DE3617171A1 - Nachfuehrantrieb fuer einen sonnenkollektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nachführantrieb für einen zur Verfolgung der Sonnenbewegung um eine Schwenkachse schwenkbaren, eine Haupteinstrahlungs­ ebene aufweisenden Sonnenkollektor, mit zwei Hilfskollektoren mit jeweils einem Wärmeaufnahmeelement für ein Wärmeträgermedium, wobei die Hilfs­ kollektoren auf beiden Seiten der die Schwenkachse enthaltenden Hauptein­ strahlungsebene angeordnet sind, eine im wesentlichen quer zur Hauptein­ strahlungsebene liegende Querebene definieren und die Wärmeaufnahmeele­ mente der Hilfskollektoren über ein Übergangselement für das Wärmeträger­ medium miteinander verbunden sind, wobei die Hilfskollektoren zur Verfolgung der Sonnenbewegung um die Schwenkachse aus einer Ausgangsstellung mit zur einen Seite geneigter Querebene über eine Mittelstellung in eine Endstellung mit zur anderen Seite geneigter Querebene schwenkbar und durch Übergang von Wärmeträgermedium vom einen Wärmeaufnahmeelement zum anderen Wärmeaufnahme­ element stets selbständig in eine Stellung gleicher Energieaufnahme bringbar sind, wobei, vorzugsweise, die Hilfskollektoren den Wärmeaufnahmeelementen zugeordnete Strahlungsschirme zur teilweisen Abschirmung, ggf. auch zur Strahlungsverdichtung, aufweisen und wobei, vorzugsweise, die Schwenkachse oberhalb der Schwerelinie des Nachführantriebs liegt.

Bei dem bekannten Nachführantrieb, von dem die Erfindung ausgeht (DE-PS 33 03 000) und bei allen anderen bekannten Nachführantrieben (GB-PS 15 53 359) sind die Hilfskollektoren symmetrisch auf beiden Seiten der Haupteinstrah­ lungsebene angeordnet. Die Haupteinstrahlungsebene ist die Ebene, die die Schwenkachse des schwenkbaren Sonnenkollektors einschließt und bei exakt auf die Sonne ausgerichtetem Sonnenkollektor auch die gedachte Verbindungs­ linie von der Sonne zur Schwenkachse umfaßt. Durch die beiden Hilfskollek­ toren des Nachführantriebs wird eine zur Haupteinstrahlungsebene etwa quer verlaufende Querebene definiert, die häufig ebenfalls die Schwenkachse ent­ hält. Die Querebene kann evtl. auch oberhalb oder unterhalb der Schwenkachse des Sonnenkollektors liegen, wobei die Anordnung unterhalb der Schwenkachse den Vorteil hat, daß das dann meist auch für die Schwerelinie des Nachführ­ antriebs gilt. Dies wiederum bedingt eine stabile Lage des Nachführantriebs.

Im übrigen bedeutet die symmetrische Anordnung der Hilfskollektoren auf beiden Seiten der Haupteinstrahlungsebene nicht, daß diese zwingend spie­ gelsymmetrisch angeordnet sein müssen. Es ist beispielsweise vorteilhaft, die Hilfskollektoren bezüglich der Schwenkachse axial gegen den eigent­ lichen Sonnenkollektor und gegeneinander zu versetzen, um eine wechselsei­ tige Abschattung bei nicht genau ausgerichtetem Sonnenkollektor zu vermeiden.

Der zuvor erläuterte bekannte Nachführantrieb für einen Sonnenkollektor hat sich außerordentlich gut bewährt und ist konstruktiv optimal einfach aufge­ baut. Ein gewisses Problem bei diesem bekannten Nachführantrieb besteht da­ rin, daß bei sehr tief stehender Sonne die "Ansprechempfindlichkeit" ge­ ring ist, also die Schwenkbewegung langsamer und träger erfolgt als bei hoch stehender Sonne. Das wiederum hat seinen Grund darin, daß mit zunehmendem Neigungswinkel der durch die Hilfskollektoren definierten Querebene gegen­ über der Waagerechten das durch Verlagerung einer bestimmten Masse von Wärme­ trägermedium von einem Wärmetauscherelement in das andere Wärmetauscherele­ ment erzeugte Moment abnimmt. Es gilt dabei folgende Gleichung:

Δ M = 2 · r · g · Δ m · cos α.

Dabei ist M das Moment um die Schwenkachse, m ist die Masse von Wärmeträger­ medium, r ist der radiale Abstand der Wärmeaufnahmeelemente der Hilfskollek­ toren von der Schwenkachse, α ist der Winkel der Querebene gegenüber der Waagerechten, also 0° bei waagerecht stehender Querebene und 90° bei senk­ recht stehender Querebene. Man sieht ohne weiteres, daß das durch eine be­ stimmte Massenverlagerung verursachte Moment mit der Neigung der Querebene entsprechend einer Cosinusfunktion abnimmt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den bekannten Nachführantrieb hinsichtlich der "Ansprechempfindlichkeit", insbesondere bei tief stehender Sonne, zu verbessern.

Der erfindungsgmäße Nachführantrieb, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ausgleichskollektoren mit jeweils einem Wärmeaufnahmeelement für ein Wärmeträgermedium und ggf. mit entsprechenden Strahlungsschirmen vorgesehen sind und eine in einem Winkel zur Querebene liegende Kollektorebene definieren, daß die Ausgleichskollek­ toren auf beiden Seiten der Querebene angeordnet und über ein Übergangsele­ ment für das Wärmeträgermedium miteinander verbunden sind und daß die Aus­ gleichskollektoren durch Übergang von Wärmeträgermedium vom Wärmeaufnahme­ element des einen Ausgleichskollektors zum Wärmeaufnahmeelement des anderen Ausgleichskollektors stets selbständig in eine Stellung gleicher Energieauf­ nahme bringbar sind.

Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu dem Paar von Hilfskollektoren noch ein in einem Winkel dazu angeordnetes Paar von Ausgleichskollektoren vorgesehen. Die Anordnung der Ausgleichskollektoren ist so getroffen, daß eine Abnahme des durch die Hilfskollektoren erzeugten Moments durch eine Zunahme des durch die Ausgleichskollektoren erzeugten Moments teilweise kompensiert, kompensiert bzw. überkompensiert wird. Das Ausmaß der Kompensation wird durch den Winkel zwischen der Querebene und der Kollektorebene bestimmt.

In einer ersten, bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Nach­ führantrieb für einen Sonnenkollektor mit einer oberhalb der Schwerelinie liegenden Schwenkachse dadurch gekennzeichnet, daß die Querebene und die Kollektorebene in einem spitzen Winkel, vorzugsweise einem Winkel von 10° bis 50°, insbesondere von 20° bis 40°, zueinander verlaufen. Bei dieser Konstruktion dient ein Kollektorpaar jeweils der Steuerung, das andere Kollektorpaar dient der Verlagerung der Schwerelinie der Gesamtanordnung so weit wie möglich unter die Schwenkachse. Die Steuerfunktion wechselt bei im wesentlichen waagerechter Stellung der Winkelhalbierenden des Winkels zwi­ schen der Querebene und der Kollektorebene.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen dieser Lehre sind in nachgeordneten An­ sprüchen beschrieben und werden im übrigen in Zusammenhang mit der Erläu­ terung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.

Nach einer weiteren Lehre ist in einer Alternative der erfindungsgemäße Nach­ führantrieb dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskollektoren in der Haupteinstrahlungsebene angeordnet sind, also die Kollektorebene senkrecht zur Querebene verläuft. Für die Ausgleichskollektoren gilt hier im wesent­ lichen folgende Gleichung:

Δ M _A = 2 · r _A · g · Δ m · sin α

Die Summe der Momente von Hilfskollektoren und Ausgleichskollektoren ergibt sich dann, wenn man vereinfachend voraussetzt, daß die radialen Abstände aller Wärmeaufnahmeelemente von der Schwenkachse gleich sind, zu:

Δ M _ges = 2 · r · g · Δ m · (cos α + sin a ).

Dabei ist weiter vorausgesetzt worden, daß die Massenverlagerung bei Ände­ rung der Sonneneinstrahlung bei den Hilfskollektoren einerseits und den Aus­ gleichskollektoren andererseits gleich ist. Sowohl die Voraussetzung hinsicht­ lich des Radius als auch die Voraussetzung hinsichtlich der Massenverlagerung ist nicht zwingend, sie dient nur der rechnerischen Vereinfachung.

Die voranstehende Gleichung für das Gesamtmoment von Hilfskollektoren und Ausgleichskollektoren zeigt, daß bei dem Nachführantrieb nach dieser Lehre das Gesamtmoment immer mindestens so groß ist wie das größte von den Hilfs­ kollektoren allein erzeugte Moment bei exakt waagerecht ausgerichteter Querebene. Der Klammerausdruck "cos α + sin α" wächst vom Wert 1 bei α = 0° auf den Wert √ = 1,4142 bei α= 45° und fällt dann wieder auf den Wert 1 bei α = 90° ab. Damit ist die "Ansprechempfindlichkeit" des erfin­ dungsgemäßen Nachführantriebs bei tief stehender Sonne keineswegs schlechter als bei hoch stehender Sonne, wobei für mittlere Winkelstellungen der Sonne ein Maximum für die "Ansprechempfindlichkeit" erreicht wird.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der zuvor erläuterten Lehre der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen und in der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen, das Funktionsprinzip erläuternden Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines bekannten Nachführantriebs,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nachführan­ triebs in Stirnansicht bei im Zenit stehender Sonne,

Fig. 3 in einer schematischen, das Funktionsprinzip erläuternden Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nachführan­ triebs,

Fig. 4 den Nachführantrieb gemäß Fig. 3 in Stirnansicht bei im Zenit stehen­ der Sonne und

Fig. 5 den Nachführantrieb gemäß Fig. 3 in Stirnansicht bei tief stehender Abendsonne.

Der in Fig. 1 dargestellte bekannte Nachführantrieb dient für einen zur Verfolgung der Sonnenbewegung um eine Schwenkachse 1 schwenkbaren, eine Haupteinstrahlungsebene I aufweisenden Sonnenkollektor 2. Der Sonnenkollek­ tor 2 weist dabei im hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Reflektor­ spiegel 3 und ein im Brennbereich des Reflektorspiegels 3 angeordnetes Wärme­ aufnahmeelement 4 in Form eines Wärmerohrs auf. Der Reflektorspiegel 3 ist paraboloidförmig als Zylinderspiegel ausgeführt, in dessen Brennlinie mehr oder weniger genau das Wärmeaufnahmeelement 4 angeordnet ist. Der Reflek­ torspiegel 3 des Sonnenkollektors 2 ist um die Schwenkachse 1 schwenkbar, während das Wärmeaufnahmeelement 4 im wesentlichen in Ruhe bleibt. Es ist allerdings nicht zwingend, daß überhaupt ein Reflektorspiegel vorgesehen ist und daß das nachzuführende Element der Reflektorspiegel ist. Auch das Wärmeaufnahmeelement, ein evtl. vorgesehener Hilfsspiegel, ein evtl. vor­ gesehener Träger für Meßelemente usw. kann bzw. können durch den Nachführ­ antrieb nachgeführt werden.

Wie Fig. 1 zeigt weist der Nachführantrieb zwei Hilfskollektoren 5 mit je­ weils einem Wärmeaufnahmeelement 6 für ein Wärmeträgermedium, vorzugsweise ein Kältemittel, auf. Die Hilfskollektoren 5 sind hier symmetrisch auf bei­ den Seiten der die Schwenkachse 1 enthaltenden Haupteinstrahlungsebene I an­ geordnet. Diese Anordnung ist allerdings nicht spiegelsymmetrisch, sondern die Hilfskollektoren 5 sind bezüglich der Schwenkachse axial einerseits gegen­ einander, andererseits gegen den Reflektorspiegel 3 versetzt. Die Hilfskollek­ toren 5 definieren hier eine quer zur Haupteinstrahlungsebene I liegende Querebene II. Die Wärmeaufnahmeelemente 6 der Hilfskollektoren 5 sind über ein Übergangselement 7 für das Wärmeträgermedium miteinander verbunden. Im übrigen ist die Schwenkachse 1 oberhalb der Schwerelinie des Nachführantriebs insgesamt angeordnet, so daß auch ohne äußere Einwirkungen ein stabiles Gleichgewicht vorliegt.

Generell gilt, daß der Nachführantrieb mit dem Sonnenkollektor in einer Schutz­ hülle in Form eines Glasrohrs angeordnet sein kann, wobei der axial ver­ setzten Anordnung der Hilfskollektoren 5 gegenüber dem Reflektorspiegel 3 eine besondere Bedeutung zukommt, da insoweit der Gesamtdurchmesser der An­ ordnung so gering wie möglich gehalten werden kann. Auch sind für beide Richtungen der Verfolgungsbewegung Anschläge vorgesehen.

Zur Verfolgung der Sonnenbewegung sind die Hilfskollektoren 5 um die Schwenk­ achse 1 aus einer Ausgangsstellung A mit zur einen Seite, nämlich in Fig. 2 und 4 nach rechts, geneigter Querebene II über eine Mittelstellung B mit waagerecht liegender Querebene II in eine Endstellung C mit zur anderen Seite, nämlich in Fig. 2 und 4 nach links, geneigter Querebene II schwenkbar. Diese Schwenkbewegung wird dadurch erzeugt, daß durch Übergang von Wärmeträ­ germedium von einem Wärmeaufnahmeelement 6 zum anderen Wärmeaufnahmeelement 6 die Hilfskollektoren 5 stets selbständig in eine Stellung gleicher Energie­ aufnahme gebracht werden. Dazu tragen die den Wärmeaufnahmeelementen 6 zuge­ ordneten Strahlungsschirme 8 bei, die hier einerseits zur teilweisen Abschir­ mung, andererseits zur Strahlungsverdichtung dienen.

Erfindungsgemäß sind nun zusätzlich zu den Hilfskollektoren 5 zwei Ausgleichs­ kollektoren 9, 10 mit jeweils einem Wärmeaufnahmeelement 11 für ein Wärme­ trägermedium vorgesehen. Die Ausgleichskollektoren 9, 10 sind in der Haupt­ einstrahlungsebene I und symmetrisch zur Schwenkachse 1 auf beiden Seiten der Querebene II angeordnet. Die Ausgleichskollektoren 9, 10 sind über ein eigenes Übergangselement 12 für das Wärmeträgermedium miteinander verbunden, weisen hier Strahlungsschirme 13, 14 auf und sind durch Übergang von Wärme­ trägermedium von einem Ausgleichskollektor 9 zum anderen Ausgleichskollektor 10 stets selbständig in eine Stellung gleicher Energieaufnahme bringbar. Das alles zeigen die Fig. 2 bis 5.

Fig. 2 zeigt nun ein erstes, konkretisiertes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, bei dem die Schwenkachse 1 oberhalb der Schwerelinie des Nachführan­ triebs insgesamt angeordnet ist und die Querebene II und die Kollektorebene in einem spitzen Winkel, vorzugsweise einem Winkel von 10° bis 50°, insbeson­ dere einem Winkel von 20° bis 40°, zueinander verlaufen.

lm in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind bei insge­ samt symmetrisch zur Haupteinstrahlungsebene I stehenden Hilfskollektoren 5 und Ausgleichskollektoren 9, 10, also bei im wesentlichen senkrecht zur Haupteinstrahlungsebene I verlaufender Winkelhalbierender des Winkels zwischen Querebene II und Kollektorebene III, die oberhalb der Winkelhal­ bierenden liegenden Kollektoren 5; 9, 10 stärkerer Einstrahlung ausgesetzt als die unterhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren 5; 9, 10.

Im in Fig. 2 dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind, wie ein­ gangs gesagt, Strahlungsschirme 8; 13, 14 vorgesehen. Die zuvor erläuterte unterschiedliche Einstrahlung auf die Kollektoren 5; 9, 10 wird nun hier dadurch realisiert, daß der Öffnungswinkel der Strahlungsschirme 8; 13, 14 bezüglich der Haupteinstrahlungsebene I der oberhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren 5; 9, 10 etwas größer ist als der Öffnungswinkel der Strahlungsschirme 8; 13, 14 der unterhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren 5; 9, 10. Im hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbei­ spiel gilt ergänzend, daß die Differenz der Öffnungswinkel der Strahlungs­ schirme 8; 13, 14, der oberhalb und der unterhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren 5; 9, 10 etwa gleich dem Winkel zwischen der Quer­ ebene I und der Kollektorebene III ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres, ebenfalls bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausgleichskollektoren 9, 10 in der Haupteinstrahlungsebene I angeordnet sind, also die Kollektorebene III senkrecht zur Querebene II verläuft. Ausführliche Erläuterungen zu diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung finden sich im allgemeinen Teil dieser Beschreibung.

Auch für das in den Fig. 3 bis 5 dargestellte, zweite bevorzugte Ausführungs­ beispiel der Erfindung gilt, daß die gewünschten Einstrahlungsverhältnisse durch entsprechend angeordnete und ausgebildete Strahlungsabschirmungen er­ zielt werden können. Hier gilt zunächst, daß das Wärmeaufnahmeelement 11 des unterhalb der Querebene II angeordneten Ausgleichskollektors 9 zwischen der Anfangsstellung A und der Mittelstellung B und das Wärmeaufnahmeelement 11 des oberhalb der Querebene II angeordneten Ausgleichskollektors 10 zwischen der Mittelstellung B und der Endstellung C auf der der Endstellung C zuge­ wandten Seite gegen Sonneneinstrahlung abgeschirmt ist. Durch die zuvor er­ läuterte Abschirmung wird erreicht, daß bei aufsteigender Sonne der unter­ halb der Querebene II angeordnete Ausgleichskollektor 9 auf der in Aufstiegs­ richtung vorderen Seite gegen Sonneneinstrahlung abgeschirmt ist, so daß seine Energieaufnahme beim Aufsteigen der Sonne nachläßt, Wärmeträgermedium vom anderen Ausgleichskollektor 10 übertragen wird und eine Schwenkbewegung zur Verfolgung der Sonne eingeleitet wird. Entsprechend muß bei sinkender Sonne, also nach Überschreiten der Mittelstellung B nun der oberhalb der Querebene II angeordnete Ausgleichskollektor 10 gegen Sonneneinstrahlung ab­ geschirmt sein, um bei sinkender Sonne den umgekehrten Effekt zu erzielen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung der Strahlungsabschirmung der Ausgleichskollektoren 9, 10 im Rahmen der zuvor behandelten Lehre der Er­ findung. Besonders einfach zu realisieren ist die Abschirmung dadurch, daß die Strahlungsschirme 13, 14 der Ausgleichskollektoren 9, 10 klappbar sind. Bei Überschreiten der Mittelstellung B wird der Strahlungsschirm 13 des unter­ halb der Querebene II angeordneten Ausgleichskollektors 9 heruntergeklappt, so daß Sonneneinstrahlung nicht mehr abgeschirmt ist, im wesentlichen gleich­ zeitig wird der Strahlungsschirm 14 des oberhalb der Querebene II angeord­ neten Ausgleichskollektors 10 hochgeklappt und damit gegen Sonneneinstrahlung wirksam. Da im Bereich der Mittelstellung B durch die Hilfskollektoren 5 sowieso das größte Moment erzeugt wird, kann die zur Ausführung dieser Klapp­ bewegungen notwendige mechanische Energie ohne weiteres von den Hilfskollek­ toren 5 erzeugt werden.

Es gibt auch die Möglichkeit, die zu verändernde Abschirmung gegen Sonnen­ einstrahlung ohne mechanische Strahlungsschirme, beispielsweise durch elek­ trisch angesteuerte Flüssigkristallschirme zu verwirklichen. Auch gibt es die Möglichkeit, jeweils zwei unterhalb und oberhalb der Querebene angeordnete Ausgleichskollektoren vorzusehen und mit festen Strahlungsschirmen zu ver­ sehen und bei Erreichen der Mittelstellung von einem Paar von Ausgleichs­ kollektoren auf das andere Paar von Ausgleichskollektoren umzuschalten.

Nicht dargestellt ist in der Zeichnung eine möglicherweise besonders ein­ fache Konstruktion der Strahlungsschirme, bei der der Nachführantrieb dadurch gekennzeichnet ist, daß die Strahlungsschirme an eigenen, auf der Schwenk­ achse schwenkbar gelagerten Trägern angebracht und von dem jeweiligen Aus­ gleichskollektor bei dessen Schwenkung mitnehmbar sind. Der Strahlungsschirm für den unterhalb der Querebene liegenden Ausgleichskollektor liegt dabei beispielsweise aufgrund seines Eigengewichts auf der Seite des Ausgleichs­ kollektors auf und folgt dessen Schwenkbewegung bis zum Tiefpunkt der Schwenk­ bahn, d. h. bis zur waagerechten Lage der Querebene. Einer weiteren Schwen­ kung des zugehörigen Ausgleichskollektors folgt der Strahlungsschirm dann nicht mehr. Der dem oberhalb der Querebene angeordneten Ausgleichskollektor zugeordnete Strahlungsschirm ist gerade so stark federbelastet, daß er in aufrechter Stellung gehalten wird. Entgegen dieser Federbelastung kann dieser Strahlungsschirm dann von dem Ausgleichskollektor beim weiteren Schwen­ ken entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 4 der Zeichnung mitgenommen werden.

In den dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der radiale Abstand der Wärmeaufnahmeelemente 6, 11 der Hilfskollektoren 5 und der Aus­ gleichskollektoren 9, 10 von der Schwenkachse 1 gleich. Der radiale Abstand könnte bei den Ausgleichskollektoren aber auch ohne weiteres kleiner sein als bei den Hilfskollektoren. Im übrigen muß der radiale Abstand der Hilfs­ kollektoren bzw. Ausgleichskollektoren untereinander auch nicht unbedingt gleich sein.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt deutlich, daß nach be­ vorzugter Lehre die Ausgleichskollektoren 9, 10 wie die Hilfskollektoren 5 axial versetzt zueinander angeordnet sind. Die Ausgleichskollektoren 9, 10 sind auch zu den Hilfskollektoren 5 axial versetzt angeordnet.

Schließlich zeigt Fig. 3 noch deutlich, daß der unterhalb der Querebene angeordnete Ausgleichskollektor 9 axial gesehen hinter bzw. vor einem Ende der Schwenkachse 1 angeordnet ist.

Strahlt in Fig. 4 die Sonne von links oben auf den erfindungsgemäßen Nach­ führantrieb, so ist das in der Figur links angeordnete Wärmeaufnahmeelement 6 durch den Hilfsreflektor 8 abgeschirmt, so daß dort kaum eine Erwärmung er­ folgt. Die Sonneneinstrahlung trifft aber voll auf das Wärmeaufnahmeelement 6 rechts in Fig. 4, und zwar noch verstärkt von der verspiegelten Innenfläche des Hilfsreflektors 8. Das hier vorhandene Wärmeträgermedium - flüssiges Kältemittel - verdampft und schlägt sich im kälteren, gegenüberliegenden Wärmeaufnahmeelement 6 nieder. Es findet also eine Massenverlagerung von Wärmeträgermedium in das in Fig. 4 links befindliche Wärmeaufnahmeelement 6 statt. Das Ergebnis ist eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 4, die aufhört, sobald die beiden Wärmeaufnahmeelemente 6 der Hilfs­ kollektoren 5 gleichmäßig bestrahlt werden.

Die zuvor erläuterte Schwenkbewegung wird unterstützt durch die Ausgleichs­ kollektoren 9, 10. Während nämlich bei der zuvor erläuterten Situation der obere Ausgleichskollektor 10 durch den Strahlungsschirm 14 gegen Sonnenein­ strahlung abgeschirmt ist und kühl bleibt, ist das Wärmeaufnahmeelement 11 des unteren Ausgleichskollektors 9 wegen des weggeklappten Strahlungsschirm 13 der Sonneneinstrahlung voll ausgesetzt. Das hier vorhandene flüssige Kälte­ mittel verdampft und schlägt sich im kälteren Wärmeaufnahmeelement 11 des oberen Ausgleichskollektors 9 nieder. Es findet also eine Massenverlagerung von Wärmeträgermedium in das Wärmeaufnahmeelement 11 des oberen Ausgleichs­ kollektors 10 statt, auch dadurch ist eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhr­ zeigersinn die Folge. Sobald der obere Ausgleichskollektor 10 genau auf die Sonne ausgerichtet ist, wird auch dessen Wärmeaufnahmeelement 11 wieder voll der Sonneneinstrahlung ausgesetzt, die Wärmeaufnahmeelemente 11 beider Aus­ gleichskollektoren 9, 10 werden gleichmäßig bestrahlt, die Schwenkbewegung hört auf.

Fig. 5 macht die Stellung des Nachführantriebs bei sehr tief stehender Sonne, praktisch in der Endstellung C, deutlich. Deutlich erkennbar ist hier, daß wegen der fast schon senkrecht stehenden Querebene II die Massenverlagerung von Wärmeträgermedium zwischen den Wärmeaufnahmeelementen 6 der Hilfskollek­ toren 5 nur noch einen sehr geringen Einfluß auf die Schwenkbewegung hat. Einen großen Einfluß hat hingegen wegen des großen wirksamen Hebelarms die Massenverlagerung von Wärmeträgermedium zwischen den Wärmeaufnahmeelementen 11 der Ausgleichskollektoren 9, 10.

Claims (12)

1. Nachführantrieb für einen zur Verfolgung der Sonnenbewegung um eine Schwenkachse schwenkbaren, eine Haupteinstrahlungsebene aufweisenden Sonnen­ kollektor, mit zwei Hilfskollektoren mit jeweils einem Wärmeaufnahmeelement für ein Wärmeträgermedium, wobei die Hilfskollektoren auf beiden Seiten der die Schwenkachse enthaltenden Haupteinstrahlungsebene angeordnet sind, eine im wesentlichen quer zur Haupteinstrahlungsebene liegende Querebene definie­ ren und die Wärmeaufnahmeelemente der Hilfskollektoren über ein Übergangs­ element für das Wärmeträgermedium miteinander verbunden sind, wobei die Hilfskollektoren zur Verfolgung der Sonnenbewegung um die Schwenkachse aus einer Ausgangsstellung mit zur einen Seite geneigter Querebene über eine Mittelstellung in eine Endstellung mit zur anderen Seite geneigter Querebene schwenkbar und durch Übergang von Wärmeträgermedium vom einen Wärmeaufnahme­ element zum anderen Wärmeaufnahmeelement stets selbständig in eine Stellung gleicher Energieaufnahme bringbar sind, wobei, vorzugsweise, die Hilfskollek­ toren den Wärmeaufnahmeelementen zugeordnete Strahlungsschirme zur teil­ weisen Abschirmung, ggf. auch zur Strahlungsverdichtung, aufweisen und wobei, vorzugsweise, die Schwenkachse oberhalb der Schwerelinie des Nachführantriebs liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ausgleichs­ kollektoren (9, 10) mit jeweils einem Wärmeaufnahmeelement (11) für ein Wärmeträgermedium und ggf. mit entsprechenden Strahlungsschirmen (13, 14) vorgesehen sind und eine in einem Winkel zur Querebene (II) liegende Kollek­ torebene (III) definieren, daß die Ausgleichskollektoren (9, 10) auf beiden Seiten der Querebene (II) angeordnet und über ein Übergangselement (12) für das Wärmeträgermedium miteinander verbunden sind und daß die Ausgleichs­ kollektoren (9, 10) durch Übergang von Wärmeträgermedium vom Wärmeaufnahme­ element (11) des einen Ausgleichskollektors (9 bzw. 10) zum Wärmeaufnahme­ element (11) des anderen Ausgleichskollektors (10 bzw. 9) stets selbständig in eine Stellung gleicher Energieaufnahme bringbar sind.

2. Nachführantrieb nach Anspruch 1, wobei die Schwenkachse oberhalb der Schwerelinie des Nachführantriebs liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Querebene (II) und die Kollektorebene (III) in einem spitzen Winkel, vor­ zugsweise einem Winkel von 10° bis 50°, insbesondere von 20° bis 40°, zu­ einander verlaufen.

3. Nachführantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei insge­ samt symmetrisch zur Haupteinstrahlungsebene (I) stehenden Hilfskollekto­ ren (5) und Ausgleichskollektoren (9, 10), also bei im wesentlichen senk­ recht zur Haupteinstrahlungsebene (I) verlaufender Winkelhalbierender des Winkels zwischen Querebene (II) und Kollektorebene (III), die oberhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren (5; 9, 10) stärkerer Einstrahlung ausgesetzt sind als die unterhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollek­ toren (5; 9, 10).

4. Nachführantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungs­ winkel der Strahlungsschirme (8; 13, 14) bezüglich der Haupteinstrahlungs­ ebene (I) der oberhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren (5; 9, 10) etwas größer ist als der Öffnungswinkel der Strahlungsschirme (8; 13, 14) der unterhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren (5; 9, 10).

5. Nachführantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffe­ renz der Öffnungswinkel der Strahlungsschirme (8; 13, 14) der oberhalb und der unterhalb der Winkelhalbierenden liegenden Kollektoren (5; 9, 10) etwa gleich dem Winkel zwischen der Querebene (I) und der Kollektorebene (III) ist.

6. Nachführantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ gleichskollektoren (9, 10) in der Haupteinstrahlungsebene (I) angeordnet sind, also die Kollektorebene (III) senkrecht zur Querebene (II) verläuft.

7. Nachführantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaufnahmeelement (11) des unterhalb der Querebene (II) angeordneten Ausgleichskollektors (9) zwischen der Anfangsstellung (A) und der Mittel­ stellung (B) und das Wärmeaufnahmeelement (11) des oberhalb der Querebene (II) angeordneten Ausgleichskollektors (10) zwischen der Mittelstellung (B) und der Endstellung (C) auf der der Endstellung (C) zugewandten Seite gegen Sonneneinstrahlung abgeschirmt ist.

8. Nachführantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsschirme (13, 14) der Ausgleichskollektoren (9, 10) klappbar sind.

9. Nachführantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsabschirmungen an eigenen, auf der Schwenkachse schwenkbar gelagerten Trägern angebracht und von dem jeweiligen Ausgleichskollektor bei dessen Schwenkung mitnehmbar sind.

10. Nachführantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der Wärmeaufnahmeelemente (6, 11) der Hilfskollek­ toren (5) und der Ausgleichskollektoren (9, 10) von der Schwenkachse (1) gleich ist.

11. Nachführantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskollektoren (9, 10) axial versetzt zueinander und vorzugs­ weise auch zu den Hilfskollektoren (5) angeordnet sind.

12. Nachführantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb der Querebene (II) angeordnete Ausgleichskollektor (9) axial gesehen hinter bzw. vor einem Ende der Schwenkachse (1) angeordnet ist.