EP2452235A1 - Verfahren zum ausrichten der heliostate eines heliostatfeldes - Google Patents

Verfahren zum ausrichten der heliostate eines heliostatfeldes

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EP2452235A1
EP2452235A1 EP10735235A EP10735235A EP2452235A1 EP 2452235 A1 EP2452235 A1 EP 2452235A1 EP 10735235 A EP10735235 A EP 10735235A EP 10735235 A EP10735235 A EP 10735235A EP 2452235 A1 EP2452235 A1 EP 2452235A1
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EP
European Patent Office
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heliostat
heliostats
mirror surface
measuring
distance measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10735235A
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English (en)
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Inventor
Bernhard Hoffschmidt
Joachim GÖTTSCHE
Markus Sauerborn
Helmut Essen
Gört LUEDTKE
Gregor Biegel
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP2452235A1 publication Critical patent/EP2452235A1/de
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/10—Control of position or direction without using feedback
    • G05D3/105—Solar tracker
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • F24S2050/25—Calibration means; Methods for initial positioning of solar concentrators or solar receivers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to a method for aligning the adjustable heliostats of a heliostat field, which reflects solar energy to a radiation receiver, using a computer that calculates or stores setpoint values for each heliostat of the heliostat field for at least one sun position.
  • the direct solar radiation is concentrated on numerous large mirrors, which are tracked in two axes to the sun, to a radiation receiver, which is attached to the top of a solar tower.
  • the highly concentrated radiation heats the up to several 100 m 2 large radiation receiver to high temperatures.
  • the radiation receiver is an absorber, which is a heat transfer medium such as air, water, salt, thermal oil, is flowed through. This temperature values of 500 0 C to 1000 0 C are achieved.
  • the heat generated is dissipated via the heat transfer medium from the absorber and supplied, for example, a steam turbine for generating electricity.
  • the heliostats are movable mirrors whose mirror surface is usually 8 m 2 to 180 m 2 .
  • 300 - 2000 heliostats or more are arranged in a heliostat field in such a way that the reflected solar radiation is exactly aligned with the absorber located in the tower.
  • the heliostats can be moved by motor in two directions: Az ⁇ mutterrorism (horizontal pivoting) and an elevation movement (changing the elevation angle).
  • each heliostat has a sensor for determining the current azimuth angle and another sensor for determining the current elevation angle.
  • a central computer receives the data of all sensors.
  • the calculator contains an astronomical sun position software and calculates the respective position of the sun based on date and time and adjusts the heliostats so that the incident solar radiation is reflected by each heliostat onto the radiation receiver. The respective position of the heliostat within the heliostat field is taken into account.
  • the tracking of the individual heliostats takes place in such a way that the respective current setpoint position of the heliostats is recalculated in comparison with the sun position data and the data from the angle sensors and reported via a data network to the drives of the heliostats which approach the new position.
  • the invention has for its object to provide a method for aligning the adjustable heliostat of a heliostat, in which the sensory complexity for determining the actual orientation of the individual heliostats is reduced.
  • the inventive method is defined by the patent claim 1. It is characterized in that for determining the current setting values of the heliostats, a distance measuring device is set up at a measuring location, which measures the distance of several measuring points of the mirror surface of a heliostat from the measuring location, and in that a setting device on the heliostat is controlled by the computer in such a way that predetermined Target setting values are achieved.
  • a central measurement of the alignment of numerous heliostats takes place without corresponding measuring devices or sensors being present at the heliostats.
  • the measurement is carried out without contact by means of a highly sensitive distance measuring device, which is directed to the mirror surface of the heliostat and carries out distance measurements at several measuring points there.
  • the plane of the respective mirror surface can be determined. This results in the azimuth angle and the elevation angle of the mirror surface. These are calculated by the calculator.
  • the computer can now bring the heliostat in the desired orientation by controlling the actuator.
  • the achievement of the desired alignment is recognized by the fact that the target setting values are reached.
  • the measuring location can be arranged at the radiation receiver or near the radiation receiver. However, the invention is not limited to such a positioning of the measuring location. Rather, the measuring location can be arranged at any point from which visual contact with all heliostats of the relevant heliostat field exists.
  • the measuring points on the mirror surface of a heliostat can be measuring points which can be distinguished from the remaining parts of the mirror surface, the distance measuring device determining the distance between each measuring point and the measuring location.
  • the distance measuring device determines the distance between each measuring point and the measuring location.
  • a measuring beam emitted by the removal measuring device is guided in a scanning process over the mirror surface of a heliostat. It can be determined continuously or pointwise the change in distance. Based on the changes in distance, the course of the mirror surface can also be determined. In this way, an additional investigation on Spiegelfehier is possible.
  • the invention further relates to a heliostat with heliostats, which reflect the solar radiation to a radiation receiving device, wherein the heliostat has an adjusting device for aligning the heliostat according to the position of the sun.
  • a non-contact distance measuring device is provided, which can be directed to individual heliostats and determines the plane of the mirror surface on the basis of measuring points of the mirror surface of the heliostat.
  • a computer controls the adjusting device of the relevant heliostat such that the radiation reflected by the mirror surface strikes the radiation receiver at a given position in the sun.
  • This device has the advantage that no sensors for determining the respective heliostat position are needed. ⁇ 3 ⁇
  • the distance measuring device preferably consists of a radar device with a frequency above 10 GHz, in particular above 50 GHz.
  • the radiation receiving device is located on a tower or raised above the heliostat field.
  • heliostat field can also be a subfield.
  • the orientations of the heliostats are measured from a central measuring location.
  • local position sensors on the heliostats - two angle sensors per heliostat - are dispensable. It is also possible to dispense with the necessary hardware for the data transfer to the central controller.
  • the cost of maintenance is reduced because only one measuring system is to be checked.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a solar tower power plant
  • Fig. 2 is a schematic representation of a heliostat with the corresponding adjusting device.
  • the solar power plant shown in the drawings has a heliostat field 10 which is arranged around a tower.
  • the heliostat field contains numerous heliostats 12. These are mirrors which reflect the impinging solar radiation with their front mirror surface 13.
  • the heliostats are arranged in arbitrary form around the tower 11 around.
  • Mounted on the tower is a radiation receiver (not shown) to which the individual heliostats are aligned so that the solar radiation is concentrated on the radiation receiver. The radiation is absorbed and the radiant energy is converted into heat. About a heat transfer medium, this heat is dissipated from the radiation receiver to a consumer.
  • each heliostat is provided with an actuator.
  • This consists of an azimuth drive 15 and an elevation drive 16.
  • These drives are high-precision motors, such as stepper motors.
  • the azimuth drive 15 causes a pivoting of the mirror surface 13 in the horizontal direction.
  • the elevation drive 16 causes a Verschwenkungsver selectedung the elevation angle.
  • a distance measuring device 20 is installed, which is a radar device in the gigahertz range.
  • the radar device is shown here schematically as transmitter 21 and receiver 22. It can be targeted to each of the heliostats and within the heliostat also to different sites.
  • rotary motors 23 are provided with which a highly accurate target setting is possible.
  • the distance measuring device 20 including the rotary motors 23 is controlled by a central computer 25.
  • the computer 25 contains the position and position data of all heliostats 12. In addition, it contains a high-precision astronomical sunshine software, so that at any time accurate information about the position of the sun at the respective location.
  • each measuring point can be a measuring point whose reflection properties differ from those of the mirror surface 13, so that it can be recognized by the distance measuring device as the target point.
  • the measuring points can lie not only on the mirror, but also laterally, above and below the mirror.
  • the location where the distance measuring device 20 is located is referred to as a measuring location MO.
  • the distance measuring device measures the distance of each measuring point from the measuring location MO in a highly accurate manner.
  • the plane in which the mirror surface 13 is located can be determined.
  • the computer 25 determines the desired orientation of the heliostat and controls the adjusting device 15, 16 in such a way that the actual orientation coincides with the desired orientation. In this way, a central control of the orientation of each heliostat is done.
  • the three-point measurement described suffices.
  • the invention is also suitable for detection intentional or unwanted unevenness of the mirror surface.
  • a scanning beam can be guided over the mirror surface, wherein at the same time the varying distance to the measuring location MO is determined. In this way, a desired mirror curvature can be checked or it can be determined whether a mirror surface, which should be flat, is uneven.

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Abstract

Zur Ermittlung der Einstellungen der Heliostaten (12) eines Heliostatfeldes (10) wird eine zentrale Entfernungsmesseinrichtung (20) benutzt, die auf die Heliostaten gerichtet werden kann. Die Entfernungsmesseinrichtung misst den Abstand von mehreren Messstellen (26a, 26b, 26c) vom Messsort (MO) und bestimmt daraus die räumliche Ausrichtung des betreffenden Heliostaten. Ein Rechner (25) enthält eine astronomische Sonnenstandssoftware und steuert eine Stelleinrichtung (15, 16) des Heliostaten so, dass dieser die entsprechend dem Sonnenstand vorgesehene Ausrichtung einnimmt. Mit der Erfindung werden Positionssensor bzw. Winkelsensoren an den einzelnen Heliostaten vermieden. Die Ausrichtung sämtlicher Heliostaten erfolgt durch einen zentralen Rechner.

Description

Verfahren zum Ausrichten der Heliostate eines Heliostatfeldes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten der verstellbaren Heliostate eines Heliostatfeldes, welches Solarenergie auf einen Strahlungsempfänger reflektiert, unter Verwendung eines Rechners, der für mindestens einen Sonnenstand Soll-Einstellwerte für jeden Heliostaten des Heliostatfeldes errechnet oder gespeichert enthält.
In Solarturmkraftwerken wird die direkte Sonnenstrahlung über zahlreiche Großspiegel, die der Sonne zweiachsig nachgeführt werden, auf einen Strahlungsempfänger gebündelt, der an der Spitze eines Solarturms angebracht ist. Die hochkonzentrierte Strahlung erhitzt den bis zu mehreren 100 m2 großen Strahlungsempfänger auf hohe Temperaturen. Der Strahlungsempfänger ist ein Absorber, der von einem Wärmeträgermedium wie Luft, Wasser, Salz, Thermoöl, durchströmt ist. Dabei werden Temperaturwerte von 500 0C bis 1000 0C erzielt. Die erzeugte Wärme wird über das Wärmeträgermedium aus dem Absorber abgeführt und beispielsweise einer Dampfturbine zur Erzeugung von Strom zugeführt.
Die Heliostate sind bewegliche Spiegel, deren Spiegelfläche in der Regel 8 m2 bis zu 180 m2 beträgt. Je nach Größe des Kraftwerks und der Spiegel sind 300 - 2000 Heliostate oder mehr in einem Heliostatfeld derart angeordnet, dass die reflektierte Solarstrahlung exakt auf den im Turm befindlichen Absorber ausgerichtet wird.
Die Heliostate können motorisch in zwei Richtungen bewegt werden: Einer Azϊmutbewegung (horizontales Verschwenken) und einer Elevationsbewegung (Verändern des Höhenwinkels). Außerdem hat jeder Heliostat einen Sensor zur Ermittlung des derzeitigen Azimutwinkels und einen weiteren Sensor zur Ermittlung des derzeitigen Elevationswinkels. Ein zentraler Rechner empfängt die Daten sämtlicher Sensoren. Der Rechner enthält eine astronomische Sonnenstandssoftware und er errechnet anhand von Datum und Uhrzeit den jeweiligen Sonnenstand und stellt die Heliostate so ein, dass die einfallende Solarstrahlung von jedem Heliostaten auf den Strahlungsempfänger reflektiert wird. Dabei wird die jeweilige Position des Heliostaten innerhalb des Heliostatfeldes berücksichtigt. Die Nachführung der einzelnen Heliostate erfolgt in der Weise, dass die jeweils aktuelle Sollposition der Heliostate im Abgleich mit den Sonnenstandsdaten und der Daten der Winkelsensoren neu berechnet und über ein Datennetz an die Antriebe der Heliostaten gemeldet wird, die die neue Position anfahren.
Das bekannt Verfahren benötigt hohe Stückzahlen von Winkelsensoren, die eine personalintensive Installation und Wartung erfordern. Die Vernetzung mit der zentralen Datenerfassung und die abschließende Kalibrierung verursachen hohe Kosten und verlängert die Installationszeit des Heliostatenfelds erheblich. Hinzu kommt, dass derartige Solaranlagen zehn bis zwanzig Jahre lang der Witterung standhalten müssen, wobei mit zahlreichen Ausfällen von Sensoren zu rechnen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausrichten der verstellbaren Heliostate eines Heliostatfeldes anzugeben, bei dem der sensorische Aufwand zur Feststellung der Ist-Ausrichtung der einzelnen Heliostate verringert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch den Patenanspruch 1 definiert. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der aktuellen Einstellwerte der Heliostate eine Entfernungsmesseinrichtung an einem Messort aufgestellt wird, welche den Abstand mehrerer Messstellen der Spiegelfläche eines Heliostaten vom Messort misst, und dass durch den Rechner eine Stelleinrichtung an dem Heliostaten derart gesteuert wird, dass vorbestimmte Soll-Einstellwerte erreicht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine zentrale Messung der Ausrichtung zahlreicher Heliostate ohne dass entsprechende Messeinrichtungen oder Sensoren an den Heliostaten vorhanden wären. Die Messung erfolgt berührungslos mit Hilfe einer hochempfindlichen Entfernungsmesseinrichtung, die auf die Spiegelfläche des Heliostaten gerichtet wird und dort an mehreren Messstellen Entfernungsmessungen vornimmt. Dadurch kann die Ebene der jeweiligen Spiegelfläche ermittelt werden. Hieraus ergeben sich der Azimutwinkel und der Elevationswinkel der Spiegelfläche. Diese werden durch den Rechner berechnet. Der Rechner kann nun durch Steuerung der Stelleinrichtung den Heliostaten in die gewünschte Ausrichtung bringen. Das Erreichen der gewünschten Ausrichtung wird dadurch erkannt, dass die Soll-Einstellwerte erreicht sind. Der Messort kann an dem Strahlungsempfänger oder nahe dem Strahlungsempfänger angeordnet sein. Auf eine derartige Positionierung des Messorts ist die Erfindung aber nicht beschränkt. Vielmehr kann der Messort an einer beliebigen Stelle angeordnet sein, von der Sichtkontakt zu allen Heliostaten des betreffenden Heliostatfeldes existiert.
Die Messstellen auf der Spiegelfläche eines Heliostaten können Messpunkte sein, welche von den übrigen Teilen der Spiegelfläche unterscheidbar sind, wobei mit der Entfernungsmesseinrichtung der Abstand zwischen jedem Messpunkt und dem Messort bestimmt wird. Es ist allerdings möglich, auch bestimmte Bereiche der Spiegelfläche, die sich nicht von anderen Bereichen unterscheiden, für die Entfernungsmesseinrichtung auszuwählen. Dies setzt eine stark bündelnde Entfernungsmesseinrichtung voraus, die beispielsweise mit einem Mikrowellenradar oder einem Laser arbeitet. Vorzugsweise wird ein von der Entfemungsmesseinrichtung ausgesandter Messstrahl in einem Abtastvorgang über die Spiegelfläche eines Heliostaten geführt. Dabei kann kontinuierlich oder punktweise die Abstandsänderung ermittelt werden. Anhand der Abstandsänderungen kann auch der Verlauf der Spiegelfläche bestimmt werden. Auf diese Weise ist eine zusätzlich Untersuchung auf Spiegelfehier möglich.
Die Erfindung betrifft ferner ein Heliostatfeld mit Heliostaten, die die Solarstrahlung auf eine Strahlungsempfangsvorrichtung reflektieren, wobei der Heliostat eine Stelleinrichtung zum Ausrichten des Heliostaten entsprechend dem Sonnenstand aufweist. Erfindungsgemäß ist eine berührungslose Entfernungsmesseinrichtung vorgesehen, die auf jeweils einzelne Heliostaten richtbar ist und anhand von Messstellen der Spiegelfläche des Heliostaten die Ebene der Spiegelfläche bestimmt. Femer ist vorgesehen, dass ein Rechner die Stelleinrichtung des betreffenden Heliostaten derart steuert, dass die von der Spiegelfläche reflektierte Strahlung bei einem vorgegebenen Sonnenstand den Strahlungsempfänger trifft. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass keine Sensoren zur Ermittlung der jeweiligen Heliostatstellung benötigt werden. ~~ 3 ~~
Vorzugsweise besteht die Entfernungsmesseinrichtung aus einer Radareinrichtung mit einer Frequenz über 10 GHz, insbesondere über 50 GHz.
Vorzugsweise befindet sich die Strahlungsempfangsvorrichtung auf einem Turm oder einer Anhöhe erhöht über dem Heliostatfeld.
Mit der Erfindung ist es möglich, sämtliche Heliostaten eines Solarkraftwerks von einem zentralen Messort aus zu vermessen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Gesamtheit der Heliostaten in kleinere Felder aufzuteilen, und jedem dieser Felder einen Messort zuzuordnen. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung kann ein Heliostatfeld auch ein Teilfeld sein.
Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile:
Die Ausrichtungen der Heliostaten werden von einem zentralen Messort aus vermessen. Dadurch werden lokale Positionssensoren an den Heliostaten - jeweils zwei Winkelgeber pro Heliostat - entbehrlich. Es kann auch auf die notwendige Hardware für den Datentransfer zur zentralen Steuerung verzichtet werden.
Die personalaufwendige Einzelinstallation von Winkelgebern in allen Heliostaten entfällt, einschließlich der im Feld notwendigen Kalibrierung.
Der Aufwand für die Wartung reduziert sich, weil nur ein Messsystem zu überprüfen ist.
Die vollständige Wartung mit Nachkalibrierung des Heliostatfeldes erfordert keine Sonneneinstrahlung ist auch bei Bewölkung oder nachts möglich. Die Feldvermessungstechnik ist unabhängig vom Heliostatentyp anwendbar, so dass unterschiedliche Spiegeltypen im gleichen Feld eingesetzt werden können.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein solares Turmkraftwerk und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Heliostaten mit der entsprechenden Stelleinrichtung.
Das in den Zeichnungen dargestellte Solarkraftwerk weist ein Heliostatfeld 10 auf, das um einen Turm herum angeordnet ist. Das Heliostatfeld enthält zahlreiche Heliostaten 12. Dies sind Spiegel, die die auftreffende Solarstrahlung mit ihrer vorderen Spiegelfläche 13 reflektieren. Die Heliostaten sind in beliebiger Form um den Turm 11 herum angeordnet. Auf dem Turm ist ein (nicht dargestellter) Strahlungsempfänger montiert, auf den die einzelnen Heliostaten ausgerichtet werden, so dass die Solarstrahlung konzentriert auf den Strahlungsempfänger trifft. Die Strahlung wird absorbiert und die Strahlungsenergie wird in Wärme umgewandelt. Über ein Wärmeträgermedium wird diese Wärme aus dem Strahlungsempfänger zu einem Verbraucher abgeleitet.
Wie Figur 2 zeigt, ist jeder Heliostat mit einer Stelleinrichtung versehen. Diese besteht aus einem Azimut-Antrieb 15 und einem Elevationsantrieb 16. Diese Antriebe sind hochgenaue Motoren, beispielsweise Schrittmotore. Der Azimut- Antrieb 15 bewirkt eine Verschwenkung der Spiegelfläche 13 in horizontaler Richtung. Der Elevationsantrieb 16 bewirkt eine Verschwenkungsveränderung des Höhenwinkels. Auf dem Turm 11 ist eine Entfernungsmesseinrichtung 20 installiert, bei der es sich hier um ein Radargerät im Gigahertz-Bereich handelt. Das Radargerät ist hier schematisch als Sender 21 und Empfänger 22 dargestellt. Es kann zielgerecht auf jeden der Heliostaten gerichtet werden und innerhalb des Heliostaten auch auf unterschiedliche Messstellen. Hierfür sind Drehmotoren 23 vorhanden, mit denen eine hochgenaue Zieleinstellung möglich ist.
Die Entfernungsmesseinrichtung 20 einschließlich der Drehmotoren 23 wird von einem zentralen Rechner 25 aus gesteuert. Der Rechner 25 enthält die Positionsund Stellungsdaten sämtlicher Heliostaten 12. Außerdem enthält er eine hochgenaue astronomische Sonnenstandssoftware, so dass jederzeit genaue Informationen über den Sonnenstand an dem jeweiligen Ort vorliegen.
An der Spiegelfläche 13 jedes Heliostaten sind mehrere Messstellen 26a, 26b, 26c definiert. Jede Messstelle kann ein Messpunkt sein, dessen Reflektionseigenschaften sich von denjenigen der Spiegelfläche 13 unterscheiden, so dass er von der Entfernungsmesseinrichtung als Zielpunkt erkennbar ist. Die Messstellen können nicht nur auf dem Spiegel, sondern auch seitlich, ober- und unterhalb des Spiegels liegen. Der Ort, an dem sich die Entfernungsmesseinrichtung 20 befindet, wird als Messort MO bezeichnet. Die Entfernungsmesseinrichtung misst die Entfernung jedes Messpunktes vom Messort MO auf hochgenaue Weise. Durch Bestimmung der Koordinaten von drei Messstellen kann die Ebene ermittelt werden in der sich die Spiegelfläche 13 befindet. Somit besteht Auskunft über die Ist-Ausrichtung des betreffenden Heliostaten. Der Rechner 25 ermittelt die Soll-Ausrichtung des Heliostaten und steuert die Stelleinrichtung 15, 16 in der Weise, dass die Ist-Ausrichtung mit der Soll-Ausrichtung übereinstimmt. Auf diese Weise erfolgt eine zentrale Steuerung der Ausrichtung jedes einzelnen Heliostaten.
Wenn die Spiegelflächen 13 der Heliostaten eben sind, genügt die beschriebene Dreipunktmessung. Die Erfindung eignet sich aber auch zur Feststellung gewollter oder ungewollter Unebenheiten der Spiegelfläche. So kann ein Abtaststrahl über die Spiegelfläche geführt werden, wobei gleichzeitig die variierende Entfernung zum Messort MO bestimmt wird. Auf diese Weise kann eine gewollte Spiegelkrümmung überprüft werden oder es kann festgestellt werden, ob eine Spiegelfläche, die eben sein sollte, uneben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ausrichten der verstellbaren Heliostate (12) eines Heliostatfeldes, welches Solarstrahlung auf einen Strahlungsempfänger reflektiert, unter Verwendung eines Rechners (25), der für mindestens einen Sonnenstand Solar-Einstellwerte für jeden Heliostaten des Heliostatfeldes (10) errechnet oder gespeichert enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Bestimmung der aktuellen Einstellwerte der Heliostate eine Entfernungsmesseinrichtung (20) an einem Messort (MO) aufgestellt wird, welche den Abstand mehrerer Messstellen (26a, 26b, 26c) der Spiegelfläche (13) eines Heliostaten (12) vom Messort (MO) misst, dass durch den Rechner (25) eine Stelleinrichtung (15, 16) an dem Heliostaten (12) derart gesteuert wird, dass vorbestimmte Soll-Einstellwerte erreicht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Heliostaten (12) Messpunkte angebracht werden, welche von der Spiegelfläche (13) unterscheidbar sind, und dass die Abstände der Messpunkte von dem Messort (MO) bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungsmesseinrichtung (20) einen Messstrahl aussendet, der in einem Abtastvorgang über die Spiegelfläche (13) eines Heliostaten (12) geführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Entfernungsmesseinrichtung (20) ein Heliostat (12) auf Spiegelschäden untersucht wird.
5. Heliostatfeld mit Heliostaten (12), die Solarenergie auf einen Strahlungsempfänger reflektieren, wobei jeder Heliostat (12) eine Stelleinrichtung (15, IG) zum Ausrichten des Heliostaten entsprechend dem Sonnenstand aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine berührungslose Entfemungsmesseinrichtung (20) vorgesehen ist, die jeweils auf einzelne Heliostaten richtbar ist und anhand von Messsteilen (26a, 26b, 26c) der Spiegelfläche (13) die Ebene der Spiegelfläche bestimmt, und dass ein Rechner die Stelleinrichtung des betreffenden Heliostaten derart steuert, dass die von der Spiegelfläche reflektierte Strahlung bei einem vorgegebenen Sonnenstand den Strahlungsempfänger trifft.
6. Heliostatfeld nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernungsmesseinrichtung (20) eine Radareinrichtung mit einer Frequenz von über 10 GHz ist.
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