DE202010017250U1 - Three-dimensional solar power plant (DSKW) - Google Patents

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Abstract

Dreidimensionales Solarkraftwerk, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in seinem senkrechten Aufbau aus mindestens einer Modulträgereinheit (21) (2, 6, 7, 8, 9, 10) besteht, an der senkrecht zur Grundfläche (9, 10, 11) die Absorber/Solarmodule (16) übereinander montiert werden, diese in der Summe ihrer Einzelflächen die Absorptionsfläche (15) der Modulträgereinheit (21) und in der Summe der Modulträgereinheiten (21) die gesamte Absorptionsfläche (15) des Dreidimensionalen Solarkraftwerkes bilden.Three-dimensional solar power plant, characterized in that its vertical structure consists of at least one module carrier unit (21) (2, 6, 7, 8, 9, 10) on which the absorber / solar modules are perpendicular to the base surface (9, 10, 11) (16) are mounted one above the other, these form the absorption surface (15) of the module carrier unit (21) in the sum of their individual surfaces and the total absorption surface (15) of the three-dimensional solar power plant in the sum of the module carrier units (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Dreidimensionales Solarkraftwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das in seinem senkrechten Aufbau aus mindestens einer Modulträgereinheit (21) (2, 6, 7, 8, 9, 10) besteht, an der die Absorptionsflächen (15) (1, 3, 4, 5, 9, 10) senkrecht zur Grundfläche (9, 10, 11) montiert werden. Dreidimensionales Solarkraftwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das in seinem waagerechten Aufbau aus einer Grundfläche (9, 10, 11) (1, 6, 7, 8), einer Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) und einer Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) (6, 7, 8) besteht.The invention relates to a three-dimensional solar power plant according to the preamble of claim 1, which in its vertical structure of at least one module carrier unit ( 21 ) ( 2 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ), at which the absorption surfaces ( 15 ) ( 1 . 3 . 4 . 5 . 9 . 10 ) perpendicular to the base ( 9 . 10 . 11 ) to be assembled. Three-dimensional solar power plant according to the preamble of claim 1, in its horizontal structure of a base ( 9 . 10 . 11 ) ( 1 . 6 . 7 . 8th ), a reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) and a mounting surface of the module carrier units ( 22 ) ( 6 . 7 . 8th ) consists.

Umwelteinflüsseenvironmental influences

Mit der Sonnenstrahlung (8), in Form von Licht und Wärme, trifft extraterrestrisch eine Strahlungsenergie von ca. 170.000 Terrawatt auf die Erdoberfläche (1) auf. Für jeden m2 des Erdquerschnittes bedeutet das rund 1.367 W [Solarkonstante]. Diese Energie bestimmt maßgeblich die Temperaturen, das Wetter, das Klima und das gesamte Leben auf der Erde. Auf der Erdoberfläche (1) unterliegt die Sonnenstrahlung (8) einer Vielzahl von Umwelteinflüssen, die nachfolgend kurz beschrieben werden.With the solar radiation ( 8th ), in the form of light and heat, extraterrestrial strikes a radiation energy of about 170,000 terawatts on the earth's surface ( 1 ) on. For every m 2 of the earth's cross section this means around 1,367 W [solar constant]. This energy determines the temperatures, the weather, the climate and the entire life on earth. On the earth's surface ( 1 ) the solar radiation ( 8th ) a variety of environmental influences, which are briefly described below.

Die astronomischen Faktoren begründen sich in der annähernden Kugelform der Erde und der Sonne sowie deren Bewegungen.The astronomical factors are based on the approximate spherical shape of the earth and the sun as well as their movements.

Die Kugelform der Erde führt in Abhängigkeit der geographischen Breite des Anlagenstandortes (4, 5, 6) zu einer unterschiedlichen Intensität der Sonnenstrahlung (8). Diese wird in zweierlei Hinsicht beeinflusst. Das ist zum einen der Weg der Sonnenstrahlung (8) durch die Atmosphäre (12), der mit ansteigender Entfernung vom Äquator (2) immer länger wird. Die Sonnenstrahlung (8) wird zunehmend durch die Atmosphäre (12) absorbiert und reflektiert (1). Die dadurch entstehende Abschwächung der Sonnenstrahlung (8) wird durch den Airmass-Index [AMI] beschrieben. Zum anderen reduziert der sinkende Höhenwinkel der Sonne [Höhe der Sonne über der Horizontlinie in Grad] die Intensität der Sonnenstrahlung (8) auf der Grundfläche (9, 10, 11). Wie in 1 für die Mittagszeit des 21.03. und 21.09. eines Jahres dargestellt [Referenztage] bedeutet das: Für einen Anlagenstandort am Äquator (4) den Sonnenhöchststand [Höhenwinkel 90°, Zenit] und die maximal mögliche Strahlungsleistung der Sonne auf der Grundfläche (9). Für einen Anlagenstandort Würzburg (5) einen Höhenwinkel von ca. 40° und ca. 64% der maximalen Strahlungsleistung der Sonne auf der Grundfläche (10). Für einen Anlagenstandort am Nordpol (6) eine parallel zur Grundfläche (11) verlaufende Sonnenstrahlung (8), die zu keiner Strahlungsleistung der Sonne auf der Grundfläche (11) führt. Mit zunehmender Entfernung vom Äquator (2) sinken, aufgrund der abnehmenden Intensität der Sonnenstrahlung (8), die durchschnittlichen Umgebungstemperaturen und führen zu einer verstärkten Bildung von Wasserdampf [in Form von Dunst, Nebel oder Wolken] in der Atmosphäre.The spherical shape of the earth leads depending on the latitude of the plant location ( 4 . 5 . 6 ) to a different intensity of solar radiation ( 8th ). This is influenced in two ways. On the one hand, this is the way of solar radiation ( 8th ) through the atmosphere ( 12 ), which increases with increasing distance from the equator ( 2 ) is getting longer and longer. The solar radiation ( 8th ) is increasingly influenced by the atmosphere ( 12 ) absorbs and reflects ( 1 ). The resulting attenuation of solar radiation ( 8th ) is described by the Airmass Index [AMI]. On the other hand, the sinking elevation angle of the sun [height of the sun above the horizon line in degrees] reduces the intensity of solar radiation ( 8th ) on the surface ( 9 . 10 . 11 ). As in 1 for the lunchtime of 21.03. and 21.09. [reference days] means: For a plant location on the equator ( 4 ) the sun's maximum [elevation angle 90 °, zenith] and the maximum possible radiant power of the sun on the base area ( 9 ). For a plant location Würzburg ( 5 ) an altitude angle of about 40 ° and about 64% of the maximum radiation power of the sun on the base area ( 10 ). For a plant location at the North Pole ( 6 ) one parallel to the base ( 11 ) extending solar radiation ( 8th ), which do not contribute to any radiant power of the sun on the surface ( 11 ) leads. With increasing distance from the equator ( 2 ), due to the decreasing intensity of solar radiation ( 8th ), the average ambient temperatures and lead to increased formation of water vapor [in the form of haze, fog or clouds] in the atmosphere.

Die Rotation der Erde um die eigene Achse (3) in ca. 24 Stunden [1 Tag] führt zu einem täglichen Wechsel von Tag und Nacht mit Ausnahme der Polregionen, in denen sich Polartag und Polarnacht in einem halbjährlichen Rhythmus abwechseln.The rotation of the earth around its own axis ( 3 ) in about 24 hours [1 day] leads to a daily change of day and night with the exception of the polar regions, in which alternate polar day and polar night in a half-yearly rhythm.

Die Rotation der Erde um die Sonne in ca. 365 Tagen [1 Jahr] auf einer exzentrischen und nahezu kreisförmigen Bahn führt zu weiteren jahreszeitlichen Schwankungen der Intensität der Sonnenstrahlung (8). So ist auf der Nordhalbkugel in den Sommermonaten die Entfernung der Erde zur Sonne mit bis zu 152,1 × 106 km am größten und die Strahlungsleistung der Sonne sinkt um bis zu 3,3% auf 1.325 W/m2. In den Wintermonaten sinkt die Entfernung der Erde zur Sonne auf bis zu 147,1 × 106 km und die Strahlungsleistung der Sonne steigt um bis zu 3,4% auf 1.420 W/m2. Auf der Südhalbkugel verhalten sich die Jahreszeiten zur Entfernung und Strahlungsleistung der Sonne genau entgegengesetzt.The rotation of the earth around the sun in about 365 days [1 year] on an eccentric and nearly circular orbit leads to further seasonal variations in the intensity of solar radiation ( 8th ). In the northern hemisphere in the summer months the distance of the earth to the sun is highest with up to 152.1 × 10 6 km and the radiant power of the sun sinks by up to 3.3% to 1.325 W / m 2 . In the winter months, the distance of the earth to the sun decreases to 147.1 × 10 6 km and the radiant power of the sun increases by up to 3.4% to 1,420 W / m 2 . In the southern hemisphere, the seasons behave exactly opposite to the distance and radiant power of the sun.

Die um 23,44° geneigte Erdachse (3) führt zu jahreszeitlichen Schwankungen der Sonnenstrahlung (8) auf der Erdoberfläche (1). In den Regionen zwischen dem nördlichen [23,44°N] und südlichen [23,44°S] Wendekreis, wie hier beispielhaft für den Anlagenstandort am Äquator (4) dargestellt, führt die geneigte Erdachse (3) während des ganzen Jahres zu einer Verschiebung der Sonnenbahnen (23) über dem Standort (4) und zu einer täglichen Sonnenscheindauer von etwas mehr als 12 Stunden. In den Regionen zwischen dem nördlichen Wendekreis [23,44°N] und dem nördlichen Polarkreis [66,56°N] bilden sich mit zunehmender Entfernung vom Äquator jahreszeitliche Unterschiede in den Tageslängen heraus. Für den Anlagenstandort Würzburg (5) bedeutet das am längsten Tag im Jahr [21.06.] eine Sonnenscheindauer von etwa 16 Stunden und am kürzesten Tag im Jahr [21.12.] ca. 8 Stunden. Mit Überschreiten des nördlichen Polarkreises bei 66,56°N endet der Wechsel von Tag und Nacht alle 24 Stunden und es wechselt zum 21.03. die Polarnacht mit dem Polartag und am 21.09. der Polartag mit der Polarnacht ab. Die Sonnenscheindauer beträgt ca. 6 Monate. Auf der Südhalbkugel sind die jahreszeitlichen Schwankungen um 6 Monate verschoben und genau entgegengesetzt der Nordhalbkugel.The 23.44 ° inclined earth axis ( 3 ) leads to seasonal variations in solar radiation ( 8th ) on the earth's surface ( 1 ). In the regions between the northern [23.44 ° N] and the southern [23.44 ° S] tropic, as exemplified here for the plant location at the equator ( 4 ), the inclined earth axis ( 3 ) throughout the year to a shift of the sun trajectories ( 23 ) above the location ( 4 ) and a daily sunshine duration of just over 12 hours. In the regions between the northern tropic [23.44 ° N] and the Arctic Circle [66.56 ° N], seasonal differences in daylengths form with increasing distance from the equator. For the plant location Würzburg ( 5 ) means a sunshine duration of about 16 hours on the longest day of the year [21.06.] and about 8 hours on the shortest day of the year [21.12.]. With the crossing of the Arctic Circle at 66,56 ° N the change of day and night ends every 24 hours and it changes to 21.03. the polar night with the polar day and on 21.09. the polar day with the polar night off. The sunshine duration is about 6 months. In the southern hemisphere the seasonal fluctuations are postponed by 6 months and are exactly opposite to the northern hemisphere.

Die zuvor beschriebenen astronomischen Faktoren führen für jeden einzelnen Standort (4, 5, 6) auf der Erde zu einer individuellen und sich im Tagesverlauf ständig verändernden Sonnenbahn (26), die zu jedem Zeitpunkt mit ihrem Höhen- und Azimutwinkel [Azimutwinkel hier: Abweichung von Süd in Grad, Süd = 0°] beschrieben werden kann.The astronomical factors described above lead to each individual site ( 4 . 5 . 6 ) on the earth to an individual and in the course of the day constantly changing 26 ), the can be described at any time with their altitude and azimuth angle [azimuth angle here: deviation from south in degrees, south = 0 °].

In den Regionen zwischen dem nördlichen [66,56°N] und südlichen [66,56°S] Polarkreis beginnt der Tag ca. alle 24 Stunden am Morgen mit dem Sonnenaufgang im Osten und endet am Abend mit dem Sonnenuntergang im Westen (6 u. 7). Die Sonne beschreibt im Tagesverlauf eine Bahn über dem jeweiligen (4, 5) Standort, die jahreszeitlichen Schwankungen unterliegt.In the regions between the northern [66.56 ° N] and the southern [66.56 ° S] Arctic Circle, the day begins approximately every 24 hours in the morning with the sunrise in the east and ends in the evening with the sunset in the west ( 6 u. 7 ). The sun describes a path over the respective (during the course of the day) 4 . 5 ) Location subject to seasonal fluctuations.

An den Referenztagen des 21.03. [Frühlingsanfang] und 21.09. [Herbstanfang] eines jeden Jahres, geht in den Regionen zwischen dem nördlichen [66,56°N] und südlichen [66,56°S] Polarkreis die Sonne im Osten bei einem Azimutwinkel von ca. 90° auf, erreicht ihren Höchststand um die Mittagszeit und geht am Abend im Westen bei einem Azimutwinkel von ca. 90° wieder unter (1, 6, 7). Ihren maximalen Höhenwinkel erreicht die Sonne in Abhängigkeit von der geographischen Breite des Anlagenstandortes (4, 5, 6). Das bedeutet: Für den Anlagenstandort am Äquator (4) [0°N] einen maximalen Höhenwinkel von 90° [Zenit] (6), für den Anlagenstandort Würzburg (5) [50°N] einen maximalen Höhenwinkel von ca. 40° (7) und für den Anlagenstandort am Nordpol (6) [90°N] einem Höhenwinkel von 0° und den Wechsel von Polartag zu Polarnacht oder umgekehrt (8).On the reference days of 21.03. [Beginning of spring] and 21.09. In the regions between the northern [66.56 ° N] and the southern [66.56 ° S] Arctic Circle, the sun rises in the east at an azimuth angle of approximately 90 °, reaching its highest point around the Noon and goes in the evening in the west at an azimuth angle of about 90 ° again ( 1 . 6 . 7 ). The sun reaches its maximum elevation angle as a function of the latitude of the plant location ( 4 . 5 . 6 ). This means: for the plant location at the equator ( 4 ) [0 ° N] a maximum elevation angle of 90 ° [zenith] ( 6 ), for the plant location Würzburg ( 5 ) [50 ° N] a maximum elevation angle of about 40 ° ( 7 ) and for the plant location at the North Pole ( 6 ) [90 ° N] an elevation angle of 0 ° and the change from polar day to polar night or vice versa ( 8th ).

Die jahreszeitlichen Schwankungen sind ebenfalls abhängig von der geographischen Breite des Anlagenstandortes (4, 5, 6) und nehmen mit Entfernung vom Äquator (2) zu. Sie erreichen auf der Nordhalbkugel ihre maximale Ausprägung jeweils zum Sommeranfang am 21.06. und Winteranfang am 21.12. Das bedeutet: Für den Anlagenstandort am Äquator (4) am 21.06. eine um 23,44° nach Norden verschobene Sonnenbahn (26) mit einem maximalen Höhenwinkel von 66,56° und am 21.12. eine um 23,44° nach Süden verschobene Sonnenbahn (26) mit einem maximalen Höhenwinkel von –66,56°. Für den Anlagenstandort Würzburg (5) am 21.06. ebenfalls eine um 23,44° nach Norden verschobene, aber eine in ihrer Form veränderten Sonnenbahn (26). Dabei geht die Sonne am Morgen im Nordosten bei einem Azimutwinkel von ca. 130° auf, erreicht um die Mittagszeit ihren maximalen Höhenwinkel von ca. 64° und geht am Abend nach etwas mehr als 16 Stunden im Nordwesten bei einem Azimutwinkel von ca. 130° wieder unter.The seasonal fluctuations are also dependent on the latitude of the plant location ( 4 . 5 . 6 ) and take away from the equator ( 2 ) too. They reach in the northern hemisphere their maximum expression at the beginning of summer on 21.06. and winter beginning on 21.12. This means: for the plant location at the equator ( 4 ) on 21.06. a solar orbit shifted by 23.44 ° to the north ( 26 ) with a maximum elevation angle of 66.56 ° and on 21.12. a solar orbit shifted by 23.44 ° to the south ( 26 ) with a maximum elevation angle of -66.56 °. For the plant location Würzburg ( 5 ) on 21.06. likewise a solar orbit shifted by 23.44 ° to the north but with a changed orbit ( 26 ). The sun sets in the morning in the northeast at an azimuth angle of about 130 °, reaches around noon their maximum elevation angle of about 64 ° and goes in the evening after a little more than 16 hours in the northwest at an azimuth angle of about 130 ° again under.

Am 21.12. ist die Sonnenbahn (26) um 23,44° nach Süden verschoben und in ihr anderes Extrem verformt. Dabei geht die Sonne am Morgen im Südosten bei einem Azimutwinkel von ca. 54° auf, erreicht um die Mittagszeit ihren maximalen Höhenwinkel von nur ca. 16° und geht am Abend nach ca. 8 Stunden im Südwesten bei einem Azimutwinkel von ca. 54° wieder unter. Für den Anlagenstandort am Nordpol (6) bedeutet der 21.06. einen Höhenwinkel der Sonne von 23,44° über der Horizontlinie und einen Azimutwinkel, der in 24 Stunden eine 360° Drehung um den Anlagenstandort beschreibt [Polartag]. Am 21.12. erreicht die Sonne ihren Tiefststand von –23,44° unterhalb der Horizontlinie [Polarnacht].On 21.12. is the sun track ( 26 ) shifted southwards by 23.44 ° and deformed to its other extreme. The sun sets in the morning in the southeast at an azimuth angle of about 54 °, reaches around noon their maximum elevation angle of only about 16 ° and in the evening after about 8 hours in the southwest at an azimuth angle of about 54 ° again under. For the plant location at the North Pole ( 6 ) means the 21.06. an elevation angle of the sun of 23.44 ° above the horizon line and an azimuth angle that describes a 360 ° rotation around the plant location in 24 hours [polar day]. On 21.12. the sun reaches its low of -23.44 ° below the horizon line [polar night].

Aktueller Stand der TechnikCurrent state of the art

Zur energetischen Nutzung der solaren Strahlungsenergie auf der Erde finden derzeit zwei unterschiedliche Wirkprinzipien Anwendung. Das sind zum einen das solarthermische Prinzip [solarthermische Anlagen] und zum anderen das photovoltaische Prinzip [PV-Anlagen].For the energetic use of the solar radiation energy on the earth currently two different principles of action apply. These include the solar thermal principle [solar thermal systems] and the photovoltaic principle [PV systems].

Anlagen, die nach dem solarthermischen Prinzip arbeiten, wandeln die auf die Absorber (16) [die in ihrer Gesamtfläche die Absorbtionsfläche (15) einer Anlage darstellen] auftreffende Sonnenstrahlung (8) in Wärme um, die zur Erwärmung eines flüssigen Wärmeträgermediums [z. B. Wasser, Öl o. ä.] genutzt wird. Diese Anlagen werden als starre oder nachgeführte Systeme ausgeführt.Systems that operate on the solar thermal principle, convert the to the absorber ( 16 ) [in their total area the absorption area ( 15 ) of a plant] incident solar radiation ( 8th ) in heat to heat a liquid heat transfer medium [z. As water, oil o. Ä.] Is used. These systems are designed as rigid or tracked systems.

Die starren Systeme sind dabei am weitesten verbreitet und nutzen die Sonnenstrahlung (8) direkt, um das Wärmeträgermedium im Niedertemperaturbereich auf bis zu ca. 130°C zu erwärmen. Je nach geographischer Lage und Intensität der Sonnenstrahlung (8) finden unterschiedliche Systeme Anwendung. In Ländern wie Spanien oder Italien [ca. 37°N bis 45°N] reicht es aus, einen Vorratsbehälter mit äußerem Absorber (16) oder einem Flachkollektor (16) auf einem Gebäude zu installieren, um ausreichend warmes Wasser zum täglichen Gebrauch zu erzeugen. In weiter nördlicheren Regionen wie z. B. Deutschland [ca. 48°N bis 52°N] sind effizientere Systeme notwendig, um bei geringerer Intensität der Sonnenstrahlung (8) ausreichend warmes Wasser zum täglichen Gebrauch oder zur Heizungsunterstützung zu gewinnen. Flachkollektoren (16) benötigen dafür eine deutlich größere Absorbtionsfläche (15) und Vakuumröhrenkollektoren (16) nutzen die diffuse Sonnenstrahlung (8) [bewölkter Himmel] wesentlich effizienter aus.The rigid systems are the most widespread and use the solar radiation ( 8th ) directly to heat the heat transfer medium in the low temperature range up to about 130 ° C. Depending on geographic location and intensity of solar radiation ( 8th ) different systems are used. In countries like Spain or Italy [approx. 37 ° N to 45 ° N] it is sufficient to use a reservoir with external absorber ( 16 ) or a flat collector ( 16 ) on a building to produce enough warm water for daily use. In more northern regions such. B. Germany [approx. 48 ° N to 52 ° N], more efficient systems are necessary in order to reduce solar radiation ( 8th ) to obtain enough warm water for daily use or for heating support. Flat plate collectors ( 16 ) need a much larger absorption area ( 15 ) and vacuum tube collectors ( 16 ) use the diffuse solar radiation ( 8th ) [cloudy sky] much more efficient.

Die nachgeführten Systeme nutzen die Sonnenstrahlung (8) indirekt. Sie bestehen aus verhältnismäßig großen Reflexionsflächen (14) [Spiegel]. Diese reflektieren und konzentrieren die auftreffende Sonnenstrahlung (8) auf eine wesentlich kleinere Absorbtionsfläche (15). Derzeit wird dieses System bei Parabolrinnenkraftwerken und Turmkraftwerken angewandt.The tracked systems use solar radiation ( 8th ) indirectly. They consist of relatively large reflecting surfaces ( 14 ) [Mirror]. These reflect and concentrate the incident solar radiation ( 8th ) to a much smaller Absorbtionsfläche ( 15 ). Currently, this system is used in parabolic trough power plants and tower power plants.

Parabolrinnenkraftwerke reflektieren und konzentrieren die Sonnenstrahlung (8) auf einen im Brennpunkt der Parabolrinne (14) befindlichen Absorber (16). Die Parabolrinnen (14) werden dem Höhenwinkel der Sonne nachgeführt. Diese Anlagen erreichen im mittleren Temperaturbereich ca. 200°C bis 400°C des Wärmeträgermediums. Das Wärmeträgermedium wird dabei über dessen Siedepunkt hinaus erhitzt und verdampft. Der Dampf wird zum Antrieb von Turbinen und Generatoren verwendet, um elektrischen Strom zu erzeugen [thermodynamischer Prozess].Parabolic trough power plants reflect and concentrate the solar radiation ( 8th ) on an im Focal point of the parabolic trough ( 14 ) absorbers ( 16 ). The parabolic troughs ( 14 ) are tracked to the elevation angle of the sun. These systems reach in the medium temperature range about 200 ° C to 400 ° C of the heat transfer medium. The heat transfer medium is heated above its boiling point and evaporated. The steam is used to drive turbines and generators to generate electricity [thermodynamic process].

In Turmkraftwerken werden viele einzelne Reflexionsflächen [Spiegel] (14) individuell dem Höhen- und Azimutwinkel der Sonne derart nachgeführt, dass die Sonnenstrahlung (8) auf einen im Turm befindlichen Brennpunkt reflektiert und konzentriert wird. Dort befindet sich der Absorber (16), in dem das Wärmeträgermedium im Hochtemperaturbereich auf bis zu 2000°C erhitzt wird. Wie bei Parabolrinnenanlagen findet hier ebenfalls ein thermodynamischer Prozess zur Erzeugung von elektrischem Strom Anwendung.In tower power plants, many individual reflection surfaces [mirrors] ( 14 ) individually tracked the altitude and azimuth angle of the sun so that the solar radiation ( 8th ) is reflected to a focus located in the tower and concentrated. There is the absorber ( 16 ), in which the heat transfer medium is heated in the high temperature range up to 2000 ° C. As with parabolic trough plants, a thermodynamic process for the generation of electricity is also used here.

Anlagen, die nach dem photovoltaischen Prinzip arbeiten, wandeln die auf die Solarmodule (16) [die in ihrer Summe der Fläche die Absorptionsfläche (15) der Anlage darstellen] auftreffende Sonnenstrahlung (8) direkt in elektrischen Gleichstrom um. Verschiedene Montagesysteme bieten Möglichkeiten, den Energieertrag der Solarmodule (16) zu steigern, was jedoch durch steigenden technischen und konstruktiven Aufwand sowie zunehmenden Grundflächenbedarf erkauft werden muss. Auch diese Anlagen werden als starre und als nachgeführte Systeme ausgeführt.Plants that work according to the photovoltaic principle convert them to the solar modules ( 16 ) [which in their sum of the area the absorption area ( 15 ) of the plant] incident solar radiation ( 8th ) directly into electrical direct current. Different mounting systems offer possibilities to reduce the energy yield of the solar modules ( 16 ), which, however, has to be paid for by increasing technical and design costs as well as increasing footprint requirements. These systems are also designed as rigid and as tracking systems.

Bei starren Systemen werden die Solarmodule (16) auf einer festen Unterkonstruktion montiert und entweder waagerecht zur Grundfläche (9, 10, 11) (6) (z. B. auf Dächern) oder senkrecht zur Grundfläche (9, 10, 11) (7) (z. B. an nach Süden ausgerichteten Fassaden an Gebäuden) montiert. Das Flächenverhältnis zwischen Grundfläche (9, 10, 11) und Absorptionsfläche (15) kann dabei bis zu 100% betragen.For rigid systems, the solar modules ( 16 ) mounted on a fixed substructure and either horizontally to the base ( 9 . 10 . 11 ) ( 6 ) (eg on roofs) or perpendicular to the base ( 9 . 10 . 11 ) ( 7 ) (eg on south-facing façades on buildings). The area ratio between base area ( 9 . 10 . 11 ) and absorption surface ( 15 ) can be up to 100%.

In Regionen um den 50. Breitengrad (7) bietet sich alternativ dazu eine um 30° nach Süden geneigte Aufständerung der Module an. Der Energieertrag der Solarmodule (16) kann gegenüber der waagerechten Montage um bis zu 20% gesteigert werden. Dies ist jedoch mit einem höheren technischen und konstruktiven Aufwand verbunden. Unter Einhaltung technisch vernünftiger Verschattungswinkel sinkt das Verhältnis der Grundfläche (10) zur Absorptionsfläche (15) auf ca. 30%.In regions around the 50th degree of latitude ( 7 ) offers an alternative to a 30 ° inclined to the south elevation of the modules. The energy yield of the solar modules ( 16 ) can be increased by up to 20% compared to horizontal mounting. However, this is associated with a higher technical and design effort. If the technically reasonable shading angle is adhered to, the ratio of the base area ( 10 ) to the absorption surface ( 15 ) to about 30%.

Bei nachgeführten Systemen werden die Absorptionsflächen (15) ein- oder zweiachsig nachgeführt. Bei der einachsigen Nachführung werden die Absorptionsflächen (15) dem Azimut-[z. B. Sun Carrier, a&f Solar, Würzburg] oder dem Höhenwinkel der Sonne [z. B. Sky Carrier, a&f Solar, Würzburg] nachgeführt. Bei der zweiachsigen Nachführung werden die Absorptionsflächen (15) dem Azimut- und Höhenwinkel der Sonne [z. B. Suntrac von Solar World, Bonn] nachgeführt. Damit kann der Energieertrag der Solarmodule (16) gegenüber der waagerechten Montage um bis zu 40% gesteigert werden. Der technische und konstruktive Aufwand steigt weiter an und das Verhältnis der Grundfläche (9, 10) zur Absorptionsfläche (15) sinkt auf unter 20%.For tracked systems, the absorption surfaces ( 15 ) one or two axes tracked. In uniaxial tracking, the absorption surfaces ( 15 ) the azimuth [z. Sun Carrier, a & f Solar, Würzburg] or the elevation angle of the sun [z. Sky carrier, a & f Solar, Würzburg]. In the biaxial tracking, the absorption surfaces ( 15 ) the azimuth and elevation angle of the sun [z. B. Suntrac of Solar World, Bonn] tracked. Thus, the energy yield of the solar modules ( 16 ) can be increased by up to 40% compared to horizontal mounting. The technical and design effort continues to increase and the ratio of the base area ( 9 . 10 ) to the absorption surface ( 15 ) drops below 20%.

Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:
Mit dem nachfolgend beschriebenen Dreidimensionalen Solarkraftwerk soll die energetische Nutzung der Sonnenstrahlung (8) überall auf der Erde ermöglicht werden.The invention described below is based on the following tasks:
With the three-dimensional solar power plant described below, the energetic use of solar radiation ( 8th ) are allowed anywhere on earth.

Mit einer gezielten Auswahl des Wirkprinzips soll das Dreidimensionale Solarkraftwerk auf die klimatischen Bedingungen jeden beliebigen Standortes (4, 5, 6) auf der Erde angepasst werden können.With a targeted selection of the principle of effect, the three-dimensional solar power plant should be adapted to the climatic conditions of any location ( 4 . 5 . 6 ) can be adapted to the earth.

Mit der Nutzung der direkten und indirekten Sonnenstrahlung (8) soll für das solarthermische Prinzip der Energieertrag der Absorber (16) gesteigert werden und der Einsatzbereich des thermodynamischen Prozesses zur Stromerzeugung auf den Temperaturbereich zwischen ca. 100°C bis 250°C ausgeweitet werden.With the use of direct and indirect solar radiation ( 8th ), the solar energy principle of the absorber ( 16 ) and the range of application of the thermodynamic process for power generation to the temperature range between about 100 ° C to 250 ° C be extended.

Für das photovoltaische Prinzip soll die Leistungsdichte auf der Grundfläche (9, 10, 11) erhöht und der Energieertrag der Solarmodule gesteigert werden.For the photovoltaic principle, the power density on the base area ( 9 . 10 . 11 ) and the energy yield of the solar modules are increased.

Mit einem statischen Ausgleich des Höhenwinkels und einem dynamischen Ausgleich des Azimutwinkels der Sonne, soll das Dreidimensionalen Solarkraftwerk auf die individuelle Winkelgeometrie der Sonne jeden beliebigen Standortes (4, 5, 6) auf der Erde angepasst werden.With a static compensation of the elevation angle and a dynamic compensation of the azimuth angle of the sun, the three-dimensional solar power plant to the individual angular geometry of the sun of any location ( 4 . 5 . 6 ) are adapted to the earth.

Mit einem variablen waagerechten Aufbau sollen der mit zunehmender Entfernung vom Äquator (2) sinkende durchschnittliche Höhenwinkel der Sonne und die jahreszeitlichen Schwankungen der Sonnenscheindauer ausgeglichen werden.With a variable horizontal structure, the distance from the equator ( 2 ) decreasing average elevation angles of the sun and the seasonal variations in sunshine duration are compensated.

Aufbauconstruction

Das nachfolgend beschriebene Dreidimensionale Solarkraftwerk besteht, in seinem senkrechten Aufbau, aus mindestens einer Modulträgereinheit (21) (2, 6, 7, 8, 9, 10), an der senkrecht zur Grundfläche (9, 10, 11) die Absorber/Solarmodule (16) übereinander montiert werden, die in der Summe ihrer Flächen die Absorbtionsfläche (15) und in der Summe ihrer Einzelleistungen die Gesamtleistung der Modulträgereinheit (21) bilden. Die Gesamtleistung des Kraftwerkes ergibt sich aus der Summe der Absorptionsflächen (15) aller zum Dreidimensionalen Solarkraftwerk zählenden Modulträgereinheiten (21).The three-dimensional solar power plant described below consists, in its vertical structure, of at least one module carrier unit ( 21 ) ( 2 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ), perpendicular to the base ( 9 . 10 . 11 ) the absorber / solar modules ( 16 ) are mounted one above the other, in the sum of their surfaces the Absorbtionsfläche ( 15 ) and in the sum of their individual services the overall performance of the module carrier unit ( 21 ) form. The total output of the power plant results from the sum of the absorption areas ( 15 ) all of the three-dimensional solar power plant module carrier units ( 21 ).

In seinem waagerechten Aufbau besteht das Dreidimensionale Solarkraftwerk aus drei in ihrer Form, Größe und Funktion unterschiedliche Flächen. Diese passen ihre Form und Größe der geographischen Breite des Anlagenstandortes (4, 5, 6) und den daraus resultierenden Sonnenbahnen (26) über dem jeweiligen Anlagenstandort (4, 5, 6) an und werden als Grundfläche (9, 10, 11) (1, 6, 7, 8), Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) und Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) (6, 7, 8) bezeichnet.In its horizontal structure, the three-dimensional solar power plant consists of three different areas in terms of their shape, size and function. These fit their shape and size of the geographical latitude of the plant location ( 4 . 5 . 6 ) and the resulting sun trajectories ( 26 ) above the respective plant location ( 4 . 5 . 6 ) and are used as a base ( 9 . 10 . 11 ) ( 1 . 6 . 7 . 8th ), Reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) and mounting surface of the module carrier units ( 22 ) ( 6 . 7 . 8th ) designated.

Die senkrecht zur Grundfläche (9, 10, 11) montierten Absorptionsflächen (15) bilden die erste Dimension des Dreidimensionalen Solarkraftwerkes. Die eben zur Erdoberfläche, auf der Grundfläche (9, 10, 11), installierte Reflexionsfläche (14), bildet die zweite Dimension und die dritte Dimension wird aus dem Längenverhältnis zwischen den Absorptionsflächen (15) und die Reflexionsfläche (14) gebildet und hier als virtuelle Absorbtionsfläche (13) bezeichnet (1, 4, 5, 9, 10).The perpendicular to the base ( 9 . 10 . 11 ) mounted absorption surfaces ( 15 ) form the first dimension of the three-dimensional solar power plant. The just to the earth's surface, on the base ( 9 . 10 . 11 ), installed reflection surface ( 14 ), forms the second dimension and the third dimension is the length ratio between the absorption surfaces ( 15 ) and the reflection surface ( 14 ) and here as virtual Absorbtionsfläche ( 13 ) designated ( 1 . 4 . 5 . 9 . 10 ).

Eine Modulträgereinheit (21) besteht aus einer bestimmten Anzahl von Absorbern/Solarmodulen (16), dem Trägergestell (17), der Getriebeeinheit (18), der Führung (19), und dem Fundament (20) (2). Die Absorber/Solarmodule (16) werden am Trägergestell (17) montiert und mit zunehmender Bauhöhe des Trägergestells (17) kann die Anzahl der Absorber/Solarmodule (16) und damit verbunden die Absorptionsfläche (15) der Modulträgereinheit (21) vergrößert werden. Das führt bei einer festen Anzahl von Modulträgereinheiten (21) zu einer Vergrößerung der Absorptionsfläche (15) und damit verbunden zu einer Erhöhung [Konzentration] der Anlagenleistung auf der Grundfläche (9, 10, 11). Dieser Erhöhung der Anlagenleistung stehen steigende statische Belastungen des Trägergestells (17), zunehmender technischer und konstruktiver Aufwand sowie baurechtliche Beschränkungen entgegen. Aus diesen Parametern wird die optimale Bauhöhe der Modulträgereinheiten (21) individuell für jeden Standort (4, 5, 6) ermittelt. Eine weitere Möglichkeit, die Anlagenleistung auf der Grundfläche (9, 10, 11) zu steigern [konzentrieren], besteht darin, die Abstände zwischen den Modulträgereinheiten (21) zu verringern und dessen Anzahl zu erhöhen. Dieser Erhöhung steht eine zunehmende Verschattung der von der Sonne entfernteren Modulträgereinheiten (21) gegenüber. Der optimale Abstand zwischen den Modulträgereinheiten (21) wird aus der möglichst hohen Konzentration der Anlagenleitung auf der Grundfläche (9, 10, 11) und einer bewusst in Kauf genommenen Verschattung ermittelt.A module carrier unit ( 21 ) consists of a certain number of absorbers / solar modules ( 16 ), the support frame ( 17 ), the transmission unit ( 18 ), the leadership ( 19 ), and the foundation ( 20 ) ( 2 ). The absorber / solar modules ( 16 ) are on the support frame ( 17 ) and with increasing height of the support frame ( 17 ), the number of absorber / solar modules ( 16 ) and the absorption surface ( 15 ) of the module carrier unit ( 21 ). This leads to a fixed number of module carrier units ( 21 ) to an increase in the absorption area ( 15 ) and with it an increase [concentration] of the plant performance on the base area ( 9 . 10 . 11 ). This increase in plant output is subject to increasing static loads on the support frame ( 17 ), increasing technical and constructive effort as well as restrictions under building law. From these parameters, the optimal height of the module carrier units ( 21 ) individually for each location ( 4 . 5 . 6 ). Another possibility, the plant performance on the base area ( 9 . 10 . 11 ) is to increase the distances between the module carrier units ( 21 ) and increase its number. This increase is due to increasing shading of the module carrier units that are more remote from the sun ( 21 ) across from. The optimal distance between the module carrier units ( 21 ) is calculated from the highest possible concentration of plant 9 . 10 . 11 ) and consciously accepted shading.

Zur Verringerung dieser bewusst in Kauf genommenen Verschattung werden die Abstände zwischen den Modulträgereinheiten (21) ungleichmäßig gestaltet, um die Schatten im Tagesverlauf ungleichmäßig auf die hinteren Modulträgereinheiten (21) zu verteilen (6, 7, 8). Die optimale Bauhöhe und die Anzahl der Modulträgereinheiten (21) bestimmen die Form und Größe der Flächen des waagerechten Aufbaus und werden für die nachfolgende Beschreibung als fixe Größen für alle Standorte (4, 5, 6) angenommen.To reduce this consciously accepted shading, the distances between the module carrier units ( 21 ) designed unevenly to keep the shadows unevenly applied to the rear module carrier units during the course of the day ( 21 ) ( 6 . 7 . 8th ). The optimum height and the number of module carrier units ( 21 ) determine the shape and size of the surfaces of the horizontal structure and are used for the following description as fixed sizes for all locations ( 4 . 5 . 6 ) accepted.

Das Trägergestell (17) (2) dient zur dauerhaften Aufnahme der Absorber/Solarmodule (16) und aller Bauteile, die zum bestimmungsgemäßen Betrieb der Modulträgereinheit (21) notwendig sind. Die Getriebeeinheit (18) bewegt die Modulträgereinheit (21) mit einem geeigneten Antrieb so, dass die Absorptionsflächen (15) im Tagesverlauf immer rechtwinklig zum Azimut der Sonne nachgeführt werden. Die Führung (19) dient der drehbaren Lagerung des Trägergestells (17) im Fundament (20) und überträgt alle Lasten und Scherkräfte auf das Fundament (20). Das Fundament (20) nimmt die Lasten und Scherkräfte der Modulträgereinheit (21) auf und sorgt für einen sicheren Stand der Modulträgereinheit (21).The support frame ( 17 ) ( 2 ) is used for permanent absorption of the absorber / solar modules ( 16 ) and all components that are used for the intended operation of the module carrier unit ( 21 ) are necessary. The gear unit ( 18 ) moves the module carrier unit ( 21 ) with a suitable drive so that the absorption surfaces ( 15 ) are always tracked at right angles to the azimuth of the sun during the course of the day. The leadership ( 19 ) serves the rotatable mounting of the support frame ( 17 ) in the foundation ( 20 ) and transfers all loads and shear forces to the foundation ( 20 ). The foundation ( 20 ) takes the loads and shear forces of the module carrier unit ( 21 ) and ensures a secure position of the module carrier unit ( 21 ).

Die Grundfläche (9, 10, 11) (1, 6, 7, 8) ist die gesamte Fläche, die zum Bau und Betrieb des Dreidimensionalen Solarkraftwerkes notwendig ist. Dessen Größe und Form wird durch das zur Verfügung stehende Grundstück sowie die maximale Ausdehnung der Reflexionsfläche (14) bestimmt.The base area ( 9 . 10 . 11 ) ( 1 . 6 . 7 . 8th ) is the total area necessary for the construction and operation of the three-dimensional solar power plant. Its size and shape is determined by the available land and the maximum extent of the reflection surface ( 14 ) certainly.

Die Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) verringert die Absorption der auf ihr auftreffenden Sonnenstrahlung (8) und die damit verbundene Umwandlung in Wärme. Sie reflektiert die Sonnenstrahlung (8) so, dass diese für die Absorptionsflächen (15) zusätzlich, zu der auf ihnen direkt auftreffenden Sonnenstrahlung (8), als indirekt auf ihnen auftreffende Sonnenstrahlung (8) energetisch nutzbar gemacht wird. (9, 10) Die Größe der Reflexionsfläche (14) wird durch die Bauhöhe, die Anzahl der Modulträgereinheiten (21), und die Sonnenbahnen (26) über dem jeweiligen Anlagenstandort (4, 5, 6) bestimmt (1, 6, 7, 8, 9, 10). Ausgehend von der auf die Absorptionsfläche (15) auftreffende Sonnenstrahlung (8) wird von der, der Reflexionsfläche (14) abgewandten Spitze der Absorptionsfläche (15) [Reflexionsgesetz = Einfallswinkel = Ausfallswinkel], entsprechend dem Höhenwinkel der Sonne [Einfallswinkel], die Größe der Reflexionsfläche (14) virtuell auf die reale Reflexionsfläche (14) [Ausfallswinkel] projiziert [Projektionslinie = virtuelle Absorptionsfläche (13)] (4). Der sich im Tagesverlauf verändernde Höhenwinkel der Sonne, wird durch die Projektion einer variablen virtuellen Reflexionsfläche (14) auf die reale Reflexionsfläche (14) ausgeglichen. Die Form und Größe der realen Reflexionsfläche (14) werden entsprechend der im Tagesverlauf virtuell projizierten Reflexionsfläche (14) dimensioniert. Für die Zeiten nach Sonnenaufgang und vor Sonnenuntergang ist ein wirtschaftlich sinnvoller minimaler Höhenwinkel der Sonne für die Dimensionierung der Reflexionsflächen (14) zu wählen da zu diesem Zeitpunkt die Reflexionsflächen unverhältnismäßig groß würden oder eine virtuelle Projektion unmöglich ist. Die Größe und Form der gesamten realen Reflexionsfläche (14) des Dreidimensionalen Solarkraftwerkes werden aus der Summe aller im Tagesverlauf je Modulträgereinheit (21) projizierten virtuellen Reflexionsflächen (14) in ihrer Summe ermittelt.The reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) reduces the absorption of the solar radiation ( 8th ) and the associated conversion into heat. It reflects the solar radiation ( 8th ) so that these for the absorption surfaces ( 15 ) in addition to the direct solar radiation ( 8th ), as indirectly incident on them solar radiation ( 8th ) is made energetically usable. ( 9 . 10 ) The size of the reflection surface ( 14 ) is determined by the height, the number of module carrier units ( 21 ), and the sun orbits ( 26 ) above the respective plant location ( 4 . 5 . 6 ) certainly ( 1 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ). Starting from the on the absorption surface ( 15 ) incident solar radiation ( 8th ) is determined by the, the reflection surface ( 14 ) facing away from the tip of the absorption surface ( 15 ) [Reflection law = angle of incidence = angle of reflection], according to the elevation angle of the sun [angle of incidence], the size of the reflection surface ( 14 ) virtually on the real reflection surface ( 14 ) [Angle of reflection] projected [projection line = virtual Absorbent surface ( 13 )] ( 4 ). The changing elevation angle of the sun during the course of the day is determined by the projection of a variable virtual reflection surface ( 14 ) on the real reflection surface ( 14 ) balanced. The shape and size of the real reflection surface ( 14 ) are calculated according to the virtually projected reflection area during the day ( 14 ) dimensions. For the times after sunrise and before sunset is an economically sensible minimum elevation angle of the sun for the dimensioning of the reflection surfaces ( 14 ) because at that time the reflection surfaces would become disproportionately large or a virtual projection impossible. The size and shape of the entire real reflection surface ( 14 ) of the three-dimensional solar power plant are calculated from the sum of all per module carrier unit ( 21 ) projected virtual reflection surfaces ( 14 ) in their sum.

Die Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) (6, 7, 8) entspricht in ihrer Oberflächenbeschaffenheit der der Reflexionsfläche (14) und ist eine Teilfläche der Reflexionsfläche (14). Auf ihr werden alle Modulträgereinheiten (21) des Dreidimensionalen Kraftwerkes montiert und die Größe wird durch die Anzahl der installierten Modulträgereinheiten (21) und dessen Abstände zueinander bestimmt. Die Form wird durch die Sonnenbahn (26) über dem jeweiligen Anlagenstandort (4, 5, 6) bestimmt.The mounting surface of the module carrier units ( 22 ) ( 6 . 7 . 8th ) corresponds in its surface condition of the reflection surface ( 14 ) and is a partial surface of the reflection surface ( 14 ). On it all module carrier units ( 21 ) of the three-dimensional power plant and the size is determined by the number of installed module carrier units ( 21 ) and their distances from one another. The shape is affected by the sun orbit ( 26 ) above the respective plant location ( 4 . 5 . 6 ) certainly.

Wirkungsweiseoperation

Um auf die am Anlagenstandort (4, 5, 6) vorherrschenden klimatischen Bedingungen reagieren zu können, bietet das Dreidimensionale Solarkraftwerk die Möglichkeit, sowohl nach dem solarthermischen als auch nach dem photovoltaischen Prinzip betrieben werden zu können. Dazu werden die Absorptionsflächen (15) entweder mit Absorber (16) für das solarthermische Prinzip oder mit Solarmodulen (16) für das photovoltaische Prinzip ausgestattet. Deutliche Vorteile bietet das solarthermische Prinzip bei verhältnismäßig hohen Durchschnittstemperaturen und einer hohen Strahlungsintensität der Sonne, wie sie in Regionen zwischen den Wendekreisen [23,44°N u. 23,44°S] vorzufinden sind und hier beispielhaft für den Anlagenstandort am Äquator (4) dargestellt werden. Mit zunehmender Entfernung vom Äquator (2), nehmen die Durchschnittstemperaturen und die Strahlungsintensität der Sonne ab, genau so, wie die Vorteile des solarthermischen Prinzips. Das Temperaturverhalten von Solarmodulen (16) [Temperaturkoeffizient], dass deren Energieertrag bei sinkenden Umgebungstemperaturen zunimmt, bietet zunehmende Vorteile für das photovoltaische Prinzip. In den gemäßigten Klimazonen, wie sie zwischen den Wendekreisen und den Polarkreisen [23,44°N u. 66,56°N sowie 23,44°S u. 66,56°S] vorkommen und hier beispielhaft für den Anlagenstandort Würzburg (5) dargestellt werden, sind beide Wirkprinzipien möglich und bedürfen einer individuellen standortbezogenden Auswahl. Für die Polarregionen jenseits der Polarkreise [66,56°N u. 66,56°S], wie hier für den Anlagenstandort am Nordpol (6) dargestellt, liegen die Vorteile, bezogen auf die niedrigen Außentemperaturen, beim photovolaischen Prinzip.To switch to the at the plant location ( 4 . 5 . 6 In order to be able to react to prevailing climatic conditions, the three-dimensional solar power plant offers the possibility of being able to be operated according to the solar thermal as well as the photovoltaic principle. For this purpose, the absorption surfaces ( 15 ) either with absorber ( 16 ) for the solar thermal principle or with solar modules ( 16 ) equipped for the photovoltaic principle. Significant advantages of the solar thermal principle at relatively high average temperatures and a high radiation intensity of the sun, as in regions between the tropics [23,44 ° N u. 23,44 ° S] and here exemplarily for the plant location at the equator ( 4 ) being represented. With increasing distance from the equator ( 2 ), the average temperatures and the radiation intensity of the sun are decreasing, as well as the advantages of the solar thermal principle. The temperature behavior of solar modules ( 16 ) [Temperature coefficient] that their energy yield increases with decreasing ambient temperatures, offers increasing advantages for the photovoltaic principle. In the temperate climates as they exist between the tropics and the polar circles [23,44 ° N u. 66.56 ° N and 23.44 ° S u. 66.56 ° S] and here exemplarily for the plant location Würzburg ( 5 ), both principles of action are possible and require individual location-based selection. For the polar regions beyond the polar circle [66,56 ° N u. 66.56 ° S], as here for the plant location at the North Pole ( 6 ), the advantages, based on the low outside temperatures, the photovoltaic principle.

Weitere Differenzierungsmöglichkeiten in der Gestaltung der Absorptionsflächen (15) bestehen in der Anpassung auf die am Anlagenstandort (4, 5, 6) vorherrschende Wettersituation. Beim solarthermischen Prinzip besteht die Möglichkeit, bei überwiegend direkter Sonnenstrahlung (8), Flachkollektoren (16), und bei überwiegend diffuser Sonnenstrahlung (8) [bewölkter Himmel], leistungsfähigere Vakuumröhrenkollektoren (16) zu verwenden oder alternativ dazu die Absorptionsflächen (16) mit einer zusätzlichen Konzentratortechnik [z. B. Parabolrinnen] auszustatten. Beim photovoltaischen Prinzip bestehen Auswahlmöglichkeiten bei den unterschiedlichsten Solarmodulen. So haben kristalline Solarmodule (16) Vorteile bei überwiegend direkter Sonnenstrahlung (8) und Dünnschichtmodule (16) Vorteile bei überwiegend diffuser Sonnenstrahlung (8).Further differentiation options in the design of the absorption surfaces ( 15 ) consist in the adjustment to the plant location ( 4 . 5 . 6 ) prevailing weather situation. With the solar thermal principle it is possible, with predominantly direct solar radiation ( 8th ), Flat plate collectors ( 16 ), and in predominantly diffuse solar radiation ( 8th ) [cloudy sky], more efficient vacuum tube collectors ( 16 ) or, alternatively, the absorption surfaces ( 16 ) with an additional concentrator technique [e.g. B. parabolic troughs] equip. With the photovoltaic principle, there are choices for a wide variety of solar modules. So have crystalline solar modules ( 16 ) Advantages with predominantly direct solar radiation ( 8th ) and thin film modules ( 16 ) Advantages of predominantly diffused solar radiation ( 8th ).

Die Sonnenstrahlung (8) trifft bei wolkenlosem Himmel als direkte Strahlung [gerichtet] (3) und bei bewölktem Himmel als indirekte Strahlung [ungerichtet, diffus] auf die Erdoberfläche (1) auf. Im natürlichen Zustand der Grundfläche (9, 10, 11) wird die auftreffende Sonnenstrahlung (8) unterschiedlich stark absorbiert und in Wärme (22) umgewandelt oder indirekt in die Atmosphäre (12) reflektiert. So werden z. B. bei Asphalt gut 95% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) absorbiert (22) und nur ca. 5% reflektiert (23). Bei einer mit Schnee bedeckten Grundfläche (10, 11), wie es für einen Anlagenstandort in Würzburg (5) vorkommen kann und am Nordpol (6) eher typisch ist, werden gut 90% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) reflektiert (23) und nur ca. 10% absorbiert (22). Die meisten natürlichen Oberflächen absorbieren (22) ca. 60–80% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) und wandeln diese in Wärme um. Reflektiert (23) werden nur ca. 20–40% (3).The solar radiation ( 8th ) meets with cloudless sky as direct radiation 3 ) and cloudy sky as indirect radiation [non-directional, diffuse] to the earth's surface ( 1 ) on. In the natural state of the base ( 9 . 10 . 11 ) the incident solar radiation ( 8th ) absorbed to different degrees and into heat ( 22 ) or indirectly into the atmosphere ( 12 ) reflected. So z. In asphalt, for example, 95% of the incident solar radiation ( 8th ) ( 22 ) and only about 5% reflected ( 23 ). For a snow-covered area ( 10 . 11 ), as is the case for a plant location in Würzburg ( 5 ) and at the North Pole ( 6 ) is more typical, about 90% of the incident solar radiation ( 8th ) ( 23 ) and absorbs only about 10% ( 22 ). Most natural surfaces absorb ( 22 ) about 60-80% of the incident solar radiation ( 8th ) and convert them into heat. Reflected ( 23 ) only about 20-40% ( 3 ).

Die Oberflächenbeschaffenheit der Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) kann bereits in ihrem natürlichen Zustand [kosten- und aufwandsneutral] belassen, bereits ca. 20–40% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) indirekt reflektieren und für die Absorptionsflächen (15) energetisch nutzbar machen. Durch eine gezielte Gestaltung der Reflexionsfläche (14) kann die Absorption und die damit verbundene Umwandlung der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) in Wärme zusätzlich verringert werden und die Strahlungsenergie für die Absorptionsflächen (15) durch Reflexion (23) nutzbar gemacht werden (9, 10). Dazu bieten sich verschiedene Oberflächen an, die als unbefestigte diffuse Reflexionsfläche (14), befestigte diffuse Reflexionsfläche (14) oder befestigte gerichtete Reflexionsfläche (14) bezeichnet werden.The surface condition of the reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) can already leave in its natural state [cost and effort neutral], already about 20-40% of the incident solar radiation ( 8th ) and for the absorption surfaces ( 15 ) energetically usable. Through a targeted design of the reflection surface ( 14 ), the absorption and the associated conversion of the incident solar radiation ( 8th ) are additionally reduced in heat and the radiation energy for the absorption surfaces ( 15 ) by reflection ( 23 ) can be utilized ( 9 . 10 ). There are various surfaces available as an unfixed diffuse reflection surface ( 14 ), fixed diffuse reflection surface ( 14 ) or fixed directional reflection surface ( 14 ).

Bei der unbefestigt diffusen Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) wird, durch Einbringen von weißen oder reflektierenden Schüttgütern wie z. B. weißem Sand, Kies, Schotter, Glasgranulat usw., die indirekte Reflexionsleistung erhöht und bis zu ca. 60% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) diffus reflektiert.In the case of the unpaved diffuse reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ), by introducing white or reflective bulk materials such. As white sand, gravel, gravel, glass granules, etc., the indirect reflection power increases and up to about 60% of the incident solar radiation ( 8th ) diffusely reflected.

Die befestigte diffuse Reflexionsfläche (14) zeichnet sich in ihrer Grundstruktur durch seinen befestigten Aufbau aus. Dieser kann z. B. durch Beton, Asphalt, Stahlbleche o. ä. hergestellt werden. Die Oberfläche wird mit einer hochreflektierenden Beschichtung versehen, wie sie z. B. für Fahrbahnmarkierungen im Straßenverkehr verwendet werden, sodass bis zu ca. 80% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) diffus reflektiert werden.The attached diffuse reflection surface ( 14 ) is characterized in its basic structure by its fortified structure. This can z. B. by concrete, asphalt, steel sheets o. Ä. Are produced. The surface is provided with a highly reflective coating, as z. B. be used for road markings in road traffic, so that up to about 80% of the incident solar radiation ( 8th ) are reflected diffusely.

Die befestigte, gerichtete Reflexionsfläche (14), zeichnet sich in ihrer Grundstruktur ebenfalls durch einen befestigten Aufbau aus. Die Oberflächenbeschichtung zeichnet sich durch eine wesentlich feinere Oberflächenstruktur [kleiner als die Wellenlänge des Sonnenlichts] aus und reflektiert die auftreffende Sonnenstrahlung (8), bei wolkenlosem Himmel direkt und bei bewölktem Himmel diffus. Solche Oberflächenstrukturen bieten z. B. Spiegel oder polierte und hochglänzende Metalloberflächen. Die auftreffende Sonnenstrahlung (8) kann dabei bis zu ca. 90% reflektiert werden.The fixed, directed reflection surface ( 14 ), is also characterized in its basic structure by a fixed structure. The surface coating is characterized by a much finer surface structure [smaller than the wavelength of the sunlight] and reflects the incident solar radiation ( 8th ), directly in clear skies and diffuse in cloudy skies. Such surface structures provide z. As mirror or polished and high-gloss metal surfaces. The incident solar radiation ( 8th ) can be reflected up to about 90%.

Zur Optimierung der Reflexionsleistung kann die befestigte, gerichtete Reflexionsfläche (14) in Teilflächen aufgeteilt werden, die mit unterschiedlichen Anstell- und Neigungswinkeln ausgestattet, die auftreffende Sonnenstrahlung (8) im Tagesverlauf so reflektieren, dass die Sonnenstrahlung (8) auf bestimmte Bereiche der Absorptionsflächen (15) reflektiert werden. Diese Teilflächen können zusätzlich beweglich ausgeführt werden, sodass diese im Tagesverlauf der Bahn der Sonne (26) derart nachgeführt werden, dass die auftreffende Sonnenstrahlung (8) gezielt auf bestimmte Bereiche der Absorptionsflächen (15) reflektiert und konzentriert wird.To optimize the reflection performance, the fixed, directed reflection surface ( 14 ) are subdivided into subareas that are equipped with different angles of inclination and inclination, the incident solar radiation ( 8th ) during the day so that the solar radiation ( 8th ) on certain areas of the absorption surfaces ( 15 ) are reflected. These partial surfaces can also be made to be movable so that during the course of the day they can be traced to the path of the sun ( 26 ) be tracked so that the impinging solar radiation ( 8th ) targeted to certain areas of the absorption surfaces ( 15 ) is reflected and concentrated.

Mit zunehmender Entfernung vom Äquator (2) verändern sich die Sonnenbahnen (26) über dem jeweiligen Standort (4, 5, 6) indem der Höhenwinkel der Sonne insgesamt abnimmt und bis zum Polarkreis die jahreszeitlichen Schwankungen in der Sonnenscheindauer [Tageslänge] zunehmen. Das Dreidimensionale Solarkraftwerk gleicht den sich im Tagesverlauf verändernden Höhenwinkel der Sonne durch Projektion einer virtuellen Reflexionsfläche (14) auf die reale Reflexionsfläche (14) aus. Den sich im Tagesverlauf verändernden Azimutwinkel der Sonne gleicht das Dreidimensionale Solarkraftwerk durch eine einachsige Nachführung der Absorptionsflächen aus. Die Form der Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) und der Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) wird durch die Sonnenbahnen (26) über dem jeweiligen Standort (4, 5, 6) bestimmt und verändert sich mit zunehmender Entfernung vom Äquator (2).With increasing distance from the equator ( 2 ) the sun orbits change ( 26 ) above the respective location ( 4 . 5 . 6 in that the elevation angle of the sun as a whole decreases and the seasonal fluctuations in the duration of sunshine [daylength] increase up to the polar circle. The three-dimensional solar power plant resembles the elevation angle of the sun which changes during the course of the day by projecting a virtual reflection surface ( 14 ) on the real reflection surface ( 14 ) out. The three-dimensional solar power plant compensates for the changing azimuth angle of the sun during the day by a uniaxial tracking of the absorption surfaces. The shape of the reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) and the mounting surface of the module carrier units ( 22 ) is caused by the sun orbits ( 26 ) above the respective location ( 4 . 5 . 6 ) determines and changes with increasing distance from the equator ( 2 ).

Für einen Anlagenstandort am Äquator (4) ergibt sich eine annähernd quadratisch Idealform der Montagefläche der Modulträgereinheiten (22). Die Reflexionsfläche (14) dehnt sich jeweils nach Osten und Westen aus und ist in ihrer idealform rechteckig. Zum Sonnenaufgang sind die Absorptionsflächen (15) nach Osten ausgerichtet und die Sonne scheint direkt auf die Absorptionsflächen (15). Mit steigendem Höhenwinkel der Sonne, nimmt die direkte Sonnenstrahlung (8) ab und die indirekte Sonnenstrahlung (8) durch Reflexion zu. Um die Mittagszeit trifft nur indirekte Sonnenstrahlung (8) auf die Absorptionsflächen (15) auf und diese werden durch die Getriebeeinheit um 180° nach Westen ausgerichtet. Mit sinkenden Höhenwinkel der Sonne, nimmt die direkte Sonnenstrahlung (8), auf die Absorptionsflächen (15) wieder zu und die indirekte Sonnenstrahlung (8) ab (6).For a plant location at the equator ( 4 ) results in an approximately square ideal shape of the mounting surface of the module carrier units ( 22 ). The reflection surface ( 14 ) expands to the east and west respectively and is rectangular in its ideal shape. At sunrise, the absorption surfaces ( 15 ) directed to the east and the sun shines directly on the absorption surfaces ( 15 ). With increasing elevation angle of the sun, the direct solar radiation ( 8th ) and the indirect solar radiation ( 8th ) by reflection. At lunchtime only indirect solar radiation ( 8th ) on the absorption surfaces ( 15 ) and these are aligned by the gear unit by 180 ° to the west. With decreasing elevation angle of the sun, the direct solar radiation ( 8th ), on the absorption surfaces ( 15 ) and the indirect solar radiation ( 8th ) ( 6 ).

Für den Anlagenstandort Würzburg (5) ergibt sich eine Form der Montagefläche der Modulträgereinheiten (22), die annähernd einer Ellipse entspricht. Diese ist im Norden abgeschnittenen und enthält eine teilweise unbebaute Kernfläche (24). Die Reflexionsfläche (14) nimmt ebenfalls die Form einer Ellipse an, die im Norden abgeschnitten ist. Die Reflexionsfläche (14) ist deutlich größer und dehnt sich verstärkt nach Süden aus. Die größte längenmäßige Ausdehnung beider Flächen ist von Norden nach Süden. [Für einen Anlagenstandort nahe dem 50. Breitengrad auf der Südhalbkugel ist die Nord-Südausdehnung genau entgegengesetzt] Zum Sonnenaufgang werden die Absorptionsflächen (15) rechtwinklig zum Azimutwinkel der Sonne ausgerichtet und im Tagesverlauf immer im rechten Winkel zum Azimut der Sonne nachgeführt. Der Azimutwinkel bei Sonnenaufgang verändert sich im Laufe eines Jahres [jahreszeitliche Schwankungen] und wird durch die Getriebeeinheit (18) entsprechend angepasst. Nach Sonnenaufgang scheint die Sonne direkt auf die Absorptionsflächen (15). Mit steigendem Höhenwinkel der Sonne, nimmt die direkte Sonnenstrahlung (8) ab und die indirekte Sonnenstrahlung (8) durch Reflekion zu. Um die Mittagszeit treffen entsprechend dem Höhenwinkel der Sonne, der ebenfalls jahreszeitlichen Schwankungen unterliegt, direkte und indirekte Sonnenstrahlung (8) auf die Absorptionsflächen (15) auf. Mit sinkenden Höhenwinkel der Sonne, nimmt die direkte Sonnenstrahlung (8) wieder zu und die indirekte Sonnenstrahlung (8) ab (7).For the plant location Würzburg ( 5 ) results in a shape of the mounting surface of the module carrier units ( 22 ), which approximates an ellipse. This is truncated in the north and contains a partially undeveloped core area ( 24 ). The reflection surface ( 14 ) also takes the form of an ellipse, which is cut off in the north. The reflection surface ( 14 ) is significantly larger and expands to the south. The largest longitudinal extension of both areas is from north to south. [For a plant location near the 50th latitude in the southern hemisphere, the north-south extent is exactly the opposite] At sunrise, the absorption surfaces ( 15 ) aligned at right angles to the azimuth angle of the sun and tracked in the course of the day always at right angles to the azimuth of the sun. The azimuth angle at sunrise changes over the course of a year [seasonal fluctuations] and is determined by the gear unit ( 18 ) adjusted accordingly. After sunrise, the sun shines directly on the absorption surfaces ( 15 ). With increasing elevation angle of the sun, the direct solar radiation ( 8th ) and the indirect solar radiation ( 8th ) by reflection. Around midday, according to the elevation angle of the sun, which is also subject to seasonal fluctuations, direct and indirect solar radiation ( 8th ) on the absorption surfaces ( 15 ) on. With decreasing elevation angle of the sun, the direct solar radiation ( 8th ) and the indirect solar radiation ( 8th ) ( 7 ).

Für den Anlagenstandort am Nordpol (6) ist die Form der Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) nahezu kreisförmig mit einer ebenfalls kreisförmigen unbebauten Kernfläche (24) in ihrem Zentrum. Eine Reflexionsfläche (14) würde ebenfalls ringförmig um die Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) verlaufen. Wegen des insgesamt niedrigen Höhenwinkels der Sonne und der ohnehin eisbedeckten Oberfläche wird auf die natürliche Reflexion der Oberfläche verwiesen und auf eine Reflexionsfläche verzichtet. Nach Sonnenaufgang am 21.03. eines Jahres [Beginn des Polartages] werden die Absorptionsflächen (15) rechtwinklig zum Azimutwinkel der Sonne ausgerichtet und im Tagesverlauf [24 Stunden] im rechten Winkel zum Azimut der Sonne nachgeführt und beschreiben in 24 Stunden eine 360° Drehung. Am 21.09. beginnt die Polarnacht und der Betrieb wird eingestellt (8). Auf der Südhalbkugel ist die Form und Funktion genau die gleiche nur um 6 Monate zeitlich verschoben. Der Sonnenaufgang ist am 21.09. und der Sonnenuntergang am 21.03 jeden Jahres.For the plant location at the North Pole ( 6 ) is the shape of the mounting surface of the module carrier units ( 22 ) almost circular with a likewise circular undeveloped core surface ( 24 ) in her center. A reflection surface ( 14 ) would also ring around the mounting surface of the module carrier units ( 22 ). Because of the overall low elevation angle of the sun and the already ice-covered surface, reference is made to the natural reflection of the surface and dispenses with a reflection surface. After sunrise on 21.03. of one year [beginning of the polar day], the absorption surfaces ( 15 ) aligned at right angles to the azimuth angle of the sun and tracked in the course of the day [24 hours] at right angles to the azimuth of the sun and describe a 360 ° turn in 24 hours. On 21.09. the polar night starts and the operation is stopped ( 8th ). In the southern hemisphere, the shape and function is exactly the same only shifted by 6 months. The sunrise is on 21.09. and the sunset on 21.03 each year.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Erdoberflächeearth's surface
22
Äquatorequator
33
Erdachse der nördlichen ErdhalbkugelEarth axis of the northern hemisphere
44
Anlagenstandort am ÄquatorPlant location at the equator
55
Anlagenstandort WürzburgPlant location Würzburg
66
Anlagenstandort am NordpolPlant location at the North Pole
77
50° nördlicher Breite50 ° north latitude
88th
Sonnenstrahlungsolar radiation
99
Grundfläche am ÄquatorBase area at the equator
1010
Grundfläche Anlage WürzburgBase plant Würzburg
1111
Grundfläche am NordpolBase area at the North Pole
1212
Atmosphärethe atmosphere
1313
virtuelle Absorbtionsflächevirtual absorption surface
1414
Reflexionsflächereflecting surface
1515
AbsorbtionsflächeAbsorbtionsfläche
1616
Absorber/SolarmoduleAbsorber / solar modules
1717
Trägergestellsupport frame
1818
Getriebeeinheitgear unit
1919
Führungguide
2020
Fundamentfoundation
2121
ModulträgereinheitModule carrier unit
2222
durch Absorption entstehende Wärmeheat produced by absorption
2323
gerichtet reflektiertes Sonnenlichtdirected reflected sunlight
2424
unbebaute Kernflächeundeveloped core area
2525
Montagefläche der ModulträgereinheitenMounting surface of the module carrier units
2626
SonnenbahnSonnenbahn

Claims (15)

Dreidimensionales Solarkraftwerk, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in seinem senkrechten Aufbau aus mindestens einer Modulträgereinheit (21) (2, 6, 7, 8, 9, 10) besteht, an der senkrecht zur Grundfläche (9, 10, 11) die Absorber/Solarmodule (16) übereinander montiert werden, diese in der Summe ihrer Einzelflächen die Absorptionsfläche (15) der Modulträgereinheit (21) und in der Summe der Modulträgereinheiten (21) die gesamte Absorptionsfläche (15) des Dreidimensionalen Solarkraftwerkes bilden.Three-dimensional solar power plant, characterized in that this in its vertical structure of at least one module carrier unit ( 21 ) ( 2 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ), at the perpendicular to the base ( 9 . 10 . 11 ) the absorber / solar modules ( 16 ) are mounted one above the other, these in the sum of their individual surfaces, the absorption surface ( 15 ) of the module carrier unit ( 21 ) and in the sum of the module carrier units ( 21 ) the entire absorption area ( 15 ) of the three-dimensional solar power plant. Dreidimensionales Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in seinem waagerechten Aufbau aus drei in ihrer Form, Größe und Funktion unterschiedliche Flächen besteht. Diese werden als Grundfläche (9, 10, 11) (1, 6, 7, 8), Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) und Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) (6, 7, 8) bezeichnet.Three-dimensional solar power plant according to claim 1, characterized in that this consists in its horizontal structure of three different in their shape, size and function surfaces. These are used as base area ( 9 . 10 . 11 ) ( 1 . 6 . 7 . 8th ), Reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) and mounting surface of the module carrier units ( 22 ) ( 6 . 7 . 8th ) designated. Dreidimensionales Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsflächen (15) nach Anspruch 1 die erste Dimension bilden. Die Reflexionsfläche (14) nach Anspruch 2 die zweite Dimension und die dritte Dimension aus dem Längenverhältnis zwischen den Absorptionsflächen (15) und die Reflexionsfläche (14) gebildet wird (1, 4, 5, 9, 10).Three-dimensional solar power plant according to claim 1, characterized in that the absorption surfaces ( 15 ) form the first dimension according to claim 1. The reflection surface ( 14 ) according to claim 2, the second dimension and the third dimension of the aspect ratio between the absorption surfaces ( 15 ) and the reflection surface ( 14 ) is formed ( 1 . 4 . 5 . 9 . 10 ). Modulträgereinheit (21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einer bestimmten Anzahl von Absorbern/Solarmodulen (16), dem Trägergestell (17), der Getriebeeinheit (18), der Führung (19) und dem Fundament (20) (2) besteht. Die Absorber/Solarmodule (16) werden am Trägergestell (17) montiert und mit zunehmender Bauhöhe des Trägergestells (17) kann die Absorptionsfläche (15) vergrößert und die Anlagenleistung auf der Grundfläche (9, 10, 11) konzentriert werden. Mit einer Verringerung der Abstände zwischen den Modulträgereinheiten (21) kann die Anlagenleistung auf der Grundfläche (9, 10, 11) zusätzlich konzentriert werden. Zur Verringerung der Verschattung werden die Abstände zwischen den Modulträgereinheiten (21) ungleichmäßig gestaltet. Die Bauhöhe und die Anzahl der Modulträgereinheiten (21) bestimmen die Form und Größe der Flächen des waagerechten Aufbaus (6, 7, 8).Module carrier unit ( 21 ) according to claim 1, characterized in that it consists of a certain number of absorbers / solar modules ( 16 ), the support frame ( 17 ), the transmission unit ( 18 ), the leadership ( 19 ) and the foundation ( 20 ) ( 2 ) consists. The absorber / solar modules ( 16 ) are on the support frame ( 17 ) and with increasing height of the support frame ( 17 ), the absorption area ( 15 ) and the system performance on the base area ( 9 . 10 . 11 ). With a reduction in the distances between the module carrier units ( 21 ), the system performance on the base area ( 9 . 10 . 11 ) are additionally concentrated. To reduce shading, the distances between the module carrier units ( 21 ) unevenly designed. The height and the number of module carrier units ( 21 ) determine the shape and size of the surfaces of the horizontal structure ( 6 . 7 . 8th ). Getriebeeinheit (18) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese die Modulträgereinheit (21) mit einem geeigneten Antrieb, so dem Azimutwinkel der Sonne nachgeführt, dass die Absorptionsflächen (15) im Tagesverlauf immer rechtwinklig zum Azimut der Sonne ausgerichtet werden (2).Gear unit ( 18 ) according to claim 4, characterized in that this the module carrier unit ( 21 ) with a suitable drive, so the azimuth angle of the sun tracked that the absorption surfaces ( 15 ) are always aligned at right angles to the azimuth of the sun during the course of the day ( 2 ). Grundfläche (9, 10, 11) (1, 6, 7, 8), nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese die gesamte Fläche, die zum Bau und Betrieb des Dreidimensionalen Solarkraftwerkes notwendig ist, darstellt, und in seiner Größe durch das zur Verfügung stehende Grundstück und der maximalen Ausdehnung der Reflexionsfläche (14) bestimmt wird. Die Form wird durch die geographische Breite des Anlagenstandortes (4, 5, 6) und der Sonnenbahnen (26) über dem jeweiligen Anlagenstandort (4, 5, 6) bestimmt.Floor space ( 9 . 10 . 11 ) ( 1 . 6 . 7 . 8th ), according to claim 2, characterized in that it represents the entire area necessary for the construction and operation of the three-dimensional solar power plant, and in its size by the available land and the maximum extent of the reflecting surface ( 14 ) is determined. The shape is determined by the latitude of the plant location ( 4 . 5 . 6 ) and the Sonnenbahnen ( 26 ) above the respective plant location ( 4 . 5 . 6 ) certainly. Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10), nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Absorption der auf ihr auftreffenden Sonnenstrahlung (8) verringert und durch Reflektion der Sonnenstrahlung (8) diese für die Absorptionsflächen (15) zusätzlich energetisch nutzbar macht (9, 10). Entsprechend dem Höhenwinkel der Sonne wird die Größe der Reflexionsfläche (14) virtuell auf die reale Reflexionsfläche (14) projiziert (4) und die reale Reflexionsfläche (14) entsprechend dimensioniert.Reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ), according to claim 2, characterized in that this absorption of the incident on her solar radiation ( 8th ) and by reflection of solar radiation ( 8th ) these for the absorption surfaces ( 15 ) additionally makes energetically usable ( 9 . 10 ). According to the elevation angle of the sun, the size of the reflection surface ( 14 ) virtually on the real reflection surface ( 14 ) ( 4 ) and the real reflection surface ( 14 ) dimensioned accordingly. Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese in ihrer Oberflächenbeschaffenheit der der Reflexionsfläche (14) entspricht. Auf ihr werden alle Modulträgereinheiten (21) des Dreidimensionalen Kraftwerkes montiert und die Größe der Fläche wird durch die Anzahl und deren Abstände zueinander bestimmt. Die Form wird durch die Sonnenbahn (26) über dem jeweiligen Anlagenstandort (4, 5, 6) bestimmt (6, 7, 8).Mounting surface of the module carrier units ( 22 ) according to claim 2, characterized in that this in its surface condition of the reflection surface ( 14 ) corresponds. On it all module carrier units ( 21 ) of the three-dimensional power plant mounted and the size of the area is determined by the number and their distances from each other. The shape is affected by the sun orbit ( 26 ) above the respective plant location ( 4 . 5 . 6 ) certainly ( 6 . 7 . 8th ). Dreidimensionales Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses auf die am Anlagenstandort (4, 5, 6) vorherrschenden klimatischen Bedingungen durch Auswahl des Wirkprinzips reagieren kann. Dazu werden die Absorptionsflächen (15) mit Absorber (16) für das solarthermische Prinzip oder mit Solarmodulen (16) für das photovoltaische Prinzip ausgestattet.Three-dimensional solar power plant according to claim 1, characterized in that this at the plant location ( 4 . 5 . 6 ) can respond to prevailing climatic conditions by selecting the active principle. For this purpose, the absorption surfaces ( 15 ) with absorber ( 16 ) for the solar thermal principle or with solar modules ( 16 ) equipped for the photovoltaic principle. Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10), nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese in ihrer natürlichen Beschaffenheit bereits ca. 20–40% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) indirekt reflektiert und für die Absorptionsflächen (15) energetisch nutzbar macht. Durch eine gezielte Gestaltung der Reflexionsfläche (14) als unbefestigte diffuse Reflexionsfläche (14), befestigte diffuse Reflexionsfläche (14) oder befestigte gerichtete Reflexionsfläche (14), kann die Absorption zusätzlich verringert und die Reflexion gesteigert werden.Reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ), according to claim 2, characterized in that these in their natural state already about 20-40% of the incident solar radiation ( 8th ) and for the absorption surfaces ( 15 ) makes it energetically usable. Through a targeted design of the reflection surface ( 14 ) as a non-fixed diffuse reflection surface ( 14 ), fixed diffuse reflection surface ( 14 ) or fixed directional reflection surface ( 14 ), the absorption can be further reduced and the reflection increased. Unbefestigt diffuse Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese durch Einbringen von weißen oder reflektierenden Schüttgütern wie z. B. weißer Sand, Kies, Schotter, Glasgranulat usw., die indirekte Reflexionsleistung erhöht.Unfused diffuse reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) according to claim 10, characterized in that this by introducing white or reflective bulk materials such. As white sand, gravel, gravel, glass granules, etc., the indirect reflection performance increases. Befestigte diffuse Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese in ihrer Grundstruktur eine befestigte Oberfläche ausweist, wie sie z. B. durch Beton, Asphalt, Stahlbleche o. ä. hergestellt werden kann und die Oberfläche mit einer hochreflektierenden Beschichtung wie z. B. Farben oder Lacke versehen wird, die bis zu ca. 80% der auftreffenden Sonnenstrahlung (8) indirekt reflektieren.Fixed diffuse reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) according to claim 10, characterized in that it has a fixed surface in its basic structure, as z. B. by concrete, asphalt, steel sheets o. Ä. Can be prepared and the surface with a highly reflective coating such. B. paints or varnishes, the up to about 80% of the incident solar radiation ( 8th ) reflect indirectly. Befestigte, gerichtete Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese sich in ihrer Oberflächenbeschichtung durch eine wesentlich feinere Oberflächenstruktur [kleiner als die Wellenlänge des Sonnenlichts] auszeichnet und die auftreffende Sonnenstrahlung (8), bei wolkenlosen Himmel, direkt und bei bewölktem Himmel, diffus reflektiert.Fixed, directed reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) according to claim 10, characterized in that it is characterized in its surface coating by a much finer surface structure [smaller than the wavelength of the sunlight] and the impinging solar radiation ( 8th ), with cloudless sky, directly and with cloudy sky, diffusely reflected. Reflexionsfläche (14) (1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Form durch die Sonnenbahnen (26) über dem jeweiligen Standort (4, 5, 6) bestimmt wird und sich mit zunehmender Entfernung vom Äquator (2) von einer quadratischen Form am Äquator (4) über eine im Norden abgeschnittene Ellipse für einen Anlagenstandort nahe Würzburg (5), bis zu einer Kreisform am Nordpol (6) verformt.Reflection surface ( 14 ) ( 1 . 2 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 ) according to claim 2, characterized in that its shape by the sun trajectories ( 26 ) above the respective location ( 4 . 5 . 6 ) and with increasing distance from the equator ( 2 ) of a square shape at the equator ( 4 ) on an ellipse cut off in the north for a plant location near Würzburg ( 5 ), to a circular shape at the North Pole ( 6 ) deformed. Montagefläche der Modulträgereinheiten (22) (6, 7, 8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Form durch die Sonnenbahnen (26) über dem jeweiligen Standort (4, 5, 6) bestimmt wird und sich mit zunehmender Entfernung vom Äquator (2) von einer rechteckigen Form am Äquator (4) über eine im Norden abgeschnittene Ellipse die im Norden eine teilweise unbebaute Kernfläche aufweist für den Anlagenstandort Würzburg (5) bis zu einer Kreisform mit einer unbebauten Kernfläche in der Mitte am Nordpol (6) verformt.Mounting surface of the module carrier units ( 22 ) ( 6 . 7 . 8th ) according to claim 2, characterized in that its shape by the sun trajectories ( 26 ) above the respective location ( 4 . 5 . 6 ) and with increasing distance from the equator ( 2 ) of a rectangular shape at the equator ( 4 ) on an ellipse cut in the north which has a partially undeveloped core area in the north for the plant location Würzburg ( 5 ) to a circular shape with an undeveloped core area in the middle at the North Pole ( 6 ) deformed.
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