DE20316431U1

DE20316431U1 - Parabolsolaranlage zur thermischen Energiegewinnung

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Publication number: DE20316431U1
Application number: DE20316431U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2013-10-22

Abstract

Parabolanlage zur therm. Energiegewinnung; (→ Bild 1 + 2) Dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel aus verspiegeltem Massivglas besteht, mit rückseitig aufgeklebten Haltetaps zwecks Befestigung (→ Bild 3). Alternativwerkstoff ist hochglanzpoliertes Aluminium mit UV- u. wetterfester Schutzlackie rung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermisches Parabolspiegelsystem zur Sonnenenergiegewinnung.
Die einfallenden parallelen Lichtstrahlen werden vom Parabolspiegel derart reflektiert dass sämtliche Lichtstrahlen zum Brennpunkt des Spiegels focusiert werden, wo (durch die Lichtbündelung) ein extrem hohes Energiepotential entsteht, welches in Wärmeenergie umgewandelt werden soll. Die Basisanlage besteht somit im wesentlichen aus einem Parabolspiegel, einem Brennpunktwärmetauscher, einem zweiachsigen, selbsthemmenden Nachführregelgetriebe, welches den Spiegel auf den jeweiligen Sonnenstand ausrichtet, sowie dem Primärheizkreis, welcher mit einem hydraulischen Fluid zwecks Wärmetransports betrieben wird. Was den Spiegel betriftt,so stehen zwei Materialien zur Wahl: A) Parabolförmig gekrümmtes Spiegelglas, bzw. B) parabolförmig gedrückter u. hochglanzpolierter Aluspiegel mit wetterfester Schutzlackierung.
In Puncto Kostenaufwand, Wetterresistenz und Langlebigkeit liegt der Vorteil beim Glasspiegel. Der Glasspiegel ist wie ein konventioneller Spiegel aufgebaut. Die Rückseite der parabolförmig geformten Glasplatte wird mit Silber beschichtet, welche widerum mit einer Schutzschicht beschichtet wird die das Silber vor Umwelteinflüssen schützt. Auf dieser Schutzschicht sind sogenannte Taps aufgeklebt, welche die Haltefunktion des Spiegels übernehmen und somit eine Verbindungsstelle zum dahinterliegenden Nachführgetriebe darstellen.
Im Brennpunkt des Spiegels ist ein Wärmetauscher angeordnet, welcher die konzentrierte, gebündelte Lichtenergie in Wärme wandelt und an das Heizmedium abgibt. Der Wärmetauscher hat einerseits die Aufgabe mittels eines hohen Wirkungsgrades Licht in Wärme zu wandeln, andererseits resistent gegenüber den extrem hohen Temperaturen (bis zu 1000°C im Brennpunkt) zu sein.
Das Nachführsystem besteht aus einem 2-achsigen Getriebe, welches sich in Elevation u. Azimut-Richtung dreht. Die Begriffe Elevation u. Azimut stammen aus der Navigation u. bedeuten folgendes:
Elevation = Drehung des Spiegels um eine horizontal gedachte Achse (Nickbewegung des Spiegels)
Azimut = Drehung des Spiegels um eine senkrechte Achse in Ost→West-Richtung. Eine Steuerung erfasst mittels zweier Lichtsensoren den aktuellen Sonnenstand und gibt dem Getriebe die nötigen Befehle um der Sonne (analog Sonnenblume) nachzufolgen.
Was den Primärheizkreis betrifft, so ist das verwendbare Fluid davon abhängig welche Energieverbraucher nachgeschaltet werden. Zieht man es in Erwägung eine Kochplatte thermisch zu beheizen, oder eventuell einen Stirlingmotor zur Stromgewinnung zu betreiben, so ist als Heizmedium ein geeignetes Wärmeträgeröl zu verwenden. Dieses Wärmeträgeröl verursacht aufgrund der relativ hohen Vorlauftem peratur (tv ca.300°C) hohe Anlagenkosten aufgrund effizienteren Dämmmaterialien und thermisch beständigeren Meß-u.Regelelementen, sowie höherwertigeren Rohr- u. Pumpenwerkstoffen.
Eine Kochheizplatte besteht aus zwei quadratischen (ca.450 x 450 mm) Platten, von denen die dickere Platte eine spiralförmige Nut aufweist, in der das Wärmeträgeröl die zusammengeschraubte Heizplatte von innen nach außen durchströmt. Werden als Energieverbraucher Heiz-, bzw. Kältekreise, oder Warmwasserbereiter eingesetzt, so kommt man mit wesentlich niedrigeren Vorlauftemperaturen ( tv <= 150°C) aus. Bei diesem Temperaturniveau reicht frostgeschütztes Wasser als Heizmedium aus.
Die Solaranlage kann zum Inselsystem (stromnetzunabhängig und somit autark) ausgebaut werden und soll vor allem den privaten Energieverbraucher in sonnenreichen Ländern (Mittelmeerregion, Karibik,etc.) ansprechen. Aufgrund der höheren Anzahl von Sonnentagen (in den genannten Regionen) steigt somit auch die Effizienz und es verkürzt sich die Amortisationzeit der Anlage im Vergleich zu Mitteleuropäischen Ländern. Die Vorteile dieses Solaranlagentyps bestehen nicht nur in dem deutlich niedrigeren Preisniveau gegenüber Photovoltaik anlagen, sondern auch in der Vielseitigkeit der nutzbaren Energieverbrauchern. Neu im Vergleich zu bisherigen Anlagen dieses Typs ist der Spiegel aus Glas,bzw. hochglanzpoliertem Aluminium mit Schutzlackierung, die Bauweise des Brennpunktwärmetauschers, sowie die Verwendung von Wärmeträgeröl als Heizmedium und den daraus ergebenden Kombinationsmöglichkeiten in puncto Stromerzeugung u.Kochheizpatte.
Bild-Erläuterungen:
Bild 1)

1): Parabolspiegel
2): Brennpunktwärmetauscher
3): 2-Achsiges Nachführgetriebe
4): Gedämmte Metallschläuche
5): Stahlstütze
6): Betonfundament
7): Gedämmte Rücklaufleitung
8): Gedämmte Vorlaufleitung
9): Heizkreispumpe
10): Sicherheistventil

Bild 2)

11): Heizmedium / Ausdehnungsgefäß
12): Warmwasserspeicher / Energiepuffer
13): Heizung-, bzw. Klimageräte
14): Stirlingmotor
15): Kochheizplatte

Bild 3) Projizierte Rückseite eines Glasparabolspiegels

1): Glasspiegel
2): (aufgeklebte Verbindungselemente zwischen Spiegel und Haltekonstruktion)

Bild 4) Brennpunkt-Wärmetauscher
Bild 5) Kochheizplatte

Claims

Parabolanlage zur therm. Energiegewinnung; (→ Bild 1 + 2) Dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel aus verspiegeltem Massivglas besteht, mit rückseitig aufgeklebten Haltetaps zwecks Befestigung (→ Bild 3). Alternativwerkstoff ist hochglanzpoliertes Aluminium mit UV- u. wetterfester Schutzlackie rung.
Heizmedium nach Schutzanspruch 1. (→ Bild 2) Dadurch gekennzeichnet, dass als Heizmedium Wärmeträgeröl, als auch frostgeschütztes Wasser verwendet werden kann.
Brennpunktwärmetauscher nach Schutzanspruch 1. (→ Bild 4) Dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus zwei runden ebenen Platten besteht, wobei eine Platte ausgefräste Verbindungskanäle und die andere Überströmbügel (zur Wirkungsgradverbesserung) aufweist. Beide Platten sind mit einem Dichtring abgedichtet u. verschraubt und mit einem übergestülpten Topf aus Aluminium verschraubt. Der Alu-Topf ist auf der Innenseite (zur Außenseite hin) mit Dämmwolle und mit einer Reflexionsfolie ausgestattet.
Heizkochplatte nach Schutzanspruch 1. (→ Bild 2 + 5) Dadurch gekennzeichnet, dass zwei quadratische ebene Platten mittels eines äußeren Dichtrings abgedichtet u. verschraubt sind. Die dickere Platte besitzt eine spiralförmige Nut, wobei der Öleinlaß sich im Zentrum und der Auslaß sich am Plattenrand befindet. Ein – u. Auslassbohrungen besitzen einen aufgesetzten Stuzen mit einer 3/8"-Verschraubung.
Stirlingmotor nach Schutzanspruch 1. (→ Bild 2) Dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von Wärmeträgeröl ein Stir ling Motor zur Stromgewinnung herangezogen werden kann.
Heizgeräte u. Klimageräte nach Schutzanspruch 1. (→ Bild 2) Dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Wasser als Heizmedium, Heiz – u. Klimageräte betrieben werden können.