DE2917911C2 - Sonnenenergieanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonnenenergieanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Sonnenenergieanlage ist z. B. in »Revue de Physique appliquee«, Band 14, Nr. 1, Januar 1979, Seiten 57—66, beschrieben. Eine ähnliche Anlage ist ferner aus der OE-OS 28 38 240 bekannt

Bei dieser letztgenannten »Anlage ist ein Spiegelreflektor zum Schutz vor Witterungseinflüssen zusammen mit einem Photowandler an d°a Innenwänden einer konvexen hermetisch geschlossenen und mit einer inerten Atmosphäre gefüllten Hülle angebracht; vgl. insbesondere F i g. 3 in Verbindung mit dem dazugehörigen Text.

Die bekannten Sonnenenergieanlagen haben jedoch den Nachteil, daß bei ihnen ein Schutz vor Witterungseinflössen fehlt bzw. daß sie anfällig für Verstaubung und Verschmutzung sind, was von besonderer Bedeutung beim Betrieb solcher Anlagen in schwer zugänglichen Regionen ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Anlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie sicher gegen Witterungseinflüsse geschützt ist und durch eine weitgehend reduzierte Anfälligkeit gegen Verstaubung und Verschmutzung keine Betriebskosten verursacht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Anlage beschrieben.

Die erfindungsgemäße Anlage hat den Vorteil, daß neben dem Schutz vor Witterungseinflüssen eine weitgehende Reduzierung der Betriebskosten für die periodische Entstaubung und Reinigung erreicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsformen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Sonnenenergieanlage mit einem Konzentrator in Form eines Wheatslone-Kollektors,

F i g. 2 eine Sonnenenergieanlage mit einem aus zwei ebenen Facetten zusammengesetzten Konzentrator,

Fig.3 eine Sonnenenergieanlage mit aus Kugelsegmenten bestehenden Hüllen,

Fi g. 4 eine Sonnenenergieanlage mit einem Konzen

trator in Form eines ebenen Reflektors,

F ig. 5 eine Sonnenenergieanlage mit einem Konzentrator in Form eines Fresnel-Spiegels,

Fi g. 6 eine Sonnenenergieanlage mit einem Konzentrator in Form eines Fresnel-Spiegels mit einer Nullkoma.

Die in FIg. 1 dargestellte Sonnenenergieanlage enthält einen in Form eines aus Facetten 2 zusammengesetzten und deu Typ eines Wheatstone Kollektors aufweisenden Spiegelreflektors ausgeführten Sonnenenergiekonzentrator L Im Brennpunkt des Konzentrators 1 liegt ein Sonnenenergieempfänger-Fotowandler 3, dessen gegen die Sonnenstrahlung 4 empfindliche Fläche 5 einem durch den Konzentrator 1 reflektierten Strahlungsfluß zugewandt ist Jede Facette 2 des Konzentrators 1 sowie der Fotowandler 3 sind in eine durchsichtige dichte Glashülle 6 zylindrischer Form eingeschlossen. Auf die Stirnseite der Hülle 6 des Fotowandlers 3 ist ein Metallsockel 7 aufgesetzt, durch den Stromleitungen 8 des Fotowandlers 3, ohne die Hülle 6 undicht werden zu lassen, herausgeführt sind. Die Stromleitungen 8 sind an einen Stromverbraucher 9 angeschlossen. Die Hüllen 6 weisen einen Krümmungsradius von 20 bis 200 mm auf und sind mit einem Reduktionsmittel — Wasserstoff — gefüllt

In einer in Fig.2 gezeigten Ausführungsform der Sonnenenergieaidage sind mehrere Fotowandler 3 enthalten, von denen ein jeder zwischen zwei unter einem bestimmten Winkel zur Fläche 5 des Fotowandlers geneigten und einen Facettenkonzentrator bildenden ebenen Spiegelfacetten 2 liegt. Hierbei sind je zwei zueinander geneigte Facetten 2 der benachbarten Fotowandler 3 in eine dichte Hülle 6 eingeschlossen. Jeder Fotowandler 3 ist gleichfalls in die dichte zylindrische Hülle 6 eingeschlossen.

Fig.3 zeigt eine Ausführungsform der Sonnenenergieanlage, deren Konzentrator 10 in Form eines aus ebenen Facetten 2 zusammengesetzten Parabol-Spiegelreflektors ausgeführt ist. Jec*« Facette 2 ist in eine durchsichtige dichte Hülle 11 eingeschlossen, die aus zwei identischen Kugelsegmenten besteht und mit einem Wasserstoff-Argon-Gemisch gefüllt ist. Der Durchmesser des Kugelsegments beträgt 0,2 bis 0,4 m. Im Brennpunkt des Konzentrators 10 liegt ein Sonnenenergieempfänger, eine wärmeaufnehmende Fläche 12, die sich in einem mit einem Wärmeträger 14 gefüllten transparenten dichten Gefäß 13 befindet, das Kanäle 15 für den Umlauf des Wärmeträgers 14 in einer (nicht gezeigten) Verbraucherleitung aufweist.

In einer in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform der Sonnenenergieanlage ist ein Konzentrator 16 in Form eines ebenen Spiegelreflektors ausgeführt, der aus ebenen Facetten 2 zusammengesetzt ist, von denen eine jede in eine dichte Hülle 6 eingesetzt ist. Die je zwei gegen Sonnenstrahlung empfindliche Flächen 5 und 5' aufweisenden Fotowandler 3 sind auch in dichte zylindrische Hüllen 6 eingeschlossen. Die Fotowandler 3 sind über der Fläche des Konzentrators 16 in bezug auf die Sonnenstrahlung 4 senkrecht zu den Facetten 2 angeordnet und voneinander ungefähr um einen Durchmesser der Hülle 6 entfernt, um ein Auftreffen der Sonnenstrahlung 4 auf die Spiegelflächen der Facetten 2 zu ermöglichen.

In Fig.5 ist eine weitere Ausführungsform der Sonnenenergieanlage schematisch dargestellt, der^n Konzentrator 17 in Form eines aus einzelnen ebenen Facetten 2 zusammengesetzten Fresnel-Spiegels ausgeführt ist. Jede Facette 2 und der die durch den

Konzentrator 17 reflektierte Sonnenstrahlung aufnehmende Fotowandler 3 sind in durchsichtige dichte Hüllen 6 eingeschlossen. Der Fotowandler 3 befindet sich im Brennpunkt des Konzentrators 17.

In Fig.6 ist eine weitere Ausführungsform der Sonnenenergieanlage schematisch dargestellt, deren Konzentrator 18 in Form eines aus ebenen Facetten 2 zusammengesetzten Fresnel-Spiegels mit einer Nullkoma ausgeführt ist. Jede Facette 2 und der im Brennpunkt des Konzentrators 18 liegende Fotowandler 3 sind in eine durchsichtige dichte Hülle 6 eingeschlossen.

Es muß beachtet werden, daß in den Anlagen nach F i g. 5 und 6 eine relativ gleichmäßige Beleuchtung der lichtempfindlichen Fläche 5 des Fotowandlers 3 erfolgt Die Anlage nach Fig.6 weist in diesem Sinne einen Vorteil vor der Anlage nach F i g. 5 auf.

Die Zylinder- und die Kugelfläche der Glashüllen 6, 11 tragen wegen eines kleinen Krümmungsradius von 20 bis 200 mm zur Entstaubung und Reinigung dieser Flächen von Schmutz bei und gewährleisten bei Betrieb das Erhalten der elektrischen Parameter der Sonnenenergieanlage.

Die Sonnenenergieanlag" arbeitet wie folgt:

Die Sonnenstrahlung 4 (Fig. 1, 2) wird von den Spiegelfacetten 2 reflektiert und fällt auf die Fläche 5 des Fotowandlers 3. Die durch die Fläche 5 aufgenommene Sonnenenergie wird in elektrischen Strom

umgewandelt und über die Stromleitungen 8 dem Verbraucher 9 zugeführt.

In der Anlage nach Fig.2 wird eine höhere Strahlungsdichte auf der empfindlichen Fläche 5 sowohl durch eine Reflexion von der Fläche der ebenen Facetten 2 als auch durch eine Reflexion von der Fläche der zylindrischen Glashüllen 6 erreicht.

Bei der Ausführungsform der Sonnenenergieanlage nach Fig.3 wird die Sonnenstrahlung 4 von den Spiegelflächen der Facetten 2 reflektiert und auf die Fläche 12 konzentriert, wodurch diese erhitzt wird. Die erhitzte Fläche 12 gibt ihre Wärme an den Wärmeträger ab, der sie über eine Leitung an einen Verbraucher überträgt

Bei Ausnutzung einer Ausführungsform der Sonnenenergieanlage gemäß F i g. 4 fällt die Sonnenstrahlung 4 auf die der Sonne zugewandte Fläche 5 des Fotowandlers 3. Darüber hinaus geht die Sonnenstrahlung 4 durch die Zwischenräume des Fotowandlers 3 durch, wird von den Spiegelfacetten 2 zurückgestrahlt und fäl^t auf die dem Konzentrator 16 zugewandter- Rächen 5 der Fotowandler. Die durch die Flächen 5 und 5' der Fotowandler 3 aufgenommene Sonnenenergie wird in einen elektrischen Strom umgewandelt und einem (in F i g. 4 nicht gezeigten) Verbraucher zugeführt

Die aiii Fig.5 und 6 gezeigten Ausführungsformen arbeiten analog der Anlage nach F i g. 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sonnenenergieanlage, die einen in Form eines aus Facetten zusammengesetzten Spiegelreflektors ■> ausgeführten Sonnenenergiekonzentrator und einen Sonnenenergieempfänger enthält, dessen gegen die Sonnenstrahlung empfindliche Fläche im Gang eines durch den Konzentrator reflektierten Strahlungsflussesliegt* dadurch gekennzeichnet, daß jede Facette (2) des Konzentrators (1) in eine für die Sonnenstrahlung durchsichtige konvexe hermetische Hülle (6) eingeschlossen ist, die mit einem Reduktionsmittel gefüllt ist.

2. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch ι gekennzeichnet, daß die Hüllen (6) in Form von Zylindern mit einem Krümmungsradius von 20 bis 200 mm ausgeführt sind.

3. Sonnenenergieanlage nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülle (11) aus zwei identischen Kugelsegmenten rasammcngesetzt ist.