DE8115159U1

DE8115159U1 - Vorrichtung zum schutz der optischen flaechen von solarkollektoren

Info

Publication number: DE8115159U1
Application number: DE19818115159U
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1981-05-21
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1981-11-26

Description

Vorrichtung zum Schutz der optischen Flächen von Solarkollektoren

Die Neuerung betrifft einen Solarkollektor mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung zum Schutz der optischen Flächen. Sie betrifft sowohl refraktierende als auch reflektierende Solarkollektoren.

Der Wirkungsgrad von Solarkollektoren hängt in hohem Maße von der Reinheit der optisch aktiven Oberflächen ab. Diese Oberflächen sind Wind und Wetter ausgesetzt und verschmutzen daher schnell. In sonnenschein-' reichen Gebieten muß sogar mit dem Auftreten von Sandstürmen gerechnet werden. Daher müssen an die Abrasionsresistenz der optischen Flächen extrem hohe Anforderungen gestellt werden. Bei vielen im Einsatz befindlichen Systemen ist ein sehr hoher Wartungsaufwand zur Reinhaltung der optischen Flächen notwendig. Oft müssen die optischen Flächen nach dem wiederholtem Auftreten von Sandstürmen praktisch total erneuert werden»

Es ist bekannt, bei Solarkollektoren lichtdurchlässige Abdeckungen zu verwenden, die fest vor den Kollektoren angeordnet sind. Dadurch werden zwar die optischen Flächen geschützt; es besteht jedoch weiterhin ein hoher Wartungsaufwand, der nun für die Reinhaltung der lichtdurchlässigen Abdeckungen notwendig ist. Insbesondere bei großen Anlagen verursacht dieser Wartungsaufwand einen erheblichen Teil der Betriebskosten.

Der vorliegenden Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Wartungsaufwand zur Reinhaltung von Solarkollektoren erheblich reduziert.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Neuerung dadurch gelöst, daß auf einer Seite des Solarkollektors in einem staubdichten Gehäuse eine lichtdurchlässige Folie auf einer Rolle aufgewickelt ist, daß die Folie in einer staubdichten Führung, welche die Oberfläche des Solarkollektors staubdicht abschließt, über den Solarkollektor geführt ist und daß auf der gegenüberliegenden Seite des Solarkollektors eine weitere Rolle zum Aufwickeln der verschmutzten Folie angeordnet ist.

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In einer bevorzugten AusfOhrungsform wird die Rolle zum Aufwickeln der verschmutzten Folie durch einen Elektromotor angetrieben, der die Folie entweder kontinuierlich oder nach Bedarf stückweise über den Solarkollektor zieht. In einer weiteren Ausführungsform wird die Durchlässigkeit der Folie an einer geeigneten Stelle durch eine bekannte photometrische Einrichtung gemessen und damit der Motor automatisch gesteuert, indem entweder (bei kontinuierlicher Bewegung der Folie) die Drehzahl des Motors geregelt oder (bei stückweiser Bewegung) der Zeitpunkt des nächsten Folienvorschubes ausgelöst wird. Auf diese Art läßt sich ein optimaler Kompromiß zwischen Folienverbrauch und Intensitätsabfall durch Verschmutzung der Folie erreichen; der Wartungsaufwand wird auf das Austauschen der Folienrollen reduziert. Da die Anforderungen an die photometrische Einrichtung gering sind und damit der Aufwand für sie klein ist, kann bei großen Anlagen, die aus zahlreichen Solarkollektoren bestehen, die Durchlässigkeit der Folien entweder an jedem einzelnen Kollektor oder gruppenweise gemessen werden, so daß bei ungleichmäßiger Verschmutzung eine weitere Reduzierung des Folienverbrauches erreicht wird.

Die beschriebene Vorrichtung läßt sich besonders vorteilhaft bei Solarkollektoren verwenden, die mit einer Fresnel-Linse ausgerüstet sind. In diesem Fall wird die Folie dicht über der Fresnel-Linse angeordnet, wobei der Zwischenraum noch mit einem Immersionsmittel ausgefüllt werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Neuerung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein AusfÖhrungsbeispiel, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1,

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie ΠΙ-ΙΙΙ in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit einem elliptischen Segmentreflektor und

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit einem parabolischen Reflektor.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Sonnenkollektor bezeichnet, der im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einer Fresnel-Linse 3 und einer Solarzelle oder einer Absorberröhre 4 besteht. An das Gehäuse 2 ist auf der einen Seite das staubdichte Gehäuse 5 angesetzt, welches die auf der Rolle 6 aufgewickelte Folie 7 enthält. Die Folie 7 wird über die Oberfläche des Solarkollektors gezogen und auf der gegenüberliegenden Seite auf der Rolle 8 aufgewickelt. Für den staubdichten Abschluß des Solarkollektors durch die Folie und für den staubdichten Auslaß der Folie aus dem Gehäuse 5 dient die Führung 12 mit den Dichtprofilen 9 und 10, deren Form zusammen mit den Fig. 2 bis 4 näher erläutert wird.

Fig. 2 zeigt (als Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1) die Ausbildung der Dichtprofile (9,10) beim Austritt der Folie aus dem staubdichten Gehäuse 5 mit der (Vorrats-)Rolle 6. Die Dichtprofile gehen hier über die ganze Breite des Solarkollektors und sorgen dafür, daß kein Staub in das Gehäuse 5 eindringen kann.

Auf der weiteren Oberfläche des Solarkollektors befinden sich die Dichtprofile 9,10 nur an den Seiten, wie Fig. 3 zeigt (die einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 darstellt). Hier dienen die Dichtprofile für den staubdichten Abschluß des Solarkollektors mit der Folie 7.

Fig. 4 zeigt (als Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1) die Ausbildung der Dichtprofile an der Seite mit der Rolle 8 zum Aufwickeln der verschmutzten Folie. Hier läuft das Profil 10 an den beiden Seiten nur aus; das Profil 9 geht über die ganze Breite und dient dem staubdichten Abschluß des Solarkollektors durch die Folie 7. Damit dieser Abschluß einwandfrei funk-

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ΐ tioniert, obwohl hier der Andruck der Folie 7 von oben durch das Dichtpro- ^:· fil 10 fehlt (weil sich sonst der Schmutz dort stauen würde), ist die Achse I der Rolle 8 so tief gesetzt, daß die Folie 7 beim Teil 11' immer nach unten > läuft, auch wenn die ganze Folie 7 nach rechts gezogen ist. Wenn zusätzlich V₁ dafür gesorgt wird, daß die Folie 7 immer gespannt ist, dann liegt sie % richtig auf dem Dichtprofil 9 auf. An allen ändere." zur Dichtung notwendi-S gen Stellen wird die Folie durch den Rahmen 5' und das Dichtprofil 10 auf Ά das Dichtprofil 9 gedrückt. Die Dichtprofile müssen genügend elastisch sein ; und ein leichtes Gleiten der Folie auf ihnen trotz eines guten Kontaktes J ermöglichen. In einer vorteilhaften Ausführung werden sie aus Polyurethan, '2 Silicone oder Siliconkautschuk hergestellt, wobei die Oberfläche, die im Kontakt mit der Folie steht, velourartig ausgebildet ist. Aber auch jedes andere geeignete Material mit samt- oder velourartiger Oberfläche kann verwendet werden. Die Folie 7 muß einerseits für den Spektralbereich, in / dem der Solarkollektor einen guten Wirkungsgrad hat, eine möglichst hohe ,! Durchlässigkeit haben; andererseits muß sie genügend fest sein. Vorteilhaft * ist z.B. die Verwendung von Polycorbonat, Polypropylen, Polyäthylen oder ■, Polytetrafluoräthylen.

Die Teile Π und IT in Fig. 1 dienen mit ihrer Rundung zur Umlenkung der i Folie 7.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Neuerung ist das Gehäuse 5 mit einem Immersionsmittel, wie z.B. Wasser, Glyzerin oder ähnlichem, gefüllt, das auch den Raum zwischen der Folie 7 und der Fresnel-Linse 3

- vollständig ausfüllt. Auf diese Weise werden die Reflexionsverluste ση den '■ betreffenden Grenzflächen stark gemindert.

J Es ist natürlich auch möglich, die Folie manuell anzubringen und wieder abzuziehen bzw. auszuwechseln.

Fig. 5 zeigt ein anderes Anwendungsbeispiel , bei dem ein elliptischer Segmentreflektor 15 verwendet wird, der das durch die Folie 7 und die Fres- : nel-Linse 3' einfallende Sonnenlicht auf die Solarzelle oder die Absorberröhre 4 konzentriert.

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Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel wird durch die Folie 7 nur der parabolische Reflektor 16 geschützt. Wenn die in seinem Brennpunkt angeordnete Absorberröhre 4' ebenfalls geschützt oder durch eine Solarzelle ersetzt werden soll, kann der durch die Folie 7 geschützte Bereich entsprechend den anderen Ausführungsbeispielen vergrößert werden.

Claims

ft* t · *■ <t • I·· ■ re r« is Schutzansprüche

1. Solarkollektor mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung zum Schutz der optischen Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Solarkollektors in einem staubdichten Gehäuse (5) eine lichtdurchlässige Folie (7) auf einer Rolle (6) aufgewickelt ist, daß die Folie (7) in einer staubdichten Führung (12), welche die Oberfläche des Solarkollektors staubdicht abschließt, über den Solarkollektor geführt ist und daß auf der gegenüberliegenden Seite des Solarkollektors eine weitere Rolle (8) zum Aufwickeln der verschmutzten Folie (7') angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (8) zum Aufwickeln mit einem Elektromotor verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (8) zum Aufwickeln mit einem in seiner Drehzahl geregelten Elektromotor verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zur Messung des Transmissionsgrades der Folie (7)vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Solarkollektor mit einer Fresnel-Linse (3) abgeschlossen ist, über welcher die Folie angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) und der Zwischenraum zwischen Folie (7) und Fresnel-Linse (3) mit einem Immersionsmittel, wie z.B. Wasser oder Glyzerin, gefüllt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Solarkollektor mit einem elliptischen Segmentreflektor (15) ausgerüstet ist.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Solarkollektor mit einem parabolischen Reflektor (16) ausgerüstet ist, über welchem die Folie angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (7) aus Polycarbonat, Polypropylen, Polyäthylen oder Polytetrafluoräthylen ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtprofile (9,10) der Führung (12) aus Polyurethan, Silicone oder Siliconkautschuk sind,,

U. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil der Oberfläche der Dichtprofile (9,10), welcher im Kontakt mit der Folie steht, velourartig ausgebildet ist.