DE4124643A1

DE4124643A1 - Solarkollektor

Info

Publication number: DE4124643A1
Application number: DE4124643A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1991-12-05

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Solaranlagen bekannt, bei denen in den Zwischenräumen zwischen den Absorberstreifen oder Solarzellen Spiegel im Winkel zu den Absorbern oder Zellen angeordnet sind. Danach wird eine erhebliche Konzentrierung der Sonnenstrahlen auf einfache Weise erreicht, ohne daß eine zweiachsige Sonnennachführung erforderlich ist (DE 38 40 895).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Solarkollektor der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine äußerst einfache Fertigung praktisch ohne bedeutenden Mehraufwand für die Spiegel möglich ist.

Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die Sonnenstrahlung praktisch nur außerordentlich selten, d. h. so gut wie nie, die transparente Glas- oder Kunststoffscheibe im rechten Winkel durchdringt. Wenn sie aber in einem anderen als dem rechten Winkel die Glasscheibe durchdringt, dann erfolgt auch immer eine gewisse Teil-Reflektierung durch die Scheibe.

Zur Lösung der erwähnten Aufgabe ist das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 vorgesehen. Außerdem tragen die Merkmale der Unteransprüche erheblich zur weiteren Vereinfachung des Erfindungsgegenstandes bei.

Durch die Erfindung ist es sehr leicht und einfach, die Spiegelfläche an der Rückseite der Absorber oder der Zellen anzubringen. Dadurch erfolgt eine Reflektion auf die Innenseite der Scheibe, von der die Sonnenstrahlung wieder auf den Spiegel zurückgeworfen wird und dann zwischen dem Spiegel und der Scheibe so lange hin- und hergeht, bis der Absorber oder die Zelle erreicht ist.

Dabei ist besonders vorteilhaft das Merkmal des Anspruchs 3, wonach die Spiegelfläche als Teil einer Wärme-Isoliermatte ausgebildet ist. Diese Wärme-Isoliermatte ist nämlich sowieso erforderlich und in der Regel auch mit einer solchen Spiegelfläche versehen, so daß der zusätzliche Aufwand hierfür praktisch gleich Null ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die einzige Figur der Zeichnung.

In dieser ist ein thermischer Solarkollektor nach der Erfindung im Schnitt schematisch in seiner Wirklage dargestellt.

Der Solarkollektor nach der Erfindung zeigt schematisch einen Rahmen 12, dessen Boden mit einer Wärme-Isoliermatte 5 ausgelegt ist. Gemäß der Erfindung ist oben eine spiegelnde Fläche durchgehend angeordnet, aber es kann auch eine Unterteilung in die oberen Spiegelflächen 1, 2, 3 vorgesehen sein, die in den Zwischenräumen a, b und c zwischen den Absorberstreifen 9, 10 und 11 angeordnet sind. Diese Absorberstreifen sind bekannter Bauart und zeigen zum Beispiel in der Mitte ein Rohr 14 zur Ableitung der Wärme.

Derartige Absorberstreifen müssen nicht näher erläutert werden, da sie dem Fachmann bestens bekannt sind.

Diese Anordnung ist durch eine transparente Glas- oder Kunststoffscheibe 4 abgedeckt, was dem Fachmann ebenfalls bestens bekannt ist, so daß dies nicht im einzelnen dargestellt werden muß. Es ist auch eine zusätzliche Isolierung zwischen der Scheibe 4 und dem Rahmen 12 bekannterweise vorgesehen, was nicht im einzelnen dargestellt ist.

Gemäß der Erfindung sind aber nun zunächst die Zwischenräume a, b und c zwischen den Absorberstreifen 9, 10 und 11 vorgesehen ebenso wie die dahinterliegenden Spiegelflächen 1, 2 und 3, die also innerhalb der transparenten Scheibe 4 liegen.

Dabei zeigt diese Ausführungsform eine ebenflächige Scheibe 4, und die Spiegelflächen 1, 2 und 3 liegen im wesentlichen parallel zu der ebenflächigen Scheibe 4.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Wärme-Isoliermatte 5 mit durchgehenden Spiegelflächen 1, 2 und 3 versehen sind, zumal dies auch aus anderen isoliertechnischen Gründen zweckmäßig ist. Derartige Wärme- Isoliermatten sind bereits seit langem in Gebrauch und müssen deshalb ebenfalls nicht im einzelnen dargestellt werden.

Schließlich kann auch noch vorgesehen sein, daß die ebenflächige transparente Glas- oder Kunststoffabdeckung 4 mit einer Innenspiegelfläche 6 versehen ist.

Im nachfolgenden wird die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes erläutert:

Links unten ist in der einzigen Figur ein Sonnenstrahl 7 dargestellt, der in Richtung des Pfeiles 8 einstrahlt. Er durchdringt die Scheibe 4 und fällt auf die Spiegelfläche 1 innerhalb des Zwischenraumes a, wo er zumindest teilweise von der Innenfläche des Spiegels 6 auf die Spiegelfläche 1 reflektiert wird. Von da wird er vollständig wieder zurück auf die spiegelnde Fläche 6 geworfen und geht im nachfolgenden ständig zwischen den beiden Spiegelflächen hin und her, bis er den Absorberstreifen 10 erreicht hat. Dadurch wird der Absorberstreifen 10 zusätzlich erwärmt.

Nun ist auch verständlich, warum die Glas- oder Kunststoffscheibe 4 eine zusätzliche spiegelnde Innenfläche 6 haben kann, durch die die Wirksamkeit des Erfindungsgegenstandes erhöht wird.

Indessen haben aber Versuche schon nachgewiesen, daß auch dann, wenn diese Maßnahme mit der spiegelnden Innenfläche 6 nicht vorgenommen wird, die hohe Wirksamkeit des Erfindungsgegenstandes doch vorhanden ist, also auch mit ganz einfachen Glasscheiben 4.

Es ist ferner verständlich, daß außer dem einen gezeigten Sonnenstrahl 7 noch zahlreiche parallele Sonnenstrahlen den erfindungsgemäßen Kollektor und insbesondere die Zwischenräume a, b und c erreichen und dann ebenso wirken. Davon unabhängig ist selbstverständlich die übrige Wirkungsweise des dargestellten Kollektors, die dem Fachmann bestens bekannt ist und deshalb nicht erläutert werden muß. Durch die Rohre 14 wird in diesem Falle bekanntlich die Wärme abgeführt.

Nur dann, wenn zufällig die Sonnenstrahlung 7 genau senkrecht zu der Scheibe 4 auftreffen sollte, besteht nicht die dargestellte Reflektionsmöglichkeit, sondern der Strahl würde wieder zurückgeworfen werden. Dies ist aber nur für Sekunden der Fall, zumal eine Sonnennachführung hierfür nicht vorgesehen ist.

Die Erfindung macht also gerade von dem Umstand Gebrauch, daß die Sonneneinstrahlung 7 fast nie genau senkrecht auf die Scheibe 4 trifft.

Deshalb ist günstig, diese Kollektoren gerade nicht so anzuordnen, daß dieser seltene Fall überhaupt eintreten kann. Zum Beispiel würde dieser Fall bei der Anbringung als Fassadenkollektor niemals eintreten. Zusätzlich ist noch möglich und sehr günstig, wenn vor dem Kollektor links in der Darstellung bekannte Spiegelanordnungen zusätzlich angeordnet würden, insbesondere ein großer Unterspiegel. Dieser kann auch noch verstellbar sein, wodurch allein die diffuse Strahlung um 80% nachweislich verstärkt werden kann. Die Verstärkung der direkten Sonnenstrahlung liegt bei weit über 100%. Zusätzlich ergibt sich also durch die Erfindung dann noch einmal eine Verstärkung durch die Spiegelflächen 1, 2 und 3, wobei eine Behinderung durch die zuerst erwähnte Spiegelverstärkung hier überhaupt nicht eintreten kann.

Dadurch handelt es sich insgesamt um einen Hochleistungskollektor, der wesentlich höhere Temperaturen erzeugen kann als die bekannten Kollektoren einschließlich der Nutzung der diffusen Strahlung, wie schon erwähnt.

Die hier erreichbaren Temperaturen sind so hoch, daß sie auch zum Kochen ohne weiteres geeignet sind.

Entscheidend ist ferner der Vorteil, wie schon erwähnt, daß die Fertigung außerordentlich einfach ist. Wärme-Isoliermatten mit spiegelnden Flächen sind nämlich schon bekannt und müssen hier nur Verwendung finden, außerdem müssen natürlich die Zwischenräume a, b und c angeordnet werden. Im übrigen kann die Ausgestaltung herkömmlicher Art sein. Allerdings kann erforderlich sein, Maßnahmen zu ergreifen, damit die hier wesentlich höheren Temperaturen keinen Schaden verursachen. Die Möglichkeiten hierfür sind dem Fachmann bekannt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Der Fachmann hat vielmehr die Möglichkeit, im Rahmen der Ansprüche weitere Ausführungsformen zu erstellen. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf Wärmekollektoren beschränkt. Sie kann auch bei Solarmodulen oder Solarzellenanlagen Verwendung finden.

Claims

1. Solarkollektor und/oder Solarmodul oder Anlage mit Absorbern und/oder Solarzellen oder Brennstoffzellen mit einer Spiegelverstärkung, bei der zwischen den Absorbern oder Zellen die Spiegelflächen angeordnet sind und wobei eine transparente Glas- oder Kunststoffschicht zur Abdeckung der Absorber oder Zellen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel (1, 2, 3) innerhalb der transparenten Glas- oder Kunststoffabdeckung (4) angeordnet sind.

2. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (1, 2, 3) parallel zu der transparenten ebenflächigen Glas- oder Kunststoffabdeckung angeordnet sind.

3. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen (1, 2, 3) als Teil einer Wärme-Isoliermatte (5) ausgebildet sind.

4. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenflächige transparente Glas- oder Kunststoffabdeckung (4) mit einer inneren Spiegelfläche (6) versehen ist.