DE9417466U1

DE9417466U1 - Konzentrator von thermischen oder photovoltaischen Sonnenenergiewandlern mit Nachführung

Info

Publication number: DE9417466U1
Application number: DE9417466U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-22
Filing date: 1994-10-22
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2004-10-23

Description

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Beschreibung

Konzentrator von thermischen oder photovoltaischen Sonnenenergiewandlern mit Nachführung.

Bei Konz"entratoren von Sonnenstrahlung ist es erstrebenswert möglichst hohe Konzentrationsfaktoren zu erhalten, um die Energie der Strahlung möglichst gut zu nutzen. Dieses erfordert aber auch eine Lösung die wirtschaftlich vertretbar ist.

Es gibt die unterschiedlichsten Arten von Konzentratoren mit Nachführungen z.B. (DE 39 34 516 Al).

Der im Schutzanspruch 1 angegegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Konzentrator zu schaffen, der die eingestrahlte Sonnenenergie, mit relativ geringem Aufwand, durch Nachführung von streifenförmigen Spiegeln auf eine linienförmige Absorberfläche reflektiert.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht, die eingestrahlte Sonnenenergie mit wenig Aufwand zu konzentrieren, um sie dadurch von termischen oder photovoltaischen Sonnenenergiewandlern nutzbar zu machen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.

Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 2 beschreibt eine zweite Nachführung die unabhängig von der ersten den Rahmen und den parallel dazu verlaufenden Absorber der Sonnenhöhe nachführt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 3 angegeben.

Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 3 beschreibt die Ausführung der streifenförmigen Spiegel 3 gekrümmt nach Parabelform. Somit können die streifenförmigen Spiegel 3 viel breiter ausgeführt werden als der Absorber 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 und Fig. dargestellt. Die Ausgestaltung der Erfindung nach Schutzanspruch 2 wird in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung der Spiegel bei senkrecht zur Absorberfläche einfallenden Sonnenstrahlen

Fig. 2 die in einem Rahmen angeordneten streifenförmigen Spiegel

Fig. 3 die Ausgestaltung nach Schutzanspruch 2, die Nachführung nach der Sonnenhöhe dargestellt in einem Glashaus

Fig. 4 die Ausgestaltung nach Schutzanspruch 2, die Sicht von oben auf den Konzentrator.

In den Fig, 1 und Fig. 2 sind die Spiegel 3 der Absorber 2 die Zahnräder. 5 der ersten Nachführeinrichtung dargestellt, Ist der Konzentrator vorteilhaft in Nord-Süd Ausrichtung angebracht, so werden die Spiegel 3, die drehbar im Rahmen 4 angebracht sind von Ost nach West der Sonne nachgeführt. Die geschieht über Zahnräder 5 die auf der Längsachse der Spiegel montiert sind und gegenseitig ineinandergreifen. Dies Zahnräder 5 werden von einem Schrittmotor auf dessen Welle ebenfalls ein Zahnrad sitzt und das an eines der Zahnräder 5 gekoppelt ist gedreht. Die eintreffenden Sonnenstrahlen werden auf den Absorber reflektiert. Da der Einfallwinkel vom Stand der Sonne und der Ausfallwinkel von der Position des Absorbers bestimmt werden, halbieren die Lote auf die Spiegeloberflächen den Winkel zwischen ankommenden Sonnenstrahlen und den zum Absorber 2 reflektierten Strahlen, wie in Fig.l dargestellt. Der Schrittmotor wird über eine Elektonik angesteuert dies erfolgt nach einem Takt der sich aus der Zeit berechnet die die Erde für eine vollständige Drehung um ihre eigene Achse braucht. Weiter wird vorgeschlagen die Spiegel 3 durch eine Glasscheibe gegen Umwelteinflüsse zu schützen, hierbei kann sich der Absorber 2 vor oder hinter der Glasscheibe befinden. Da eine Nachführung nach der Sonnenhöhe unterbleibt, ist es wichtig einen günstigen Anstellwinkel zu wählen.

Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 2 wird in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt. Besonders eignet sich diese Weiterbildung zum Einsatz als Sonnenschutz in Glashäusern. Der Rahmen 4 wird mit dem parallel zu den Spiegeln 3 verlaufende Absorber 2 über eine zweite Nachführung senkrecht zur Sonnenhöhe nachführt. Diese Nachführung erfolgt unabhängig von der in Schutzanspruch 1 beschriebenen. Der Absorber 2 ist fest über zwei Streben 6 mit dem Rahmen 4 verbunden. Am unteren Rand des Rahmens 4 sind Scharniere 5 befestigt. Der Absorber 2 ist über flexible Anschlüsse 10 mit externen Einheiten verbunden.

In der Mitte des oberen Rahmenrands ist ein Seil 9 befestigt, welches über eine Rolle 8 von einem Motor auf- bzw. abgewickelt werden kann. Der Motor 7 der vorzugsweise ein Schrittmotor ist, wird über eine Elektronik angesteuert, sie kann durch die Datums- und Zeitangabe einer internen Uhr Werte für Sonnenhöhe der Tages- und Monatszeiten aus einer Tabelle entnehmen. Durch eine anschließende Interpolation kann die aktuelle Sonnenhöhe hinreichend genau ermittelt werden. Zur Ermittlung der Seillänge ist eine Korrektur erforderlich, dies kann über eine Tabelle oder über eine mathematische Funktion erfolgen, welche das nichtlineare Verhältniss von Seillänge und Anstellwickel des Rahmens 4 berücksichtigt.

Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 3 beschreibt die vorteilhafte Ausführung der streifenförmigen Spiegel 3 wobei diese parabelförmig gekrümmt sind, hierdurch können die einzelnen Spiegel breiter ausgeführt werden, da durch diese Maßnahme eine Konzentration auch durch die Spiegel selbst erhalten"wird. In diesem Fall können sehr große Zahnräder 5 erforderlich werden, deshalb wird vorgeschlagen die Zahnräder durch Ritzel zu ersetzen und die einzelnen Ritzel über ein Fahrradkette zu verbinden die an beiden Enden geschlossen um die Ritzel herumführt. Weiter wird vorgeschlagen die parabelförmige Krümmung der Spiegel der Entfernung zum Absorber anzupassen, d.h. Spiegel die weiter vom Absorber entfernt sind sind weniger gekrümmt als solche die sehr nahe beim Absorber liegen.

Claims

Schutzansprüche

Konzentrator von thermischen oder photovoltaischen Sonnenenergiewandlern mit Nachführung,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Absorber (2) parallel zu den streifenförmigen Spiegeloberflächen verläuft, daß mehrere streifenförmige Spiegel (3) nebeneinander angeordnet sind, daß die streifenförmigen Spiegel (3) an mindestens einem Punkt um ihre Längsachse drehbar gelagert sind, daß die streifenförmigen Spiegel (3) mit ihrer Längsausdehnung vorzugsweise nach Nord-Süd ausgerichtet sind, daß sie von Ost nach West durch drehen um ihre Längsachse der Sonne nachgeführt werden, daß das Lot auf die jeweilige Spiegeloberfläche immer den Winkel zwischen ankommenden Sonnenstrahlen und zum Absorber (2) reflektierten Strahlen halbiert, daß an mindestens einer Stelle auf der Längsachse der Spiegel (3) Zahnräder (5) angebracht sind, die mit benachbarten ineinandergreifen, daß mindestens eins der Zahnräder (5) mit einem Zahnrad gekoppelt ist, das auf der Welle eines Motors sitzt, daß dieser Motor von einer Elektronik durch einen Zeittakt gesteuert wird, der sich aus der Rotationszeit der Erde um ihre eigene Achse bestimmt, daß die Spiegel duch eine Glasscheibe von Umwelteinflüssen geschützt sind, daß sich der Absorber (2) vor oder hinter der Glasscheibe befindet.
2. Konzentrator nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß der Rahmen {4) mit dem parallel zu den Spiegeln (3) verlaufenden Absorber (2) über eine zweite Nachführung senkrecht zur Sonnenhöhe nachführt wird, daß die zweite Nachführung unabhängig von der in Schutzanspruch 1 beschriebenen erfolgt, daß der Absorber (2) fest über zwei Streben (6) mit dem Rahmen (4) verbunden ist, daß am unteren Rand des Rahmens (4) Scharniere (5) befestigt sind, daß der Absorber (2) über flexible Anschlüsse (10) mit externen Einheiten verbunden ist, daß in der Mitte des oberen Rahmenrands ein Seil (9) befestigt ist, daß das Seil (9) über eine Rolle (8) von einem Motor (7) auf- bzw. abgewickelt werden kann, daß der Motor (7) über eine Elektronik angesteuert wird, daß die Elektronik durch die Datums- und Zeitangabe einer internen Uhr Werte der Sonnenhöhe der Tages- und Monatszeiten aus einer Tabelle entnimmt, daß durch eine anschließende Interpolation zwischen den Werten der aktuelle Sonnenstand hinreichend genau ermittelt wird, daß zur Ermittlung der Seillänge eine Korrektur erfolgt, welche das nichtlineare Verhältniss von Seillänge und Anstellwickel des Rahmens (4) berücksicht igt.
3. Konzentrator nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß die streifenförmigen Spiegel (3) parabelförmig gekrümmt sind, daß die Zahnräder (5) durch Ritzel ersetzt werden, daß die Ritzel über ein Fahrradkette verbunden sind die an beiden Enden geschlossen ist und um die Ritzel herumführt, daß die parabelförmige Krümmung der Spiegel der Entfernung zum Absorber (2) angepaßt wird, daß die streifenförmigen Spiegel (3) aus einem Aluminiumstreifen hergestellt sind, das die Spiegelvorderseite mit einer Silber- und einer Schutzschicht überzogen ist.