WO1994017340A1 - Solar energy generator - Google Patents

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WO1994017340A1
WO1994017340A1 PCT/DE1994/000089 DE9400089W WO9417340A1 WO 1994017340 A1 WO1994017340 A1 WO 1994017340A1 DE 9400089 W DE9400089 W DE 9400089W WO 9417340 A1 WO9417340 A1 WO 9417340A1
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collector
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Gerald Lauckner
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H & W Gmbh
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    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for generating energy from sunlight with a solar collector with an optical energy concentrator on an absorber through which a gaseous or liquid heat transfer medium flows.
  • the object of the invention is to generate energy from sunlight with the aid of optical concentrators and absorbers with a high degree of efficiency, without the need to track the optical concentrators in accordance with the course of the sun.
  • the tube collector for capturing sunlight with a tubular absorber filled with a heat transfer medium
  • the tube collector has convex-concave lenses arranged next to one another in a tube-axial direction in a circular section facing the sun and recording the daily movement of the sun to concentrate the sunlight on the absorber.
  • the arrangement of convex-concave lenses means that the incident sunlight is not concentrated in a focal point or focal line on the absorber, but the scattering effect of concave lenses is consciously used, the scattered light being essentially concentrated on the surface of the absorber. With this arrangement If the course of the sun is followed uniaxially by at least 160 ° and approximately 80% of the daylight is concentrated on the center of the absorber.
  • a reflector is arranged on the side of the absorber facing away from the sun, which projects laterally beyond the absorber and z. B. can be angular.
  • the convex-concave lenses can be applied on the inside to a transparent tube and preferably consist of a pourable material that has no mechanical stresses. As material e.g. Silicon can be used.
  • the convex-concave lenses and the tube can also be made in one piece.
  • the convex-concave lenses can be both spherical and aspherical, and the entire lens arrangement can also be both spherical and aspherical.
  • the outer surface of the absorber tube with a photovoltaic coating.
  • This has the advantage that the efficiency of the arrangement is further improved.
  • the power output of the photovoltaic is greater by the concentration factor of the light, ie with an area smaller by the concentration factor the same power is achieved as with a correspondingly larger photovoltaic area without concentration. This saves costs. Since an absorber tube needs a light-absorbing surface anyway, the entire arrangement only incurs additional costs compared to a normal light-absorbing layer.
  • a metal tube is used as the absorber, it is expedient to provide it with ribs on the inside in order to enlarge the surface of the heat exchanger.
  • each absorber tube When using a gaseous heat transfer medium, each absorber tube receives a small hole towards the space between the absorber tube and the outer tube. At high flow speeds of the gaseous heat transfer medium in the absorber tube, the air is sucked in between the absorber tube and the outer tube in accordance with Bernoulli's law, thus causing a vacuum in this room. This reduces the heat emission from the absorber tube.
  • the housing on the end faces of the collector tubes should consist of glass-fiber-reinforced, highly insulating material which can be cast or deformed under pressure. By using highly insulating material, additional insulating materials can be dispensed with, which saves costs. When using a liquid heat transfer medium, it is advisable to enrich it with metal dust or metal-containing substances. This further increases the thermal conductivity of the liquid heat transfer medium and thus the efficiency of the entire system.
  • the absorber tube consists of a translucent material, and the heat transfer fluid with substances, for. B. dust is added, which blackens the heat transfer fluid. This results in a further improvement in heat conversion and thus an increase in efficiency.
  • Fig. 1 shows schematically the arrangement of a convex-concave lens system in a spherical shape
  • Fig. 2 shows schematically the arrangement of a convex-concave lens system in aspherical form
  • Fig. 3 shows schematically the beam path through the collector tube
  • Fig. 7 is an absorber tube
  • FIG. 1 schematically shows a top view of a solar collector in tube form, which has convex-concave lenses 1 which are attached to the inner wall of an optically transparent collector tube 2.
  • the lenses 1 are suitably made of a pourable material and are poured onto the inner wall using a mold.
  • the lenses 1 can be both spherical and aspherical and also the arrangement of the lenses can be spherical or aspherical, in FIG. 1 the lenses are arranged spherically, while in FIG. 2 they are arranged aspherically, which is evident from FIG. 2 can be seen from the gradually increasing distance of the lenses from the cylindrical collector tube 2. The distance is greatest at point 4.
  • the collector tube 2 and the lenses 1 are made from one piece.
  • An angular reflector 5 is arranged so that it reflects the rays that do not directly hit the absorber tube onto the absorber tube.
  • collector tubes 2 are combined to form a collector.
  • collector housings 6, 7 in the structure, which consist of glass-fiber-reinforced, highly insulating material which is castable or deformable by pressing.
  • Junction boxes 8 serve to receive the inflow or outflow device for the heat transfer medium. As a rule, the heat transfer medium flows in via the collector housing 6 and out via the collector housing 7.
  • the collector is suitable for all heat transfer media.
  • the connection boxes 8 are omitted and connections 9 and 10 are provided in their place.
  • a blower 12 (FIG. 5) for the circulation of the heat transfer medium within the collector in connection 9.
  • the heat transfer medium emits its energy to a heat exchanger 11 in the collector housing 7.
  • Fig. 6 shows again the standard structure with inflow and outflow of the heat transfer medium from the collector.
  • collector tubes (not shown) are arranged in the collector housings 6, 7.
  • the liquid heat transfer medium to be heated flows into the collector pipe of the collector housing 6 and flows into the collector pipe of the collector housing 7 to an external heat exchanger or store.
  • a manifold is not necessary.
  • the gaseous medium is blown into the collector housing 6 via a connection box 8, flows through the absorber tubes, flows heated into the collector housing 7 and emerges from a connection box 8. It can then heat up a room directly or transfer its energy to a heat exchanger which is located outside the collector.
  • photovoltaic coatings 15 are arranged on the side of the absorber tube 3.
  • the electrical energy generated by the photovoltaic can expediently be used to drive the blower or the pump for circulating the heat transfer medium.

Abstract

Energy is to be generated with a high degree of efficiency from solar light by means of optical concentrators and absorbers, without the need for suntracking. For that purpose, a tubular solar light collector (2) with a tubular absorber filled with a heat transfer medium has convex-concave lenses (1) arranged next to each other in the direction of the axis of the tube in a sector of a circle which faces the sun and detects the daytime course of the sun for concentrating the solar light on the absorber (3). This arrangement is useful for example for heating water, and when a gaseous heat transfer medium is used, for directly heating rooms.

Description

Anordnung zur Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht Arrangement for generating energy from sunlight
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht mit einem Solarkollektor mit opti¬ schem Energie-Konzentrator auf einen Absorber, der von einem gasförmigen oder flüssigen Wärmeträgermedium durch¬ flössen wird.The invention relates to an arrangement for generating energy from sunlight with a solar collector with an optical energy concentrator on an absorber through which a gaseous or liquid heat transfer medium flows.
Solarkollektoren mit optischem Konzentrator auf einen Absorber sind bekannt. So wird in der US-PS 1 989 999 eine Anordnung mit bikonvexen Linsen als Konzentrator auf einen Absorber beschrieben. Sie hat eine mechanische Nachführung zum Sonnenverlauf, um die Brennpunkte der Linsen stets auf dem Absorber zu konzentrieren. Das ist erforderlich, weil zwar bei Sonneneinstrahlung exakt 90° zur Tangente in der Linsenmitte eine sehr hohe Lichtkonzentration erreicht wird, jedoch schon eine Sonnenbewegung um einige Winkelse¬ kunden den Brennpunkt aus dem Bereich des Absorberrohres wandern läßt. Über die Dauer eines Sonnentages bleibt dann nur ein Verstärkungsverhältnis von 1 : 1,5 übrig. Der Nach¬ teil dieser Anordnung besteht in der aufwendigen Nachfüh¬ rung, um ein besseres Verstärkungsverhältnis zu erreichen. Den gleichen Nachteil haben Anordnungen mit Reflektoren oder sternförmig um den Absorber angeordneten rechteckigen oder polygonen Prismensystemen.Solar collectors with an optical concentrator on an absorber are known. An arrangement with biconvex lenses as a concentrator on an absorber is described in US Pat. No. 1,989,999. It has a mechanical tracking to the course of the sun in order to always concentrate the focal points of the lenses on the absorber. This is necessary because, when the sun is exactly 90 ° to the tangent in the center of the lens, a very high light concentration is reached, but a movement of the sun by a few angular seconds allows the focal point to move out of the region of the absorber tube. Only a gain ratio of 1: 1.5 remains over the duration of a sunny day. The disadvantage of this arrangement is the complex tracking in order to achieve a better gain ratio. Arrangements with reflectors or star-shaped rectangular or polygonal prism systems arranged around the absorber have the same disadvantage.
Bekannt ist weiterhin eine Anordnung mit Fresnellinsen zur Energiekonzentration des Sonnenlichts (US-PS 4 848 319) . Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß sie nur einen Verstärkungsfaktor von 1 : 1,3 - 1,5 hat.An arrangement with Fresnel lenses for the energy concentration of sunlight is also known (US Pat. No. 4,848,319). However, this arrangement has the disadvantage that it only has a gain factor of 1: 1.3-1.5.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Energie aus Son¬ nenlicht mit Hilfe optischer Konzentratoren und Absorbern mit hohem Wirkungsgrad zu erzeugen, ohne daß eine Nachfüh¬ rung der optischen Konzentratoren entsprechend dem Sonnen¬ verlauf erforderlich ist.The object of the invention is to generate energy from sunlight with the aid of optical concentrators and absorbers with a high degree of efficiency, without the need to track the optical concentrators in accordance with the course of the sun.
Erfindungsgemäß wird das durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention this is achieved by the features of claim 1.
Bei einem Röhrenkollektor zum Einfangen von Sonnenlicht mit einem von einem Wärmeträgermedium ausgefüllten rohrförmigen Absorber hat der Röhrenkollektor in rohraxialer Richtung in einem der Sonne zugewandten und den täglichen Sonnenlauf er¬ fassenden Kreisausschnitt nebeneinander angeordnete kon¬ vexkonkave Linsen zur Konzentration des Sonnenlichtes auf dem Absorber. Durch die Anordnung konvexkonkaver Linsen wird das einfallende Sonnenlicht nicht in einem Brennpunkt bzw. einer Brennlinie auf dem Absorber gebündelt, sondern es wird bewußt der Streueffekt konkaver Linsen ausgenutzt, wobei das gestreute Licht im wesentlichen auf die Oberflä¬ che des Absorbers konzentriert wird. Mit dieser Anordnung wird einachsig der Sonnenverlauf um mindestens 160° ver¬ folgt und es wird ca. 80% des Tageslichtes auf die Absorber¬ mitte konzentriert.In the case of a tube collector for capturing sunlight with a tubular absorber filled with a heat transfer medium, the tube collector has convex-concave lenses arranged next to one another in a tube-axial direction in a circular section facing the sun and recording the daily movement of the sun to concentrate the sunlight on the absorber. The arrangement of convex-concave lenses means that the incident sunlight is not concentrated in a focal point or focal line on the absorber, but the scattering effect of concave lenses is consciously used, the scattered light being essentially concentrated on the surface of the absorber. With this arrangement If the course of the sun is followed uniaxially by at least 160 ° and approximately 80% of the daylight is concentrated on the center of the absorber.
Zur Ausnutzung des vom Absorber nicht eingefangenen Sonnen¬ lichtes ist auf der sonnenabgekehrten Seite des Absorbers ein Reflektor angeordnet, der seitlich über den Absorber hinausragt und z. B. winkelförmig sein kann.To utilize the sunlight not captured by the absorber, a reflector is arranged on the side of the absorber facing away from the sun, which projects laterally beyond the absorber and z. B. can be angular.
Die konvexkonkaven Linsen können innen auf einem durchsich¬ tigen Rohr aufgebracht sein und vorzugsweise aus einem gießfähigen und keine mechanische Spannungen aufweisenden Material bestehen. Als Material kann z.B. Silicon verwendet werden. Die konvexkonkaven Linsen und das Rohr können aber auch aus einem Stück hergestellt sein.The convex-concave lenses can be applied on the inside to a transparent tube and preferably consist of a pourable material that has no mechanical stresses. As material e.g. Silicon can be used. The convex-concave lenses and the tube can also be made in one piece.
Die konvexkonkaven Linsen können sowohl sphärisch als auch asphärisch sein und auch die gesamte Linsenanordnung kann sowohl sphärisch als auch asphärisch sein.The convex-concave lenses can be both spherical and aspherical, and the entire lens arrangement can also be both spherical and aspherical.
Es ist zweckmäßig, die Außenfläche des Absorberrohres mit einer photovoltaischen Beschichtung zu versehen. Das hat den Vorteil, daß der Wirkungsgrad der Anordnung weiter verbessert wird. Im Vergleich zu einer gleich großen Fläche ohne Lichtkonzentration wird die Leistungsabgabe der Photo- voltaik um den Konzentrationsfaktor des Lichtes größer, d. h. mit einer um den Konzentrationsfaktor kleineren Fläche wird die gleiche Leistung erreicht wie mit einer entspre¬ chend größeren photovoltaischen Fläche ohne Konzentration. Dadurch wird eine Kosteneinsparung erzielt. Da ein Absorber- rohr ohnehin eine lichtabsorbierende Fläche benötigt, fallen für die gesamte Anordnung nur zusätzliche Kosten ge¬ genüber einer normalen lichtabsorbierenden Schicht an.It is expedient to provide the outer surface of the absorber tube with a photovoltaic coating. This has the advantage that the efficiency of the arrangement is further improved. In comparison to an area of the same size without light concentration, the power output of the photovoltaic is greater by the concentration factor of the light, ie with an area smaller by the concentration factor the same power is achieved as with a correspondingly larger photovoltaic area without concentration. This saves costs. Since an absorber tube needs a light-absorbing surface anyway, the entire arrangement only incurs additional costs compared to a normal light-absorbing layer.
Bei der photovoltaischen Beschichtung des Absorberrohres aber auch bei einer parallel zum Absorberrohr und mit diesem leitend verbundenen Photovoltaik besteht der weitere Vorteil der Wärmeenergieabführung durch das Wärmeträgermedi¬ um im Absorberrohr. Dadurch bleibt im Gegensatz zur herkömm¬ lichen Photovoltaik der Wirkungsgrad hoch und fällt nicht, wie sonst üblich, durch Erwärmung der Photovoltaik bei intensiver Sonneneinstrahlung stark ab.In the case of photovoltaic coating of the absorber tube, but also in the case of a photovoltaic connected in parallel to the absorber tube and conductively connected thereto, there is the further advantage of dissipating thermal energy through the heat transfer medium in the absorber tube. As a result, in contrast to conventional photovoltaics, the efficiency remains high and, as is customary, does not drop sharply due to heating of the photovoltaics in the event of intense solar radiation.
Für den Fall, daß ein Metallrohr als Absorber verwendet wird, ist es zweckmäßig, dieses innen mit Rippen zu verse¬ hen, um die Wärmetauscheroberfläche zu vergrößern.In the event that a metal tube is used as the absorber, it is expedient to provide it with ribs on the inside in order to enlarge the surface of the heat exchanger.
Bei Einsatz eines gasförmigen Wärmeträgermediums erhält jedes Absorberrohr zum Raum zwischen Absorberrohr und dem Außenrohr hin eine kleine Bohrung. Bei hoher Strömungsge¬ schwindigkeit des gasförmigen Wärmeträgermediums im Absor¬ berrohr wird entsprechend dem Bernoulli'sehen Gesetz die Luft zwischen Absorberrohr und Außenrohr angesaugt und so in diesem Raum ein Unterdr ck hervorgerufen. Dadurch wird die Wärmeemission des Absorberrohres verringert.When using a gaseous heat transfer medium, each absorber tube receives a small hole towards the space between the absorber tube and the outer tube. At high flow speeds of the gaseous heat transfer medium in the absorber tube, the air is sucked in between the absorber tube and the outer tube in accordance with Bernoulli's law, thus causing a vacuum in this room. This reduces the heat emission from the absorber tube.
Das Gehäuse an den Stirnseiten der Kollektorrohre sollte aus glasfaserverstärktem hochisolierendem Material beste¬ hen, das gieß- bzw. unter Preßdruck verformungsfähig ist. Durch Verwendung von hochisolierendem Material kann auf zusätzliche Isolierstoffe verzichtet werden, wodurch Kosten eingespart werden. Bei Verwendung eines flüssigen Wärmetragermediums ist es zweckmäßig, dieses mit Metallstäuben oder metallhaltigen Stoffen anzureichern. Dadurch wird die Wärmeleiteigenschaft des flüssigen Wärmetragermediums und damit der Wirkungsgrad des gesamten Systems weiter erhöht.The housing on the end faces of the collector tubes should consist of glass-fiber-reinforced, highly insulating material which can be cast or deformed under pressure. By using highly insulating material, additional insulating materials can be dispensed with, which saves costs. When using a liquid heat transfer medium, it is advisable to enrich it with metal dust or metal-containing substances. This further increases the thermal conductivity of the liquid heat transfer medium and thus the efficiency of the entire system.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß das Absorberrohr aus einem lichtdurchlässigen Material besteht, und die Wärmeträgerflüssigkeit mit Substanzen, z. B. Stäuben versetzt ist, die die Wärmeträgerflüssigkeit schwärzt. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Wärme¬ umsetzung und damit Erhöhung des Wirkungsgrades erreicht.Another advantageous embodiment is that the absorber tube consists of a translucent material, and the heat transfer fluid with substances, for. B. dust is added, which blackens the heat transfer fluid. This results in a further improvement in heat conversion and thus an increase in efficiency.
Die Erfindung soll in eilnem Ausfuhrungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in an exemplary embodiment with reference to drawings. Show it:
Fig. 1 schematisch die Anordnung eines konvexkonkaven Linsensystems in sphärischer FormFig. 1 shows schematically the arrangement of a convex-concave lens system in a spherical shape
Fig. 2 schematisch die Anordnung eines konvexkonkaven Linsensystems in asphärischer FormFig. 2 shows schematically the arrangement of a convex-concave lens system in aspherical form
Fig. 3 schematisch den Strahlengang durch das KollektorrohrFig. 3 shows schematically the beam path through the collector tube
Fig. 4 die Montagemöglichkeiten für die Kollektorroh¬ re4 shows the mounting options for the collector tubes
Fig. 5 schematisch den Kollektoraufbau bei der Verwen¬ dung eines gasförmigen Wärmetragermediums Fig. 6 schematisch den Kollektoraufbau bei der Verwen¬ dung eines flüssigen Wärmetragermediums5 schematically shows the collector structure when a gaseous heat transfer medium is used 6 schematically shows the collector structure when using a liquid heat transfer medium
Fig. 7 ein AbsorberrohrFig. 7 is an absorber tube
Fig. 8 ein Absorberrohr mit parallel zu diesem angeordneter Photovoltaik8 shows an absorber tube with photovoltaics arranged parallel to it
In der Fig. 1 ist in der Draufsicht schematisch ein Sonnen¬ kollektor in Rohrform dargestellt, der konvexkonkave Linsen 1 hat, die an der Innenwand eines optisch durchsichtigen Kollektorrohres 2 angebracht sind. Die Linsen 1 bestehen zweckmäßig aus einem gießfähigen Material und werden mit Hilfe einer Form auf die Innenwand gegossen. Im Zentrum des Kollektorrohres 2 ist ein Absorberrohr 3 angeordnet, daß von einem gasförmigen oder flüssigen Wärmeübertragungsmedi¬ um durchflössen wird. Die Linsen 1 können sowohl sphärisch als auch asphärisch sein und auch die Anordnung der Linsen kann sphärisch oder asphärisch sein, in der Fig. 1 sind die Linsen sphärisch angeordnet, während sie in der Fig. 2 asphärisch angeordnet sind, was aus der Fig. 2 aus dem allmählich größer werdenden Abstand der Linsen von dem zy¬ lindrischen Kollektorrohr 2 ersichtlich ist. An der Stelle 4 ist der Abstand am größten.1 schematically shows a top view of a solar collector in tube form, which has convex-concave lenses 1 which are attached to the inner wall of an optically transparent collector tube 2. The lenses 1 are suitably made of a pourable material and are poured onto the inner wall using a mold. In the center of the collector tube 2 there is an absorber tube 3 through which a gaseous or liquid heat transfer medium flows. The lenses 1 can be both spherical and aspherical and also the arrangement of the lenses can be spherical or aspherical, in FIG. 1 the lenses are arranged spherically, while in FIG. 2 they are arranged aspherically, which is evident from FIG. 2 can be seen from the gradually increasing distance of the lenses from the cylindrical collector tube 2. The distance is greatest at point 4.
In der Fig. 3 ist der Strahlengang durch das Kollektorrohr dargestellt. In diesem Ausfuhrungsbeispiel sind das Kollek¬ torrohr 2 und die Linsen 1 aus einem Stück hergestellt. Ein winkelförmiger Reflektor 5 ist so angeordnet, daß er die Strahlen, die das Absorberrohr nicht direkt treffen, auf das Absorberrohr reflektiert. Es sind drei extreme Möglich¬ keiten der Strahlumlenkung durch die Linsen 1 erkennbar, und zwar bei einer Sonnen-Einstrahlung A von 45° zur Hori¬ zontalen, bei Sonneneinstrahlungen B und C unter 90° zur Horizontalen.3 shows the beam path through the collector tube. In this exemplary embodiment, the collector tube 2 and the lenses 1 are made from one piece. An angular reflector 5 is arranged so that it reflects the rays that do not directly hit the absorber tube onto the absorber tube. There are three extreme possibilities of beam deflection through the lenses 1, namely with a solar radiation A of 45 ° to the horizontal, with solar radiation B and C below 90 ° to the horizontal.
Aus der Fig. 4 sind mehrere Kollektorrohre 2 zu einem Kollektor zusammengefaßt. An den Stirnseiten der Kollektor¬ rohre befinden sich im Aufbau gleichartige Kollektorgehäuse 6, 7, die aus glasfaserverstärktem hochisolierendem Materi¬ al bestehen, das gießfähig oder durch Pressen verformungsfä- hig ist. Anschlußkästen 8 dienen zur Aufnahme der Zuflu߬ bzw. Abflußeinrichtung für das Wärmeträgermedium. In der Regel fließt das Wärmeträgermedium über das Kollektorgehäu- se 6 zu und über das Kollektorgehäuse 7 ab.4, several collector tubes 2 are combined to form a collector. On the end faces of the collector tubes there are similar collector housings 6, 7 in the structure, which consist of glass-fiber-reinforced, highly insulating material which is castable or deformable by pressing. Junction boxes 8 serve to receive the inflow or outflow device for the heat transfer medium. As a rule, the heat transfer medium flows in via the collector housing 6 and out via the collector housing 7.
In dieser Ausführung ist der Kollektor für alle Wärmeträger¬ medien geeignet. Für den Fall, daß das Wärmeträgermedium im geschlossenen Kreislauf geführt werden soll, entfallen die Anschlußkästen 8 und an ihrer Stelle sind Anschlüsse 9 und 10 vorgesehen. Im Falle eines gasförmigen Wärmetragermedi¬ ums befindet sich im Anschluß 9 ein Gebläse 12 (Fig.5) für die Umwälzung des Wärmetragermediums innerhalb des Kollek¬ tors. Das Wärmeträgermedium gibt seine Energie an einen Wärmetauscher 11 im Kollektorgehäuse 7 ab.In this version, the collector is suitable for all heat transfer media. In the event that the heat transfer medium is to be guided in a closed circuit, the connection boxes 8 are omitted and connections 9 and 10 are provided in their place. In the case of a gaseous heat transfer medium, there is a blower 12 (FIG. 5) for the circulation of the heat transfer medium within the collector in connection 9. The heat transfer medium emits its energy to a heat exchanger 11 in the collector housing 7.
Die Fig. 6 zeigt nochmals den Standardaufbau mit Zu- und Abfluß des Wärmetragermediums aus dem Kollektor. Bei Ein¬ satz von flüssigen Wärmeträgermedien sind in den Kollektor¬ gehäusen 6, 7 nicht dargestellte Sammelrohre angeordnet. Im Sammelrohr des Kollektorgehäuses 6 fließt das zu erwärmende flüssige Wärmeträgermedium zu und im Sammelrohr des Kollek¬ torgehäuses 7 fließt es zu einem äußeren Wärmetauscher oder Speicher ab. Bei Einsatz eines gasförmigen Wärmetragermediums ist ein Sammelrohr nicht erforderlich. Das gasförmige Medium wird über einen Anschlußkästen 8 in das Kollektorgehäuse 6 eingeblasen, durchströmt die Absorberrohre, strömt erwärmt in das Kollektorgehäuse 7 und tritt aus einem Anschlußka¬ sten 8 aus. Es kann dann direkt einen Raum erwärmen oder seine Energie an einen Wärmetauscher abgeben, der sich au¬ ßerhalb des Kollektors befindet.Fig. 6 shows again the standard structure with inflow and outflow of the heat transfer medium from the collector. When liquid heat transfer media are used, collector tubes (not shown) are arranged in the collector housings 6, 7. The liquid heat transfer medium to be heated flows into the collector pipe of the collector housing 6 and flows into the collector pipe of the collector housing 7 to an external heat exchanger or store. When using a gaseous heat transfer medium, a manifold is not necessary. The gaseous medium is blown into the collector housing 6 via a connection box 8, flows through the absorber tubes, flows heated into the collector housing 7 and emerges from a connection box 8. It can then heat up a room directly or transfer its energy to a heat exchanger which is located outside the collector.
Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Absorberrohr ist dessen Oberfläche mit photovoltaischen Elementen 14 seg entartig beschichtet. Die segmentartige Beschichtung ist erforder¬ lich, weil die Einstrahlungsintensität auf den Absorber nicht gleichmäßig über die Oberfläche verteilt ist. Teile der nicht bestrahlten Oberfläche würden sonst die bestrahl¬ ten Teile in ihrer Leistung beeinträchtigen. Innerhalb des Absorberrohres sind Rippen 13 angeordnet um die Wärmeüber¬ tragung auf das Wärmeübertragungsmedium zu verbessern.In the absorber tube shown in FIG. 7, the surface of which is coated with photovoltaic elements 14. The segment-like coating is necessary because the radiation intensity on the absorber is not evenly distributed over the surface. Parts of the non-irradiated surface would otherwise impair the performance of the irradiated parts. Ribs 13 are arranged inside the absorber tube in order to improve the heat transfer to the heat transfer medium.
Bei der Anordnung der Fig. 8 sind seitlich am Absorberrohr 3 photovoltaische Beschichtungen 15 angeordnet.8, photovoltaic coatings 15 are arranged on the side of the absorber tube 3.
Die durch die Photovoltaik erzeugte elektrische Energie kann zweckmäßig zum Antrieb des Gebläses bzw. der Pumpe für das Umwälzen des Wärmetragermediums genutzt werden. The electrical energy generated by the photovoltaic can expediently be used to drive the blower or the pump for circulating the heat transfer medium.
BezugszeichenaufstellungREFERENCE NUMBERS
1 Linsen1 lens
2 Kollektorrohr2 collector tube
3 Absorberrohr3 absorber tube
4 Stelle des größten Abstandes der Linsen vom Kollek¬ torrohr4 Position of the greatest distance of the lenses from the collector tube
5 Reflektor5 reflector
6, 7 Kollektorgehäuse 8 Anschlußkästen6, 7 collector housing 8 junction boxes
9, 10 Anschlüsse9, 10 connections
11 Wärmetauscher11 heat exchangers
12 Gebläse12 blowers
13 Rippen13 ribs
14 photovoltaische Elemente14 photovoltaic elements
15 photovoltaische Beschichtungen A,B,C Richtungen der Sonneneinstrahlung 15 photovoltaic coatings A, B, C directions of solar radiation

Claims

Patentansprüche Claims
1. Anordnung zur Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht mit einem Solarkollektor mit optischem Energie-Konzentrator auf einen röhrenförmigen Absorber, der von einem gasförmigen oder flüssigen Wärmeträgermedium durchflössen wird,1. Arrangement for generating energy from sunlight with a solar collector with an optical energy concentrator on a tubular absorber through which a gaseous or liquid heat transfer medium flows,
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
der Solarkollektor in rohraxialer Richtung in einem der Sonne zugewandten und den täglichen Sonnenlauf erfassenden Kreisausschnitt nebeneinander angeordnete konvexkonkave Linsen (1) zur Konzentration des Sonnenlichtes auf dem Absorberrohr (3) hat.the solar collector has, in a tube-axial direction, in a circular section facing the sun and detecting the daily course of the sun, convex-concave lenses (1) arranged next to one another for concentrating the sunlight on the absorber tube (3).
2. Anordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausnutzung des vom Absorber (3) nicht eingefangenen Son¬ nenlichtes auf der sonnenabgekehrten Seite des Absorbers ein Reflektor (5) angeordnet ist, der seitlich über den Absorberrohr (3) hinausragt.2. Arrangement according to claim l, characterized in that a reflector (5) is arranged on the side of the absorber facing away from the sun to take advantage of the sun light not captured by the absorber (3), which projects laterally beyond the absorber tube (3).
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (5) winkelförmig ist. 3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the reflector (5) is angular.
4. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexkonkaven Linsen (1) innen auf einem durchsichtigen Kollektorohr (2) aufgebracht sind und aus einem gießfähigen und keine mechanische Span¬ nungen aufweisenden Material bestehen.4. Arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the convex-concave lenses (1) are applied on the inside to a transparent collector tube (2) and consist of a pourable material which has no mechanical stresses.
5. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexkonkaven Linsen (1) und das Kollektorrohr (2) aus einem Stück hergestellt sind.5. Arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the convex-concave lenses (1) and the collector tube (2) are made in one piece.
6. Anordung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexkonkaven Linsen (1) sphärisch oder asphärisch sind.6. Arrangement according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the convex-concave lenses (1) are spherical or aspherical.
7. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Linsenanordnung sphärisch oder asphärisch ist.7. Arrangement according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the entire lens arrangement is spherical or aspherical.
8. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Absorberroh- res (3) mit einer photovoltaischen Beschichtung (14) verse¬ hen ist.8. Arrangement according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the outer surface of the absorber tube (3) with a photovoltaic coating (14) is hen.
9. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine photovoltaische Beschich- tung (15) seitlich parallel zum Absorberrohr (3) angeordnet ist. 9. Arrangement according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that a photovoltaic coating (15) is arranged laterally parallel to the absorber tube (3).
10. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorber ein Metallrohr ver¬ wendet wird, das innen Rippen (13) zur Vergrößerung der Wär¬ metauscheroberfläche hat.10. The arrangement according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that a metal tube is used as an absorber, the inside ribs (13) for increasing the Wär¬ exchanger surface.
11. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz eines gasförmigen Wärmetragermediums das Absorberrohr (3) zum Raum zwischen Absorberrohr und dem Kollektorrohr (2) hin eine kleine Bohrung aufweist.11. The arrangement according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that when using a gaseous heat transfer medium, the absorber tube (3) to the space between the absorber tube and the collector tube (2) has a small bore.
12. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6, 7) an den Stirn¬ seiten der Kollektorrohre (2) aus glasfaserverstärktem hoch¬ isolierendem Material besteht, das gieß- bzw. unter Pre߬ druck verformungsfähig ist.12. The arrangement according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the housing (6, 7) on the end faces of the collector tubes (2) consists of glass fiber reinforced hoch¬ insulating material, the casting or under Pre߬ pressure is deformable.
13. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines flüssigen Wärmetragermediums dieses mit Metallstäuben oder metallhaltigen Stoffen angereichert ist. 13. The arrangement according to at least one of claims 1 to 10 and 12, characterized in that when using a liquid heat transfer medium this is enriched with metal dust or metal-containing substances.
14. Anordnung nach Anspruch 1 bis 10 und 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Absorberrohr (3) aus einem lichtdurchläs¬ sigen Material besteht und die Wärmeträgerflüssigkeit mit Substanzen, z. B. Stäuben versetzt ist, die die Wärmeträger¬ flüssigkeit schwärzt. 14. Arrangement according to claim 1 to 10 and 12, characterized gekenn¬ characterized in that the absorber tube (3) consists of a translucent material and the heat transfer fluid with substances such. B. dust is added, which blackens the Wärmeträger¬ liquid.
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