DE4225133A1 - Anordnung zur Umwandlung von Sonnenenergie - Google Patents
Anordnung zur Umwandlung von SonnenenergieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umwandlung von Sonnenenergie und/oder ther
mische Energie, und zwar eine Kombination von Flachkollektoren und einem Konzentrator.
Aus der Literatur sind zahlreiche Kollektoren für Solarstrahlung bekannt. Unter Kollektoren
werden meistens thermische Kollektoren verstanden.
Die Gewinnung von elektrischer und thermischer Energie aus der Solarstrahlung wird mei
stens in Systemen mit Solarzellen erreicht, wobei die Solarzellen z. B. gekühlt werden und
diese Energie dann verwendet wird. Da die Solarzellen sehr teuer sind, wird oft versucht,
durch eine Konzentration diesen Mangel zu beheben. Für die Gewinnung von Hochtempe
raturwärme ist es ebenfalls erforderlich die direkte Sonnenstrahlung zu konzentrieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die eine bessere Ausnutzung der
Solarstrahlung erbringt. Erfindungsgemäß geschieht dies durch eine Kombination nach An
spruch 1 sowie vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Kombination nach den Unteransprü
chen.
Nur wenn man sehr hocheffiziente Komponenten verwendet, kann das Gesamtsystem selbst
einen hohen Wirkungsgrad haben. Durch grundsätzliche Überlegungen wurde festgestellt,
daß durch die flächendeckende Verwendung von Solarflachkollektoren und darüber
angeordneten konzentrierenden Kollektoren, die transparent ausgebildet sind, der größte
Wirkungsgrad pro Flächeneinheit zu erzielen sein wird.
Hocheffiziente Flachkollektoren, wie sie z. B. in "Sonnenenergie" 2/92 von A. Gerber, M.
Rommel, A. Wagner in dem Artikel "TWD-Kollektoren" beschrieben sind, können hier beson
ders gut verwendet werden. Dies kann z. B. ein Flachkollektor sein mit einer transparenten
Wärmedämmung über dem selektiv beschichteten Absorber gem. Abb. 4 dieses Artikels,
oder ein beidseitig beleuchtbarer Kollektor gem. Abb. 6, wobei rinnenförmige halbzylindri
sche oder parabolförmige Spiegel vorgesehen sind, die jeweils paarförmig in einer Anord
nung vorgesehen sind, und auf dem Steg zwischen den beiden Rinnen ein Absorber zu lie
gen kommt, der mit der transparenten Wärmedämmung abgedeckt ist. Die gesamte Anord
nung ist dann noch mit einer Verglasung zur Abdeckung gegen Witterungseinflüsse verse
hen. Unter transparenter Wärmedämmung werden Materialien aus transparenten Waben- oder
Röhrenstrukturen, die senkrecht zur Absorberebene angeordnet sind, verstanden. Die
Waben- oder Röhrchenlänge kann dabei zwischen ca. 1 und 10 mm variieren. Die Dicke der
Schicht kann dann 1-10 cm betragen.
Über diesen hocheffizienten Flachkollektoren befindet sich dann ein oder mehrere Konzen
tratoren, wobei mindestens die konzentrierende Anordnung vorteilhafterweise durchsichtig
ist, so daß die Globalstrahlung dann durch die Konzentratoranordnung auf die
Flachkollektoren trifft, ebenso die direkte Strahlung, die nicht auf den Konzentrator trifft. Als
Konzentrator kann z. B. eine Fresnellinse oder ein Linsensystem aus einzelnen
quadratischen Linsen aus Glas oder anderem transparenten Material vorgesehen werden.
Der nachgeführte Konzentrator konzentriert dann das direkte Licht auf eine thermische
Energiegewinnungseinrichtung oder auf eine Solarzelle bei einem Konzentrationsfaktor von
ca. 80-100. Die Anordnung der Flachkollektoren wird somit nur durch die
Aufhängevorrichtung für den Konzentrator und das kleine Energiegewinnungssystem, den
thermischen Absorber oder die Solarzelle, abgeschattet. Das diffuse Licht wird nicht durch
die Linsen konzentriert und fällt nur leicht abgeschwächt auf die Flachkollektoren.
Da die direkte Solarstrahlung vorrangig von dem konzentrierenden System umgewandelt
werden soll, können die Flachkollektoren eben aufgestellt werden und sind damit für die
Gewinnung des diffusen Lichtes optimal aufgestellt. Die Figur zeigt schematisch die beid
seitig beleuchtbaren Flachkollektoren 1 und den darüber angeordneten Konzentrator 2, wo
bei mit 3 die Fresnellinse und 4 der Absorber bezeichnet sind.
Bei einer 2-achsigen Nachführung ist die benötigte Grundfläche 3,3× der Aperturfläche des
Konzentrators. Von der auf eine ebene Fläche auffallenden Strahlung, ist etwa die Hälfte di
rekte und die andere Hälfte indirekte Strahlung. Auf den nachgeführten Konzentrator fällt 114%
der Globalstrahlung auf eine ebene Fläche gleicher Apertur. Diese Strahlung ist jedoch
nur die Direktstrahlung auf eine nachgeführte Fläche. (Die Werte gelten für die Jahressum
men für den Standort Freiburg.) Somit ergibt sich folgende Rechnung:
Globalstrahlung auf Gesamtfläche 3,3 × 100 = | |
330 | |
davon direkte Strahlung (0,5 × Globalstrahlung) | 165 |
auf den Konzentrator (Direktstrahlung) | 114 |
direkte Strahlung auf die Ebene unterhalb des Konz. | 51 |
diffuse Strahlung auf die Ebene unterhalb des Konz. | 165 |
somit auf die Flachkollektoren | 216 |
Somit fällt 65,45% der Globalstrahlung auf die Flachkollektoren (216/3,3). Der Konzentra
tor nutzt 114/3,3 = 34,5%. Ein optimal geneigter Flachkollektor allein erhält dagegen nur
33,9%, wenn man den gesamten Flächenbedarf berücksichtigt.
Claims (6)
1. Anordnung zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische und/oder thermische
Energie,
gekennzeichnet durch folgende Kombination:
- a) eine flächendeckende Anordnung von Solarflachkollektoren und
- b) ein darüber angeordneter ein- oder zweiachsig nachgeführter konzentrierender Kollektor, dessen Konzentrator aus Glas oder einem anderen transparenten Material besteht.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Konzentrator aus einer Fresnellinse besteht.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Absorber aus Solarzellen besteht, die gekühlt werden.
4. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Absorber zur Umwandlung der Strahlung in Hochtemperaturwärme ausge
bildet ist.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flachkollektor aus einem beidseitig beleuchtbaren Absorber besteht, wobei
die Rückseite mit Hilfe rinnenförmiger, z. B. zylindrischer, Spiegel beleuchtet wird.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 1-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flachkollektor und/oder der Absorber wenigstens teilweise mit einer trans
parenten Wärmedämmung isoliert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4225133A DE4225133C2 (de) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Anordnung zur Umwandlung von Sonnenenergie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4225133A DE4225133C2 (de) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Anordnung zur Umwandlung von Sonnenenergie |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4225133C2 DE4225133C2 (de) | 1994-07-21 |
Family
ID=6464419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4225133A Expired - Fee Related DE4225133C2 (de) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Anordnung zur Umwandlung von Sonnenenergie |
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Country | Link |
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DE (1) | DE4225133C2 (de) |
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