DE29802992U1 - Thermischer Sonnenparabolrinnenspiegelkollektor in modularer Flachbauweise - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen einachsig nachgeführten Parabolrinnenspiegelkollektor in modularer Flachbauweise zur hocheffizienten Umwandlung von direkter Sonnenstrahlung in Wärmeenergie. Alle sechs halbzylindrischen Hohlspiegel sind in ihrer Längsachse in einem Winkelbereich von 120 Grad drehbar gelagert. Die optimale Nachführung der Spiegel während des Sonnenlaufs findet in Minutenabständen statt. Die zeitsynchrone Verstellung der parabolischen Zylinderwannen um einige Winkelgrade gewährleistet ein Optimum an direkter Sonneneinstrahlung in einem großen Erfassungsbereich. Das: Nachführen der Spiegel wird in Form einer Riemenscheiben- und Flachzahnriemenvorrichtung bewerkstelligt. Eine Zeitschaltuhr regelt über einen Stellmotor den zeitlichen Ablauf der Sonnennachführung der sechs Parabolspiegel.

Das Sonnenlicht wird in den Parabolrinnen konzentriert, in deren Brennliniennormalen die Absorberrohre verlaufen. Das Kollektormodul ist zusätzlich mit einer Doppelglasabdeckung gegen Warmeabstrahlungsverluste isoliert. Der Absorber hat bei dieser Konstruktion die Funktion einer thermischen Konversion. Der Absorber heizt sich entsprechend dem Konzentrationsverhältnis des linear fokussierenden Zylinderspiegels auf. Durch seine Hohlräume strömt ein flüssiges Wärmeträgermedium (Wasser), das die Wärme aufnimmt und diese an einem thermodynamisehen Kreislauf abgibt. Die Nachführung erfolgt durch eine Nachlaufsteuerung, gemäß der Sonnenlaufbahn in Ost-West-Richtung einachsig.

Nachteile bei dieser Bauart entstehen, wenn die Parabol rinnenspiegel nicht mit einer transparenten, wärmeisolierten Zweifachglasabdeckung versehen sind. Die Abstrahlungsver luste an Wärmeenergie von der Absorberoberfläche an die Umgebungsluft ist beträchtlich.

Durch die ständige Veränderung des Sonnenstandes verändert sich auch (tageszeitlich bedingt) die Einstrahlungsintensität des Sonnenlichtes, mit dem Ergebnis einer periodisch verlaufenden Energieausbeute., Kommt noch ein ungünstiger Witter ungseinfluß wie.Wind dazu, so sorgt die zirkulierende Luftströmung zu einer weiteren thermischen Energiereduzierung durch Luftkühlung an den thermisch ungeschützten Äbsorberflachen.

Die,Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, eine Anordnung der anfangs genannten Bauart zu konstruieren, der den dargestellten Nachteil beseitigen soll.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, die sechs Parabolrinnenspiegel in einer Flachbauweise als Kollektormodul mit einer wärmeisolierenden und transparenten Doppelglasabdeckung zu versehen, um thermische Abstrahlungsverluste am Absorberrohr zu minimieren.

Aus der nachfolgenden Beschreibung, der perspektivischen und schematischen Darstellung des Parbolrinnenspiegelkollektors soll die Erfindung ausführlich erläutert werden.

Fig.1: Perspektivische und schematische Darstellung des Parabolrinnenkollektors;

Fi^.2; Perspektivische und scheinetisehe Darstellung- des zylindrischen Parabolspiegels von drei unterschiedlichen Sonneneinstrahlungspositionen und deren Strahlenfokussierung;

Wie aus der Darstellung (Fig.1) zu ersehen ist, besteht der thermische Sonnenhohlspxegelkollektor in Flachbauweise aus sechs nachführbaren, konzentrierenden Parabolrinnenspiegel 1 und einer selbstätig geregelten Verstellvorrichtung in Form einer Riemenscheiben-Flachzahnriemenverbindung 4,5 mit Stellmotor 6 und Zeitschaltuhr 7 ·

Weiter befinden sich in den Spiegeln 1 sechs zentrisch angeordnete Absorberrohre 3 . Eine dazugehörende transparente Abdeckung 8 reduziert thermische Energieverluste.

Die Aufgabe bei dieser Solarkollektorkonstruktion wird darin gesehen, hohe Absorbertemperaturen zu erreichen. Dies ist physikalisch nur dann möglich, wenn das einfallende Sonnenlicht als intensives Strahlenbündel auf kleinste Absorberflächen optimal konzentriert wird.

Die Ausrichtung der Absorberrohre in der linearen Brennzone in der Zylinderwanne gestaltet sich technisch sehr einfach. Sie werden geradlinig im Brennlinienbereich angebracht.

Da der Parabolspiegel aufgrund seiner geometrischen Formgebung das Sonnenlicht nur eindimensional auf eine Brennlinie konzentriert, so ist der Absorber in diesem Anwendungsfall als Rohr ausgebildet, dessen Längsachse mit der Brennlinie zusammenfällt.

Eine weitere Effizienzsteigerung an erzielberer Solarenergie erreicht man durch einen optimalen Nachlauf der Parabolspiegel entsprechend des tages- und jahreszeitlichbedingten Sonnenstandes.

Solarenergetisch vorteilhaft ist dabei die einachsige Nachführung der Rinnenspiegel in nur eine Richtung. Eine geringfügige Abweichung des Sonnenstandes von der Brennliniennormalen (innerhalb der Symmetrieebene) bedeutet nur kleine Einstrahlungsverluste an Sonnenenergie.

Ständig nachgeführte Hohlspiegel haben einen bis zu 4-0$ höheren Ausnutzungsgrad als starre und nichtfokussierende Kollektorsysteme.

Claims (6)

Schutzansprüche Thermischer Sonnenparabolspiegelkollektor in Flachbauweise mit sechs nachführbaren Parabolrinnenspiegel und einer automatisch gesteuerten Verstellvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß

1. sechs gleichgroße Farabolrinnenspiegel (1) an deren Stirnseiten von je zwei U-förmigen Halterungen (2a,b) getragen werden;

2. in der Brennlinienzone eines jeden Parabolspiegels (1) je ein Absorberrohr (3) verläuft;

3. alle zwölf Halterungen (2a,b) drehbar gelagert sind;

4. alle sechs Parabolspiegel (1) mit Hilfe einer Scheiben/ Riemen-Kombination (4,5) in ihrer Längsachse: verstellbar sind;

5. die Verstellung (Nachführung) der sechs Spiegel (1) über einen Schrittmotor (6) erfolgt und die Winkelverstellung in festgelegten Zeitschritten mit einer Zeitschaltuhr (7) gesteuert wird;

6. das Kollektormodul mit einer zweifachen Glasabdeckung (8) versehen ist;

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