DE2928969C2 - Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenlicht - Google Patents

Description

In Gegenden "¹Cr Erde mit hoher Sonneneinstrahlung ist es denkbar, in Treibhäusern einen großen Teil der eindringenden Sonnenstrahlung zur Erzeugung elektrischer Energie zu benutzer- und den Rest dem Pflanzenwuchs zukommenzulassen.

Zur Fokussierung von Licht sind bereits flüssigkeitsgefüllte Linsen bekannt (GB-PS 3 86 721, FR-PS 5 15 964).

Vorliegender Patentanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einfachsten Mitteln zu realisierende Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Sonnenstrahlung mit Hilfe von Solarzellen anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der wesentliche Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist. eine Wassermenge (1), die von einer in einen horizontalen Rahmen (3) eingespannten, durchsichtigen Kunststoffolie getragen wird. Diese biegt sich durch das Gewicht des Wassers so durch, daß eine nach unten gewölbte Fläche entsteht und das Ganze in etwa eine Zylinderlinse aus Wasser mit einseitiger Wölbung darstellt, die von Stützen (4) in geeigneter Höhe über dem Boden gehalten wird. Als Windschutz dient eine durchsichtige Folie (2), die durch den Überdruck der zwischen ihr und dem Wasser vorhandenen Luft getragen und gespannt wird. Sie ist luftdicht am Rahmen (3) befestigt. Statt ihrer kann aber auch eine Glasabdeckung (2a) zu dem gleichen Zweck benutzt werden..

Im Raum unterhalb der Wasserfläche bildet sich bei Sonnenlicht eine Katakaustick aus, deren Lage von der Richtung der Sonnenstrahlen abhängt. Außerdem ist dort Streulicht vorhanden, dessen Intensität durch Luftblasen, die man durch das Wasser schickt, beeinflußt werden kann.

Die elektrische Energie wird mit Hilfe von wassergekühlten Solarzellen gewonnen. Diese befinden sich zu

einem rechteckigen Rahmen (8) vereinigt an der Stelle der größten Lichtkonzentration, Da sich deren Lage im Laufe eines Tages langsam verändert, ist ein Nachführen des Rahmens durch eine geeignete Vorrichtung erforderlich.

Neben der Elektrizitätsgewinnung ist aber auch noch eine landwirtschaftliche Nutzung des Bodens unterhalb der Wasserlinse bei künstlicher Bewässerung und unter Ausnutzung des Streulichtes möglich. In Gebieten

ίο großer Trockenheit wird dazu durch seitliche Verkleidung (5) ein nach außen abgeschlossener Raum hergestellt, so daß ein Treibhaus entsteht. In ihm kann die Wasserverdunstung klein gehalten werden.
Wenn auch die Wasserlinse durch ihre fixierte Lage

\o sich nicht dem Sonnenstand optimal anpassen läßt, so wird die Wirtschaftlichkeit doch durch billige Herstellung und der Ausnutzung der unter ihr liegenden Fläche als Treibhaus gewährleistet

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine solche Anlage. Der unterhalb einer Wasserlinse liegende Raum soll als ein Bezirk bezeichnet werden. Es sind zwei Bezirke voll dargestellt. Der rechte grenzt an den abschließenden Raum mit der Grenzwand. Links ist ein angrenzender Bezirk nicht voll ausgezeichnet worden. Dargestellt ist der Fall schräg einfallender Sonnenstrahlen. Die Bezugsziffern sind außer für den Grenzabschluß nur für einen Bezirk eingetragen worden.

(1) Wasserlinse,

(2) Windschutzraum mit Abdeckfolie,

(3) Tragebalken mit Laufstegen,

(4) Stützsäulen,

(5) seitlich abschließendes Dachstück,

(6) rechte Seitenwand,

(7) Traversen,

(8) Rahmen mit Solarzellen,

(9) rückseitige Kühlungsverkleidungen der Rahmen mit Kühlwasserleitungen.

(10) Schlitten zur Verschiebung der .Solarzellenrahmen,

(11) Führungsschienen zum Heben und Senken der Traversen.

Fig. 2 zeigt das Schema der Anlage in senkrechter Projektion. Die Traversen lassen sich auf- und abbewegen. Die auf ihnen verschiebbaren Schlitten tragen die drehbar gelagerten Solarzellenrahmen. Die zur Nachführung notwendigen Elektromotoren und die elektrischen Leitungen sind nicht gezeichnet worden. Die Kühlung erfolgt mit Hilfe der Kühlungsverkleidungen (9). Aus den in ihnen verlaufenden Wasserleitungen wird ständig durch Düsen Wasser gegen die Rückseiten der Rahmen gesprüht. Das ablaufende Wasser wird von den Kühlungsverkleidungen Schlauchleitungen zugeführt und von diesen nach außen geleitet, wobei ein Teil nach ausreichender Abkühlung zur künstlichen Bewässerung benutzt werden kann. Falls kein Kühlwasser aus einem Fluß oder See zur Verfügung steht, kann ein Kreislauf hergestellt werden. Das abfließende Kühlwasser wird in ein Sammelbecken geleitet. In der Nacht wird es über einen Kühlturm in ein zweites Becken gepumpt und am nächsten Tag erneut verwendet.

Auf den Tragebalken (3) befinden sich Wasser-, Luft- und elektrische Leitungen, die in den schematischen Zeichnungen nicht angedeutet worden sind. Durch die Luftleitungen läßt sich der Luftdruck im Raum über der Wasserlinse regulieren. Die Wasserleitungen sind mit Sprengvorrichtungen verbunden, die es erlauben, die Abdeckfolien bei Bedarf abzuspritzen und dadurch von

Staub zu befreien. Außerdem sind Leitungen vorgesehen, die aus den Wasserlinsen Wasser absaugen oder ihnen zuführen können. Vor einem drohenden Sandsturm kann die Luft unter den Abdeckfoüen abgesaugt werden. Dann wird Wasser aus den Wasserlinsen über sie geschwemmt, so daß sie ganz unter Wasser kommen und vor dem Blindwerden durch herangewehte Sandkörner geschützt sind. Nach dem Sturm wird Luft in den Linsenraum unter die Abdeckfoüen gepreßt und der Sand mit dem Wasser auf die Laufstege geschwemmt, von wo er durch Abflußrohre zum Boden gelangt.

Durch ein Rohr, das längs des Linsenrandes unterhalb der Wasserlinie verläuft, kann durch zahlreiche kleine öffnungen bei Bedarf Luft geblasen werden. Dadurch wird erreicht, daß sich Luftbläschen im Wasser lösen und die Oberfläche gekräuselt wird. Der Anteil des Streulichtes kann dadurch regulierbar vergrößert werden, was besonders kurz nach Sonnenaufgang oder vor ihrem Untergang, wo die Lichtintensität für die Gewinnung elektrischer Energie nur gering ist, zur Förderung des Pflanzenwuchses dient.

Da bei schräg einfallenden Sonnenstrahlen die Stelle stärkster Lichtkonzentration nicht unterhalb der die Brechung erzeugenden Wasserlinse liegt, ist es notwendig, die begrenzenden Seitenwände genügend weit von den beiden äußeren Bezirken zu errichten. Dazu werden zusätzlich seitlich abschließende Dachstücke (5) und die zugehörigen Seitenwände erforderlich. Zur Erhöhung des Streulichtes muß der abschließende Teil durchsichtig sein. Um möglichst große Wirtschaftlichkeit zu erreichen, müssen viele, genügend lange Bezirke nebeneinander liegen. Der Fall der Verwendung von Glas (2a) als Windschutz ist nicht extra gezeichnet worden. Über dem Wasser wird in diesem Falle ein Glasdach angebracht. Überdruck ist nicht erforderlich, so daß die entsprechenden Druckluftleitungen und die zugehörigen Pumpen fortfallen können.

Der Boden unter den Wasserlinsen kann statt zur landwirtschaftlichen Nutzung auch zu industriellem Gebrauch herangezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   ), Vorrichtung zur Konzentration von Sonnenlicht, mit mindestens einer nachführbaren Solarzelle (8) im Brennpunkt, gekennzeichnet durch einen horizontalen Rahmen (3), über den eine transparente Kunststoffolie so eingespannt ist, daß sie sich unter dem Gewicht einer auf ihr ruhenden Wassermenge (1) durchwölbt und eine Wasserlinse bildet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der horizontalen Wasseroberfläche eine zweite Folie (2) am Rahmen (3) befestigt ist, die durch Überdruck über der Wasserfläche aufwölbbar ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Wasseroberfläche durch eine Glasplatte (2a) abdeckbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Wasseroberfläche ein Rohr (13) mit zahlreichen Bohrungen vorhanden ist, durch das Luft in das Wasser einblasbar ist.
5. 5. Verwendung einer der Vorrichtunger, nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Dach eines Treibhauses (12).