DE9412438U1 - Zweistufiges, niedrigkonzentrierendes Kollektorsystem zur Umwandlung der direkten Sonneneinstrahlung in Wärme, geeignet für Prozeßwärme-Anwendungen im Temperaturbereich um 200 Grad C - Google Patents

Zweistufiges, niedrigkonzentrierendes Kollektorsystem zur Umwandlung der direkten Sonneneinstrahlung in Wärme, geeignet für Prozeßwärme-Anwendungen im Temperaturbereich um 200 Grad C

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Description

Zweistufiges, niedrigkonzentrierendes Kollektorsystem zur Umwandlung der direkten Sonneneinstrahlung in Wärme, geeignet für Prozeßwärme-Anwendungen im Temperaturbereich um 2000C.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Sonnenkollektor-Systeme (Flach- oder Röhrenkollektoren) zur Umwandlung der direkten und indirekten Sonneneinstrahlung in nutzbare Wärme sind Stand der Technik.
Das vorliegende System ist neuartig in der Weise, daß hier die direkte Sonneneinstrahlung mittels zweier unterschiedlicher optischer Systeme konzentriert wird.
In der ersten Stufe wird das Sonnenlicht mittels einer linearen Fresnel-Linse (Fresnel-Zylinderlinse) konzentriert. Das Fresnel-Zylinderlinsenprofil ist dabei auf der Unterseite der Glasabdeckung angebracht, so daß die Oberseite ihre Schutzfunktion unverändert erfüllen kann und eine Verschmutzung des Profils vermieden wird.
Der durch die Fresnel-Zylinderlinse (1) konzentrierte Strahlengang trifft auf einen Compound Prabolic Concentrator (CPC-Reflektor) (3), in dessen Focus sich das Absorbersystem (2) befindet.
Durch die Fresnel-Zylinderlinse (1) wird eine Konzentration des Lichtes von etwa 8 : 1 erreicht. Der das Absorbersystem umgebende CPC-Reflektor (3) spiegelt das Licht auf den selektiv absorbierenden Absorber zurück.
Durch am CPC-Reflektor angeschlossene ebene Reflexions-Leitflächen (4) werden außermittige Strahlengänge, wie sie bei veränderlichen Sonnenständen in der Elevation erzeugt werden, auf den Absorber bzw. den CPC-Reflektor gespiegelt.
Damit ist es nicht erforderlich, den Kollektor dem Sonnenstand in der Elevation nachzuführen. Da die Fresnel-Zylinderlinsen selbst robust gegen den Tageslauf der Sonne im Bereich von +/- 45° sind, ist gewährleistet, daß das Kollektorsystem auch ohne Nachführung in der Kerntageszeit von 10.00 Uhr bis 17.00 Uhr einen guten Wirkungsgrad besitzt.
Mit der beschriebenen Anordung sind, selbst in gemäßigten Klimazonen wie Deutschland, Temperaturen eines geeigneten Wärmetransportmediums von 200eC und darüber erreichbar.
Bevorzugte Anwendungen dieses Solarkollektor-Systems werden jedoch für sonnenreiche Länder mit hohem Direkteinstrahlungs-Anteil auf den Gebieten der Prozeßwärme-Nutzung wie Klimatisierungs-, Kühlungs-, Trocknungs und Meerwasserentsalzungsanlagen gesehen. Die technische Konzeption des Kollektors wurde in modularer Bauweise, sehr einfach, kostengünstig und flexibel ausgelegt.
-A-
Die beiliegende Darstellung (FIG. 1) zeigt eine vereinfachte Perspektivskizze des Kollektorsystemes: 1 Abdeckglasscheibe mit innen angebrachtem Fresnel-Zylinderlinsenprofil
2 Absorbersystem im Brennpunkt des neutralen Strahlenganges
3 CPC-Reflektor
4 Reflexionsleitflächen (2 x)
Die folgende Abbildung (FIG. 2) stellt den Verlauf des in der Fresnel-Zylinderlinse konzentrierten Strahlenganges für erhöhten und hohen Sonnenstand (Elevation) im Vergleich zur neutralen Position dar:
1 Neutraler Strahlengang bei mittiger Sonneneinstrahlung
2 Konzentration auf Absorber durch CPC-Reflektor bei überhöhtem Sonnenstand
3 Reflexion und Konzentration durch untere Reflexions-Leitflache und CPC-Reflektor bei sehr hohem Sonnenstand
Für niedrige und sehr niedrige Sonnenstände ergeben sich entsprechende spiegelbildliche Verhältnisse wie dargestellt.
Die abschließende Abbildung (FIG. 3) zeigt schematisch die "wannenförmigen", verspiegelten Enden eines Kollektors. Bei Vernachlässigung der Reflektionsverluste ergibt sich bei zentral einfallenden Strahlengängen eine Vergrößerung der Apertur im Verhältnis A1B'zu AB.

Claims (6)

Ansprüche
1) Zweistufiges, niedrigkonzentrierendes Solarkollektor-System zur Umwandlung der direkten Sonneneinstrahlung in Wärme, geeignet für Prozeßwärme-Anwendungen wie Klimatisierung, Kühlung, Trockung und Meerwasserentsalzung.
2) Einrichtung nach 1) dadurch gekennzeichnet, daß Glasscheiben mit einem auf der Innenseite aufgebrachten Fresnel-Zylinderlinsenprofil (1) Verwendung finden
3) Einrichtung nach 1)
dadurch gekennzeichnet, daß Absorbersysteme (2) in der Nähe der Brennlinien der Fresnel-Zylinderlinsen bei neutralem Strahlengang angebracht sind.
4) Einrichtung nach 1)
dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbersysteme umgebenden CPC-Reflektoren (3) einfallende Strahlengänge auf die Absorber reflektieren.
• ·
• *
5) Einrichtung nach 1)
dadurch gekennzeichnet,
daß durch seitlich angebrachte Reflexionsleitflächen (4) stark außermittige Strahlengänge, wie sie bei veränderlichen Sonnenständen in der Elevation erzeugt werden, auf die CPC-Reflektoren bzw. Absorber reflektiert werden.
6) Einrichtung nach 1)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kollektoren an ihren Enden "wannenförmig" begrenzt und verspiegelt sind, um bei zentral einfallenden Strahlengängen, aufgrund der Azimutbewegung der Sonne im Tagesverlauf, die Apertur zu vergrößern.
DE9412438U 1994-08-02 1994-08-02 Zweistufiges, niedrigkonzentrierendes Kollektorsystem zur Umwandlung der direkten Sonneneinstrahlung in Wärme, geeignet für Prozeßwärme-Anwendungen im Temperaturbereich um 200 Grad C Expired - Lifetime DE9412438U1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008039510A1 (en) * 2006-09-30 2008-04-03 Soliant Energy, Inc. Optical concentrators having one or more spot focus and related methods
US7688525B2 (en) 2006-01-17 2010-03-30 Soliant Energy, Inc. Hybrid primary optical component for optical concentrators
US8242350B2 (en) 2008-05-16 2012-08-14 Cashion Steven A Concentrating photovoltaic solar panel
EP2306115A3 (de) * 2009-10-05 2013-12-11 Vaillant GmbH Solarkollektor

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WO2008039509A3 (en) * 2006-09-30 2008-07-03 Soliant Energy Inc Optical concentrators having one or more line foci and related methods
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