DE4130753A1 - Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler - Google Patents

Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler

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DE4130753A1
DE4130753A1 DE4130753A DE4130753A DE4130753A1 DE 4130753 A1 DE4130753 A1 DE 4130753A1 DE 4130753 A DE4130753 A DE 4130753A DE 4130753 A DE4130753 A DE 4130753A DE 4130753 A1 DE4130753 A1 DE 4130753A1
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Nikolaus J L Laing
Inge Laing
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Solarenergiekonzentratoren, bei denen die Einstrahlung gebündelt und auf einen Strahlungswandler gerichtet wird, wobei die Konzentratoren und Strahlungswandler von einer rotierenden, schwimmenden Plattform getragen werden und Mittel vorgesehen sind, die eine Lage des Strahlungswandlers im Fokalbereich, dem Bereich der höchsten Konzentration sicherstellen.
Es sind Solarkraftwerke (zur Gewinnung von photovoltaischer Elektrizität) beschrieben, bei denen die Einstrahlung zu Strahlen­ büscheln gebündelt wird, die durch mehrere lichtbrechende Schichten geleitet werden. Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß jeder Eintritt in und jeder Austritt aus einer transparenten Scheibe zu Reflexionsverlusten führt, die den optischen Wirkungs­ grad verringern.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile indem die Einstrahlung der Sonne nur einmal durch eine konzentrierende Scheibe hindurchgelei­ tet wird, wodurch über 90% der Bestrahlungsstärke den Strahlungs­ wandler erreicht.
Mit abnehmender Sonnenhöhe wandert der Fokalbereich näher zur Scheibe. Gemäß der Erfindung wird der Abstand zwischen dieser Konzentratorscheibe und dem Strahlungswandler so geregelt, daß der Strahlungswandler stets im Fokalbereich verbleibt.
Die Erfindung hat insbesondere Solarkraftwerke zum Ziel, die keiner Nachführgetriebe bedürfen. Dies schließt nicht aus, daß bei Verwendung von kreisförmigen Plattformen Hilfsvorrichtungen sinnvoll sind, die bei Verschiebung der optischen Elemente zueinander, z. B. durch Windkräfte eine korrigierende Verschiebung des Fokalbereiches relativ zu den Strahlungsempfängerflächen bewirken. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die einem streifenförmigen Strahlungsempfänger zugeordnete Konzentrator­ scheibe aus einer Vielzahl von Facetten, die zusammen mit der nach außen weisenden Oberfläche der Konzentratorscheibe Prismen oder Linsenausschnitte bilden, die die in parallel zur Längserstreckung der Konzentratorscheiben verlaufenden Vertikalebenen liegenden Sonnenstrahlen in Richtungen brechen, die sowohl mit der Vertikal­ ebene als auch mit der Horizontalebene je einen spitzen Winkel einschließen. Die Facetten sind dabei so einander zugeordnet, daß die Strahlenbüschel von steil auftreffende Sonnenstrahlen einen Fokalbereich erzeugen, dessen Breite mit der Breite eines Strah­ lungsempfängers zusammenfällt. Mit abnehmender Sonnenhöhe wandert der Fokalbereich näher zur Konzentratorscheibe.
Gemäß einer ersten Lösung der Erfindung wird die Konzentrator­ scheibe von Schwimmern getragen, die in napfförmigen Behältern schwimmen, so daß die Scheibe dem sich ändernden Füllstand folgt während in einer zweiten Lösung der Strahlungsempfänger in napfförmigen Behältern schwimmend durch deren Befüllung höhenver­ stellbar angeordnet ist. Die zu beiden Seiten des Strahlungsem­ pfängers sich erstreckenden Oberflächen werden vorzugsweise als Schwarzstrahler in einem 300 K zugeordneten Infrarotbereich ausgebildet. Die Scheiben und Strahlungswandler sind auf einer schwimmenden, rotierenden Plattform angeordnet. Die primär als tragender Körper ausgebildete Wasserschicht wird bei photovolta­ ischen Strahlungswandlern während der Sonnenscheinstunden durch die Abwärme erwärmt. Die so gespeicherte Energie wird durch Infrarot- Abstrahlung über 24 Stunden nach außen abgegeben.
Falls Fokalbereich und Strahlungsempfänger nicht mehr kongruent verlaufen bewirkt ein von der ausgewanderten Strahlung gesteuertes Element eine Verschiebung des Strahlungsempfängers oder der Scheibe, bis Strahlungsempfänger und Fokalstreifen wieder zusammen­ fallen.
Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden:
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftwerk;
Fig. 2A zeigt den Vertikalschnitt durch den Randbereich bei zenitnaher Einstrahlung;
Fig. 2B zeigt den Vertikalschnitt durch den Randbereich bei horizontnaher Einstrahlung;
Fig. 3 zeigt die Ausbildung der Konzentratorscheibe mit Facetten;
Fig. 4 zeigt die unterschiedlichen Einstrahlungswinkeln zugeordneten Strahlenbüschel;
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Kraftwerksversion mit schwimmendem Strahlungsempfänger;
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Zylinderlinsen-Photozel­ len-Basiseinheit;
Fig. 7 zeigt den Strahlenverlauf im Glasbereich einer Zylinder­ linse;
Fig. 1 zeigt ein photovoltaisches Solarkraftwerk nach der Erfindung. Auf einer kreisförmigen Plattform, die von einem torusförmigen schwimmenden Stahlrohr 1 umgeben ist, verlaufen zu einem jeweils zur Sonne weisenden Durchmesser parallele Konzentra­ torscheiben 9, die durch Seile 10 auf konstantem Abstand vonei­ nander gehalten werden. Im Zentrum der Plattform befindet sich eine Strom-Übergabestation 12.
Fig. 2A zeigt einen Schnitt durch den Randbereich der Plattform in der dem steilsten Einstahlungswinkel der Sonne zugeordneten Position. Auf dem Erdreich 4 ist eine Folie 5 aufgelegt, die längs der Peripherie mit einer Betonrinne 13 fest verbunden ist. Der dadurch gebildete Trog ist mit Wasser 2 mit einer Wassertiefe von wenigen Zentimetern gefüllt. Darunter befindet sich eine Schicht aus Kies und Wasser 2A, die durch eine Folie 5 gegen das Erdreich 4 gedichtet ist. In der Betonrinne 13 schwimmt das torusförmige Stahlrohr 1, welches durch luftbereifte Rollen 3 zentriert wird. Ein Teil der Rollen wird durch synchron laufende Getriebemotoren angetrieben und bewirkt eine Drehung oder Schwenkung des Torusroh­ res 1 um die Hochachse mit einer durch die Bewegung der Sonne gesteuerten Winkelgeschwindigkeit, wobei das Torusrohr sich nachts weiterdreht oder zurückschwenkt. Innerhalb des Torusrohres 1 befindet sich Ballastwasser 1a in voneinander abgeschotteten Umfangsbereichen. Parallel zu einem Durchmesser der Plattform verlaufen Aluminiumrinnen 11 und langgetreckte Tröge 12. Über Folienstreifen 16 sind die nach oben weisenden Schenkel der Aluminiumrinnen 11, auf denen Photozellen 7 aufliegen, mit den Trögen 12 seitlich verschieblich verbunden. In den Trögen 12 befinden sich schwimmende Rinnen 17, die die gewölbten Konzentra­ torscheiben 9 tragen. Durch Befüllen der Tröge 12 mit Wasser sind die Konzentratorscheiben 9 in die höchste Position, die Mittagspo­ sition angehoben. An den Trögen 12 befestigte Rollen 12a und an den Rinnen befestigte Rollen 17a gewährleisten die Parallelführung von Trog und Rinne. Die Rinnen 17 dienen gleichzeitig zur Ableitung von Regenwasser. Über die auf der Wasserschicht 2 schwimmenden Aluminiumrinnen 11 wird die Verlustwärme der als Photozellen 7 ausgebildeten Strahlungswandler an die Wasserschicht 2 und von dieser anteilig durch die Folie 5A hindurch an die wassergetränkte Kiesschicht 2A geleitet. Sobald die Abstrahlungsstärke die thermische Leistung der Photozellen 7 übersteigt, erfolgt durch Abgabe der gespeicherten Wärme in Form von Infrarotstrahlung eine Entladung des aus der Wasserschicht 2 und der Wasser-Kiesschicht 2A bestehenden Wärmespeichers.
Fig. 2B zeigt den gleichen Vertikalschnitt mit auf das tiefste Niveau abgesenkten Konzentratorscheiben 9 und des auf seine unterste Lage abgesenkten Torusrohres 1.
Fig. 3 zeigt einen Eckbereich einer Konzentratorscheibe 9. Neben der Funktion einer Fresnellinse bricht diese außerdem die Strahlenbüschel zur Vertikalen hin. Die glatte Oberseite 120 der ebenen oder gewölbten Konzentratorscheibe 9 bildet die Eintritts­ fläche. In den senkrecht zur Sonneneinstrahlung verlaufenden Ebenen bilden die Rechteckbereiche 121 mit der Horizontalen die Winkel x1, x2, x3..., die in der Brennebene zu null werden. Die zum Energie­ wandler weisenden Flächen der Rechteckbereiche 121 sind jedoch gleichzeitig in zur Sonne weisenden Ebenen um den konstant blei­ benden Winkel y geneigt. Es entstehen dadurch die Strahlenbüschel, die gleichzeitig zur Vertikalen hin gebrochen sind. Wie bei kon­ ventionellen Fresnellinsen bilden die Flanken 122 mit der Oberseite 120 den ebenfalls zur Brennlinienebene hin abnehmenden Winkel v mit der Vertikalen. Die senkrecht dazu verlaufenden Flanken 124 schließen mit der Vertikalen den Winkel w ein, der beispielsweise dem Strahlenverlauf innerhalb des Dachelementes nach Eintritt der Vormittags- bzw. Nachmittagsstrahlen durch die Oberfläche 120 ent­ spricht. Die optimalen Winkel y, v und w sind jeweils nur einer geografischen Breite zugeordnet. Gleichzeitig beeinflußt die Wahl dieser Winkel das Verhältnis von maximaler Leistung zur Tagesener­ gie. Auch die Form der Konzentratorscheibe wird durch die geforder­ ten Eigenschaften bestimmt. Eine gewölbte Konzentratorscheibe hat während der Mittagsstunden die geringsten Verluste, die ebene Scheibe führt zu höheren optischen Wirkungsgraden bei horizontna­ hen Strahlen. Aus Herstellungsgründen ist die Verwendung transpa­ renter Thermoplaste vorgesehen, die gegebenenfalls mit einer die UV-Strahlung absorbierenden Glasscheibe eine Einheit bilden.
Fig. 4 zeigt die Strahlenbüschel, die von der Konzentratorscheibe 9 gebildet werden.
Die Darstellung A zeigt das während des Beginnes und des Endes der täglichen Energiegewinnung sich bildende Strahlenbüschel, wobei die Fokallinie 33 den geringsten Abstand von der Konzentratorscheibe 9 und damit den größten Abstand 34 vom Ausgangsniveau 35 aufweist. Beim Durchgang durch die Konzentratorscheibe 9 erfahren die Sonnen­ strahlen eine starke Brechung zur Vertikalen hin.
Darstellung B zeigt des Strahlenbüschel, das in den frühen Vormittags- und späten Nachmittagsstunden entsteht. Die Fokallinie 32 verläuft in einem Abstand von der Konzentratorscheibe 9, der wesentlich länger ist, als in Darstellung A. Die Brechung zur Vertikalen ist geringer als bei der Darstellung A.
Darstellung C zeigt das am späten Vormittag oder am frühen Nachmittag gebildete Strahlenbüschel mit einer nur geringfügig angehobenen Fokallinie 31. Die Sonnenstrahlen erfahren nur eine relativ geringe Brechung.
Darstellung D zeigt das vom höchsten Sonnenstand gebildete Strahlenbüschel, dessen Fokallinie 30 den größten Abstand von der Konzentratorscheibe 9 hat und die mit dem Ausgangsniveau 35 zusammenfällt. Die fast vertikal auftreffenden Strahlen erfahren die Minimalbrechung beim Durchgang durch die Konzentratorscheibe.
Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Randbereich einer Kraftwerksversion bei der die Veränderung des Abstandes zwischen der Konzentratorscheibe 9b und der Photozelle 7p dadurch erfolgt, daß die Photozelle in einem langgestreckten Ponton 71 angeordnet ist, welches in einem Trog 73 schwimmt. Während der frühen Morgenstunden und der späten Nachmittagstunden ist der Trog 73a bis zum Niveau 82 mit Wasser gefüllt. Mit zunehmender Sonnenhöhe wandert der Fokalbereich des Strahlenbüschels 72 nach unten, dementsprechend wird der Wasserspiegel 82 abgesenkt. Im Trog 73b ist die Mittagssituation dargestellt. Die Füllung und Entleerung erfolgt über jedem Trog 73 zugeordnete Rohrleitungen 74, die in das hier mit rechteckigem Querschnitt gezeigte Rohr 1B führen. Das Innere des Rohres 1B ist durch radial verlaufende Wandungen 75 in Segmente unterschiedlichen Volumens unterteilt. Nahe dem höchsten Punkt befindet sich eine Bohrung 76, so daß alle Segmente luftseitig miteinander kommunizieren. Das Volumen der Segmente ist auf die Länge des jeweils zugeordneten Troges 73 abgestimmt, die größte Länge entspricht dem Durchmesser der Plattform. Vor Sonnenaufgang wird in das Innere des Rohres 1B so lange Luft eingeblasen, bis der Wasserspiegel auf das Niveau 77a abgesunken ist. Das verdrängte Wasservolumen wird dadurch auf die Tröge 73a verteilt, bis diese gemäß 73a den oberen Füllungsgrad erreicht haben. Über eine Pumpe wird der Wasserspiegel 78 um den gleichen Betrag abgesenkt wie der Wasserspiegel 77, so daß das Rohr 1B in seiner Höhenlage verharrt. Das abgepumpte Wasser wird im Betonrohr 79 gespeichert. Mit aufsteigender Sonne wird der Luftdruck im Rohr 1B auf einen solchen Druck- und anschließenden Unterdruckwert herabgesetzt, so daß über die Leitungen 74 die Tröge über etwa 6 Stunden völlig geleert werden wobei die Wasserfüllung im Rohr 1B um 12 Uhr das Niveau 77b erreicht. Mit der gleichen Steiggeschwin­ digkeit wird auch wieder Wasser aus dem Rohr 79 in die Rinne 80 zurückgepumpt bis das Niveau 78b erreicht ist. Der Wasservorrat im Rohr 79 sinkt damit auf das Niveau 79b. Die Konzentratorscheiben 9b werden durch die Wandungen 81, die zwischen benachbarten Boden­ blechen 83 befestigt sind, getragen. Unter der gesamten durch die Bodenbleche 83 und die Konzentratorscheiben 9b gebildeten Plattform befindet sich eine Folie 84, die jeweils zwischen zwei benachbarten Bodenblechen 83 um eine Kordel gewunden ist, wodurch die Folie 84 mit der übrigen Plattform fest verbunden ist. Hierdurch wird verhindert, daß meteorologische Sogbereiche die Plattform anheben können. Unter der Folie 84 befindet sich eine sehr dünne Wasser­ schicht 2A, darunter eine weitere Folie 86, darunter wiederum eine Schicht 87, die aus Kies und teilweise aus porösem Gestein besteht und mit Wasser vermischt ist. Darunter befindet sich die Folie 88, die verhindert, daß der Wassergehalt dieser Schicht nach unten hin verloren geht. Durch den Anteil an porösen schwimmenden Gesteins­ körpern wird erreicht, daß sich beim Einbringen der Gesteins- Wasserschicht eine exakt ebene Oberfläche bildet. Die Photozellen 7 werden von einem langgestreckten Ponton 8a getragen. Dieses kann durch einen Drahtbügel 90, dessen Arme 90a auf den Rändern des Troges 73 aufliegen, eine Querbewegung erfahren, falls der Fokalbereich und die Photozelle 7 nicht mehr genau zusammenfallen. Die Wandelemente 81 werden durch Klammern 91, die unverrückbar auf dem Seil 92 befestigt sind, auf konstantem Abstand gehalten. Die Zugkräfte der Seile 92 werden über am Rohr 1B befestigte Rollen 93, die an einem zylindrischen Bereich 94 der Stützmauern 95 abrollen, ins Erdreich 96 eingeleitet.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Photozelle 7 und durch zugeordnete Zylinderlinsen 41 und 42. Die Photozelle 7 ist sowohl mit der Zylinderlinse 41 als auch mit einem dünnen Blechstreifen 40a aus einer Eisen-Nickellegierung, der den gleichen Ausdehnungs­ koeffizienten aufweist wie die Photozelle 7, verkittet. Darunter befindet sich ein Strang 40 aus gut wärmeleitendem Metall, der die Wärme auf eine wassergekühlte Schicht leitet. Die Flanken 41a der Zylinderlinse 41 sind mit nach innen hin spiegelnden Metallstreifen abgedeckt, die neben ihrer Spiegelfunktion der Wärmeabgabe nach außen dienen. Über der gläsernen Zylinderlinse 41 befindet sich eine aus Kunststoff bestehende Zylinderlinse 42. Die gebündelten Strahlen 43 der Strahlenbüschel werden in der Kunststoff-Zylinder­ linse 42 in Richtung zur Mittelebene 44 hin gebrochen und gelangen dann in die Glas-Zylinderlinse 41, die aus Schichten von Glas mit unterschiedlichen Brechungsindizes besteht. Die Randstrahlen 45 werden dadurch gemäß Strahl 46 so gebrochen, daß diese fast senkrecht auf die Photozelle 7 auftreffen.
Fig. 7 zeigt in räumlicher Darstellung die gläserne Zylinderlinse 41. Das von der konzentrierenden Scheibe 9 gebildete Strahlen­ büschel 50 erfährt einerseits die in Fig. 6 beschriebene Umlenkung, so daß die im Glaskörper verlaufenden Strahlen 46 in einem steilen Winkel auf die Oberfläche der Photozelle 7 auftreffen. In der Figur ist jedoch auch gleichzeitig symbolisiert dargestellt, daß die einzelnen zur Längsachse 51 geneigt eintreffenden Strahlenbüschel 52 und 53 eine Brechung erfahren wodurch der auf einer Kurvenlinie 54 verlaufende Strahl ebenfalls wesentlich steiler auf die Photozelle 7 auftrifft, als der auch in seiner gedachten Verlänge­ rung 53a gezeigte Strahl 53 auftreffen würde. Es hat sich gezeigt, daß ein in Fig. 6 dargestelltes geschichtetes Glas vorteilhaft ist gegenüber einem homogenen Glaskörper, daß jedoch auch der homogene Glaskörper gegenüber einer nicht abgedeckten Photozelle zu einer vorteilhaften zur Vertikalen hin gerichteten Brechung des im Glas verlaufenden Strahles führt.

Claims (24)

1. Kraftwerk für Sonnenenergienutzung mit einer konzentrierenden Schicht, die die Einstrahlung der Sonne auf einen Strahlungswandler leitet, dessen bestrahlte Fläche wesentlich kleiner ist, als die der konzentrierenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der vertikalen Wanderung des Fokalbereiches den Abstand zwischen der konzentrierenden Schicht (9, 9b) und dem Strahlungswandler (7, 7p) ändern.
2. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die konzentrierende Schicht als horizontal verlaufende Fresnellinse (9) ausgebildet ist, die durch Schwimmkörper (17) getragen höhenverstellbar ist.
3. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich unter der konzentrierenden Schicht (9b) ein Behälter (73) befindet, der einen Wasserkörper enthält, auf dem ein Schwimm­ körper (8a) schwimmt, der den Strahlungswandler (7p) trägt und dessen Abstand von der konzentrierenden Schicht (9b) mit zunehmen­ der Höhe des Wasserkörpers abnimmt.
4. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die sonnenenergiewandelnden Elemente (9, 9b, 7, 7p) mit einer schwimmenden, dem Azimut der Sonne nachgeführten Plattform eine Einheit bilden.
5. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Plattform von einem ringförmigen Rohr (1, 1B) umgeben ist, in welches Seile gespannt sind und daß dieses Rohr (1, 1B) Rollen (3, 93) aufweist, die auf einer zylindrischen Bahn (94) einer Mauer abrollen.
6. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohr (1, 1B) in einer Rinne (80) schwimmt, deren Wasserspiegel (79) anhebbar ist.
7. Konzentrator für Sonnenenergie nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Behälter (12) mit zwei Folien (16) verbunden ist, die an den oberen Rändern der Aluminiumrinne (11) befestigt sind.
8. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwimmkörper (8a) schmäler ist, als die Behälter­ breite des Behälters (73) und daß er horizontal verschiebbar ist.
9. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Behälter (73) Einrichtungen zur Erzeugung einer um die Längsachse des Behälters ausbildenden Zirkulation aufweist.
10. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich über dem Strahlungswandler (7, 7P) eine Glasschicht (41) befindet.
11. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Glasschicht (41) aus Schichten von Glassorten mit unterschiedlichen Brechungsindizes besteht.
12. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Strahlungswandler (7, 7p) eine Photozelle ist.
13. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der Glasschicht (41) eine Zylinderlinse (42) aus transparentem organischem Werkstoff ohne Zwischenraum angeordnet ist, die die Randstrahlen von Strahlenbüscheln zur Mittelebene (44) hin bricht.
14. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Konzentratorscheibe (9, 9b) eine nach oben gerichtete glatte Oberfläche (120) besitzt und eine dem Energiewandler (7) zugewandte in im wesentlichen rechteckige Bereiche (121) aufgeglie­ derte Oberfläche besitzt, daß die rechteckigen Bereiche (121) sowohl zur Sonne gerichtete Flanken (124) als auch senkrecht dazu in ihrer Neigung zur Horizontalen der Fresnellinsen-Forderung folgende Flanken (122) aufweisen und in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen zu der dar Sonne zugewandten Oberfläche (12) geneigt sind, wobei die Neigungen so verlaufen, daß die Sonnen­ strahlen sowohl auf einen in einer zur Sonne weisenden Vertikal­ ebene liegenden Brennstreifen gerichtet werden, gleichzeitig aber auch zum Lot auf die Brennlinie hin gebrochen werden.
15. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß am Rohr (1, 1B) befestigte, parallele Stahlseile (10) senkrecht zur Längserstreckung der streifenförmigen, nebeneinander­ liegenden Energiewandlereinheiten (9, 9a, 7, 7p) gespannt und mit diesen fest verbunden sind.
16. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das die Plattform umgebende Rohr (1B) gleichzeitig als Wasserbehälter zur Aufnahme des Wassers dient, welches sich bei niedrigstehender Sonne in den Behältern (73) befindet.
17. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Verhinderung einer Vertikalbewegung des Rohres (1B) der Wasserspiegel (78) in der Rinne (80) eine solche Änderung erfährt, daß die Gewichtsänderung kompensiert wird.
18. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß sowohl die Rinne (80) als auch der mittlere Bereich des Rohres (1B) zylindrisch ausgebildet sind.
19. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß mit zunehmender Entleerung des Rohres (1B) Wasser aus dem Kanal (80) in einen Speicher (79) gefördert wird.
20. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohr (1B) in Segmentbereiche aufgeteilt ist, und daß jeder dieser Segmentbereiche mit einem Behälter (73) über eine Rohrleitung (74) verbunden ist, wobei das Füllvolumen des Behälters (73) dem Füllvolumen des entsprechenden Segmentbereiches ent­ spricht.
21. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wasseraustausch zwischen den Segmentbereichen des Rohres (1B) und dem Behälter (73) dadurch erfolgt, daß Druckluft in das Rohr (1B) eingeleitet oder daß dem Rohr (1B) Luft entzogen wird.
22. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die als Photozellen ausgebildeten Energiewandler (7, 7p) mit einer die Wärme leitenden Platte (83) eine Einheit bilden, die durch einen mittleren Bereich der Folie (84) vom Wasser getrennt einen Teil der Verlustwärme in die Wasserschicht (2) einleitet.
23. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich­ net, daß sich unterhalb der Wasserschicht (2) durch eine Folie (86) getrennt eine wasserdurchtränkte Kiesschicht (87) befindet.
24. Kraftwerk für Sonnenenergie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Photozelle (7, 7p) senkrecht zur Photozellener­ streckung verschieblich ist und durch mit dem nicht verschieblichen Teil verbundene Vorrichtungen verschoben wird, falls der Fokal­ streifen nicht mit dem Strahlungswandler (7, 7p) zusammenfällt.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1261039A1 (de) * 2001-05-23 2002-11-27 Université de Liège Solar-Konzentrator
US7891351B2 (en) * 2007-03-05 2011-02-22 Nolaris Sa Man made island with solar energy collection facilities
US8056554B2 (en) 2007-03-05 2011-11-15 Nolaris Sa Man made island with solar energy collection facilities
WO2013010312A1 (zh) * 2011-07-17 2013-01-24 上海聚恒太阳能有限公司 一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1261039A1 (de) * 2001-05-23 2002-11-27 Université de Liège Solar-Konzentrator
US6903261B2 (en) 2001-05-23 2005-06-07 Universite De Liege Solar concentrator
US7891351B2 (en) * 2007-03-05 2011-02-22 Nolaris Sa Man made island with solar energy collection facilities
US8056554B2 (en) 2007-03-05 2011-11-15 Nolaris Sa Man made island with solar energy collection facilities
WO2013010312A1 (zh) * 2011-07-17 2013-01-24 上海聚恒太阳能有限公司 一种用于聚光太阳能发电系统中的二次聚光装置

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