DE8427130U1

DE8427130U1 - Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung

Info

Publication number: DE8427130U1
Application number: DE8427130U
Authority: DE
Original assignee: Atp - Arbeitsgruppe Technische Photosynthese & Co Produktions Kg 1000 Berlin De GmbH
Current assignee: Atp - Arbeitsgruppe Technische Photosynthese & Co Produktions Kg 1000 Berlin De GmbH
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1984-09-11
Publication date: 1985-08-08

Description

ATP-Arbeitsgruppe
Technische Photosynthese
GmbH + Co. Produktions KG

D-IOOO Berlin 22
Quastenhornweg 14a

Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung

Die Neuerung betrifft ein kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Das kompakte Kombinationsgerät nach der Neuerung soll auch in sonnenreichen, aber entlegenen und schwer zugänglichen Gegenden eine Versorgung mit Energie sicherstellen. Dabei sind insbesondere Transportprobleme, aber auch Montage-
und Ersatzprobleme zu berücksichtigen.

Es sind bereits Geräte und Anlagen zur Nutzung von Solarstrahlung bekannt. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie entweder einen großen Platzbedarf haben oder so aufwendig sind, daß sich große Schwierigkeiten beim Transport oder
bei der Montage ergeben, oder sie bestehen aus teuren Bestandteilen, die zudem empfindlich sind, so daß die Ersatzhaltung sehr aufwendig ist, oder ihr Wirkungsgrad ist unzureichend.

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Die Aufgabe besteht daher darin, ein kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung anzugeben, das einen Konzentrator zur Bündelung der Solarsteahlung, einen Absorber zur Aufnahme der Strahlung im Fokus des Konzentrators und nachgeschaltete Geräte zur Umwandlung der absorbierten Strahlungsenergie sowie zu ihrer Speicherung und Freisetzung in Form von Nutzenergie umfaßt, und das bei hohem Wirkungsgrad und geringem Platzbedarf einfach produzierbar, leicht transportierbar und mit überall verfügbarem Werkzeug ohne schwere Hilfsmittel montierbar ist. Diese Aufgabe wird nach der Neuerung durch die in den Schutzansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Neuerung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf die Gestaltung des Gesamtsystems, also auf die vorteilhafte Kombination der oben genannten Geräte mit dem Absorber und dem Konzentrator zu einer kompakten, dejlzentralen, solaren Einheit zur Energieversorgung, im folgenden als kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung bezeichnet. Der Grundgedanke der Neuerung ist mit wenigen Worten dargestellt: Der Konzentrator, der ja die Form eines schalenförmigen Paraboloides hat, ist gleichzeitig Gehäuse zur Aufnahme sämtlicher anderer Teile des Kombinationsgerätes, und zwar ein Gehäuse, das auch unter extremen klimatischen Bedingungen sicheren Schutz für die eingebauten Geräte bietet«

Das kompakte Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung nach der Neuerung besteht aus einem zweiachsig nachgeführten Konzentrator für die Strahlung, Trageinrichtungen, Nachführeinrichtungen sowie weitere nicht dargestellte Geräte zur Energiewandlung und -speicherung einschließlich eines Strahlungsabsorbers.

Der Konzentrator ist aus einer Anzahl einzelner, reflektierender Segmente 1 mit parabolischer Kontur zusammengesetzt und bildet ein in Grenzen verformbares Schalensegment von ca. 240°, dessen reflektierende Fläche der Sonne zugewandt ist. Das Schalensegment liegt auf einem zur RefleJctorachse 2 konzentrischen Tragring 3 auf und ist mit diesem durch Befestigungen 4 verbunden. Der Tragring 3 ist ein Teil der mechanischen Nachführeinrichtung. Antriebsmotoren 5, 6 bewirken, daß der Tragring mit dem Schalen- iegment relativ zum Erdboden gedreht und gekippt werden kann, so daß die Sol ar strahlung stets in der optimalen Richtung in den Konzentrator einfallen kann.

Die mechanische Nachführeinrichtung besteht ferner aus einem am Boden mit Steinschrauben 7 verankerten Rohrring 8, dessen Durchmesser etwa die Hälfte des Schalensegmentdurchmessers beträgt. Die Drehung des Kombinationsgerätes wird durch Räder 9 bewirkt, die auf dem Rohrring 8 laufen. Die Räder 9 sind mit einem Rahmen 10 verbunden, auf dem der Tragring 3 über Lager 11 und eine Spindel 12, deren Angriffspunkt im Innern des Tragrings 3 angebracht ist, kippbar befestigt ist.

Auf den Tragring 3 stützt sich ein Einsatz 13, der aus einem separaten Stützgerüst und den Geräten zur Energiewandlung und -speicherung nebst Strahlungsabsorber besteht. Dieser Einsatz ist so angeordnet, daß sich die Geräte innerhalb des Schalensegmentes befinden. Schalensegment und Einsatz sind von einer teils transparenten, teils nichttransparenten Hülle 14, 15 umgeben, die mit dem Tragring 3 lösbar verbunden ist. Auch der transparente 14 und der nichttransparente 15 Teil der Hülle sind voneinander lösbar.

Der die Geräte zur Energiewandlung und -speicherung nebst Strahlungsabsorber enthaltende Einsatz 13 kann durch die öffnung, die durch den Bereich des fehlenden Schalensegmentteiles, der das Paraboloid zu 360° ergänzt, gebildet wird, entfernt werden ohne externes Hebezeug zu benötigen. Dabei wird die Hülle 14, 15 durch einen wiederholt lösbaren Verschluß 17, vorzugsweise einem Reißverschluß, geöffnet. Nach der Montage oder einer Reparatur wird der Verschluß

17 wieder wasser- und staubdicht verschlossen.

Am Rande des Schalensegmentes sind charakteristische Punkte

18 vorgesehen, die untereinander und mit dem Sützgerüst zur Aufnahme des Einsatzes 13 für die weiteren Geräte über Stahlseile 19 oder Rohre nachspannbar verbunden werden, um eine optimale Justierung des reflektierenden Schalensegmentes als Ganzes zu erreichen.

Die Hülle 14, 15 liegt mit ihrem transparenten Teil 14 über der öffnung des reflektierenden Schalensegmentes auf einem spinnenförmigen, am Rande des Schalensegmentes beweglich angebrachten Gestell 20 auf. In ihrem Mittelpunkt befindet sich eine öffnung 21 zur Durchführung von Kabeln und Sensoren, die am Gestell befestigt sind.

Ein vorteilhafter Einsatz des kompakten Kombinationsgerätes nach der Neuerung ist zu realisieren, wenn ein vorzugsweise mikroelektronisches System in kurzen Zeitabständen die Sonne neu sucht und die Antriebsmotoren zur Drehung und Kippung des Reflektors ansteuert; ohne ein solches Suchsystem, nur mit einem durch eine Uhr gesteuertes astronomisches Nachführsystem, lassen sich die Ungenauigkeiten der beschriebenen Konstruktion etwa durch Verwendung von Gummirädern für die Drehung nicht kompensieren.

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Die Vorteile des kompakten Kombinationsgerätes nach der Neuerung bestehen darin, daß - hinsichtlich der Schutzfunktion - der Fokus mit dem Strahlungsabsorber stets etwa in Höhe des Randes des Konzentrators liegt, die Brennweite also relativ gering ist im Vergleich zu Folienspiegeln oder Membranspiegeln, und der Konzentrator daher von der Unterseite aus mit einer wetterfesten Haut, von der Oberseite aus mit einer UV-beständigen, transparenten Folie bedeckt ist (werden kann);

- hinsichtlich der leichteren Montierbarkeit - der Konzentrator aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist und kein vollständiges Paraboloid von 360° bildet; die fehlenden Segmente, die den Konzentrator zu 360° ergänzen würden, stellen eine Öffnung dar, durch die sämtliche Geräte roitsamt dem Strahlungsabsorber eingebracht werden können und auch während des Betriebes zugänglich bleiben, ohne einen Kran zur Hilfe nehmen zu müssen, wie dies der Fall bei allen rotationssymmetrischen Konzentratoren zwangsläufig ist;

- hinsichtlich des Transportes - alle Bauteile nicht länger als die Ladefläche eines normalen LKW sind und im Durchmesser kleiner als die Breite des Innenraumes eines normalen LKW sind; die Masse der einzelnen Bauteile ist dabei so bemessen, daß sie stets von wenigen Leuten getragen, abgeladen und in die Tragkonstruktion des Konzentrators eingesetzt werden können;

- hinsichtlich der Produktion - die Segmente nach unkomplizierten, einfach zu reproduzierenden Schablonen aus möglichst viel einheimischen Werkstoffen, d.h. vornehmlich aus Holz, hergestellt und die Nachführeinrichtung für den Re-

3q flektor des Konzentrators aus einfachen Rohrkonstruktionen geschweißt werden;

Claims

Schu-hsansprüche

1. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung, bestehend aus einem zweiachsig nachgeführten Konzentrator für die Strahlung nebst weiteren Geräten zur Energiewandlung und -speicherung einschließlich des Strahlungsabsorbers, dadurch gekennzeichnet. daß der Konzentrator aus einer Anzahl einzelner, reflektierender Segmente (1) mit parabolischer Kontur besteht, die zusammengesetzt ein in Grenzen verformbares Schalensegment von rund 240° bilden, wobei das Schalensegment auf einem zur Reflektorachse (2) konzentrischen Tragring (3) aufliegt und mit diesem über Befestigungen (4) verbunden ist, derart, daß der Tragring als Teil der mechanischen Nachführeinrichtung über Antriebsmotoren (5, 6) relativ zum Erdboden gedreht und gekippt werden kann und dabei das reflektierende Schalensegment entsprechend dreht und kippt.

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2. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Nachführeinrichtung aus einem am Boden

, veränderbaren , ,„. über Steinschrauben (7) Rohrring (8) besteht, dessen Durchmesser etwa die Hälfte des Schalendurchmessers beträgt, und auf dem Räder (9) laufen, die einen Rahmen (10) tragen, auf dem der Tragring über Läger (11) und eine Spindel (12), derer Angriffspunkt im Innern des Tragringes angebracht ist,kippbar befestigt ist.

3. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche weiteren Geräte zur Energiewandlung und -speicherung auf einem separaten Stützgerüst aus Rohren befestigt sind und einen Einsatz (13) bilden, der sich wiederum auf den Tragring des Schalensegmentes stützt, wobei sich die Geräte innerhalb des Schalensegmentes befinden.

4. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solar-

strahlung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalensegment und die in ihm befindlichen Geräte zur Energiewandxung und -speicherung nebst Strahlungsabsorber in Form eines Einsatzes mit einer gemeinsamen teil transparenten (14), teils nichttransparenten Hülle (15) umgeben sind, die mit dem Tragring lösbar verbunden ist, wobei der transparente und der nichttransparente Teil der Hülle lösbar miteinander verbunden sind.

5. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solar-

strahlung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Geräte zur Energiewandlung- und

Speicherung nebst Strahlungsabsorber enthaltende Einsatz aus einer Position innerhalb des Schalensegmentes, die durch die Koinzidenz von Fokus (16) des Konzentrators und Einbau des Strahlungsabsorbers bestimmt ist, ohne externes Hebezeug herausbewegt werden kann, und zwar durch die öffnung, die durch den Bereich des fehlenden Schalensegmentes, der das Paraboloid zu 360° ergänzt, gebildet wird.

6. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solar-

strahlung, nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Hülle von Schalensegment und weiteren Geräten durch einen wiederholt lösbaren Verschluß (17) im Bereich des fehlenden Schalensegmentes geöffnet werden kann, wenn der Einsatz (13) zu Montage- oder Reparaturzwecken aus seiner Betriebsposition bewegt wird.

7. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß charakteristische Punkte (18) am oberen Rand des Schalensegmentes untereinander und mit dem Stützgerüst zur Aufnahme des Einsatzes (13) für die weiteren Geräte über Stahlseile (19) oder Rohre nachspannbar verbunden werden, um eine optimale Justierung des reflektierenden Schalensegmentes als Ganzes zu erreichen.

8. Kompaktes Kombinationsgerät zur Nutzung von Solarstrahlung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (15) in ihrem transparenten Teil über der Öffnung des reflektierenden Schalensegmentes auf einem spinnenförmigen, am Rande der Schale beweglich angebrachten Gestell.(20) aufliegt und eine Öffnung (21) im Mittelpunkt zur Durchführung von Kabeln und Sensoren, die am Gestell befestigt sind, enthält.