DE29606687U1

DE29606687U1 - Dish-Stirlingmotorsystem

Info

Publication number: DE29606687U1
Application number: DE29606687U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2006-04-13

Description

Dish-Stirlingmotorsystem

Die Erfindung richtet sich auf ein Dish-Stirlipgmotoirsystem, umfassend eine Hohlspiegelanordnung zum Bündeln des Sonnenlichts, einen Stirlingmotor mit Receiver für konzentrierte Solarstrahlung, sowie Drehpunkte des Systems zur Sonnennachführung.

Derartige Dish-Stiriingmotorsysteme sind z.B. bekannt aus der &ldquor;Studie über den Stand der Stirling-Maschinen Technik" Universität GH Essen im Auftrag des BMBF, Förderkennzeichen 0326974, 1995. Diese bekannten Dish-Stiriingsysteme verwenden entweder nur einen großen Parabolspiegel in dessen Brennpunkt der Receiver sitzt oder mehrere kleine, die nebeneinander so angeordnet sind, daß ihre einzelnen Brennpunkte wieder alle im Receiver liegen. Da der Konzentrationswirkungsgrad eines Parabolspiegels abhängig ist vom Randwinkei des einfallenden Lichtes zur optischen Achse und mit zunehmender Brennweite des Spiegels steigt, ist man bei den bekannten Dish-Stiriingmotorsystemen gezwungen den relativ schweren Stirlingmotor auf der Spiegelachse in großem Abstand vom Spiegel, aber starr mit ihm verbunden zu positionieren. Diese Anordnung erschwert wiederum die Anordnung der Drehachsen für die Sonnennachführung des Systems, weil weder all zu große Windkräfte noch Massenkräfte auf die Lagerung einwirken sollten.

Wünschenswert wäre eine Anordnung von Spiegeln, Motor und Drehpunkten, die Windangriffsflächen und träge Massen in größerer Entfernung von den Drehpunkten vermeidet. Die Anordnung sollte einen möglichst hohen Konzentrationswirkungsgrad ergeben und das Licht im Fokus sollte nur relativ schwach divergieren, damit es bei einem CPC-Receiver ohne Vielfachreflexionen den Absorber erreicht. Außerdem sollte die Anordnung so beschaffen sein , daß der Brennfleck bei Versagen der Nachführung nirgends Schaden anrichten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, -daß die Drehpunkte des Systems unmittelbar hinter, und der Stiriingmotor unmittelbar vor einem parabolischen Hauptspiegel angeordnet ist und die Receiveröffnung mit dem Brennfleck soweit vor dem Hauptspiegel liegt, daß bei Versagen der Nachführung der Brennfleck soweit divergiert, um am Hauptspiegel keinen Schaden anrichten zu können; -daß die Brennweite des Hauptspiegels ca. 60% des Hauptspiegeldurchmessers beträgt und daß ein Umlenkspiegel so plaziert ist daß das Licht vom Hauptspiegel kommend etwa 15 fach konzentriert auf ihn fällt und daß die Lage und die Krümmung des Umlenkspiegels dabei so gewählt ist, daß das Licht maximal mit etwa 30 Grad Randwinkel zur optischen Achse in den Receiver einfällt und der Brennfleck in der Receiveröffnung liegt. Durch diese Anordnung sind alle oben genannten Wünsche erfüllt.

Anschließend wird die Erfindung anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch und beispielhaft die geometrische Anordnung eines erfindungsgemäßen Dish-Stirlingmotorsystems mit 2,4 m Hauptspiegeldurchmesser. '

Ein Dish-Stirlingmotorsystem der in Betracht stehenden Art besteht aus einer Hohlspäegelanordnung zum Bündeln des Sonnenlichts, einem Stirlingmotor 2 mit Receiver 3 für konzentrierte Solarstrahlung sowie Drehpunkten 4 des Systems zur Sonnennachführüng.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß die Drehpunkte 4 des Systems unmittelbar hinter, und der Stirlingmotor unmittelbar vor einem parabolischen Hauptspiegel 5 angeordnet ist und die Receiveröffnung 6 mit dem Brennfleck so weit vor dem Hauptspiegel 5 liegt, daß bei versagen der Nachführung der Brennfleck so weit divergiert, daß er am Hauptspiegel keinen Schaden mehr anrichten kann. Dies ist etwa dann erreicht, wenn das Licht nur noch etwa T 5 fache Konzentration hat. Die Brennweite des Hauptspiegels 5 beträgt etwa 60% des Hauptspiegeidurchmessers und ein bevorzugt hyperbolischer Umlenkspiegel 7 ist so plaziert, daß das Licht, vom Hauptspiegel 5 kommend etwa 15 fach konzentriert auf ihn fällt, wobei die Lage und die Krümmung bzw. Brennweite des Umlenkspiegls 7 so gewählt ist, daß das Licht maximal mit etwa 30 Grad Randwinkel 8 zur optischen Achse 9 in den Receiver 3 einfällt und der Brennfleck 10 in der Receiveröffnung 6 liegt. Zwei Lichtstrahlen sind eingezeichnet: der eine 11 fällt ganz am äußeren Rand des Hauptspiegels ein und fällt dann nach Umlenkung unter dem oben genannten maximalen Randwinkel 8 ein und ein Zweiter 12 im mittleren Bereich, dessen Randwinke! entsprechend kleiner ist.

In dem dargestellten Beispiel hat der Hauptspiegel einen Durchmesser von 2400 mm, eine Brennweite von 1500 mm und die Gleichung y=V{6000x), der hyperbolische Umlenkspiegel hat einen Durchmesser von 600 mm, ist 1165 mm vom Scheitel des Hauptspiegels entfernt angeordnet, seine Gleichung ist y=W{3292x+14,31x²) und die Receiveröffnung mit dem Brennfleck liegt 600 mm vor dem Scheitel des Hauptspiegels.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung liegt ein einfaches, leichtes, preiswert herstellbares Dish-Stiriingmotorsystem vor, das durch niedrige Amortisationskosten und hohe Wirkungsgrade die Sonnenenergienutzung wirtschaftlich macht.

Claims

Ansprüche

1) Dish-Stirlingmotorsystem, umfassend eine Hohlspiegelanordnung zum Bündeln des Sonnenlichts, einen Stirlingmotor mit Receiver für konzentrierte Solarstrahlung, sowie Drehpunkte des Systems zur Sonnennachführung, dadurch gekennzeichnet, daß

-daß die Drehpunkte des Systems unmittelbar hinter, und der Stiriingmotor unmittelbar vor einem parabolischen Hauptspiegel liegt und die Receiveröffnung mit dem Brennfleck so weit vor dem Hauptspiegel liegt, daß bei Versagen der Nachführung der Brennfieck so weit divergiert, um am Hauptspiegei keinen Schaden anrichten zu können.

-daß die Brennweite des Hauptspiegels ca. 60 % des Hauptspjegeldurchmessers beträgt und

-daß ein Umlenkspiegel so plaziert ist, daß das Licht vom Hauptspiegel kommend etwa 15 fach konzentriert auf ihn fällt, und daß die Lage und die Krümmung des Umlenkspiegels dabei so gewählt ist, daß das Licht maximal mit etwa 30 Grad Randwinkel zur optischen Achse in den Receiver einfällt und der Brennfleck in der Receiveröffnung liegt.