WO2009052910A1

WO2009052910A1 - Solarkraftwerk

Info

Publication number: WO2009052910A1
Application number: PCT/EP2008/007860
Authority: WO
Inventors: Volker Schueren; Andreas Vath; Bernd Schnurr; Eberhard Schemm
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2009-04-30
Also published as: DE102007051383A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) zur Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform mit einer Wandlereinrichtung (2), welche auf sie eintreffende Strahlung absorbiert, einer Vielzahl von Spiegelelementen (6a, 6b, 6c), welche beabstandet zu der Wandlereinrichtung (2) angeordnet sind, um in einem Arbeitszustand auf sie eingestrahltes Sonnenlicht auf die Wandlereinrichtung (2) umzulenken, wobei die einzelnen Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) jeweils um wenigstens eine Achse schwenkbar sind. Die Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) sind unabhängig voneinander schwenkbar und die Anlage weist eine Sensoreinrichtung (10) auf, die beabstandet von der Wandlereinrichtung (2) angeordnet ist und welche ein für eine auf sie eingestrahlte Sonneneinstrahlung charakteristisches Signal ausgibt. Erfindungsgemäß werden die Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) im Betrieb einzeln auf die Sensoreinrichtung ausgerichtet, um sie danach optimal auf die Wandlereinrichtung (2) schwenken zu können.

Description

Solarkraftwerk

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf ein Solarkraftwerk beschrieben, welches Sonnenlicht in Wärmeenergie umwandelt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei anderen Arten von Solarkraftwerken beispielsweise bei Solarkraftwerken mit Photovoltaik - Zellen und dergleichen Anwendung finden kann.

Aus dem Stand der Technik sind derartige Solarkraftwerke seit langem bekannt. Genauer gesagt sind Solarkraftwerke bekannt, welche einen Parabolrinnenkollektor haben, der dazu dient, das Sonnenlicht auf einen Brennpunkt der Parabolrinne zu richten. Daneben sind aus dem Stand der Technik auch Kollektoren und insbesondere Fresnelkollektoren bekannt, die eine Vielzahl von separaten planen oder nur leicht gekrümmten Spiegelstreifen aufweisen, die um ihre Langsachse gedreht werden können. Dabei ist es möglich, jeden dieser Spiegelstreifen stets individuell auf ein Absorberrohr zu fokussieren. In Abhängigkeit vom Sonnenstand kann der benötigte Neigungswinkel jedes dieser Spiegelstreifen exakt bestimmt werden.

Aus der DE 27 42 014 C2 ist ein Sonnenkollektor mit Sonnenfolgemitteln bekannt. Dabei ist eine Vielzahl von Kollektoren vorgesehen, die schwenkbar um ihre Längsachse angeordnet sind. An diesen Reflektoren sind jeweils Achsen mit Stangen angeordnet, so dass die einzelnen Reflektoren gemeinsam und untereinander gekoppelt geschwenkt werden können. Die EP 1 754 942 A1 beschreibt eine Fresnelsolarkollektoranordnung. Auch hier ist eine Vielzahl von Primärspiegeln vorgesehen, wobei eine Bewegung dieser einzelnen Spiegel mechanisch gekoppelt ist und eine gemeinsame Bewegung dieser Spiegel mittels einer Schubstange erfolgt. In der Praxis wird jedoch der optimale Winkel, d. h. derjenige Winkel, aufgrund dessen die reflektierten Winkel ideal auf einen Absorber einstrahlen, nie genau erreicht werden können, weil Messungenauigkeiten bezüglich dieses Winkels am Spiegel, Verschleiß, thermisch bedingte Verformungen, Verlagerungen der Spiegel durch Winddruck, Fertigungs- und Montageungenauigkeiten, Fundamentabsenkung und vieles mehr dies behindert. Auch durch einen im Stand der Technik über ein Absorberrohr angebrachten Sekundärspiegel, der Streulicht zu dem Absorberrohr zurücklenkt wird das Problem nur ungenügend gelöst.

Aus der DE19630201 C1 ist ein Solarkraftwerk bekannt, bei dem viele Spiegel das Sonnenlicht auf einen zentralen Absorber konzentrieren. Diese Heliostaten sind mit je einem eigenen Sensor versehen, der das ausfallende Licht in Richtung Absorber erfasst.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das erlaubt, trotz der aufgeführten Störeinflüsse die Spiegelstreifen so auszurichten, dass das Licht genau auf eine Absorbereinrichtung fällt. Daneben soll der Energieeintrag der Anlage erhöht werden, wobei dies insbesondere durch eine stets optimale Ausrichtung der Spiegelelemente erfolgen soll.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Anlage gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße Anlage zur Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform weist eine Wandeleinrichtung auf, welche auf sie eintreffende Strahlung absorbiert und eine Vielzahl von Spiegelelementen, welche beabstandet zu der Wandlereinrichtung angeordnet sind, um in einem Arbeitszustand auf sie eingestrahltes Sonnenlicht auf die Wandlereinrichtung umzulenken, wobei die einzelnen Spiegelelemente jeweils um wenigstens eine Achse schwenkbar sind.

Erfindungsgemäß sind die Spiegelelemente wenigstens teilweise unabhängig voneinander schwenkbar und die Anlage weist eine Sensoreinrichtung auf, welche ein für eine auf die eingestrahlte Sonneneinstrahlung charakteristisches Signal ausgibt. Weiterhin ist die Sensoreinrichtung in einen vorbestimmten Abstand bezüglich dieser Wandlereinrichtung angeordnet und reagiert auf Licht, das von den Spiegelelementen in Richtung der Sensoreinrichtung reflektiert wird. Dabei ist der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und der Wandeleinrichtung wenigstens so groß gewählt, dass im Arbeitszustand das von den Spiegelelementen auf die Wandlereinrichtung gelenkte Licht nicht auf die Sensoreinrichtung gelangt.

Mit Hilfe dieser licht- oder wärmeempfindlichen Sensoreinrichtung in der Nähe der Wandlereinrichtung kann eine genaue Fokussierung der Spiegel und eine anschließende Ausrichtung auf die Wandlereinrichtung vorgenommen werden. Vorzugsweise reagiert die Sensoreinrichtung nur auf solches Licht, das von den Spiegelelementen in Richtung der Sensoreinrichtung reflektiert wird. Daneben kann über diese Sensoreinrichtung auch eine Erkennung eines Verschmutzungsgrades der Spiegel oder auch der Sensoreinrichtung vorgenommen werden. Unter dem Arbeitszustand der Anlage wird ein Zustand verstanden, in dem eine Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform stattfindet. Während im Stand der Technik die Spiegelelemente nur gemeinsam bewegbar sind, kann mit der erfindungsgemäßen Anlage eine Justierung einzelner Spiegelelemente stattfinden, während andere Spiegelelemente bereits ausgerichtet sind. Genauer gesagt kann eine Einzelkorrektur einzelner Spiegel stattfinden. Die Vielzahl der Spiegelelemente konzentriert das Licht auf die Wandlereinrichtung.

Wäre die Sensoreinrichtung direkt im Bereich der Wandlereinrichtung angeordnet, so müsste auch bei einzeln angetriebenen Spiegelelementen jedes Spiegelelement für sich in Richtung der Wandlereinrichtung ausgerichtet werden, wobei die restlichen Spiegel von der Wandlereinrichtung weggedreht werden müssen, um diese Einzeljustage zu ermöglichen. In diesem Falle könnte also die Anlage während der Referenzierungsprozedur (d.h. der Einstellprozedur für die Spiegel) keine Leistung abgeben, weshalb nur selten eine Nachjustierung vorgenommen werden kann. Durch das Beabstanden der Sensoreinrichtung von der Wandlereinrichtung kann jedoch eine Einzeljustage der Spiegelelemente vorgenommen werden während gleichzeitig die anderen Spiegelelemente das Licht in Richtung der Wandlereinrichtung reflektieren. Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung seitlich neben der Wandlereinrichtung angeordnet. Bei der Wandlereinrichtung handelt es sich insbesondere aber nicht ausschließlich um ein Absorberrohr, welches das auf es ausgestrahlte Sonnenlicht in Wärmeenergie, beispielsweise für darin strömendes Wasser, umwandelt. Es wären jedoch auch Wandlereinrichtungen denkbar, welche Licht direkt in elektrische Energie umwandeln.

Vorzugsweise wird für jedes Spiegelelement ein genauer Winkel ermittelt, um den das Spiegelelement geschwenkt werden muss, um das reflektierte Licht von der Wandlereinrichtung auf die Sensoreinrichtung umzulenken.

Vorzugsweise weist die Anlage eine Vielzahl von motorischen Antriebseinrichtungen auf, welche die Schwenkbewegungen der einzelnen Spiegelelemente bewirken. Dabei wäre es auch möglich, nicht jedes einzelne Spiegelelement separat anzusteuern, sondern einzelne Gruppen von Spiegelelementen zu bilden, deren Bewegung miteinander gekoppelt sind. Dabei kann es sich insbesondere um Gruppen von mehreren benachbarten Spielelementen oder Spiegelreihen handeln, die dann über einen jeweils eigenen Stellmotor individuell bewegt und in ihrer Ausrichtung auf die Wandlereinrichtung bzw. das Absorberrohr optimiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Anlage eine

Steuerungseinrichtung auf, die bewirkt, dass einzelne Spiegelelemente derart angesteuert werden, dass die von ihnen umgelenkte Strahlung auf die Sensoreinrichtung gelenkt wird, während die von den übrigen Spiegelelementen umgelenkte Strahlung auf die Wandlereinrichtung gelangt. Zu diesem Zweck wird eine Sensoreinrichtung verwendet, die in einer definierten Position neben der Wandlereinrichtung angeordnet ist. Diese

Sensoreinrichtung dient damit zur Referenzierung eines jeden Spiegelelementes oder einer jeden Gruppe aus Spiegelelementen und wird im Betrieb zyklisch von allen Spiegelelementen einzeln angefahren.

Mittels des Messsignals der Sensoreinrichtung und des dazu gemessenen Winkel des Spiegelelements ist die Position der Wandlereinrichtung indirekt bekannt. Das Spiegelelement muss nur noch um den vorgegebenen Winkel zu der Wandlereinrichtung gedreht werden. Dieser Winkel zwischen der Sensoreinrichtung und der Wandlereinrichtung ist klein, beispielsweise im Bereich von 2° - 5° vorzugsweise im Bereich von 3°, so dass die ^■ Winkelmesseinrichtung an dem Spiegelelement keine hohe absolute Genauigkeit erfordert.

Vorzugsweise weist jedoch das Messsystem selbst eine sehr feine Auflösung auf, damit eine Rückbewegung des besagten Winkels d. h. beispielsweise um 3° möglichst fehlerfrei folgt. Wie oben erwähnt, ist die Sensoreinrichtung vorteilhaft so positioniert, dass sie soweit neben der Wandlereinrichtung angebracht ist, dass sie kein störendes Licht insbesondere auch kein störendes Licht der auf das Absorberrohr (d.h. die Wandlereinrichtung) ausgerichteten restlichen Spiegelelemente trifft. Die Steuerungseinrichtung steuert vorzugsweise zyklisch die einzelnen Spiegelelemente an, wobei dies, wie oben erwähnt, im laufenden Betrieb erfolgen kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Spiegelelement, um zwei bevorzugt zueinander senkrecht stehende Achsen schwenkbar. Besonders bevorzugt sind mehrere und besonders bevorzugt alle Spiegelelemente um zwei Achsen schwenkbar. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für sog. Turmkraftwerke, bei denen die Spiegelelemente in Umfangsrichtung um die Wandlereinrichtung verteilt sind. Bei derartigen Ausführungsformen weist die Wandlereinrichtung bevorzugt eine punkt- bzw. kugelförmige Gestalt auf. Bevorzugt ist hier die Sensoreinrichtung nicht seitlich neben der Wandlereinrichtung angeordnet, sondern über oder unter dieser und bevorzugt über der Sensoreinrichtung.

Genauer gesagt werden im Falle eines solchen Solaren Turmkraftwerks die Einzelspiegel auf den über oder unter der zentralen Wandlereinrichtung angeordneten Sensor referenziert, wobei jeder Spiegel eine zweidimensionale Suchbewegung in einem vordefinierten Fenster um den Sensor herum durchführt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Anlage eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen auf. Besonders bevorzugt können mehrere derartiger Sensoreinrichtungen auf der Länge der Wandlereinrichtung, welche bevorzugt ein

Absorberrohr ist, verteilt werden, beispielsweise an jedem Ende dieses Absorberrohrs eine Sensoreinrichtung. Auf diese Weise kann beispielsweise eine mögliche Torsion des z. B. 100 m langen Spiegelelements (welche z. B. durch Windlast, die abhängig vom individuellen Spiegelwinkel ist, hervorgerufen wird) zwischen den Enden des Spiegelelements ermittelt und der Spiegelwinkel so korrigiert werden, dass die auf das gesamte Absorberrohr treffende Lichtleistung maximal wird.

Zu diesem Zweck können beispielsweise die Messwerte der beiden Sensoreinrichtungen ausgewertet werden und das Spiegelelement auf eine Winkellage ausgerichtet werden, welche einen günstigen Mittelwert bzw. eine günstige Gesamteinstrahlung der Leistung auf die Sensoreinrichtung bewirkt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind wenigstens drei Sensoreinrichtungen vorgesehen, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn die Stellmotoren der Spiegelelemente in der Mitte des Spiegels angreifen, so dass in diesem Falle die drei Sensoreinrichtungen am Anfang, in der Mitte und am Ende der Wandlereinrichtung angeordnet sind.

Wie oben erwähnt, können als Spiegelelemente ebene Spiegel vorgesehen sein, es wäre jedoch auch möglich, parabolartig gekrümmte Spiegel vorzusehen. Weiterhin weist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens ein Spiegelelement und bevorzugt mehrere und besonders bevorzugt alle Spiegelelemente zwei ebene Teilabschnitte auf, die um einen vorgegebenen Winkel gegeneinander abgewinkelt sind. Durch diesen vorgegebenen Winkel zwischen diesen beiden Abschnitten, die gemeinsam das Spiegelelement bilden, kann ebenfalls eine verbesserte Fokossierung auf die Wandlereinrichtung erreicht werden. Andererseits ist das Vorsehen dieser beiden ebenen Teilabschnitte, die gegeneinander abgewinkelt sind, kostengünstiger als ein einzelner gekrümmter Spiegel. Bevorzugt sind diese beiden Teilabschnitte bezüglich einer Längsrichtung des Spiegelelements gegeneinander abgewinkelt.

Da alle Spiegelelemente so der Sonne nachgeführt werden müssen, dass diese das Licht direkt auf die Wandlereinrichtung reflektieren, kann die beschriebene Referenzierung jedes einzelnen Spiegelelements oder jeder Gruppe aus Spiegelelementen auch für die restlichen Spiegelelemente oder Spiegelgruppen die Sollwerte liefern. Das System kann dann autark der Sonne nachgeführt werden, wobei auf eine externe Winkelvorgabe verzichtet werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Betreiben von einer Anlage zur Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform gerichtet, wobei mit einer Vielzahl von Spiegelelementen auf diese eintreffendes Sonnenlicht auf eine Wandlereinrichtung gerichtet wird und diese Wandlereinrichtung das Sonnenlicht wenigstens teilweise in eine andere Energieform umwandelt und wobei die einzelnen Spiegelelemente jeweils schwenkbar angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Spiegelelemente wenigstens teilweise unabhängig voneinander schwenkbar und während eines Arbeitsbetriebs ist eine Vielzahl von Spiegelelementen derart ausgerichtet, dass das Sonnenlicht auf die

Wandeleinrichtung ausgerichtet ist, und einzelne Spiegel werden derart geschwenkt, dass das von ihnen umgelenkte Sonnenlicht auf eine beabstandet zu der Wandlereinrichtung angeordnete Sensoreinrichtung trifft.

Damit wird auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Einjustierung bzw.

Referenzierung einzelner Spiegelelemente vorzugsweise im Arbeitsbetrieb gewährleistet. Auch strahlen die übrigen Spiegelelemente das Licht auf die Wandeleinrichtung ab und nur einzelne oder einzelne Gruppen aus Spiegelelementen werden nachjustiert.

Vorzugsweise werden in Abfolge jeweils einzelne Spiegelelemente oder Gruppen aus einzelnen Spiegelelementen derart geschwenkt, dass das von ihnen umgelenkte Sonnenlicht auf die beabstandet zu der Wandeleinrichtung angeordnete Sensoreinrichtung trifft. Die übrigen Spiegelelemente bleiben während dieser Prozedur (auf die Wandlereinrichtung) ausgerichtet.

Vorzugsweise wird das einzelne Spiegelelement in Reaktion auf ein von der Sensoreinrichtung ausgegebenes Signal wieder ausgerichtet. Genauer gesagt wird zunächst dieses einzelne Spiegelelement derart ausgerichtet, dass die Sensoreinrichtung ein maximales Signal ausgibt oder auch eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen einen maximalen Mittelwert ausgeben. Dieses Messsignal ist ein Indiz dafür, dass nunmehr das betreffende Spiegelelement ideal auf die Sensoreinrichtung ausgerichtet ist. Anschließend wird das Spiegelelement über einen bekannten Winkeloffset verstellt, so dass es anschließend exakt auf die Wandlereinrichtung ausgerichtet ist. Dabei kann jedem Spiegelelement ein individueller Winkeloffset zugeordnet sein. Diese Winkeloffsets sind durch die Geometrie der Anordnung vorgegeben.

Vorzugsweise werden einzelne Spiegelelemente in Reaktion auf von einer Vielzahl von Sensoreinrichtungen ausgegebene Signale wieder ausgerichtet. Bei dieser Vorgehensweise werden mehrere wirksame Referenzpositionen aus den einzelnen für diese Sensoreinrichtungen ermittelten Referenzpositionen berechnet und aufgrund dieser oben erwähnten Mittelwerte eine Optimalstellung des betreffenden Spiegelelements ermittelt.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren erfasst wenigstens eine Sensoreinrichtung eine Vielzahl von charakteristischen Signalen in Abhängigkeit von diesen zugeordneten Schwenkstellungen des einzelnen Spiegelelements und aus dem Verlauf dieser charakteristischen Signale wird ein Referenzwinkel des einzelnen Spiegelelements bestimmt. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen charakteristischen Signalen um Signale, die für eine Intensität des auf die Sensoreinrichtung eingestrahlten Lichtes charakteristisch sind. Bei diesem Verfahren werden unterschiedliche derartige Intensitätswerte in

Abhängigkeit von den ihnen zugeordneten Winkelwerten ausgewertet. Anschließend wird bevorzugt das Maximum der Intensitätswerte, möglicherweise auch durch Interpolation, ermittelt und der diesem Maximum zugeordnete Referenzwinkel. Unter Berücksichtigung dieses Referenzwinkels wird das betreffende Spiegelelement anschließend auf die Wandlereinrichtung ausgerichtet.

Bei dem weiteren vorteilhaften Verfahren wird aus den charakteristischen Signalen auf Oberflächenbeeinträchtigungen eines einzelnen Spiegelelements geschlossen. Bei diesen Oberflächenbeeinträchtigungen kann es sich beispielsweise um punktuelle oder flächige Verschmutzungen, um Glasbrüche oder dergleichen handeln. Dabei ist es vorteilhaft, durch eine geeignete Steuerung eine Unterscheidungsmöglichkeit zu treffen, welche einerseits zwischen Sonnenbeeinträchtigungen, wie einem bewölkten Himmel, und andererseits Oberflächenbeeinträchtigungen des Spiegelelements unterscheidet.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Signale mehrerer Sensoreinrichtungen berücksichtigt werden. Falls lediglich einige Sensoreinrichtungen ein abgeschwächtes Signal liefern, kann dies ein Indiz dafür sein, dass zwar Sonnenlicht vorhanden ist, aber eine Verschmutzung auf der Oberfläche des betreffenden Spiegelelements vorliegt. Um zu unterscheiden, ob die Oberfläche des Spiegelelements beschädigt ist oder aber die Sensoreinrichtung selbst defekt ist, kann wiederum der Winkel variiert werden. Falls sich das Messsignal nicht ändert, deutet dies auf eine defekte Sensoreinrichtung hin, falls sich das Messsignal zumindest geringfügig ändert, deutet dies auf eine Verschmutzung des Spiegelelements hin. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird aus diesen charakteristischen Signalen auf Betriebsfehler der Anlage geschlossen. Genauer gesagt, kann die hier beschriebene

Referenzierung auch verwendet werden, um Fehler in der Anlage zu erkennen und zu lokalisieren.

Vorzugsweise werden Signale der Sensoreinrichtung in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel der Spiegelelemente während einer Hin- und Rückbewegung der Spiegelelemente beim Überstreichen der Sensoreinrichtung erfasst und die Genauigkeit durch Auswerten beider Richtungen verbessert wird.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage; und

Fig. 2 ein Spiegelelement.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage 1 zur Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform. Diese Anlage 1 weist eine Wandlereinrichtung 2 auf, die beabstandet zu einer Vielzahl von Spiegelelementen 6a, 6b, 6c angeordnet ist. Dabei wird diese Wandlereinrichtung über einen Träger 4 beabstandet gegenüber den einzelnen Spiegelelementen 6a, 6b, 6c gehalten.

Die Spiegelelemente 6a, 6b, 6c dienen dazu, um eingestrahltes Sonnenlicht (vgl. Pfeil P1) in Richtung der Wandlereinrichtung 2 zu reflektieren (Pfeil P2). Bei der Wandlereinrichtung 2 handelt es sich hier um ein Absorberrohr, welches sich in einer senkrecht zur Figurenebene stehenden Richtung erstreckt. Auch die einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c erstrecken sich senkrecht zu der Figurenebene und können dabei beispielsweise Längen im Bereich von 100 m und Breiten im Bereich von 10 bis 30 cm aufweisen.

Die einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c sind auf einer Tragplatte 8 beidseitig bezüglich der Wandlereinrichtung 2 angeordnet. Der Träger 4 ist dabei über ein Fixlager an dieser Tragplatte 8 fest angeordnet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Schwenkstellung der einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c je nach der Position der Schwenkspiegel gegenüber der Wandlereinrichtung 2 unterschiedlich und hängt von dem Winkel ab, unter dem das Sonnenlicht eingestrahlt wird. Die einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c sind bezüglich Schwenkachsen 11 in der Figurenebene um einen vorgegebenen Winkel schwenkbar. Das Bezugszeichen 12 bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für die Spiegelelemente 6a, 6b, 6c.

Das Bezugszeichen 10 bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung, die beabstandet zu der Wandlereinrichtung 2 angeordnet ist. Bevorzugt handelt es sich hierbei um einen Lichtsensor. Anhand der bei der Referenzierung an dieser Sensoreinrichtung 10 gemessenen

Lichtintensität und -Verteilung können Rückschlüsse gezogen werden auf die korrekte Orientierung der Spiegelelemente sowie auch auf einen Zustand dies Spiegelelements wie beispielsweise eine Verschmutzung, wobei dies insbesondere auch im Vergleich zu den anderen Spiegelelementen erfolgen kann. Das Bezugszeichen d bezieht sich auf den seitlichen Abstand zwischen der Wandlereinrichtung 2 und der Sensoreinrichtung, bei der es sich, wie oben gesagt, bevorzugt um einen Lichtsensor handelt.

Ist beispielsweise eine gemessene Lichtintensität bei gleicher Sonneneinstrahlung sehr unterschiedlich so sind einige der Spiegelelemente 6a, 6b, 6c oder Spiegelgruppen verschmutzt. Damit ist es möglich, ohne zusätzliche Kontrolle der Spiegelelemente 6a, 6b, 6c direkt den Verschmutzungsgrad abzuleiten und daraus eine Aussage über eine durchzuführende Reinigung zu treffen. Aus einer verringerten Intensität bei allen Spiegelelementen 6a, 6b, 6c kann beispielsweise auf eine Verschmutzung der Sensoreinrichtung 10 geschlossen werden.

Weiterhin lassen sich mit einer Kombination der Sensoreinrichtung mit dem beschriebenen Nachführsystem Beschädigungen, Mängel und dergleichen an den einzelnen Anlageteilen, wie dem Antrieb oder der Aufstellung zuverlässig erkennen, indem die Signale der einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c und der Spiegelgruppen miteinander verglichen werden. Ist bei einem oder mehreren Spiegelelementen 6a, 6b, 6c oder -gruppen keine Referenzierung möglich, so kann ein Fehler und der genaue Ort in dem gesamten System abgeleitet werden. Auf diese Weise ist eine sehr schnelle Beseitigung des Fehlers möglich. Die Positionierung der einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c erfolgt mit Servomotoren. Während des normalen Betriebs wird zyklisch ein Spiegelelement nach dem anderen von der Wandlereinrichtung 2 auf die definiert daneben angebrachte Sensoreinrichtung 10 referenziert (Pfeil P3). Von dort bewegt es sich um den vorgegebenen Winkel präzise zurück auf die Wandlereinrichtung 2.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform können, wie oben erwähnt, auch mehrere Sensoreinrichtungen 10 über die Länge der Wandlereinrichtung 2 verteilt sein, um auf diese Weise, wie oben erwähnt, eine Torsion der Spiegelelemente zu erkennen und auszumitteln. Damit wird stets eine optimale Fokussierung der Spiegelelemente 6a, 6b, 6c garantiert, ohne dass der Betrieb unterbrochen wird. Durch das Einrichten und Nachführen jedes Spiegelelements 6a, 6b, 6c oder jeder Spiegelgruppe im Betrieb der Anlage kann erreicht werden, dass die übrigen Spiegel oder Spiegelgruppen auf die Wandlereinrichtung ausgerichtet bleiben. Auf diese Weise geht nur wenig Leistung verloren.

Falls mehrere Sensoreinrichtungen 10 vorgesehen sind, weisen diese Sensoreinrichtungen bevorzugt jeweils den gleichen Abstand von der (bevorzugt als gerades Rohr) ausgeführten Wandlereinrichtung (2) auf. Daneben könnte auch eine langgestreckte Sensoreinrichtung 10 verwendet werden, deren Längsrichtung sich parallel zu der Wandlereinrichtung 2 erstreckt.

Geht man beispielsweise von einem Zeitbedarf von ca. 10 Sekunden für eine Referenzierung aus, die dann beispielsweise alle 60 Sekunden stattfindet, so geht bei einer angenommenen Anzahl von 48 Spiegelelementen nur ein 1/48 x 10 / 60 = 0,35 % der Leistung verloren. Dies wird jedoch durch die durchgeführte hochpräzise Ausrichtung aller Spiegel in jedem Falle ausgeglichen.

Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auf einen Steuereinrichtung. Diese Steuereinrichtung 15 verarbeitet die von der Sensoreinrichtung 10 ausgegebenen Messwerte bzw. Signale und steuert auf dieser Grundlage die Antriebseinrichtungen 12 für die einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c. Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet eine Speichereinrichtung, in der charakteristische Werte, wie beispielsweise die Offsetwinkel für die einzelnen Spiegelelemente 6a, 6b, 6c abgelegt sind. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Spiegelelement in einer bevorzugten Ausführungsform. Dieses Spiegelelement weist zwei ebene Abschnitte 18, 19 auf, die unter einem vorgegebenen Winkel gegeneinander abgewinkelt sind. Durch diese Abwinklung wird eine Verbesserung der Fokussierung auf die Wandlereinrichtung 2 erreicht.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszeichenliste

1 Anlage

2 Wandlereinrichtung

4 Träger

6a, 6b, 6c Spiegelelemente

8 Tragplatte

10 Sensoreinrichtung

11 Schwenkachse

12 Antriebseinrichtung

15 Steuereinrichtung

16 Speichereinrichtung

18, 19 Teilabschnitte des Spiegelelements

P1 , P2, P3 Pfeil d Abstand zwischen Wandlereinrichtung 2 und Sensoreinrichtung 10

Claims

SolarkraftwerkPatentansprüche

1. Anlage (1) zur Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform mit einer Wandlereinrichtung (2), welche auf sie eintreffende Strahlung absorbiert, einer Vielzahl von Spiegelelementen (6a, 6b, 6c), welche beabstandet zu der Wandlereinrichtung (2) angeordnet sind, um in einem Arbeitszustand auf sie eingestrahltes Sonnenlicht auf die Wandlereinrichtung (2) umzulenken, wobei die einzelnen Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) jeweils um wenigstens eine Achse schwenkbar sind, d ad u rch g eke n n ze i c h n et , d ass die Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) wenigstens teilweise unabhängig voneinander schwenkbar sind und die Anlage wenigstens eine Sensoreinrichtung (10) aufweist, welche ein für eine auf sie eingestrahlte Sonneneinstrahlung charakteristisches Signal ausgibt und die Sensoreinrichtung (10) in einem vorbestimmten Abstand (d) •bezüglich der Wandlereinrichtung (2) angeordnet ist und auf Licht reagiert, das von Spiegelelementen in Richtung Sensoreinrichtung reflektiert wird und dass der

Abstand (d) zwischen der Sensoreinrichtung (10) und der Wandlereinrichtung (2) wenigstens so groß gewählt ist, dass das im Arbeitszustand von den Spiegelelementen auf die Wandlereinrichtung (2) gelenkte Licht nicht auf die Sensoreinrichtung (10) gelangt.

2. Anlage (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dad u rch ge ke n nze i c h net , dass die Anlage (1) eine Vielzahl von motorischen Antriebseinrichtungen aufweist, welche die Schwenkbewegungen der Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) bewirken.

3. Anlage (1 ) nach Anspruch 1 , dadu rch geke n nzei ch net, dass die Anlage eine Steuerungseinrichtung (20) aufweist, welche bewirkt, dass einzelne Spiegelelemente derart angesteuert werden, dass die von Ihnen umgelenkte Strahlung auf die Sensoreinrichtung (10) gelangt, während die von den übrigen Spiegelelementen (6a, 6b, 6c) umgelenkte Strahlung auf die Wandlereinrichtung (2) gelangt.

4. Anlage (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d ad u r c h g e ke n n ze i c h n e t , d as s wenigstens ein Spiegelelement (6a, 6b, 6c) um zwei Achsen schwenkbar ist.

5. Anlage (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d ad u rc h g e ke n n ze i c h n et , d as s die Anlage eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen (10) aufweist.

6. Anlage (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Wandlereinrichtung (2) als Rohr (2) ausgebildet ist und mehrere - Sensoreinrichtungen (10) entlang dieses Rohres (2) angeordnet sind.

7. Anlage (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadu rch geken nze ich n et, dass wenigstens ein Spiegelelement (6a, 6b, 6c) zwei ebene Teilabschnitte (18, 19) aufweist, die um einen vorgegebenen Winkel gegeneinander abgewinkelt sind.

8. Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Umwandlung von Sonnenlicht in eine andere Energieform, wobei mit einer Vielzahl von Spiegelelementen (6a, 6b, 6c) auf diese eintreffendes Sonnenlicht auf eine Wandlereinrichtung (2) gerichtet wird und diese Wandlereinrichtung (2) das Sonnenlicht wenigstens teilweise in eine andere

Energieform umwandelt, wobei die einzelnen Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) jeweils schwenkbar angeordnet sind, dadu rch ge ken nzei ch n et, dass die Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) wenigstens teilweise unabhängig voneinander schwenkbar sind und eine Vielzahl von Spiegelelementen (6a, 6b, 6c) derart ausgerichtet ist, dass das Sonnenlicht auf die Wandlereinrichtung (2) ausgerichtet ist und einzelne Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) zeitweilig derart geschwenkt werden, dass das von Ihnen umgelenkte Sonnenlicht auf eine beabstandet zu der Wandlereinrichtung (2) angeordnete Sensoreinrichtung (10) trifft.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadu rch geken nzeich n et, dass in Abfolge jeweils einzelne Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) oder Gruppen aus einzelnen

Spiegelelementen (6a, 6b, 6c) derart geschwenkt werden, dass das von Ihnen umgelenkte Sonnenlicht auf die beabstandet zu der Wandlereinrichtung (2) angeordnete Sensoreinrichtung (10) trifft.

10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-9, dadu rch geke n nzeich n et , dass das einzelne Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) in Reaktion auf ein von der Sensoreinrichtung (10) ausgegebenes Signal wieder ausgerichtet wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-10, dadu rch ge ke n nzei ch n et, dass das einzelne Spiegelelement (6a, 6b, 6c) in Reaktion auf von einer Vielzahl von Sensoreinrichtungen ausgegebene Signale wieder ausgerichtet wird.

12. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sensoreinrichtung (10) eine Vielzahl von charakteristischen Signalen in Abhängigkeit von diesen zugeordneten Schwenkstellungen des einzelnen Spiegelelements (6a, 6b, 6c) erfasst und aus einem Verlauf dieser charakteristischen Signale ein Referenzwinkel des einzelnen Spiegelelements (6a, 6b, 6c) bestimmt wird.

13. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen 8- 12, dadu rch g e k e n n z e i c h n e t , d a ss Signale der Sensoreinrichtung (10) in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel der

Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) während einer Hin- und Rückbewegung der Spiegelelemente (6a, 6b, 6c) beim Überstreichen der Sensoreinrichtung (10) erfasst werden.

14. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8- 13, dad u rch ge ke n nze ic h net, dass aus den charakteristischen Signalen auf Oberflächenbeeinträchtigungen des einzelnen Spiegelelements (6a, 6b, 6c) geschlossen wird.

15. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8- 14, dadu rch geke n nze ich net, dass aus den charakteristischen Signalen auf Betriebfehler der Anlage geschlossen wird.