und parallel zur muldenförmigen Ausbildung (21) wenigstens zwei Durchflusskanäle (25) zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums vorgesehen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Solarkollektor umfassend eine lineare Linse und eine Absorbereinrichtung in der Fokuslinie der Linse.
  • Aus dem Stand der Technik sind Solarkollektoren bekannt, bei denen einfallende Sonnenstrahlung durch lineare Linsen auf eine Fokuslinie fokussiert werden. Entlang dieser Fokuslinie ist eine Absorbereinrichtung angeordnet. Die auf die Absorbereinrichtung auftreffende, gebündelte Sonnenstrahlung erwärmt die Absorbereinrichtung, die wiederum die Wärme durch Wärmeübertragung an ein durch die Absorbereinrichtung strömendes Wärmeträgermedium abgibt. Die im erhitzten Wärmeträgermedium gespeicherte Energie kann dann beispielsweise mithilfe von Wärmetauschern nutzbar gemacht werden.
  • Die bekannten Absorbereinrichtungen weisen einen nicht-optimalen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Strahlungsenergie in nutzbare Wärmeenergie auf. So wird u. a. ein Teil der eintreffenden Sonnenstrahlung reflektiert und nicht in Wärme umgewandelt.
  • Ausgehend von dem Eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einem Solarkollektor mit linearer Linse und Absorbereinrichtung zu schaffen, bei der der Wirkungsgrad der Absorbereinrichtung und damit auch der des gesamten Solarkollektors erhöht ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Demnach betrifft die Erfindung ein Solarkollektor umfassend eine lineare Linse zur Bündelung von auf die Linse auftreffende Sonnenstrahlung zu einer Fokuslinie und eine entlang der Fokuslinie der Linse erstreckender Absorbereinrichtung, wobei die Absorbereinrichtung ein zur Linse geöffnetes Trägerprofil umfasst und in dem Trägerprofil ein Absorber vorgesehen ist, der auf seiner der Linse zugewandten Seite eine sich entlang der Brennlinie erstreckende muldenförmige Ausbildung aufweist und parallel zur muldenförmigen Ausbildung wenigstens zwei Durchflusskanäle zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums vorgesehen sind.
  • Der Wirkungsgrad des Absorbers wird zum einen durch das Vorsehen der muldenförmigen Ausbildung, zum anderen durch das Vorsehen wenigstens zweier Durchflusskanäle erhöht.
  • Durch die muldenförmige Ausbildung kann erreicht werden, dass von der Oberfläche des Absorbers im Bereich der muldenförmigen Ausbildung reflektierte Einstrahlung nicht mehr oder in geringerem Maße an die Umgebung abgegeben wird. Durch entsprechende Ausgestaltung der muldenförmigen Ausbildung kann nämlich erreicht werden, dass zunächst reflektierte Sonnenstrahlung ein zweites Mal auf den Absorber auftrifft. Sonnenstrahlung, die beispielsweise am tiefsten Punkt der muldenförmigen Ausbildung reflektiert wird, kann im Bereich der Seitenwand der muldenför migen Ausbildung ein zweites Mal auf den Absorber auftreffen. Wenigstens ein Teil der zunächst reflektierten Sonnenstrahlung kann dabei absorbiert werden, womit sich die Gesamtsumme der absorbierten Sonnenstrahlung erhöht.
  • Um diesen Effekt zu verstärken ist es bevorzugt, wenn die muldenförmige Ausbildung einen bauchigen Querschnitt senkrecht zur Brennlinie aufweist. „Bauchig” im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass die Breite der muldenförmigen Ausbildung an einem Punkt in der muldenförmigen Ausbildung größer ist, als die Breite der Öffnung der muldenförmigen Ausbildung. Die Wahrscheinlichkeit, dass von der Linse kommende Sonnenstrahlung nach einer ersten Reflektion innerhalb der muldenförmigen Ausbildung ein zweites Mal auf die Wand der muldenförmigen Ausbildung auftrifft, wird dadurch erhöht. Die Öffnung der muldenförmigen Ausbildung weist vorzugsweise eine Breite von 20 bis 40 mm, weiter vorzugsweise 25 bis 35 mm, weiter vorzugsweise 30 mm auf. Die maximale Breite der bauchigen, muldenförmigen Ausbildung beträgt vorzugsweise 35 bis 55 mm, weiter vorzugsweise 40 bis 50 mm, weiter vorzugsweise 45 mm.
  • Um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen, kann vorgesehen sein, den Absorber im Bereich der muldenförmigen Ausbildung wärmeabsorbierend zu behandeln. Dies kann beispielsweise durch das Aufbringen schwarzer, gut wärmeleitender Farbe geschehen.
  • Erfindungsgemäß wird der Wirkungsgrad des Absorbers weiter erhöht, indem wenigstens zwei Durchflusskanäle vorgesehen sind. Gegenüber einem einzigen Durchflusskanal, wie er im Stand der Technik Verwendung findet, bietet das Vorsehen wenigstens zweier Durchflusskanäle bei gleich bleibender (Gesamt-)-Querschnittsfläche eine größere Kontaktfläche zwischen Wärmeträgermedium und Absorber. Der Wärmeaustausch wird dadurch verbessert. Außerdem lassen sich höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Wärmeträgermediums in den Durchflusskanälen erreichen ohne das die Zieltemperatur des Wärmeträgermediums, d. h. die Temperatur die das Wärmeträgermedium nach durchlaufen des Absorbers aufweist, reduziert werden müsste. Es wird eine schnellere Wärmeaufnahme durch das Wärmeträgermedium erreicht.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn die Durchflusskanäle jeweils einen Durchmesser von 4 bis 10 mm, vorzugsweise 5 bis 9 mm, weiter vorzugsweise 6 bis 8 mm aufweisen.
  • Um eine gute Wärmeübertragung zwischen muldenförmiger Ausbildung und den Durchflusskanälen zu gewährleisten, ist es bevorzugt, den Absorber aus dem Vollen zu fertigen, wobei vorzugsweise die Durchflusskanäle dann als Bohrungen ausgeführt sind und/oder die muldenförmige Ausbildung gefräst ist.
  • Es ist bevorzugt, wenn der Absorber aus Kupfer gefertigt ist. Kupfer weist gute Wärmeleitfähigkeiten auf und ist aufgrund einer Warmfestigkeit bzw. Streckgrenze bei 350°C von bis zum RP0,2 = 240 μ/mm2 für die zu erwartenden Temperaturen ausreichend wärmebeständig. Außerdem ist ein Absorber aus Kupfer gut korrosionsbeständig. Ein Absorber kann bevorzugt zwischen 6 und 10 m lang sein.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Absorber in einem Trägerprofil gelagert wird. Dies bietet den Vorteil, dass der Absorber selbst keine strukturellen Kräfte aufnehmen muss, sondern diese vom Trägerprofil übernommen werden können. Damit kann der Absorber einzig und allein für einen maximalen Wirkungsgrad in Bezug auf die Energieumwandlung optimiert werden. Das Trägerprofil ist zur Linse hin geöffnet, d. h. auf seiner der Linse zugewandten Seite ist am Trägerprofil eine Aufnahme für den Absorber vorgesehen. Die Aufnahme kann als Nut ausgeführt sein. Bei dem Trägerprofil kann es sich beispielsweise um ein U-Profil han deln, dessen offene Seite der Linse zugewandt ist und in dem der Absorber zu liegen kommt.
  • Damit die Temperaturbelastung des Trägerprofils möglichst gering gehalten wird, ist vorzugsweise zwischen Absorber und Trägerprofil eine Isolierung vorgesehen. Die Isolierung hat weiterhin zur Folge, dass weniger Wärmeenergie vom Absorber an dem Trägerprofil übertragen und von dort an die Umgebung abgegeben wird. Ein Wärmeverlust wird so verhindert. Durch die Isolierung wird die gewünschte Wärmeübertragung von Absorber zum Wärmeträgermedium begünstigt.
  • Der Absorber ist vorzugsweise gegenüber der Isolierung und/oder dem Trägerprofil zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmeausdehnungen verschiebbar gelagert. Im Laufe eines Tag-Nacht-Zyklus variiert die Temperatur des Absorbers erheblich. Der Absorber unterliegt daher großen Wärmedehnungsschwankungen, die ungleich denen des Trägerprofils und/oder der Isolierung sind. Indem der Absorber verschiebbar gelagert ist, werden Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der einzelnen Bauteile vermieden.
  • Für eine kostengünstige Herstellung ist es bevorzugt, wenn das Trägerprofil als stranggepresster Aluminiumträger ausgeführt ist.
  • Es ist bekannt, dass Solarkollektoren mit einer Linse und einem Absorber der Sonne nachgeführt werden müssen. Ansonsten ist nicht sichergestellt, dass sich der Absorber in der Fokuslinie der Linse befindet und tatsächlich Energie gewonnen werden kann.
  • Es ist möglich, der Solarkollektor um eine Achse im Bereich der Linse schwenkbar gelagert ist und die Durchflusskanäle der Absorbereinrichtung durch flexible Schläuche angebunden sind. Die Absorbereinrichtung und die Linse sind dabei drehfest miteinan der verbunden. Wenn nun die Sonne im Verlauf eines Tages wandert, kann der Solarkollektor nachgeführt werden, so dass die Absorbereinrichtung immer in der Fokuslinie der Linse bleibt. Über die Anbindung durch die flexiblen Schläuche kann weiterhin das Wärmeträgermedium durch die Durchflusskanäle geleitet werden.
  • Alternativ ist es möglich, die Linse und den Absorber drehfest zu verbinden und an wenigstens einem Ende der Absorbereinrichtung einen Abschlussdeckel vorzusehen, der einen hohlen Lagerzapfen aufweist, wobei die Durchflusskanäle über Anschlussrohre, die vorzugsweise einen Wärmeausgleichsbogen aufweisen, an dem hohle Lagerzapfen angeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform lässt sich der Solarkollektor zusammen mit der Absorbereinrichtung um die Achse, die durch den Lagerzapfen verläuft, schwenken. Dazu ist vorzugsweise an beiden Ende der Absorbereinrichtung je ein Abschlussdeckel mit einem Lagerzapfen vorgesehen. Die Drehachse des Solarkollektors verläuft dann durch beide Lagerzapfen und der Solarkollektor kann durch Drehung entlang dieser Achse der Sonne nachgeführt werden.
  • Zur Anbindung der Durchflusskanäle ist vorgesehen, dass der Lagerzapfen hohl ausgeführt ist, und durch Anschlussrohre mit den Durchflusskanälen verbunden ist. Ein in den Hohlraum des Lagerzapfens eingebrachtes Wärmeträgermedium kann durch die Anschlussrohre in die Durchflusskanäle gelangen. Durch den vorzugsweise vorgesehenen vergleichbaren Anschlussdeckel am anderen Ende der Absorbereinrichtung kann das Wärmeträgermedium abfließen. Es ist aber auch möglich, den Hohlraum im Lagerzapfen zweizuteilen, wobei der eine Teil der Zuführung, der andere Teil dem Abfluss des Wärmeträgermediums dient. Die Anbindung des Lagerzapfens an eine Zuleitung und/oder einen Abfluss kann durch eine geeignete Drehverbindung erfolgen.
  • Es ist bevorzugt, wenn es sich bei der linearen Linse um eine lineare Fresnel-Linse handelt. Bei dem Wärmeträgermedium kann es sich bevorzugt um Wärmeträgeröl oder Wasserdampf handeln.
  • Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Schnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Solarkollektor;
  • 2 eine Detailvergrößerung der Absorbereinrichtung des Solarkollektors aus 1;
  • 3 ein Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarkollektors;
  • 4 eine Detailvergrößerung der Absorbereinrichtung des Solarkollektors aus 3; und
  • 5 eine teilweise seitliche Schnittansicht der Absorbereinrichtung aus 4.
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarkollektors 1 in einer Schnittansicht dargestellt. Der Solarkollektor 1 umfasst eine lineare Linse, deren Fokuslinie senkrecht zur Zeichnungsebene durch den Punkt 3 verläuft. In 1 ist der Strahlengang einzelner Strahlen 9 beim senkrechten Auftreffen der Sonnenstrahlung auf den Solarkollektor 1 dargestellt. Diese Strahlen werden alle in der Fokuslinie 3 gebündelt. Der Abstand zwischen Linse 2 und Fokuslinie 3 beträgt ca. 1.000 mm.
  • Die lineare Linse 2 ist als Fresnel-Linse ausgeführt. Die lineare Linse 2 ist lösbar an einem Aufnahmerahmen 4 befestigt. Aufgrund der lösbaren Befestigung an dem Aufnahmerahmen 4 lässt sich die lineare Linse 2 bei Beschädigung einfach ersetzen.
  • Mit der Linse 2 über die Tragarme 5 fest verbunden ist eine Absorbereinrichtung 10. Die Absorbereinrichtung 10 verläuft entlang der Fokuslinie 3 und erstreckt sich somit ebenfalls senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Absorbereinrichtung 10 kann eine Länge von 4 bis 10 m aufweisen.
  • Der Solarkollektor 1 ist um die Achse 5, die parallel zur Fokuslinie 3 im Bereich der linearen Linse 2 bzw. deren Aufnahme 4 verläuft, drehbar gelagert. Die Achse 5 verläuft also senkrecht zur Zeichnungsebene. Aufgrund der drehbaren Lagerung lässt sich der Solarkollektor 1 der Sonne nachführen, so dass sich die Absorbereinrichtung 10 immer entlang der Fokuslinie 3 befindet.
  • In 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Absorbereinrichtung 10 aus 1 wiedergegeben. Die Absorbereinrichtung 10 umfasst ein Trägerprofil 11, das als zur linearen Linse 2 geöffnetes U-Profil ausgestaltet ist. Das Trägerprofil 11 ist aus Aluminium gefertigt und kann stranggepresst sein. An der Außenseite des Trägerprofils 11 sind Anschlussstücke 13 vorgesehen, an die die Tragarme 5 zur Verbindung mit der linearen Linse 2 bzw. deren Befestigungsrahmen 4 (vgl. 1) befestigt werden können.
  • In dem Trägerprofil 11 ist der von Isoliermaterial 12 teilweise umgebene Absorber 20 verschiebbar gelagert. Die Verschiebbarkeit dient dem Ausgleich unterschiedlicher Wärmeausdehnungen von Trägerprofil 11, Isoliermaterial 12 und/oder Absorber 20. Je nach Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Komponenten kann die Verschiebbarkeit zwischen Trägerprofil 11 und Isoliermaterial 13 oder zwischen Isoliermaterial 12 und Absorber 20 vorgesehen sein.
  • Der Absorber 20 weist eine muldenförmige Ausbildung 21 auf, die bauchig ausgeführt ist. Das bedeutet, dass die Breite der Öffnung (angedeutet durch den Doppelpfeil 22) geringer ist, als die Breite 23 im Inneren der muldenförmigen Ausbildung. Die muldenförmige Ausbildung 21 erstreckt sich entlang der Fokuslinie 3.
  • Ein beispielhaft dargestellter durch die lineare Linse 2 abgelenkte Sonnenstrahl 9' trifft im Bereich der muldenförmigen Ausbildung 21 auf den Absorber 20 auf und wird dort teilweise absorbiert, teilweise reflektiert. Der reflektierte Strahl 9'' trifft noch ein zweites Mal im Bereich der muldenförmigen Ausbildung 21 auf den Absorber 20 und kann dort wenigstens teilweise absorbiert werden. Indem der Strahl 9', 9'' „zweimal” absorbiert wird, ist der Absorptionsgrad insgesamt erhöht und es geht bei der erwünschten Energiewandlung von Strahlungsenergie zu Wärmeenergie weniger Energie durch Verluststrahlung verloren. Bereits hierdurch wird eine Steigerung des Wirkungsgrades des gesamten Solarkollektors 1 erreicht.
  • Um den Absorptionsgrad im Bereich der muldenförmigen Ausbildung 21 weiter zu erhöhen, kann die Oberfläche des Absorbers 20 in diesem Bereich wärmeabsorbierend behandelt sein. Beispielsweise kann dort gut wärmeleitende, schwarze Farbe aufgetragen sein.
  • Damit die von der Linse 2 kommende Strahlung auf den Absorber 20 treffen kann, ist der Absorber 20 zumindest im Gereicht der Öffnung der muldenförmigen Ausbildung 21 frei von der Isolierung 12. Der Absorber 20 wird durch die Sonnenstrahlung 9 aufgeheizt.
  • Durch den Absorber 20 verlaufen parallel zur Fokuslinie 3 bzw. zur muldenförmigen Ausbildung 21 vier Durchflusskanäle 25. Jeder dieser Durchflusskanäle 25 ist kreisrund im Querschnitt und weist einen Durchmesser von 4 bis 6 mm auf. Durch die Durchflusskanäle 25 wird Wärmeträgermedium geleitet, wobei es zu einem Wärmeübergang vom Absorber 20 zum Wärmeträgermedium an der Wand 26 der Durchflusskanäle 25 kommt. Indem – anders als im Stand der Technik – nicht nur ein Durchflusskanal vorgesehen ist, kann bei gleich bleibendem Gesamtquerschnitt die an der Wärmeübertragung aktiv beteiligte Fläche (die Wand 26 der Durchflusskanäle 25) vergrößert werden. Damit wird die Wärmeübertragung insgesamt erhöht, was sich positiv auf den Wirkungsgrad des Solarkollektors auswirkt. Außerdem lassen sich höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Wärmeträgermediums durch die Durchflusskanäle 25 erreichen, was sich ebenfalls positiv auf die Wärmeübertragung auswirkt.
  • Der Absorber 20 ist aus dem Vollen gefertigt, wobei die Durchflusskanäle 25 als Bohrungen ausgeführt sind und die muldenförmige Ausbildung 21 gefräst ist. Der Absorber 20 besteht aus Kupfer.
  • Zur Anbindung der einzelnen Durchflusskanäle 25 an eine Zuleitung oder einen Abfluss sind flexible Schläuche (nicht dargestellt) vorgesehen. Aufgrund dieser flexiblen Schläuche ist die Schwenkbarkeit des Solarkollektors 1 (vgl. 1) gegeben.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarkollektors 1 dargestellt. Wiederum ist hierbei die lineare Linse 2 inklusive einer Aufnahmevorrichtung 4 mit der Absorbereinrichtung 10 über starre Tragarme 6 drehfest verbunden. Die Absorbereinrichtung 10 erstreckt sich entlang der Fokuslinie 3 der linearen Linse 2 in einem Abstand von ca. 1.000 mm. Der Solarkollektor ist entlang einer Achse 5, die parallel zur Fokuslinie 3 im Bereich der Absorbereinrichtung 10 schwenkbar in einem Bereich von ±80° gelagert.
  • Die Absorbereinrichtung 10 aus 3 ist in 4 vergrößert dargestellt. Der Absorber 20 der Absorbereinrichtung 10 ist gleich dem Absorber 20 aus dem ersten Ausführungsbeispiel (vgl. 1 und 2). Gleiches gilt für die Lagerung des Absorbers 20 im Trägerprofil 11 sowie das Vorsehen einer Isolierung 12. Es wird daher auf die obigen Ausführungen verwiesen.
  • Das Trägerprofil 11, der Absorber 20 mitsamt Isolierung 12 aufnimmt, weist einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von ca. 180 mm auf. Aufgrund dieses Kreisquerschnittes ist das Trägerprofil 11 besonders verwindungssteif. Neben der U-förmigen Aufnahme 14 für den Absorber, aufgrund derer das Trägerprofil 11 zur Linse 2 hin geöffnet ist, weist das Trägerprofil 11 über den Umfang verteilte T-förmige Einbuchtungen 15 auf. An diesen Einbuchtungen 15 können die Tragarme 6 befestigt werden.
  • In 5 ist eine seitliche Schnittansicht der Absorbereinrichtung 10 aus 4 dargestellt, wobei der Schnitt durch die Achse 5 verläuft und lediglich der Endbereich der Absorbereinrichtung 10 dargestellt ist.
  • Die Absorbereinrichtung 10 wird durch einen Abschlussdeckel 30 begrenzt. Der Abschlussdeckel 30 umgreift die Absorbereinrichtung 10 mit einem Bund 31 und ist an diesem mit Schrauben 32 befestigt. Die Schrauben 32 können z. B. in die Einbuchtungen 15 am Trägerprofil 11 eingreifen.
  • Weiterhin ist am Abschlussdeckel 30 ein hohler Lagerzapfen 33 vorgesehen. Durch den Lagerzapfen 33 verläuft die Achse 5, um die der gesamte Solarkollektor 1 geschwenkt werden kann.
  • Die Durchflusskanäle 25 im Absorber 20 der Absorbereinrichtung 10 sind über Anschlussrohre 34 mit dem Lagerzapfen verbunden. Die Anschlussrohre 34 weisen dabei Wärmeausgleichsbögen 35 auf, mit dem Verschiebungen des Absorbers 20 gegenüber dem Trägerprofil 11 bzw. dem Abschlussdeckel 30 aufgrund von Wärmeausdehnungen ausgeglichen werden können. Indem der Lagerzapfen 33 über die Anschlussrohre 34 mit Durchflusskanälen 25 verbunden ist, kann der Lagerzapfen 33 zur Zuleitung des Wärmeträgermediums in den Durchflusskanälen 25 verwendet werden.
  • Der Lagerzapfen 33 ist in einem Lagerbock 40 gelagert, wobei der Lagerbock 40 zur einfacheren Montage zweiteilig ausgeführt ist. Damit der Solarkollektor 1 schwenkbar bleibt, muss eine Drehkupplung 41 vorgesehen sein, mit der das Wärmeträgermedium von einer Zuleitung in den Lagerzapfen 33 und somit die Durchflusskanäle 25 eingebracht werden kann.
  • Zur automatischen Nachführung des Solarkollektors 1 ist an dem Abschlussdeckel 30 ein Zahnsegment 37 vorgesehen, in den ein Stellmotor (nicht dargestellt) eingreifen kann.
  • Am gegenüberliegenden Ende der Absorbereinrichtung 10 ist eine ähnliche Konstruktion mit Abschlussdeckel 30 und hohlem Lagerzapfen 33 vorgesehen. Diese dient dann dem Abfluss des Wärmeträgermediums.

Claims (13)

  1. Solarkollektor (1) umfassend eine lineare Linse (2) zur Bündelung von auf die Linse (2) auftreffender Sonnenstrahlung zu einer Fokuslinie (3) und eine entlang der Fokuslinie (3) der Linse (2) erstreckte Absorbereinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbereinrichtung (10) ein zur Linse (2) geöffnetes Trägerprofil (11) umfasst und in dem Trägerprofil (11) ein Absorber (20) vorgesehen ist, wobei der Absorber (20) auf seiner der Linse (2) zugewandten Seite eine sich entlang der Fokuslinie (3) erstreckende muldenförmige Ausbildung (21) aufweist und parallel zur muldenförmigen Ausbildung (21) wenigstens zwei Durchflusskanäle (25) zur Durchleitung eines Wärmeträgermediums vorgesehen sind.
  2. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die muldenförmige Ausbildung (21) einen bauchigen Querschnitt aufweist.
  3. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (20) im Bereich der muldenförmigen Ausbildung (21) wärmeabsorbierend behandelt ist.
  4. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflusskanäle (25) jeweils einen Durchmesser von 4 bis 10 mm, vorzugsweise 5 bis 9 mm, weiter vorzugsweise 6 bis 8 mm aufweisen.
  5. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (20) aus dem Vollen gefertigt ist, wobei vorzugsweise die Durchflusskanäle (25) als Bohrungen ausgeführt sind und/oder die muldenförmige Ausbildung (21) gefräst ist.
  6. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (20) aus Kupfer ist.
  7. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerprofil (11) ein U-Profil ist.
  8. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Trägerprofil (11) und Absorber (20) eine Isolierung (12) vorgesehen ist.
  9. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (20) gegenüber der Isolierung (13) und/oder dem Trägerprofil (11) zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmeausdehnungen verschiebbar gelagert ist.
  10. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerprofil (11) als stranggepresster Aluminiumträger ausgeführt ist.
  11. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkollektor (1) um eine Achse im Bereich der Linse (2) schwenkbar gelagert ist und zur Anbindung der Durchflusskanäle (25) flexible Schläuche vorgesehen sind.
  12. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (2) gegenüber dem Absorber (20) drehfest ist und an wenigstens einem Ende der Absorbereinrichtung (10) ein Abschlussdeckel (30) vorgesehen ist, der einen hohlen Lagerzapfen (33) aufweist, wobei die Durchflusskanäle (25) über Anschlussrohre (34), die vorzugsweise einen Wärmeausgleichsbogen (35) aufweisen, an dem hohlen La gerzapfen (33) angeschlossen sind und der Solarkollektor (1) um die Achse (5) durch den Lagerzapfen (33) drehbar gelagert ist.
  13. Solarkollektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Linse (2) eine Fresnel-Linse ist.
DE202009007793U 2009-06-03 2009-06-03 Solarkollektor Expired - Lifetime DE202009007793U1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202009007793U DE202009007793U1 (de) 2009-06-03 2009-06-03 Solarkollektor
PCT/EP2010/003338 WO2010139460A2 (de) 2009-06-03 2010-06-02 Solarkollektor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202009007793U DE202009007793U1 (de) 2009-06-03 2009-06-03 Solarkollektor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202009007793U1 true DE202009007793U1 (de) 2010-10-21

Family

ID=42993850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202009007793U Expired - Lifetime DE202009007793U1 (de) 2009-06-03 2009-06-03 Solarkollektor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE202009007793U1 (de)
WO (1) WO2010139460A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012000209A1 (de) * 2012-01-03 2013-07-04 Schubs GmbH Verfahren und vorrichtung zur effizienten speicherung von solarenergie
CN112484324A (zh) * 2015-04-01 2021-03-12 G·A·蒂博特 太阳能收集系统及其方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068392A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Jfe Steel Corp 太陽光集熱管およびそれを用いた太陽光集熱器
DE102015002243A1 (de) 2015-02-21 2016-08-25 Peter Ninnemann Konzentrierender Solarkollektor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982527A (en) * 1974-01-02 1976-09-28 Cheng Chen Yen Method and apparatus for concentrating, harvesting and storing of solar energy
US4116224A (en) * 1977-01-21 1978-09-26 Lupkas Raymond R Solar energy collection device
SU1573317A1 (ru) * 1988-08-15 1990-06-23 Дагестанский Филиал Государственного Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского Солнечный коллектор
DE8911484U1 (de) * 1989-09-27 1990-10-25 Moosmann, Josef, 7741 Tennenbronn Absorbervorrichtung für eine Wärmepumpe
JP4417354B2 (ja) * 2006-07-19 2010-02-17 株式会社 日本自然エネルギー開発 集熱板及び熱交換器
DE202007017351U1 (de) * 2007-12-11 2009-04-16 Kark Ag Dacheindeckung aus Sonnenschutzelementen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012000209A1 (de) * 2012-01-03 2013-07-04 Schubs GmbH Verfahren und vorrichtung zur effizienten speicherung von solarenergie
CN112484324A (zh) * 2015-04-01 2021-03-12 G·A·蒂博特 太阳能收集系统及其方法
CN112484324B (zh) * 2015-04-01 2022-08-09 G·A·蒂博特 太阳能收集系统及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010139460A2 (de) 2010-12-09
WO2010139460A3 (de) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2805425C3 (de) Sonnenkollektor mit Sonnenfolgemitteln
DE102009039021A1 (de) Parabolrinnenkollektor
EP0015487A1 (de) Einrichtung zur Nutzbarmachung von Solarwärme
CH704005A2 (de) Sonnenkollektor mit einer ersten Konzentratoranordnung und gegenüber dieser verschwenkbaren zweiten Konzentratoranordnung.
DE2835196A1 (de) Heizgeraet zur ausnutzung von sonnenenergie
DE202009007793U1 (de) Solarkollektor
DE202006003399U1 (de) Hybridkollektor
DE10248064B4 (de) Solar-Receivervorrichtung zur solarthermischen Erhitzung eines Wärmeaufnahmemediums
DE202007017351U1 (de) Dacheindeckung aus Sonnenschutzelementen
DE19916514B4 (de) Nachführbarer Sonnenkollektor
DE102012000209A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur effizienten speicherung von solarenergie
DE102004020850B4 (de) Röhrenkollektor zur Absorption von Lichtenergie
DE2649792A1 (de) Absorberrohr
EP2585770B1 (de) Solarabsorber, solarabsorbervorrichtung und solarkollektor
DE7508887U (de) Sonnenkollektor
DE102006038560A1 (de) Röhrenkollektoranordnung
DE102011017276A1 (de) Absorberrohr für Kollektoren und/oder Reflektoren eines solarthermischen Kraftwerks
EP2053321A1 (de) Kollektoranordnung
DE102016200034A1 (de) Parabolrinnenkollektormodul, Parabolrinnenkollektoreinheit sowie solarthermisches Kraftwerk
WO2015154912A1 (de) Solarthermischer speicherkollektor
DE202006012734U1 (de) Röhrenkollektoranordnung
DE202007018995U1 (de) Kollektoranordnung
DE2704047A1 (de) Waermetauscher, insbesondere zur aufnahme von sonnenenergie
CH593463A5 (en) Solar heater absorbent at front and insulated at rear - with panel of rod-shaped convergent lenses parallel to front surface
WO2010122009A2 (de) Solaranlage

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20101125

R156 Lapse of ip right after 3 years

Effective date: 20130101