DE4130753A1 - Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler - Google Patents
Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandlerInfo
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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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4130753A DE4130753A1 (de) | 1991-09-16 | 1991-09-16 | Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4130753A DE4130753A1 (de) | 1991-09-16 | 1991-09-16 | Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4130753A1 true DE4130753A1 (de) | 1993-03-18 |
Family
ID=6440711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4130753A Withdrawn DE4130753A1 (de) | 1991-09-16 | 1991-09-16 | Solarkraftwerk mit abstandsverstellung zum strahlungswandler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4130753A1 (de) |
Cited By (4)
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 |
-
1991
- 1991-09-16 DE DE4130753A patent/DE4130753A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
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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