DE9111028U1

DE9111028U1 - Solaranlage

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Publication number: DE9111028U1
Application number: DE9111028U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1992-01-02
Anticipated expiration: 2001-09-07

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft die konstruktive Ausführung des Aufbaus und Antriebes einer rinnenkonzentrierenden Solaranlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nach Unteranspruch 2 muß die Tragstruktur (Fig 2) der Reflektorrinne die exakte geometrische Form der durch die einzelnen Reflektorsegmente (Fig I, NrI) vorgegebenen Parabelform in jedem Betriebszusteand so genau wie möglich gewährleisten.

Die in Unteranspruch 3 genannten Befestigungselemente sollen zum einen auftretende Spannungen, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Glas (Reflektor) und Metall (Tragwerk) ausgleichen, zum anderen eine Verstellmöglichkeit bei der Aufnahme des Reflektors von der Reflektorrückseite für die definierte Reflektorposition.

Die in Unteranspruch 4 erwähnte Verstellmöglichkeit übernimmt die Aufgabe, Fertigungsungenauigkeiten der beiden Tragstrukturhälften auszugleichen und hiermit die exakte Position der beiden Parabelrinnenhälften und damit der Gesamtparabelform zu ermöglichen.

Der Getriebekasten nach Unteranspruch 5 soll als Aufnahmeeinheit der beiden Antriebseinheiten dienen, wobei hier vor allem Wert darauf gelegt wird, eine universelle Austauschbarkeit marktgängiger Normteile und somit wirtschaftliche Lösungen zu ermöglichen.

STAND DER TECHNIK

Es ist bekannt, (DE 2835348 Al) daß Reflektorsegmente zur linienförmigen Konzentration mit einem Konzentrationsfaktor von 42 (BMfT - FB - T86-196 S.132) auf einem Gitterrost befestigt werden und (notwendigerweise) zweiachsig der Sonne nachgeführt werden.

Kritik : Dieser Konzentrationsfaktor ermöglicht nur einen geringwertigeren Prozeßwärmebereich, so daß durch Nutzung solarer Energie höherwertige Prozeßwärmebereiche nicht genutzt werden können.

Es ist eine Gitterkonstruktion zur Reflektoraufnahme bekannt, (DE 2738597 C2).

Kritik : Die Trägerkonstruktion würde bei einer für diese neue Größe der Anlage folgerichtigen Dimensionierung zu schwer und damit nicht nur wegen des Gewichts der Materialmenge entsprechend teuer. Insbesondere wäre eine Folgewirkung der erheblich schwereren zu bewegenden Masse auf die kraftübertragenden Teile (in erster Linie Motoren und Getriebe), daß diese, um den Auftretenden Kräften standzuhalten, ebenfalls vergrößert dimensioniert werden müßten, welches wiederum negative Auswirkungen auf die Gesamtkosten der Anlage hätte.

Diverse Halterungen als explizit ausgewiesener Anspruch sind nicht bekannt. Federelemente nach (DE 2738597 C2) stellen die Lagerung an den Reflektorseiten, nicht die Lagerung an der Refletkorunterseite dar.

Kritik : Die Reflektoren als Zukaufteil bedingen eine seperate Lösung, da die Aufnahmepunkte an diesen fest in Anordnung und Ausführung definiert sind.

Die nach Unteranspruch 4 definierte Verstellmöglichkeit wurde durch die Reflektorweite und Absorbertreffsicherheit bedingt entwickelt. Da diese Reflektorweite als zweidimensionale Nachführung nicht bekannt ist, ist folglich werder ein Vergleich noch Kritik an Bestehendem möglich.

Bekannt ist nach (DE 2835348 Al) eine Hebelkonstruktion als Elevationsnachführung, eine Azimutbewegung wird nicht näher beschrieben. Sonstige Nachführungseinrichtungen werden durch Anwendung von Hydraulik, Schwerkraftverschiebung von flüssigen Medien oder Seilzügen vorgeschlagen.

Kritik : Diese Lösungen fallen aus maschinenbautechnischen und kaufmännischen Gesichtspunkten weg.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, durch Nutzung der solaren Energie, Prozeßwärme für Anwendungsbereiche, die bisher für diese, durch diesen Typ Anlage, nicht bestanden, durch technische Realisation möglichst kostengünstig bereitzustellen.

Die weiteren Aufgaben der Erfindung liegen darin,

a ) eine in 3 Dimensionen steife, den Festigkeitsansprüchen genügende aber zugleich leichte und kostengünstige Tragstruktur für eine große Parabolrinne zu entwickeln.

b ) zum einen innerhalb des durch die Konstruktion vorgegebenen Einstellbereiches Fertigungsungenauigkeiten der Tragstruktur auszugleichen, zum anderen die Verbindungsschicht zwischen Reflektorunterseite und Reflektorbefestigungselement spannungsfrei zu halten.

c ) die Parabelform durch Einstellbarkeit zu gewährleisten.

d ) durch Verwendung wirtschaftlich gefertigter Bauteile eine modifizierbare und kostengünstige Lösung für Azimut- und Elevationsbewegung zu entwickeln, die den Einsatz marktgängiger Antriebs- und Übertragungselemente ermöglicht.

e ) den entstehenden Prozeßwärmebereich für Erstellung von elektrischem Strom, Wasserstoff und Sauerstoff zu nutzen.

Die obig erwähnten Aufgaben werden wie folgt gelöst:

durch Nutzung solarer Energie kann ein gewisser Prozesswärmebereich für Leistungsbereiche zwischen 20 kw und etwa 5 MW angeboten werden und daß

a ) (Fig 2) unter Wahrung der geforderten Steifigkeit bei minimalem Materialgewicht und damit Kosten und Folgekosten die notwendige Aufrechterhaltung der mathematisch exakt definierten Parabelform hinreichend genau (siehe Beschreibung Anspruch 3 ) gewährleistet wird.

b ) die Verbundelemente (Fig 3) zum einen ein einfaches Einjustieren der Reflektoren auf die genaue Brennlinie in x-Richtung zu ermöglichen, zum anderen die Kompensation der verschiedenen Wärmeausdehnungen von Träger (15) und tragendem Material (13) zu gewährleisten und damit die Verbindungsschicht (16) zwischen Reflektorbefestigungselement (14) und Reflektorunterseite (13) in y-Richtung spannungsfrei zu halten.

c ) auf kostenintensive Fertigungsgenauigkeiten bei der in Unteranspruch 2 genannten Tragstruktur (Fig 2) verzichtet werden kann. Erzielt wird die notwendigerweise einzuhaltende Genauigkeit der Parabelform durch die in Unteranspruch 4 dargestellte Einstellmöglichkeit vor Einjustierung der Segmente (Figl, NrI) durch das in Anspruch 3 beschriebene Bauteil.

d ) ein Getriebekasten (20) nach (Fig 5a, 5c) so entwickelt wurde, daß er durch Zugrundelegung einer Schweißkonstruktion und einfach geometrischer Blechteile eine kostengünstige unf flexible Lösung darstellt:

Dabei wird die Bewegung um die Azimutachse dadurch gelöst (Fig 5a, 5b), daß mit Hilfe eines innenverzahnten Schwenklagers (27) und einer zweistufigen Getriebeeinheit

(23) mit Ritzel (28) sowie einem Gleichstromgetriebemotor

(24) eine intermittierte alsauch bei entsprechender Übersetzung kontinuierliche Nachführung zur Strahlungsquelle ermöglicht wird.

Die Bewegung um die Elevationsachse geschieht mit Hilfe des in (Fig 5a,[5b]) dargestellten Hebelsystems.
Die Punkte Dl,D2, und D3 sind feste Lagerpunkte, um die sich die Glieder al, bl und el drehen können. Ein Glied stellt das Baumrohr (e), welches zur Aufnahme des Tragwerkes (Fig 2) dient, dar, während das Antriebsglied (26) eine Hubspindel symbolisiert. Verändert die Hubspindel (26) über den zugehörign Gleichstromgetriebemotor (25) die Länge nach oben oder unten, so drehen sich al um D2 und e um D3. Durch das Verbindungsglied bl sind beide Bewegungen gekoppelt und damit zwangsgesteuert. Da die Reflektoren (Figl, NrI) über das Tragwerk (Fig 2) mit dem Baumrohr (e) starr verbunden sind, verändert sich ihre Stellung mit der Drehung des Gliedes e um den Drehpunkt D3.

Claims

Schweinfurt, 14.11.91
SOLARANLAGE

ANSPRÜCHE

zweiachsig nachgeführte, rinnenkonzentrierende Solaranlage (Fig I), dadurch gekennzeichnet, daß eine Parabolspiegelrinne, bestehend aus 2-10 Reflektorreihen (1) paralleles Sonnenlicht in einer mathematisch fest definierten Brennlinie (2) mit dem Konzentrationsfaktor 80-150 fokussiert.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Tragstruktur (Fig 2) der Reflektorelemente für diese Art Anlage ein dreidimensionales Fachwerk darstellt.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion des Verbindungselementes (Fig 3) aus einem Belechstreifen (10) besteht, der durch eine Gewindestange (12) und 4 Muttern (8) in seiner Abmessung in X-Richtung einstellbar ist, wodurch zwischen der in Unteranspruch 2 definierten Tragstruktur (15 über 11) und der Spiegelsegmenthalterung (14 über 9) eine sichere und formgenaue, aber möglichst spannungsfreie Befestigung ermöglicht wird.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Reflektorfläche mittels zweier Traggerüsthälften (Fig 2) und durch eine Verstelleinrichtung (Fig 4) in ihrer zylindrischen Parabelform fixiert wird.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebekasten (20) als Verbindungsglied zwischen Drehturm (21) und Reflektorrinne (22) sowie als Befestigungselement der Antriebseinheiten : (23,24) für den Azimut- (25,26) für den Elevationsantrieb und zugleich als Übertragungsglied für die äußeren Kräfte dient.