WO2021032847A2 - Lichtsammelpaneel - Google Patents

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WO2021032847A2
WO2021032847A2 PCT/EP2020/073360 EP2020073360W WO2021032847A2 WO 2021032847 A2 WO2021032847 A2 WO 2021032847A2 EP 2020073360 W EP2020073360 W EP 2020073360W WO 2021032847 A2 WO2021032847 A2 WO 2021032847A2
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light
light collecting
collecting panel
elements
tube
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PCT/EP2020/073360
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Joachim Grill
Karl Stagl
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Pts Phytotech Solution Ltd
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Definitions

  • the invention relates to a light-collecting panel comprising a frame in which a number of light-collecting elements arranged next to one another, in particular in a plane, and a number of light guides corresponding to the number of light-collecting elements are arranged, with each light-ammelelement being assigned a light guide and each light guide in each case a holding element is held at a distance from the light ammeletti.
  • the invention further relates to a biomass cultivation system comprising at least one tank for receiving the biomass and at least one lighting system which is linked to the tank, the at least one lighting system having at least one light supply element.
  • DE 102007 018 675 A1 describes a biomass cultivation system with a container for receiving biomass-containing aqueous solution, with at least one light guide led into the container for supplying light energy to the biomass-containing aqueous solution, and with a controllable light guide that can be used with the light guide
  • Light supply is coupled into selected areas of the container, the container being divided into segments, each of which has light emitting surfaces that can be optionally coupled to the light guide via the light distributor, the light guide with a unit for collecting sunlight and guiding the captured solar energy into the light guide is coupled, and a control unit for controlling the light distributor is provided, which is set up to distribute the light outputs available in the light guide to the Lichtab radiant surfaces in such a way that an additional supply of a further Lichtab radiant surface takes place when the with Lichtl
  • At least one light-emitting surface supplied by the light guide is supplied with an illuminance required for a significant increase in the mass of the biomass and further light output is available in order to also supply the additional light-emitting
  • WO 2015/192159 A1 describes a solar lens panel with a plurality of light collecting elements arranged next to one another, each light collecting element being assigned a light guide and each light guide being arranged within a holding element and held by it.
  • the present invention is based on the object of creating an improved solar lens panel of the type mentioned at the outset or an improved biomass cultivation system.
  • the object of the invention is achieved in the aforementioned light collecting panel in that the holding elements are held by a metal plate.
  • the object of the invention is achieved by the biomass cultivation system mentioned at the beginning, which comprises such a light-collecting panel.
  • the advantage is that the use of a metal plate for holding the holding elements not only provides the function of the holding device itself, but also effective cooling for the optical system of the light collecting panel can be achieved.
  • the metal plate also offers improved stability of the light collecting panel, in particular better torsional rigidity, and a better connection to the metal frame of the light collecting panel.
  • the structure of the light collecting panel can thus be simplified so that the biomass cultivation system equipped with it can also be produced more cheaply.
  • the metal plate consists of a metal or a metal alloy which has a thermal conductivity at 20 ° C. of at least 200 W / (mK). Rapid heat dissipation and thus an improvement in the cooling effect of the metal plate can thus be achieved.
  • the faster heat dissipation means that a heat distortion in the metal plate can be better avoided, so that errors in the focusing of the sunlight into the light-guiding elements which are based on this can be avoided or reduced.
  • the metal plate consists of aluminum or an aluminum alloy, since this not only allows the improved cooling performance to be provided, but also the overall weight of the light collecting panel can be reduced.
  • the internal structure is better adapted to environmental influences, since, for example, condensation, which can possibly be formed, does not cause any corrosion problems on the metal plate, which in turn can negatively influence the mounting of the holding elements and, as a consequence, the light-emitting elements.
  • the metal plate has a white layer at least on the surface facing the light-emitting elements.
  • This light layer enables a higher degree of reflection of the incident sunlight to be achieved, which means that the heating or overheating of the system can be additionally reduced.
  • the frame of the light collecting panel also preferably consists of a metal or a metal alloy.
  • the frame is made of a metal or a metal alloy, of which the metal plate is also made.
  • the Hal teimplantation on the surface facing the light ammeletti are partially provided with a rounding or open areas according to the open area technology. Due to the partial rounding or open spaces of the surface of the holding elements facing the sunlight, any slight shifts in the optical system can be compensated and the focus point can be held centrally on the light entry surface of the respective light guide. Sunlight can therefore still be correctly focused and thus used even if it deviates from the target axis, i.e. if (the) light collecting elements are not exactly aligned with the sun.
  • the holding elements can be made cylindrical at least in the area of the metal plate and aufwei sen a circumferential web with which they rest on the metal plate, which simplifies the production of the system, resulting in lower system costs.
  • the holding elements have a receiving channel for the associated light guide on the side facing away from the light-emitting elements, the receiving channel being formed by a combination of a truncated cone to which a cylinder adjoins. Due to the frustoconical design of part of the receiving channel, a better displacement of excess adhesive can be achieved when the light guides are glued to the holding elements.
  • the light guides are glued to the holding elements exclusively in the area of the truncated cone, where the area of light coupling into the light guide can be avoided by the adhesive.
  • the yellowing of the adhesive as a result of solar radiation can thus also be better prevented or yellowing does not interfere with the coupling of the light into the light guide.
  • the invention also relates to a sensor for determining the light output of a light source, comprising a measuring arrangement with a measuring element for detecting at least one parameter of at least one luminous flux entering the measuring arrangement, at least one light guide element and / or at least one connection element for a light guide element, and at least one Electronic assembly for processing the light parameters recorded by the measuring element.
  • the invention further relates to a tracking system for a light collecting panel comprising at least one drive for adjusting the position of the light collecting panel relative to the sun, the tracking system further comprising at least one sensor with which at least one parameter of the sunlight is determined.
  • the invention relates to a light collecting panel with a tracking system for Nachstel ment of the relative position of the light collecting panel to the sun.
  • the invention also relates to a method for aligning and tracking a light collecting panel to the position of the sun by means of a tracking system.
  • the present invention is also based on the object of improving the sunlight yield of a light collecting panel, in particular for illuminating a tank of a biomass cultivation system.
  • This object of the invention is achieved in the sensor mentioned at the beginning in that the measuring arrangement comprises a hollow body with flat side surfaces, the hollow body having a diffusely reflective inner surface, and the measuring element being arranged in the hollow body.
  • the object of the invention is also achieved with the tracking system mentioned at the outset, in which the sensor is designed according to the invention.
  • the object of the invention is achieved with the light collecting panel mentioned at the beginning, in which the tracking system is designed according to the invention.
  • the object of the invention is achieved by the biomass cultivation system mentioned at the outset, in which the at least one light supply element has at least one light collecting panel according to the invention.
  • the object of the invention is also achieved by the aforementioned method for aligning and tracking a light collecting panel to the sun's position by means of a tracking system, the method comprising the following steps: a) Determining “zero” positions of the light collecting panel by determining its elevation and its azimuth through the tracker by means of limit switches and with a sensor according to one of claims 1 to 4 and transmission of this data to a data processing system; b) Determination of the position of the sun given by the date and time by the data processing system and transmission of this data to the tracking system; c) Moving the light collecting panel to the specified position using this data; d) Change the position of the light collecting panel to the sun in an Winkelbe rich between 0.1 0 and 5 0 and determining the azimuth and elevation of the light collecting panel until the highest achievable light output is determined in the sensor and calculation of the deviation from the mathematical one Position; e) realignment of the light collecting panel on the basis of the deviation thus determined by adding this deviation to the original mathematical position;
  • the advantage is that the sensor achieves a tracking accuracy of 0.05 °. This accuracy is around a factor of 20 above currently available commercial tracking sensors.
  • the system and the method enable a practically permanent, extremely precise tracking of a light collecting panel or a photovoltaic module to the actual sun path.
  • the sensor has no moving parts and the system can be mounted completely isolated from external environmental influences. Due to the diffusely reflective inner surface of the hollow body, there is no directional dependence of the incident sunlight or the sunlight coupled into the hollow space, so that the parameter of the light to be determined can be determined in a direction-independent manner.
  • the procedure and the tracking system can therefore be self-learning. It is thus an at least approximately exactly 90 0 of the panel or module accessible to the incident sunlight and obtainable.
  • the sensor can be used to compensate for minimal construction tolerances of modules equipped with it.
  • the measuring arrangement has at least three, in particular at least six, light guide elements and / or at least three, in particular at least six, connection elements for light guide elements.
  • the measuring element has at least one photodiode, for example is formed by a lux meter chip.
  • a metrologically robust and generally compact design of the sensor is thus possible.
  • the electronic assembly has a data processing unit. It is therefore possible to process data in the sensor itself, which means that the computing power required by the individual system components can be reduced. This in turn enables faster tracking of light collecting panels or photovoltaic modules of a system with several such elements. This also makes it easier to control the panels or modules of several systems at different locations.
  • the tracking system has a data processing system with a memory, with data on the position of the at least one sensor or, in the case of more than one sensor, data in the memory are stored for the position of each individual sensor, and that further data relating to the date and time of the sun at the installation site of the light collecting panel and possibly the starting position of the at least one drive are stored.
  • the tracking accuracy and the self-learning effect can thus be improved.
  • correction values for azimuth and elevation are determined with the sensor at predefined intervals and these values are superimposed on an ephemeris curve stored in the data processing system, thus further improving the tracking accuracy of the light beam panel or the photovoltaic module s can be achieved.
  • the invention further relates to a lighting element comprising a first tube with a first and a second end, with at least one connection for a light source being arranged at the first end, and the tube at least partially made of a transparent material, and with the lighting element being an outer one Has surface.
  • the invention further relates to a biomass cultivation system comprising at least one tank for receiving the biomass and at least one lighting system which is linked to the tank, the at least one lighting system having at least one lighting element.
  • the present invention is also based on the object of creating an improved lighting element of the type mentioned at the beginning or an improved biomass cultivation system.
  • this object of the invention is achieved in that the tube is filled with a transparent liquid.
  • the object of the invention is achieved by the biomass cultivation system mentioned at the beginning, which comprises such a lighting element.
  • the first tube is surrounded on the outside by a further tube which has a first and a second end and which forms the outer surface of the lighting element instead of the first tube.
  • the lighting element is therefore better adapted to use in more aggressive and / or moving media, such as moving salt water in an algae reactor, since the further pipe forms a protection for the first pipe.
  • this tube can have a greater wall thickness than the first tube, so that the lighting element can also be better adapted to higher (hydrostatic) pressures.
  • the transparent liquid is formed by a stabilized, distilled water or silicone oil, since the lighting element thus has very good optical properties. If stabilized, distilled water is used, there is also no risk to the environment in the event of a break or a leak, in particular not to the biomass tank content of the biomass cultivation system.
  • a reflector element is arranged at the second end of the first tube.
  • the efficiency can be increased with the reflector element, so that at least approximately 100% of the coupled-in light can be coupled out again.
  • the first tube is at least partially provided with a pattern on its outside.
  • the pattern can for example be formed by white printing.
  • the pattern is formed by pattern elements that are arranged over the course of the length of the first tube with a decreasing distance from one another.
  • flow elements are arranged on the outside of the lighting element and / or the outside is formed with a surface structure. This measure (s) can enable a laminar flow to prevail on the outside, for example in the tank contents of a biomass cultivation system, whereby the formation of a biofilm on the outside and thus a reduction in the light yield can be avoided or reduced.
  • first and / or the further tube is / are dome-shaped at the second end.
  • connection element with at least one connection element for a light guide element is arranged at the first end of the first tube and / or the further tube, wherein the connection element and / or dipping the light guide element into the transparent liquid.
  • An additional media transition when the light is introduced into the lighting element can thus also be avoided.
  • immersing the connecting element and / or the light guide element an improvement in the cooling of the light exit surface can be achieved.
  • FIG. 1 shows a section from a biomass cultivation system
  • FIG. 5 shows a detail from the lighting element according to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows another section from the lighting element according to FIG. 4;
  • FIG. 7 shows a detail from a variant embodiment of a lighting element
  • 8 shows a section from a biomass cultivation system with a sensor and tracking system
  • 9 shows a floor reflector in section in side view
  • Fig. 1 a preferred embodiment of the application of the invention is shown. However, it should already be mentioned at this point that the invention can also be used elsewhere.
  • Fig. 1 shows a biomass cultivation system 1.
  • This includes at least one lighting element 2, which is part of the lighting system.
  • the lighting element 2 is connected to at least one light collecting panel 3 (which can also be referred to as a light concentration panel). Sunlight is absorbed in the light collecting panel 3 and passed on to the lighting element 2 via at least one light guide 4.
  • the lighting element 2 is arranged within a tank 5 which receives the biomass, for example algae.
  • the biomass cultivation system 1 can also have at least one tracking system 6.
  • a light distribution element 7 can also be arranged for distributing / dividing the light between the at least one light collecting panel 2 and the at least one tank 5.
  • a detail from a light collecting panel 3 is shown in section.
  • the light-collecting panel 3 comprises a frame 8 in which a number of light-collecting elements 9 arranged next to one another, in particular in one plane, and a number of light guides 4 corresponding to the number of light-collecting elements 9 are arranged, a light guide 4 being assigned to each light-collecting element 9 and each light guide 4 is held in a holding element 10 at a distance 11 from the light ammelide 9.
  • the holding elements 10 are held by a metal element, which preferably has the shape of a metal plate 12.
  • the light ammeletti 9 are designed as converging lenses, for example as so-called plano-convex lenses.
  • the light ammeletti 9 are formed as Fresnel lenses. Since Fresnel lenses are known in principle, reference is made to the relevant prior art. However, another suitable lens shape can also be used.
  • the light guides 4 have light entry surfaces 13 which face the light ammeletti 9 and are at right angles to the optical axis 14 of the light collecting elements 9.
  • the optical axis 14 preferably run through the center points of the Lichteintrittsflä chen 13 de with at least approximately circular cross-section executed light guide 4.
  • the light entry surfaces 13 of the light guide 4 are from the light ammelimplantation 9 in the stand 11, with a light guide 4 below a light collecting element 9 is arranged.
  • the distances 11 between the light ammeletti 9 and the light entry surface 13 of the light guide 4 correspond to the focal length of the light collecting elements 9.
  • the focal length is known to be defined as the distance of a main plane of the light collecting elements 9 from de ren focal points.
  • incident light 16 is focused precisely on light entry surfaces 13 of light guides 4 by light collecting elements 9.
  • the light guides 4 are held in holding elements 10.
  • the distance 11 between the light collecting elements 9 and the light entry surfaces 13 of the light guide 4 preferably corresponds at most to the focal length of the light collecting elements 9 with a tolerance range of ⁇ 1 mm.
  • optical axis “focal length” and “focal point” are used in accordance with their usual meaning in optics.
  • no further optical elements i.e. no secondary optics, are arranged between the light-emitting elements 9 and the light guides 4, possibly with the exception of the holding elements 10.
  • the area 17 between the light collecting elements 9 and the light entry surfaces 13 of the light guides 4 is therefore free of light-refracting and light-deflecting elements.
  • the area 17 between the light collecting elements 9 and the light entry surfaces 13 of the light guides 4 can optionally be filled with a gas or evacuated.
  • the light entry surfaces 13 are arranged inside the holding element 10.
  • a distance between the end surfaces 18 of the holding elements 10 and the light-collecting element 9 facing the light-collecting elements 9 is therefore preferably smaller than the distance 8 between the light-collecting elements 9 and the light entry surfaces 13 of the light guide 4.
  • the light guides 4 are preferably glued to the holding elements 10.
  • the holding elements 10 have receiving channels 19, in particular blind holes, as can be seen better from FIG. 3, which shows a section through a preferred embodiment of a holding element 10 (preferably all Holding elements 10 of a light collecting panel 3 are designed identically) shows.
  • the cross section of these receiving channels 19 is preferably larger than the cross section of the light guide 4, viewed in the same direction. It is thus possible to form at least one free space between the Lichtlei tern 4 and the walls of the receiving channels 19, through which the air in the receiving channels 19 is displaced by the adhesive that is displaced into the receiving channels 19 by the introduction of the light guide 4 will, can escape.
  • the displaced adhesive also makes it possible to seal the receiving channels 19 on the underside of the holding element 10, at which the light guide 4 emerges from the holding element 10.
  • the receiving channels 19 can for example have an oval, square, for example square cross-section.
  • the light guides 4 preferably have an at least approximately circular cross section.
  • the receiving channels 19 of the holding elements 10 are each formed by a combination of a truncated cone 20 (truncated cone) to which a cylinder 21 adjoins in the direction of the end faces 18 of the holding elements 10 facing the light ammeliata 9, as shown in FIG. 3.
  • the axial length of the truncated cones 20 and / or the cylinder 21 can be designed differently, as shown in FIG. 3 with the aid of an extension of the cylinder 21 shown in dashed lines.
  • the receiving channels 19, however, preferably end exactly in the plane of the focal point (focal point).
  • the light guides 4 are preferably arranged in the receiving channels 19 such that the light entry surfaces 13 of the light guides 4 bear directly on the respective bottom surfaces 22 of the receiving channels 19.
  • the light guides 4 are glued to the holding elements 10 exclusively in the region of the truncated cones 20.
  • a UV-resistant adhesive is preferably used as the adhesive. It is further preferred if the adhesive does not cause any optical refraction of the light passing through.
  • the holding elements 10 are formed from a light-permeable (transparent) material.
  • the holding elements 10 can be designed in such a way that no light is deflected in the holding elements 10.
  • no optically active (in the sense of light deflection) element can be arranged between the light ammelium 9 and the light entry surfaces 13 of the light guides 4.
  • the end face 18 of the holding elements 10 are preferably designed to be shiny or high-gloss (but not reflective).
  • the end face 18 can be oriented parallel to the aforementioned main plane of the light signaling elements 9 and also to the light entry faces 13 of the light guide 4.
  • the end surfaces 18 of the holding elements 10 are partially rounded on the surface 18 facing the light ammelele elements 9.
  • the rounding extends only over a partial area, in particular an edge area, wherein the remainder of the surfaces 18 can be made flat, as shown in lig. 3.
  • the curves can, for example, be shaped like spherical disks, ellipsoidal disks, etc.
  • the holding elements 10 consist of a material which has a refractive index which deviates by no more than 5%, in particular by no more than 3%, from the refractive index of the material of the light guide 4. Thus, there is preferably no further refraction of light in the holding elements 10.
  • the light ammeletti 9 and / or the holding elements 10 can be made at least partially, preferably in full, from a polymeric synthetic plastic.
  • a polymeric synthetic plastic Polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or Polystyrene (PS) or generally a highly transparent plastic can be used as the plastic.
  • the light guide 4 can be made of glass or a polymeric synthetic plastic, for example made of polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or polystyrene
  • the conductor 4 and the holding elements 10 can consist of the same polymer material or of different materials.
  • Each light guide 4 is preferably arranged in its own holding element 10.
  • the holding elements 10 are not directly connected to one another.
  • the holding elements 10 are preferably designed in the form of a cylinder.
  • the light-collecting elements 9 are preferably combined to form plate-shaped (possibly one-piece) light-collecting element modules, each with a plurality of light-collecting elements 9, which rest on the spacers 22. From the standholders 22 can optionally be received in bores or recesses in the metal plate 12 and the light-collecting element modules (form-fitting). A cohesive or non-positive connection of the spacers to the metal plate 12 and the light-collecting element modules is also possible.
  • spacers 22 are located next to the holding elements 10, so in the sense of the inven tion not in the area directly below the light collecting elements 9 and between the light collecting elements 9 and the light guide 4 and have no optical function in terms of light guidance or light deflection.
  • the holding elements 10 are held in the metal plate 12.
  • the metal plate 12 can be designed in the form of a perforated plate, the holes having a diameter which is suitable for inserting the holding elements 10.
  • the holding elements 10 can be connected to the metal plate 12.
  • the holding elements 10 are preferably cylindrical, at least in the area of the metal plate 12, and have a circumferential web 22 with which they rest on the metal plate 12.
  • the webs 22 can be formed by a cross-sectional expansion of the holding elements 10, the support shoulders for the Garle elements 10 form.
  • the webs 22 can extend from the metal plate 12 to the end faces 18 of the holding elements 10.
  • other form-fitting, material-fitting or force-fitting connections between the holding elements 10 and the metal plate 12 can also be used.
  • the light collecting panel 3 there is only a single metal plate 12 for all the holding elements 10 assigned to the light collecting panel 3, several small metal plates 12 can also be used in the light collecting panel 3 instead of a large metal plate.
  • the metal plate 12 In addition to the function of holding the holding elements 10, the metal plate 12 also takes on the function of better cooling of the holding elements 10 and the light guides 4 contained therein.
  • the metal plate 12 can, according to a preferred embodiment of the invention, consist of a metal or a metal alloy that / which has a thermal conductivity of at least 200 W / (mK) at 20 ° C.
  • the metal plate 12 can consist of copper or a copper alloy.
  • the metal plate 12 consists of aluminum or an aluminum alloy.
  • the metal plate 12 has a reflective layer 24 at least on the surface facing the light-collecting elements 9.
  • the reflection layer 24 is preferably made white, but can also be made light gray, etc., or generally light.
  • the reflective layer 24 can be formed by a matt lacquer, for example based on alkyd resin, a powder coating, for example a powder lacquer, or a film, each in one of the specified colors. An increased reflection of the incident light 16 and thus an improvement in the cooling can be achieved via this reflection layer 24.
  • the reflective layer 24 can be produced by coating the metal plate 12 thereon. But there is also the possibility that the reflective layer 24 is printed on, glued on, etc. is.
  • the light collecting panel 3 has the frame 8, which surrounds the optical cal system of the light collecting panel 3, that is, forms its side closure.
  • the light collecting panel 3 also has a bottom, not shown, and a transparent cover 25 which is held by the frame 8.
  • the frame 8 and the floor can also be designed in one piece as a trough.
  • the frame 8 is also made of a metallic material, whereby, according to a further embodiment of the invention, the frame 8 is made of the metal or metal alloy from which the metal plate 12 is made, for example aluminum or an aluminum alloy.
  • the cover 25 is preferably made of glass, in particular an anti-reflective glass, which optionally has a UV filter.
  • POF polymeric optical fiber
  • the light guides 4 can be bundled into one or more fiber bundles in the light collecting panel 3.
  • the light guides 4 are preferably passed through the frame 8, for example by means of cable glands, e.g. PG cable glands.
  • the light collecting panel 3 has improved stability and strength.
  • the holding elements 10 can also be referred to as focusing cylinders.
  • the focusing cylinders have "rounded free surfaces" on their optical upper side in order to be able to compensate for any slight shifts in the optical system and to keep the focus point central.
  • the system is omnidirectional for light entering.
  • the holding elements 10 are not only used for temperature dissipation, as is the case in the prior art.
  • the light collecting panel 3 is used in particular for a lighting system, for example to direct sunlight into the interior of a building.
  • the sunlight captured by the light collecting panel 3 is used to supply biomass, in particular algae, with light in order to improve or enable their growth in a technical style.
  • the sunlight is passed on from the light collecting panel 3 to the lighting element 2.
  • the lighting element 2 is arranged at least partially within the tank 5.
  • the lighting element 2 has a first tube 26 with a first end 27 and a length of a longitudinal center axis 28 through the first tube 26 to the first end 27 opposite the second end 29.
  • a connection element 30 is arranged for a light source.
  • the light source can be any suitable light source.
  • the lighting element 2 serves to distribute sunlight, in particular to couple sunlight into the tank 5 of the biomass cultivation system 1. Accordingly, the light source is preferably sunlight.
  • the sun light can also be used, for example, to illuminate a room via the lighting element 2.
  • connection element 30 can be seen better from Lig. 6.
  • the connection element 30 is designed in particular special plate-shaped. It preferably has POL plugs 31 or couplings for POL plugs.
  • the direct connection of light guides 4 to the connection element 30 is thus possible, that is to say in particular the light guides 4 which forward the light from the light collecting panel 3 (lig. 1) to the lighting element 2.
  • connection element 30 forms, in particular, a cover for the first pipe 26. It preferably forms a sealing element, since the first pipe 26 can optionally be closed in a sealing manner with it.
  • the POV plugs 31 or the couplings for this are also closed in a liquid-tight manner.
  • the first tube 26 can have a base element 32.
  • the first tube 26 is formed from a transparent material. It is preferably formed from a transparent plastic, for example from polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or polystyrene (PS).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • transparent in the context of the invention means that the material is permeable at least to visible light in the wavelength range between 350 nm and 750 nm. The material can, however, also be transparent to other wavelengths from the non-visible range.
  • the first tube 26 is filled with a transparent liquid.
  • the transparent liquid fills the entire volume of the first pipe 26 or the remaining volume if there are internals, etc. in the first pipe 26.
  • At least one corresponding valve can be provided for pressure equalization, for example in the cover of the lighting element 2. This at least one valve can also be used to fill the first tube 26 with the transparent liquid.
  • the transparent liquid can be formed by a stabilized, distilled water, for example a water stabilized with silver ions (for example between 2.5 mg and 4 mg of silver ions per filter).
  • the water can also contain chlorine.
  • the transparent liquid can also be a silicone oil, for example.
  • the transparent liquid serves as a spruce-conducting medium. It is thus possible to manufacture a “spruce conductor” that could not be mass-produced from solid material.
  • the lighting element 2 can have a catch of up to 8,000 mm and a diameter of up to 400 mm, for example.
  • the wall thickness of the first tube 26 can be up to 8 mm.
  • these figures are not to be understood as limiting.
  • the first tube 26 is surrounded on the outside by a further tube 33.
  • the further tube 33 also has a first end 34 and a second end 35.
  • the further tube 33 forms an outer surface 36 of the lighting element 2.
  • the further tube 33 is also formed from a transparent plastic, for example from polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) or polystyrene (PS).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • the further pipe 33 can have a greater wall thickness than the first pipe 26.
  • the wall thickness of the further pipe 33 can be selected, for example, from a range of up to 10 mm.
  • these figures are not of a restrictive nature.
  • the distance between the outer surface of the first pipe 26 and the inner surface of the further pipe 33 can for example be between 0 mm and 10 mm.
  • the distance over the circumference of the lighting element 2 can also vary.
  • connection element 30 mentioned above can also form the, in particular sealing, cover for the further pipe.
  • connection element 30 can also only form the, in particular sealing, cover for the further pipe 33, since the first pipe 26, which is preferably arranged within the further pipe 33, can also be sealed with it.
  • the first tube 26 can have a base element 32.
  • the “can” refers to the presence or absence of the further tube 33, wherein the first tube 26 can even have a base element 32 if it is arranged in the further tube 33.
  • the bottom element 32 of the first tube 26 can be designed as a reflector element which reflects the light radiated into the first tube 26 back into the liquid in the first tube 26.
  • the reflector element can in particular be designed in the form of a disk or as a truncated cone or as a cone, as is shown in FIG. 9.
  • the surface of the floor element 32 facing the liquid in the first tube 26 can be provided with a layer, for example vaporized, with which the reflective properties of the floor element 32 can be improved.
  • the layer can be, for example, a mirror or a film.
  • the floor element 32 preferably has a low height.
  • the height can be between the wall thickness of the floor element 32 and 20 mm.
  • the further tube 33 also preferably has a base element 37 at the second end 35.
  • This bottom element 37 which can be formed in one piece with the second tube 33, preferably has a curved shape. In particular, it can be hemispherical or generally dome-shaped.
  • the first tube 26 can also be designed in the shape of a dome at the second end, in particular if no further tube 33 is arranged. If necessary, an additional reflector element can be arranged instead of the Bodenelemen 32 in the region of the second end 29 of the first tube 26.
  • flow elements 37 are arranged on the outside of the lighting element 2 and / or a surface structure 38 is formed, as shown in FIG. 7 on the basis of a section from an embodiment of a lighting element 2 is shown.
  • the flow elements 37 can be designed in the form of straight or inclined webs or triangular elements, etc. running in relation to the central longitudinal axis through the lighting element 2.
  • the flow elements 37 can be formed by a transparent fouling release film, which optionally has micro-engravings.
  • the flow elements 37 can also be designed like wings as so-called “winglets” with decreasing height and at least partially inclined course (in relation to the longitudinal center axis through the lighting element 2), as is shown in FIG. 10 with reference to the bottom part of the further tube 33, or like a shark fin, etc.
  • the winglets have the advantage that they cause a wake vortex that rotates around the lighting element 2.
  • the flow elements 37 are preferably distributed, in particular evenly distributed, over the outer circumference of the further pipe 33.
  • the flow elements 37 are preferably made transparent and / or formed in one piece with the further tube 33 or its base element.
  • the surface structuring 38 can be formed, for example, as a microgroove.
  • microgrooves can have a straight course or a (multiple) curved course have over their longitudinal extent.
  • the microgrooves can have a width 39 between 1 mhi and 20 mhi and a length 40 between 1 mm and 200 mm.
  • the microgrooves can have a maximum depth which is selected from a range from 1 mhi to 5 mhi.
  • the micro-grooves can be arranged at a distance from one another over the circumference of the lighting element 2, which is selected from a range of 3 mm to 30 mm.
  • the surface structuring 38 can, however, also be designed differently, for example in the form of triangles or with an oval shape of the individual structural elements, etc.
  • the surface structure 38 can be produced mechanically or with a laser or chemically by etching, etc.
  • Such flow elements 37 or such a surface structure 38 can also be arranged on the above-described dome-shaped end of the lighting element 2 (FIG. 10).
  • the flow elements 37 and / or the surface structure 38 can be used to generate a laminar flow along the entire length of the lighting element 2, which avoids or prevents algae growth or biomass growth from the nutrient medium of the tank 5.
  • the lighting element 2 couples / guides light from light guides 4 (e.g. POF) or other strongly directed light sources into a liquid, whereby the principle of "total reflection" is used within the lighting element 2.
  • light guides 4 e.g. POF
  • the first tube 26 is at least partially provided with a pattern 39 on its outside.
  • this pattern 39 it can be achieved that the “total reflection” is interrupted, with which the light can better exit from the first lighting element 2 or can be radiated out.
  • the pattern 39 can be designed with pattern elements in the form of dots, lines, etc.
  • the pattern 39 can be printed onto the outer surface of the first tube 26.
  • the pattern 39 can also be used with other known coating methods be manufactured or glued on.
  • the pattern is printed on a transparent plastic film and is glued to the outer surface of the first tube 26 with this or is applied to the outer surface of the first tube 26 in the manner of a transfer coating process. In the latter case, a non-transparent film can also be used.
  • the pattern 39 can be adapted to the light exit angle of the light guides 4.
  • the light guides 4 can, for example, have a light exit angle of 2 ⁇ 30 °, ie a total of 60 °.
  • the pattern 39 is formed by pattern elements that are arranged over the course of the length of the first tube 26 from the first end 27 to the second end 29 with a decreasing distance from one another.
  • Each pattern element represents a light exit from the lighting element 2.
  • the number and / or the area of the pattern elements near the light entry into the liquid is smaller and increases with the distance from the light entry . This can take into account that the light energy present in the tube has already decreased through the first exit openings and therefore more or larger exit openings should be available in order to achieve an at least approximately uniform radiation s value over the entire length of the tube.
  • the density of the pattern 39 is preferably greater as the light energy decreases.
  • the light guides 4 and / or the POF plug 31 and / or the couplings for the POF plug in at the first end 27, 34 of the first tube 26 and / or the further tube 33 the transparent liquid is immersed / immersed in the first tube 26, as can best be seen from the detailed view in FIG.
  • better light coupling into the lighting element 2 can be achieved.
  • better cooling of the POF plug 31 and / or the couplings for the POF plug and / or the light guide 4 can be achieved.
  • the light collecting panel 3 can have a tracking system 6, with the aid of which the light collecting panel 3 can follow the course of the sun with regard to its alignment to the sun.
  • a preferred embodiment variant of the tracking system 6 is shown. It should be noted, however, that conventional tracking systems known from the prior art can also be used for the light collecting panel 3. However, the tracking system 6 described in the following has advantages in terms of tracking accuracy. With this tracking system 6, a tracking accuracy of better than 0.05 ° can be achieved.
  • the tracking system 6 comprises a sensor 40.
  • the sensor 40 and the tracking system 6 are preferably used for the biomass cultivation system 1, in particular in connection with the above-described light collecting panel 3.
  • the sensor 40 and / or the tracking system 6 can, however, also be used in other systems in which the detection of a parameter of light and / or the result of this detection are significant.
  • the sensor 40 and the tracking system 6 can be used in a photovoltaic system or a solar system for hot water generation or generally in a heliostatic system, e.g. also solar lighting, in order to track a module to the position of the sun.
  • the sensor 40 is especially designed for determining the light output of a light source.
  • it comprises a measuring arrangement 41 with a measuring element 42 for detecting at least one parameter of at least one luminous flux entering the measuring arrangement 41, at least one light guide element 43 and / or at least one connection element 44 for a light guide element 43, and preferably at least one electronic assembly 45 for Processing of the parameter of the light detected by the measuring element 42.
  • the light guide element 43 is preferably connected to the light source, that is, in the exemplary embodiment shown in Lig. 8, with the light collecting panel 3.
  • the light guide element is preferably formed by at least one light guide 4 or includes it.
  • the at least one light guide 4 can consist of glass or a POL, as has already been explained above.
  • a three- to six-core light guide element 43 is preferably used.
  • the connection element 44 can be a POF plug or a POF plug coupling.
  • the measuring element 42 is preferably arranged outside the radiation angle of the Lichtleitele element 43 in the hollow body 46.
  • the electronic assembly is preferably part of the sensor 40. Alternatively, however, it can also be integrated into a (central) control and / or regulating device for the light source or generally a data processing system.
  • the measuring arrangement 41 also has a hollow body 46.
  • the hollow body 46 is formed with side surfaces 47 level.
  • the hollow body 46 is a cuboid or a cube or a straight prism with a hexagonal or octagonal, etc., base, etc.
  • a hollow body 46 is used that has as few side surfaces 47 as possible, so in particular a cuboid or a cube.
  • the aforementioned measuring element 42 is arranged within the hollow body 46. In particular, it is located entirely within the hollow body 46. Furthermore, the measuring element 42 is connected to the electronic assembly 46 in a wireless or wired manner.
  • the hollow body 46 has an (optionally diffusely reflective) inner surface 46 which is provided with an, in particular white, coating. Uniform exposure in the interior of the hollow body 46 can be achieved by the coating.
  • the coating can be, for example, a white, commercially available electronic paint. But it can also consist of barium sulfate or optical Teflon. However, it is also possible for a layer to be applied, for example glued, to the inner surface 46, with which an improvement in the illumination of the interior of the hollow body 46 can be achieved.
  • the hollow body 46 preferably has a volume between 80 cm 3 and 150 cm 3 .
  • the integration of the sensor 40 or the tracking system 6 into the light source, in particular the light collecting panel 3, can thus be simplified.
  • the measuring arrangement 41 ie the hollow body 46
  • the measurement Order 41 ie the hollow body 46
  • the measurement Order 41 has at least three, in particular at least six, Lichtlei timplantation 43 and / or at least three, in particular at least six, connection elements 44 for light guide elements 43, whereby the tracking accuracy of the tracking system 6 can be further improved.
  • the measuring arrangement 41 can have between three and six light guide elements 43 and / or between three and six connection elements 44 for light guide elements 43.
  • the multiple light guide elements 43 and / or the multiple connection elements 44 for light guide elements 43 can all be arranged on the same side surface 47 or on different side surfaces 47 of the hollow body 46.
  • the measuring element 42 is a photodiode (with a corresponding measuring characteristic, which can be changed by an electronic circuit or the particular conditions at the installation site of the measuring element 42) or a commercially available chip-based lux meter.
  • the electronic assembly 45 has a data processing unit 49, so that the electronic assembly 45 also forms a mini-computer.
  • the data processing unit 49 can also take over the control and position determination of at least one drive 50 for the adjustment of the light collecting panel 3.
  • the senor 40 can also take over the “distribution” of the supply voltage if necessary.
  • Each light collecting panel 3 preferably has its own sensor 40 of this type, with the sensors 40 preferably being arranged on or in the respective, associated light collecting panel 3.
  • the tracking system 6 also includes the at least drive 50, which is connected to the light collecting panel 3 and which changes or adapts its position relative to the sun, so that the light collecting panel 3 is always at a certain angle, preferably 90 °, to the Sun is aligned.
  • the drive 50 correspondingly to this other element.
  • the drive 50 can, for example, be an electric motor that effects the adjustment of the light collecting panel 3 via a corresponding gear, for example gearwheels.
  • Other suitable drives 50 can of course also be used.
  • the drive 50 can be directly connected to the sensor 40, for example to the data processing unit 49 of the electronic assembly.
  • the connection can be wired or wireless.
  • the tracking system 6 it can be provided that it has a (central) data processing system 51 (for example a PC). A plurality of sensors 40 can then optionally be connected to this via wire or wirelessly. In this case, the forwarding of the data to the at least one drive 50 for its control and / or regulation then preferably takes place via this (central) data processing system 5E
  • the following method can be carried out for tracking the light collecting panel 3 or another element pointing to the tracking system 6.
  • the “zero” position of the light collecting panel 3 is determined by determining its elevation and its azimuth by the tracker (drive 50) using limit switches and with the sensor 40. These data are transmitted to the data processing system 51 and stored therein. Furthermore, the position of the sun at the location of the light collecting panel 3, which is predetermined by the date and time, is determined by the data processing system 51 and these data are transmitted to the tracking system 6.
  • the light-collecting panel 3 is then moved into the position thus predetermined.
  • correction values for azimuth and elevation are determined with the sensor 40 at predefined intervals and these values are superimposed on an ephemeris curve stored in the data processing system 51.
  • a “new calibration” can be started. This process can be started and controlled either by the operator or automatically by a control program from the (central) data processing system51.
  • the exemplary embodiments show or describe possible design variants of the biomass cultivation system 1, the lighting element 2, the light collecting panel 3, the sensor 40 and the tracking system 6, whereby it should be noted at this point that combinations of the individual design variants are also possible.
  • the correction value from the immediately preceding determination of the correction value is used. For this purpose, at least these “last” correction values are saved. For the / each light collecting panel 3, the optimal sun-following curve can thus be achieved, taking into account mechanical and climatic influences.
  • the self-learning algorithm of the tracking system 6 allows a real-time optimization and thus a reaction to briefly changing climatic or mechanical framework conditions in the area of the light collecting panel 3 / light collecting panels 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtsammelpaneel (3) umfassend einen Rahmen (8), in dem eine Anzahl von, insbesondere in einer Ebene, nebeneinander angeordneten Lichtsammelelementen (9) und eine der Anzahl an Lichtsammelelementen (9) entsprechenden Anzahl an Lichtleitern (4) angeordnet ist, wobei jedem Lichtsammelelement (9) ein Lichtleiter (4) zugeordnet ist und jeder Lichtleiter (4) jeweils in einem Haltelement (10) in einem Abstand (11) zu den Lichtsammelelementen (9) gehalten ist, wobei die Halteelemente (10) von einer Metallplatte (12) gehalten sind.

Description

Lichtsammelpaneel
Die Erfindung betrifft ein Lichtsammelpaneel umfassend einen Rahmen, in dem eine Anzahl von, insbesondere in einer Ebene, nebeneinander angeordneten Lichtsammelelementen und eine der Anzahl an Lichtsammelelementen entsprechenden Anzahl an Lichtleitern angeordnet ist, wobei jedem Lichts ammelelement ein Lichtleiter zugeordnet ist und jeder Lichtleiter je weils in einem Haltelement in einem Abstand zu den Lichts ammelelementen gehalten ist.
Weiter betrifft die Erfindung eine Biomassezuchtanlage umfassend zumindest einen Tank zur Aufnahme der Biomasse und zumindest ein Beleuchtungssystem, das mit dem Tank wir kungsverbunden ist, wobei das zumindest eine Beleuchtungssystem zumindest ein Lichtzu fuhrelement aufweist.
Neben den klassischen Anwendungen von Sonnenenergie in der Bereitstellung von Warm wasser und zur Erzeugung von elektrischem Strom ist aus dem Stand der Technik bereits be kannt, Sonnenenergie in der Herstellung von Biomasse, insbesondere Algen, einzusetzen.
So beschreibt z.B. die DE 102007 018 675 Al eine Biomassezuchtanlage mit einem Behälter zur Aufnahme biomassehaltiger wässriger Lösung, mit mindestens einem in den Behälter ge führten Lichtleiter zur Zufuhr von Lichtenergie zur biomassehaltigen wässrigen Lösung, und mit einem steuerbaren Lichtleiter, der mit dem Lichtleiter zur wahlweisen Lichtzufuhr in aus gewählte Bereiche des Behälters gekoppelt ist, wobei der Behälter in Segmente aufgeteilt ist, die jeweils mit dem Lichtleiter über den Lichtverteiler wahlweise ankoppelbare Lichtab strahl flächen haben, der Lichtleiter mit einer Einheit zum Auffangen von Sonnenlicht und Leiten der aufgefangenen Sonnenenergie in den Lichtleiter gekoppelt ist, und eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Lichtverteilers vorgesehen ist, die zur Verteilung der im Lichtleiter ver fügbaren Lichtleistungen zu den Lichtab strahlflächen derart eingerichtet ist, dass eine zusätz liche Versorgung einer weiteren Lichtab strahlfläche erfolgt, wenn die mit Lichtleistung aus dem Lichtleiter versorgte mindestens eine Lichtabstrahlfläche mit einer zum nennenswerten Massezuwachs der Biomasse erforderlichen Beleuchtungsstärke versorgt ist und weitere Lichtleistung zur Verfügung steht, um die weitere Lichtabstrahlfläche ebenfalls mit einer zum nennenswerten Massezuwachs der Biomasse erforderlichen Beleuchtungsstärke zu versorgen, und dass eine Abschaltung an weitere Lichtab strahlflächen derart erfolgt, dass in Abhängig keit des kumulierten Beleuchtungszeitraums eines Segments ein vorgegebener Mindestzeit raum kumulierter Dunkelphasen bereitgestellt wird.
Die WO 2015/192159 Al beschreibt ein Solarlinsenpaneel mit mehreren nebeneinander ange ordneten Lichtsammelelementen, wobei jedem Lichts ammelelement ein Lichtleiter zugeord net ist, und jeder Lichtleiter jeweils innerhalb eines Haltelementes angeordnet und von diesem gehalten ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Solarlinsenpaneel der eingangs genannten Art bzw. eine verbesserte Biomassezuchtanlage zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Lichtsammelpaneel dadurch ge löst, dass die Halteelemente von einer Metallplatte gehalten sind.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung durch die eingangs genannte Biomassezuchtanlage gelöst, die ein derartiges Lichtsammelpaneel umfasst.
Von Vorteil ist, dass durch die Verwendung einer Metallplatte für die Halterung der Halteele mente nicht nur die Funktion der Halterung an sich bereitgestellt wird, sondern damit auch eine effektive Kühlung für das optische System des Lichtsammelpaneels erreicht werden kann. Im Vergleich zum aus dem Stand der Technik bekannten Kunststoffplattenmodul mit integrierten Haltelementen bietet die Metallplatte auch eine verbesserte Stabilität des Licht sammelpaneels, insbesondere eine bessere Torsions Steifigkeit, und eine bessere Anbindung an den Metallrahmen des Lichtsammelpaneels. Es kann damit der Aufbau des Lichtsammelpa neels vereinfacht werden, sodass auch die damit ausgerüstete Biomassezuchtanlage kosten günstiger hergestellt werden kann.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Metallplatte aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht, das/die eine Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C von mindestens 200 W/(m.K) aufweist. Damit kann eine rasche Wärmeabfuhr und damit eine Verbesserung des Kühleffektes der Metallplatte erreicht werden. Durch die raschere Wärmeabfuhr kann ein Wärmeverzug der Metallplatte besser vermieden werden, sodass da rauf begründete Fehler in der Fokussierung des Sonnenlichts in die Lichtleitelemente vermie den bzw. reduziert werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung dazu kann vorgesehen sein, dass die Metallplatte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, da damit nicht nur die verbesserte Kühlleistung bereitgestellt werden kann, sondern auch das Gesamtgewicht des Lichtsammelpaneels verringert werden kann. Zudem ist damit der innere Aufbau besser an Umwelteinflüsse angepasst, da zum Beispiel Kondens wasser, das gegebenenfalls gebildet werden kann, keine Korrosionsprobleme an der Metallplatte hervorruft, die wiederum die Halterung der Haltelemente und in weiterer Folge der Lichts ammelelemente negativ beein flussen können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Me tallplatte zumindest auf der den Lichts ammelelementen zugewandten Oberfläche eine weiße Schicht aufweist. Durch diese helle Schicht kann ein höherer Reflexionsgrad des einfallenden Sonnenlichts erreicht werden, womit die Aufheizung bzw. Überhitzung des Systems zusätz lich reduziert werden kann.
Wie bereits voranstehend ausgeführt, besteht der Rahmen des Lichtsammelpaneels ebenfalls bevorzugt aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Dabei kann gemäß einer Ausfüh- rungsvariante der Erfindung zur Erhöhung der Systemintegrität und damit der Systemzuver lässigkeit vorgesehen sein, dass der Rahmen aus einem Metall oder einer Metalllegierung be steht, aus dem/der auch die Metallplatte besteht.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hal teelemente auf der den Lichts ammelelementen zugewandten Oberfläche teilweise mit einer Rundung bzw. Freiflächen gemäß der Freiflächentechnologie versehen sind. Durch die teil weise Rundung bzw. Freiflächen der dem Sonnenlicht zugewandten Oberfläche der Halteele menten können etwaige geringfügige Verschiebungen im optischen System ausgeglichen und der Fokuspunkt zentral auf der Lichteintrittsfläche des jeweiligen Lichtleiters gehalten wer den. Sonnenlicht kann damit auch bei Abweichungen von der Soll- Achse, d.h. wenn (die) Lichtsammelelemente nicht exakt zur Sonne ausgerichtet sind, noch korrekt fokussiert und damit verwertet werden.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung können die Halteelemente zumindest im Bereich der Metallplatte zylindrisch ausgeführt sein und einen umlaufenden Steg aufwei sen, mit dem sie auf der Metallplatte aufliegen, womit die die Fertigung des Systems verein facht, woraus günstigere Systemkosten resultieren. Es kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Halteelemente auf der den Lichts ammelelementen abgewandten Seite eine Aufnahmekanal für den zugeordneten Lichtleiter aufweisen, wobei der Aufnahmekanal durch eine Kombina tion aus einem Stumpfkegel, an den ein Zylinder anschließt, gebildet ist. Durch die stumpfke gelige Ausführung eines Teils des Aufnahmekanals kann eine bessere Verdrängung von über schüssigem Kleber beim Verkleben der Lichtleiter mit den Halteelementen erreicht werden.
Es kann dabei nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Licht leiter ausschließlich im Bereich des Stumpfkegels mit den Halteelementen verklebt sind, wo mit eine Beeinträchtigung des Bereichs der Lichteinkopplung in die Lichtleiter durch den Kle ber vermieden werden kann. Insbesondere kann damit auch das Vergilben des Klebers infolge der Sonneneinstrahlung besser verhindert werden bzw. stört eine Vergilbung die Einkopplung des Lichts in die Lichtleiter nicht.
Die Erfindung betrifft auch einen Sensor zur Bestimmung der Lichtleistung einer Lichtquelle, umfassend eine Messanordnung mit einem Messelement zur Erfassung zumindest eines Para meters zumindest eines in die Messanordnung eintretenden Lichtstroms, zumindest ein Licht leitelement und/oder zumindest ein Anschlusselement für ein Lichtleitelement, und zumindest eine elektronische Bau-gruppe zur Verarbeitung des von dem Messelement erfassten Parame ters des Lichts.
Weiter betrifft die Erfindung ein Trackingsystem für ein Lichtsammelpaneel um-fassend zu mindest einen Antrieb zur Verstellung der relativen Position des Lichtsammelpaneels zur Sonne, wobei das Trackingsystem weiter zumindest einen Sensor umfasst, mit dem zumindest ein Parameter des Sonnenlichts bestimmt wird.
Zudem betrifft die Erfindung ein Lichtsammelpaneel mit einem Trackingsystem zur Nachstel lung der relativen Stellung des Lichtsammelpaneels zur Sonne.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausrichtung und Nachführung eines Licht sammelpaneels an die Sonnenposition mittels eines Trackingsystems.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, die Sonnenlichtausbeute eines Lichtsammelpaneels zu verbessern, insbesondere für die Beleuchtung eines Tanks einer Bio- mas sezuchtanlage . Diese Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Sensor dadurch gelöst, dass die Messanordnung einen Hohlkörper mit ebenen Seitenflächen umfasst, wobei der Hohlkör per eine diffus reflektierende Innenoberfläche aufweist, und wobei das Messelement in dem Hohlkörper angeordnet ist.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Trackingsystem gelöst, bei dem der Sensor erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung mit eingangs genannten Lichtsammelpaneel, bei dem das Trackingsystem erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung durch die eingangs genannte Biomassezuchtanlage gelöst, bei der das zumindest eine Lichtzufuhrelement zumindest ein erfindungsgemäßes Lichtsammelpaneel aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch das eingangs genannte Verfahren zur Ausrich tung und Nachführung eines Lichtsammelpaneels an die Sonnenposition mittels eines Tra ckingsystems gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Ermittlung „Null“ Positionen des Lichtsammelpaneels durch Bestimmung von des sen Elevation und dessen Azimut durch die Tracker mittels Endschalter und mit einem Sensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und Übermittlung dieser Daten an eine Datenverarbei tungsanlage; b) Bestimmung der durch Datum und Zeit vorgegebenen Position der Sonne durch die Datenverarbeitungsanlage und Übermittlung dieser Daten an das Trackingsystem; c) Verfahren des Lichtsammelpaneels anhand dieser Daten in die vorgegebene Posi tion; d) Veränderung der Position des Lichtsammelpaneels zur Sonne in einem Winkelbe reich zwischen 0,1 0 und 5 0 und Bestimmung von Azimut und Elevation des Lichtsammelpa neels solange, bis in dem Sensor die höchste erzielbare Lichtleistung ermittelt wird und Be rechnung der Abweichung von der mathematischen Position; e) Neuausrichtung des Lichtsammelpaneels anhand der so ermittelten Abweichung durch Addition dieser Abweichung zu der ursprünglichen mathematischen Position;
Gegebenenfalls Wiederholung der Schritte d) und e). Von Vorteil ist, dass mit dem Sensor eine Nachführgenauigkeit von 0,05° erreicht wird. Diese Genauigkeit liegt um den Faktor 20 über aktuell verfügbaren kommerziellen Tracking-Senso ren. Das System und das Verfahren ermöglichen eine praktisch permanente extrem genaue Nachführung eines Lichtsammelpaneels oder auch eines Photovoltaik-Moduls zur tatsächli chen Sonnen-Bahn. Der Sensor hat keine beweglichen Teile und das System ist komplett von äußeren Umwelteinflüssen abgekapselt montierbar. Durch die diffus reflektierende Innenober fläche des Hohlkörpers ist keinen Richtung sabhängigkeit des einstrahlenden bzw. in den Hohlraum eingekoppelten Sonnenlichts vorhanden, sodass also der zu bestimmende Parame ter des Lichts richtungsunabhängig bestimmt werden kann. Das Verfahren und das Tracking system können daher selbstlernend sein. Es ist damit eine zumindest annähernd exakt 90 0 des Paneels oder Moduls zum einfallenden Sonnenlicht erreichbar und erhaltbar. Zudem können mit dem Sensor minimale Bauteleranzen von damit ausgerüsteten Modulen ausgeglichen wer den.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Erhöhung der Messgenauigkeit die Messanordnung zumindest drei, insbesondere zumindest sechs, Lichtlei telemente und/oder zumindest drei, insbesondere zumindest sechs, Anschlusselemente für Lichtleitelemente aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Messelement zumindest eine Photodiode aufweist, beispielsweise durch einen Luxmeter-Chip gebildet ist. Es ist damit eine messtechnisch robuste und generell kompakte Bauweise des Sensors möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektronische Baugruppe eine Datenverarbeitungseinheit aufweist. Es ist damit möglich be reits im Sensor selbst Daten zu verarbeiten, womit die benötigen Rechnerleistungen der ein zelnen Systembestandteile reduziert werden können. Damit ist wiederum ein raschere Nach- führung von Lichtsammelpaneelen oder Photovoltaikmodulen einer Anlage mit mehreren der artigen Elementen möglich. Es ist damit auch einfacher möglich, die Paneele oder Module von mehreren Anlagen an verschiedenen Standorten zu steuern.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Tra ckingsystem eine Datenverarbeitungsanlage mit einem Speicher aufweist, wobei in dem Spei cher Daten zur Position des zumindest einen Sensors oder bei mehr als einem Sensor Daten zur Position jedes einzelnen Sensors gespeichert sind, und dass weiter Daten zum Datum und zum Uhrzeit bezogenen Sonnenstand des Aufstellungsortes des Lichtsammelpaneels sowie gegebenenfalls die Ausgangsposition des zumindest einen Antriebs hinterlegt sind. Die Nach fahrgenauigkeit und der Selbstlemeffekt können damit verbessert werden.
Es kann dabei nach einer Ausführungsvariante des Verfahrens vorgesehen sein, dass mit dem Sensor in vorzugebenden Intervallen Korrekturwerte für Azimut und Elevation ermittelt wer den und diese Werte einer in der Datenverarbeitungsanlage hinterlegten Ephemeridenkurve überlagert werden, womit eine weitere Verbesserung der Nachfahrgenauigkeit des Lichtsam melpaneels oder des Photovoltalkmodul s erreicht werden kann.
Die Erfindung betrifft weiter ein Beleuchtungselement umfassend ein erstes Rohr mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei an dem ersten Ende zumindest ein Anschluss für eine Lichtquelle angeordnet ist, und das Rohr zumindest teilweise aus einem transparenten Werk stoff besteht, und wobei das Beleuchtungselement eine äußere Oberfläche aufweist.
Weiter betrifft die Erfindung eine Biomassezuchtanlage umfassend zumindest einen Tank zur Aufnahme der Biomasse und zumindest ein Beleuchtungssystem, das mit dem Tank wir kungsverbunden ist, wobei das zumindest eine Beleuchtungssystem zumindest ein Beleuch tungselement aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Beleuchtungs element der eingangs genannten Art bzw. eine verbesserte Biomassezuchtanlage zu schaffen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Beleuchtungselement dadurch gelöst, dass das Rohr mit einer transparenten Flüssigkeit gefüllt ist.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung durch die eingangs genannte Biomassezuchtanlage gelöst, die ein derartiges Beleuchtungselement umfasst.
Von Vorteil ist, dass mit einer derartigen Ausführung des Beleuchtungselementes kein opti scher Film mehr benötigt wird, wie dies bei aus dem Stand der Technik, beispielsweise der WO 2018/167721 Al, bekannten Systemen, der Fall ist. Das Rohr funktioniert aufgrund sei ner Füllung mit einer Flüssigkeit nach dem Prinzip der Totalreflexion, es entsteht - optisch betrachtet - ein rund 20 cm dicker „Vollstab“, der aus Vollmaterial nicht herstellbar wäre. Dieses System hat deutliche Wirkungsgradvorteile, weil ein sehr hoher Anteil des eintreffen den Lichtes wieder ausgekoppelt werden kann, Medienübergänge finden nicht mehr statt.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Rohr au ßen von einem weiteren Rohr umgeben ist, das ein erstes und ein zweites Ende aufweist, und das anstelle des ersten Rohres die äußere Oberfläche des Beleuchtungselementes bildet. Das Beleuchtungselement ist damit besser an den Einsatz in aggressiveren und/oder bewegten Me dien, wie zum Bei-spiel ein bewegtes Salzwasser in einem Algenreaktor, angepasst, da das weitere Rohr einen Schutz für das erste Rohr bildet. Zudem kann dieses Rohr eine höhere Wandstärke als das erste Rohr aufweisen, womit das Beleuchtungselement auch besser an hö here (hydrostatische) Drücke anpassbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die transparente Flüssigkeit durch ein stabilisiertes, destilliertes Wasser oder Silikonöl gebildet ist, da damit das Beleuchtungselement sehr gute optische Eigenschaften aufweist. Bei Einsatz von stabilisiertem, destilliertem Wasser ist im Falle eines Bruches oder eines Lecks zudem keine Gefahr für die Umwelt gegeben, insbesondere auch nicht für den Biomassetankinhalt der Biomassezuchtanlage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem zweiten Ende des ersten Rohres ein Reflektorelement angeordnet ist. Mit dem Reflektorele ment kann der Wirkungsgrad erhöht werden, so-dass zumindest annähernd 100% des einge koppelten Lichtes wieder ausgekoppelt werden kann.
Zur besseren Verteilung des in das Beleuchtungselement eingekoppelten Lichts über die Länge des ersten Rohres kann vorgesehen sein, dass das erste Rohr auf seiner Außenseite zu mindest teilweise mit einem Muster versehen ist. Das Muster kann beispielsweise durch eine weiße Bedruckung gebildet sein.
Zur weiteren Verbesserung dieses Effekts kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung dazu vorgesehen sein, dass das Muster durch Musterelemente gebildet ist, die über den Ver lauf der Länge des ersten Rohres mit geringer werdendem Abstand zueinander angeordnet ausgebildet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an der Außenseite des Beleuchtungselementes Strömungselemente angeordnet sind und/oder die Au ßenseite mit einer Oberflächenstrukturierung ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme(n) kann ermöglicht werden, dass an der Außenseite eine laminare Strömung vorherrscht, beispiels wiese des Tankinhalts einer Biomassezuchtanlage, womit die Bildung eines Biofilms an der Außenseite und damit eine Reduktion der Lichtausbeute vermieden bzw. reduziert werden kann.
Aus dem gleichen Grund kann vorgesehen sein, das erste und/oder das weitere Rohr an dem zweiten Ende kuppelförmig ausgebildet ist/sind.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Beleuchtungselementes kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass am ersten Ende des ersten Rohres und/oder des weiteren Rohres ein Anschlusselement mit zumindest einem Verbindungsele ment für ein Lichtleitelement an-geordnet ist, wobei das Verbindungselement und/oder das Lichtleitelement in die transparente Flüssigkeit eintaucht/eintauchen. Es kann damit auch ein zusätzlicher Medienübergang bei der Einleitung des Lichts in das Beleuchtungselement ver mieden werden. Zudem kann durch das Eintauchen des Verbindungselements und/oder das Lichtleitelements eine Verbesserung der Kühlung der Lichtaustrittsfläche erreicht werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Biomassezuchtanlage;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Lichtsammelpaneel im Längsschnitt;
Fig. 3 ein Halteelement im Längsschnitt;
Fig. 4 ein Beleuchtungselement;
Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Beleuchtungselement nach Fig. 4;
Fig. 6 einen anderen Ausschnitt aus dem Beleuchtungselement nach Fig. 4;
Fig. 7 einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante eines Beleuchtungselementes; Fig. 8 einen Ausschnitt aus einer Biomassezuchtanlage mit Sensor und Trackingsystem; Fig. 9 einen Bodenreflektor in Seitenansicht geschnitten;
Fig. 10 eine Ausführungsvariante von Strömungselementen.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsvariante der Anwendung der Erfindung dargestellt. Es sei jedoch bereits an dieser Stelle erwähnt, dass die Erfindung auch anderwärtig eingesetzt werden kann.
Die Fig. 1 zeigt eine Biomassezuchtanlage 1. Diese umfasst zumindest ein Beleuchtungsele ment 2, das Teil des Beleuchtungssystems ist. Das Beleuchtungselement 2 ist mit zumindest einem Lichtsammelpaneel 3 (auch als Lichtkonzentrationspaneel bezeichenbar) wirkungsver bunden. Im Lichtsammelpaneel 3 wird Sonnenlicht aufgenommen und über zumindest einen Lichtleiter 4 an das Beleuchtungselement 2 weitergeleitet. Das Beleuchtungselement 2 ist in nerhalb eines Tanks 5 angeordnet, der die Biomasse aufnimmt, beispielsweise Algen. Weiter kann die Biomassezuchtanlage 1 zumindest ein Trackingsystem 6 aufweisen.
Gegebenenfalls kann zur Verteilung/ Aufteilung des Lichts zwischen dem zumindest einem Lichtsammelpaneel 2 und dem zumindest einen Tank 5 noch ein Lichtverteilungselement 7 angeordnet sein.
Da derartige Biomassezuchtanlagen 30 prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt sind, sei zu weiteren Einzelheiten dazu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass generell in Anwendungen der Erfindung, also beispielsweise der Biomassezuchtanlage 1, mehrere Beleuchtungselemente 2 und/oder mehrere Lichtsam melpaneele 3 und/oder mehrere Lichtleiter 4 und/oder mehrere Tanks 5 und/oder mehrere Trackingsysteme 6 vorhanden sein können (= Bausteine der Erfindung). Da diese Bausteine der Erfindung vorzugsweise jeweils gleich ausgebildet sind, wird im Folgenden jeweils nur einer dieser Bausteine behandelt. Die jeweiligen Ausführungen dazu können somit auch auf die weiteren gleichen Bausteine der Erfindung angewandt werden.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus einem Lichtsammelpaneel 3 im Schnitt gezeigt.
Das Lichtsammelpaneel 3 umfasst einen Rahmen 8, in dem eine Anzahl von, insbesondere in einer Ebene, nebeneinander angeordneten Lichtsammelelementen 9 und eine der Anzahl an Lichtsammelelementen 9 entsprechenden Anzahl an Lichtleitern 4 angeordnet ist, wobei je dem Lichts ammelelement 9 ein Lichtleiter 4 zugeordnet ist und jeder Lichtleiter 4 jeweils in einem Haltelement 10 in einem Abstand 11 zu den Lichts ammelelementen 9 gehalten ist. Die Halteelemente 10 sind von einem Metallelement, das bevorzugt die Form einer Metallplatte 12 hat, gehalten.
Die Lichts ammelelemente 9 sind als Sammellinsen ausgebildet, beispielsweise als sogenannte plankonvexe Linsen. Vorzugsweise sind die Lichts ammelelemente 9 als Fresnel-Linsen aus gebildet. Da Fresnel-Linsen prinzipiell bekannt sind, sei dazu auf den dafür einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Es kann aber auch eine andere geeignete Linsenform verwendet werden.
Die Lichtleiter 4 weisen Lichteintrittsflächen 13 auf, die den Lichts ammelelementen 9 zuge wandt sind und im rechten Winkel zu optischen Achse 14 des Lichtsammelelemente 9 stehen. Vorzugsweise verlaufen die optischen Achse 14 durch die Mittelpunkte der Lichteintrittsflä chen 13 de mit zumindest annähernd kreisrundem Querschnitt ausgeführten Lichtleiter 4. Die Lichteintrittsflächen 13 der Lichtleiters 4 sind von dem Lichts ammelelementen 9 in dem Ab stand 11 angeordnet, wobei jeweils ein Lichtleiter 4 unterhalb eines Lichtsammelelementes 9 angeordnet ist.
Die Abstände 11 zwischen den Lichts ammelelementen 9 und den Lichteintrittsfläche 13 der Lichtleiters 4 entsprechen der Brennweite der Lichtsammelelemente 9. Die Brennweite ist be kanntermaßen definiert als der Abstand einer Hauptebene der Lichtsammelelemente 9 von de ren Brennpunkten. Mit anderen Worten ausgedrückt wird also einfallendes Licht 16 von dem Lichtsammelelementen 9 genau auf die Lichteintrittsflächen 13 der Lichtleiter 4 fokussiert. Wie im Folgenden noch näher erläutert sind die Lichtleiter 4 in Haltelementen 10 gehalten. Diese weisen Freiflächen auf die dank Freiflächentechnologie omnidirektional funktionieren und das System somit unempfindlich gegen Fehlfokussierungen machen. Sonnenlicht kann also auch bei groben Abweichungen der/von Lichts ammelelemente(n) 9 von der Soll-Achse noch korrekt fokussiert und damit verwertet werden.
Der Abstand 11 zwischen den Lichtsammelelementen 9 und den Lichteintrittsflächen 13 der Lichtleiters 4 entspricht bevorzugt maximal der Brennweite der Lichts ammelelemente 9 mit einem Toleranzbereich von ± 1 mm.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „optische Achse“, „Brennweite“ und „Brenn punkt“ entsprechend der üblichen Bedeutung in der Optik verwendet werden.
Zwischen den Lichts ammelelementen 9 und den Lichtleitern 4 sind, gegebenenfalls mit Aus nahme der Haltelemente 10, bevorzugt keine weiteren optischen Elemente, d.h. keine Sekun däroptik, angeordnet. Der Bereich 17 zwischen den Lichtsammelelementen 9 und den Licht eintrittsflächen 13 der Lichtleiter 4 ist also frei von lichtbrechenden und frei von lichtum- lenkenden Elementen. Der Bereich 17 zwischen den Lichtsammelelementen 9 und den Licht eintrittsflächen 13 der Lichtleiter 4 kann gegebenenfalls mit einem Gas gefüllt oder evakuiert sein.
Weiter besteht zwischen den Lichtleitern 4 und den Lichtsammelelementen 9 keine direkte mechanische Verbindung.
In der bevorzugten und in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante des Lichtsammelpaneels 3 sind die Lichteintrittsflächen 13 innerhalb der Halteelementes 10 angeordnet. Ein Abstand zwischen den, den Lichts ammelelementen 9 zugewandten Endflächen 18 der Haltelemente 10 und der Lichtsammelelementes 9 ist also bevorzugt kleiner als der Abstand 8 zwischen den Lichtsammelelementen 9 und den Lichteintrittsflächen 13 der Lichtleiters 4.
Die Lichtleiter 4 sind bevorzugt mit den Haltelementen 10 verklebt. Für die Verklebung in nerhalb der Halteelementes 10 ist bevorzugt vorgesehen, dass die Halteelemente 10 Aufnah mekanäle 19, insbesondere Sacklochbohrungen aufweisen, wie dies besser aus Fig. 3 zu erse hen ist, die einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsvariante eines Halteelementes 10 (vorzugsweise sind alle Halteelemente 10 eines Lichtsammelpaneels 3 gleich ausgebildet) zeigt. Der Querschnitt dieser Aufnahmekanäle 19 ist bevorzugt größer als der Querschnitt des Lichtleiters 4 in gleicher Richtung betrachtet. Es wird damit möglich, zwischen den Lichtlei tern 4 und den Wänden der Aufnahmekanäle 19 zumindest einen Freiraum auszubilden, über den die Luft, die sich in den Aufnahmekanälen 19 befindet, durch den Kleber, der durch das Einführung des Lichtleiters 4 in die Aufnahmekanäle 19 verdrängt wird, entweichen kann. Durch den verdrängten Kleber kann zudem eine Versiegelung der Aufnahmekanäle 19 an der Unterseite des Halteelementes 10, an der der Lichtleiter 4 aus dem Halteelement 10 austritt, erreicht werden.
Die Aufnahmekanäle 19 können beispielsweise einen ovalen, viereckigen, z.B. quadratischen Querschnitt aufweisen. Die Lichtleiter 4 weisen bevorzugt einen zumindest annähernd kreis runden Querschnitt auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Aufnahmekanäle 19 der Halteelemente 10 jeweils durch eine Kombination aus einem Stumpfkegel 20 (Kegel stumpf), an den ein Zylinder 21 in Richtung auf die den Lichts ammelelementen 9 zugewand ten Endflächen 18 der Halteelementen 10 anschließt, gebildet, wie dies die Fig. 3 zeigt. Die axiale Länge der Stumpfkegel 20 und/oder der Zylinder 21 kann verschieden gestaltet werden, wie dies die Fig. 3 anhand einer strichliert dargestellten Verlängerung des Zylinders 21 dar stellt. Die Aufnahmekanäle 19 enden aber bevorzugt genau in der Ebene des Fokuspunktes (Brennpunktes).
Die Lichtleiter 4 werden vorzugsweise so in den Aufnahmekanälen 19 angeordnet, dass die Lichteintrittsflächen 13 der Lichtleiter 4 unmittelbar an den jeweiligen Bodenflächen 22 der Aufnahmekanäle 19 anliegen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt die Verkle bung der Lichtleiter 4 mit den Halteelementen 10 ausschließlich im Bereich der Stumpfkegel 20.
Durch die Vermeidung von Lufteinschlüssen zwischen den Lichtleitern 4 und den Halteele ment 10 kann eine Veränderung des optischen Verhaltens der Kombination Halteelement 14/Lichtleiter 4 und eine gegebenenfalls auftretende Überhitzung der Lichtleiters 4 im Be reich der Lichteintrittsflächen 13 besser vermieden werden. Als Kleber wird bevorzugt ein UV-beständiger Kleber verwendet. Es ist weiter bevorzugt, wenn der Kleber keine optische Brechung des hindurchtretenden Lichts hervorruft.
Das Haltelemente 10 sind in der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung aus einem lichtdurchlässigen (transparenten) Werkstoff gebildet. Die Haltelemente 10 können derart ausgebildet sein, dass in den Halteelementen 10 keine Lichtumlenkung stattfindet. Es kann also auch damit zwischen den Lichts ammelelementen 9 und den Lichteintrittsflächen 13 der Lichtleiter 4 kein optisch aktives (im Sinne von Lichtumlenkung) Element angeordnet sein. Die Endfläche 18 der Halteelemente 10 sind vorzugsweise glänzend oder hochglänzend (aber nicht reflektierend) ausgebildet. Zudem können die Endfläche 18 parallel zur voranstehend genannten Hauptebene der Lichts ammelelemente 9 und auch zu den Lichteintrittsflächen 13 der Lichtleiters 4 orientiert sind.
In der bevorzugten und in Lig. 3 gezeigten Ausführungsvariante der Erfindung bzw. der Hal teelemente 10 sind die Endflächen 18 der Haltelemente 10 aber auf der den Lichts ammelele menten 9 zugewandten Oberfläche 18 teilweise mit einer Rundung versehen. Die Rundung erstreckt sich nur über einen Teilbereich, insbesondere einen Randbereich, wobei der Rest der Oberflächen 18 eben ausgeführt sein kann, wie dies in Lig. 3 dargestellt ist. Die Rundungen können z.B. kugelscheibenförmig, ellipsoidscheibenförmig, etc., ausgebildet sein.
Es ist weiter bevorzugt, wenn die Halteelemente 10 aus einem Werkstoff bestehen, der einen Brechungsindex aufweist, der um nicht mehr als 5 %, insbesondere um nicht mehr als 3 %, vom Brechungsindex des Werkstoffes der Lichtleiters 4 abweicht. Vorzugsweise findet also in den Halteelementen 10 keine weitere Lichtbrechung statt.
Die Lichts ammelelemente 9 und/oder die Halteelemente 10 können zumindest teilweise, vor zugsweise zur Gänze, aus einem polymeren, synthetischen Kunststoff hergestellt sein. Als Kunststoff kann beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) oder Po lystyrol (PS) bzw. generell ein hochtransparenter Kunststoff verwendet werden.
Die Lichtleiter 4 können aus Glas oder aus einem polymeren, synthetischen Kunststoff beste hen, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) oder Polystyrol
(PS). Die Leitleiter 4 und die Halteelemente 10 können aus dem gleichen polymeren Werkstoff o- der aus verschiedenen Werkstoffen bestehen.
Vorzugsweise ist jeder Lichtleiter 4 in einem eigenen Halteelement 10 angeordnet. Die Halt elemente 10 sind nicht direkt miteinander verbunden. Die Halteelemente 10 sind vorzugs weise in Form eines Zylinders ausgebildet.
Zur beabstandeten Halterung der Lichtsammelelemente 9 von der Lichtleitern 4 können zwi schen diesen mehrere (stabförmige) Abstandhalter 22 angeordnet sein. Diese stützen sich be vorzugt auf der Metallplatte 12 ab. Die Lichtsammelelemente 9 sind bevorzugt zu plattenför- migen (gegebenenfalls einstückigen) Lichtsammelelement-Modulen mit jeweils mehrere Lichtsammelelementen 9 zusammengefasst, die auf den Abstandhaltem 22 aufliegen. Die Ab standhalter 22 können gegebenenfalls in Bohrungen bzw. Ausnehmungen in der Metallplatte 12 und den Lichtsammelelement-Modulen (formschlüssig) aufgenommen sein. Eine stoff schlüssige oder kraftschlüssige Verbindung der Abstandhalter mit der Metallplatte 12 und den Lichtsammelelement-Modulen ist ebenfalls möglich.
Diese Abstandhalter 22 befinden sich neben den Halteelementen 10, also im Sinne der Erfin dung nicht im Bereich unmittelbar unterhalb der Lichtsammelelemente 9 und zwischen den Lichtsammelelementen 9 und den Lichtleiter 4 und haben keine optische Funktion im Sinne von Lichtleitung oder Lichtumlenkung.
Wie bereits voranstehend ausgeführt, sind die Halteelemente 10 in der Metallplatte 12 gehal ten. Dazu kann die Metallplatte 12 in Form eine Lochplatte ausgeführt sein, wobei die Löcher einen Durchmesser aufweisen, der dazu geeignet ist, die Haltelemente 10 hineinzu stecken.
Die Haltelemente 10 können mit der Metallplatte 12 verbunden sein. Bevorzugt sind die Halt elemente 10 alternativ oder zusätzlich zur Verbindung mit der Metallplatte 12 zumindest im Bereich der Metallplatte 12 zylindrisch ausgeführt und weisen einen umlaufenden Steg 22 auf, mit dem sie auf der Metallplatte 12 aufliegen. Die Stege 22 können durch eine Quer schnittserweiterung der Halteelemente 10 gebildet sein, die Auflageschultem für die Haltele mente 10 bilden. Die Stege 22 können sich von der Metallplatte 12 bis zu den Endflächen 18 der Haltelemente 10 erstrecken. Es sind aber auch andere form-, Stoff- oder kraftschlüssige Verbindungen zwischen den Haltelementen 10 und der Metallplatte 12 einsetzbar. Obwohl in der bevorzugten Ausführungsvariante des Lichtsammelpaneels 3 nur eine einzige Metallplatte 12 für alle dem Lichtsammelpaneel 3 zugeordneten Halteelemente 10 vorhanden ist, können auch mehrere kleiner Metallplatten 12 in dem Lichtsammelpaneel 3 anstelle einer großen Metallplatte eingesetzt werden.
Die Metallplatte 12 übernimmt neben der Funktion der Halterung der Halteelemente 10 auch die Funktion der besseren Kühlung der Haltelemente 10 und der darin enthaltenen Lichtleiter 4. Dazu kann die Metallplatte 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfin dung aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen, das/die eine Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C von mindestens 200 W/(m.K) aufweist. Beispielsweise kann die Metallplatte 12 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Er findung besteht die Metallplatte 12 aber aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Me tallplatte 12 zumindest auf der den Lichtsammelelementen 9 zugewandten Oberfläche eine Reflexions Schicht 24 aufweist. Die Reflexions Schicht 24 ist bevorzugt weiß ausgeführt, kann aber auch hellgrau, etc., bzw. generell hell ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Reflexi onsschicht 24 durch eine matte Lackierung, z.B. auf Alkydharzbasis, eine Pulverbeschich tung, z.B. ein Pulverlack, oder eine Folie, jeweils in einer der angegebenen Farben, gebildet sein. Über diese Reflexionsschicht 24 kann eine verstärkte Reflexion des einfallenden Lichts 16 und damit eine Verbesserung der Kühlung erreicht werden.
Die Reflexionsschicht 24 kann durch Beschichtung der Metallplatte 12 auf dieser erzeugt sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Reflexionsschicht 24 aufgedruckt, aufge klebt, etc., ist.
Es ist auch möglich, dass die gesamte Metallplatte 12 mit einer derartigen Reflexions Schicht 24 ausgestattet ist.
Wie voranstehend ausgeführt weist das Lichtsammelpaneel 3 den Rahmen 8 auf, der das opti sche System des Lichtsammelpaneels 3 umgibt, also dessen seitlichen Abschluss bildet. Das Lichtsammelpaneel 3 weist weiter einen nicht näher dargestellten Boden und eine transpa rente Abdeckung 25 auf, die vom Rahmen 8 gehalten wird. Der Rahmen 8 und der Boden können auch einstückig als Wanne ausgeführt sein. Vorzugsweise besteht der Rahmen 8 ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff, wobei ge mäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung der Rahmen 8 aus dem Metall oder der Metalllegierung besteht, aus dem/der auch die Metallplatte 12 besteht, also beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Die Abdeckung 25 besteht bevorzugt aus Glas, insbesondere aus einem entspiegelten Glas, das gegebenenfalls einen UV-Filter aufweist.
Zur Ausleitung des gebündelten Lichts aus dem Lichtsammelpaneel 3 können an diesem, bei spielsweise am Rahmen 8, Stecker oder Kupplungen, beispielsweise handelsübliche POF-Ste- cker (POF = polymeric optical fibre) vorgesehen sein. Die Lichtleiter 4 können dabei im Lichtsammelpaneel 3 zu einem oder mehreren Faserbündel gebündelt werden.
Vorzugsweise werden die Lichtleiter 4 durch den Rahmen 8 hindurchgeführt, beispielsweise mittels Kabelverschraubungen, z.B. PG Kabelverschraubungen.
Das Lichtsammelpaneel 3 weist eine verbesserte Stabilität und Festigkeit auf.
Über die Haltelemente 10 mit der gerundeten Endfläche 18 kann eine zusätzliche Fokussie rung stattfinden, sodass die Halteelemente 10 auch als Fokussierungszylinder bezeichnet wer den können. Die Fokussierungszylinder weisen an ihrer optischen Oberseite „gerundete Frei flächen“ auf, um etwaige geringfügige Verschiebungen im Optischen System ausgleichen zu können und den Fokuspunkt zentral zu halten. Das System ist omnidirektional für den Licht eintritt. Die Haltelemente 10 dienen als nicht nur der Temperaturableitung, wie dies im Stand der Technik der Fall ist.
Das Lichtsammelpaneel 3 wird insbesondere für ein Beleuchtungssystem verwendet, bei spielsweise um damit Sonnenlicht in das Innere eines Gebäudes zu leiten. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wird das von dem Lichtsammelpaneel 3 aufgefangenen Sonnenlicht aber zur Versorgung von Biomasse, insbesondere Algen, mit Licht verwendet, um deren Wachstum im technischen Stil zu verbessern bzw. zu ermöglichen. Dazu wird das Sonnenlicht aus den Lichtsammelpaneel 3 an das Beleuchtungselement 2 weitergeleitet. Das Beleuchtungselement 2 ist zumindest teilweise innerhalb des Tanks 5 angeordnet.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des Beleuchtungselements 2 ist (teilweise ausschnitts weise) in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. Das Beleuchtungselement 2 weist ein erstes Rohr 26 mit einem ersten Ende 27 und einem ent lang einer Längsmittelachse 28 durch das erste Rohr 26 dem ersten Ende 27 gegenüberliegen den zweiten Ende 29 auf. An dem ersten Ende 27 des ersten Rohres 26 ist ein Anschlussele ment 30 für eine Lichtquelle angeordnet. Nachdem das Beleuchtungselement 2 für ver schiedenste Anwendungen eingesetzt werden kann, und insbesondere dafür dient, Licht mög lichst gleichmäßig zu verteilen, kann die Lichtquelle eine beliebige, geeignete Lichtquelle sein. In der bevorzugten Ausführungsvariante dient das Beleuchtungselement 2 jedoch zur Verteilung von Sonnenlicht, insbesondere zur Einkopplung von Sonnlicht in den Tank 5 der Biomassezuchtanlage 1. Demzufolge ist die Lichtquelle bevorzugt Sonnenlicht. Das Sonnen licht kann über das Beleuchtungselement 2 aber beispielsweise auch zur Beleuchtung eines Raumes verwendet werden.
Das Anschlusselement 30 ist besser aus Lig. 6 zu ersehen. Das Anschlusselement 30 ist insbe sondere plattenförmig ausgebildet. Bevorzugt weist es POL-Stecker 31 oder Kupplungen für POL-Stecker auf. Es ist damit der direkte Anschluss von Lichtleitern 4 an dem Anschlussele ment 30 möglich, also insbesondere der Lichtleiter 4, die das Licht von der Lichtsammelpa neel 3 (Lig. 1) an das Beleuchtungselement 2 weiterleiten.
Das Anschlusselement 30 bildet insbesondere einen Deckel für das erste Rohr 26. Bevorzugt bildet es ein Abdichtelement, da damit das erste Rohr 26 gegebenenfalls dichtend verschlos sen werden kann. Dabei sind auch die POV-Stecker 31 oder die Kupplungen hierfür flüssig keitsdicht verschlossen.
Am zweiten Ende 29 kann das erste Rohr 26 ein Bodenelement 32 aufweisen.
Das erste Rohr 26 ist aus einem transparenten Werkstoff gebildet. Bevorzugt ist es aus einem transparenten Kunststoff gebildet, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Poly carbonat (PC) oder Poly-styrol (PS).
Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass „transparent“ im Sinne der Erfin dung bedeutet, dass der Werkstoff zumindest für sichtbares Licht im Wellenlängenbereich zwischen 350 nm und 750 nm durchlässig ist. Der Werkstoff kann aber zusätzlich noch für andere Wellenlängen aus dem nichtsichtbaren Bereich durchlässig sein. Es ist nun vorgesehen, dass das erste Rohr 26 mit einer transparenten Flüssigkeit gefüllt ist. Die transparente Flüssigkeit füllt das gesamte Volumen des ersten Rohres 26 aus bzw. das Restvolumen, falls im ersten Rohe 26 Einbauten, etc., vorhanden sind. Zum Druckausgleich kann zumindest ein entsprechendes Ventil vorgesehen werden, beispielsweise im Deckel des Beleuchtungselementes 2. Dieses zumindest eine Ventil kann auch zur Befüllung des ersten Rohres 26 mit der transparenten Flüssigkeit verwendet werden.
Die transparente Flüssigkeit kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfin dung durch ein stabilisiertes, destilliertes Wasser, z.B. ein mit Silberionen stabilisiertes Was ser (beispielsweise zwischen 2,5 mg und 4 mg Silberionen pro Fiter) gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Wasser auch Chlor enthalten. Die transparente Flüssigkeit kann beispielsweise auch ein Silikonöl sein.
Die transparente Flüssigkeit dient als Fichtleitmedium. Es ist damit möglich, einen „Fichtlei- ter“ herzustellen, der aus Vollmaterial in Serie nicht herstellbar wäre.
Zur Verdeutlichung der Dimensionen des Beleuchtungselementes 2 sei angemerkt, dass dieses beispielsweise eine Fänge von bis zu 8.000 mm und einen Durchmesser von bis zu 400 mm aufweisen kann. Die Wandstärke des ersten Rohres 26 kann bis zu 8 mm betragen. Diese Zah lenangaben sind aber nicht beschränkend zu verstehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Rohr 26 außen von einem weiteren Rohr 33 umgeben ist. Das weitere Rohr 33 weist ebenfalls ein erstes Ende 34 und ein zweites Ende 35 auf. Naturgemäß bildet das weitere Rohr 33 anstelle des ersten Rohres 26 eine äußere Oberfläche 36 des Beleuchtungselementes 2.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass im Rahmen dieser Beschreibung entweder die Oberfläche 36 des weiteren Rohres 26 oder die äußere Oberfläche des ersten Rohres 26 angesprochen ist, wenn die äußere Oberfläche des Beleuchtungselementes 2 angesprochen ist. Das „oder“ be zieht sich dabei auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des weiteren Rohres 33.
Das weitere Rohr 33 ist ebenfalls aus einem transparenten Kunststoff gebildet, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) oder Poly-styrol (PS).
Bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung generell für transparente Kunststoffe solche aus PMMA eingesetzt. Das weitere Rohr 33 kann eine größere Wandstärke aufweisen, als das erste Rohr 26. Dabei kann die Wandstärke des weiteren Rohres 33 beispielsweise ausgewählt sein aus einem Be reich von bis 10 mm. Es sei aber auch dazu wieder daraufhingewiesen, dass diese Zahlenan gaben keinen einschränkenden Charakter haben.
Der Abstand der Außenoberfläche des ersten Rohres 26 von der Innenoberfläche des weiteren Rohres 33 kann beispielsweise zwischen 0 mm und 10 mm betragen. Dabei kann der Abstand über den Umfang des Beleuchtungselementes 2 betrachtet auch variieren.
Bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung mit dem weiteren Rohr 33 kann das voranste hend genannten Anschlusselement 30 auch den, insbesondere dichtenden, Deckel für das wei tere Rohr bilden. In diesem Fall kann das Anschlusselement 30 auch nur den, insbesondere dichtenden, Deckel für das weitere Rohr 33 bilden, da damit auch das erste Rohr 26, das ja bevorzugt innerhalb des weiteren Rohres 33 angeordnet ist, abgedichtet werden kann.
Wie bereits voranstehend ausgeführt, kann das erste Rohr 26 ein Bodenelement 32 aufweisen. Das „kann“ bezieht sich dabei auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des weiteren Rohres 33, wobei das erste Rohr 26 selbst dann ein Bodenelement 32 aufweisen kann, wenn es im weiteren Rohr 33 angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann das Bodenelement 32 des ersten Rohres 26 als Reflektorelement ausgebildet sein, das das in das erste Rohr 26 eingestrahlte Licht wieder in die Flüssigkeit im ersten Rohr 26 zurückre flektiert. Das Reflektorelement kann insbesondere scheibenförmig oder als Kegelstumpf oder als Kegel ausgebildet sein, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Die der Flüssigkeit im ersten Rohr 26 zugewandte Oberfläche des Bodenelementes 32 kann mit einer Schicht versehen, z.B. be dampft, sein, mit der die Reflexionseigenschaft des Bodenelementes 32 verbessert werden kann. Die Schicht kann z.B. eine Verspiegelung oder eine Folie sein.
Wie aus Fig. 9 ersehen werden kann, weist das Bodenelement 32 vorzugsweise eine geringe Höhe auf. Beispielsweise kann die Höhe zwischen der Wandstärke des Bodenelementes 32 und 20 mm betragen.
Auch das weitere Rohr 33 weist bevorzugt am zweiten Ende 35 ein Bodenelement 37 auf. Dieses Bodenelement 37, das einstückig mit dem zweiten Rohr 33 ausgebildet sein kann, weist bevorzugt eine gekrümmte Form auf. Insbesondere kann es halbkugelförmig bzw. gene rell kuppelförmig ausgebildet sein. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass auch das erste Rohr 26 am zweiten Ende kuppelförmig ausgebildet sein kann, insbesondere wenn kein weiteres Rohr 33 angeord net ist. Es kann dabei bei Bedarf ein zusätzliches Reflektorelement anstelle des Bodenelemen tes 32 im Bereich des zweiten Endes 29 des ersten Rohres 26 angeordnet sein.
Durch die kuppelförmige Ausgestaltung des zweiten Endes 35 des weiteren Rohres 33 oder des zweiten Endes 29 des ersten Rohres 26 kann eine laminare Strömung um das Beleuch tungselement 2 erzeugt werden, die einen Algenbewuchs bzw. einen Bewuchs mit Biomasse aus dem Nährmedium des Tanks 5 vermeidet bzw. verhindert.
Aus dem gleichen Grund kann gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vor gesehen sein, dass an der Außenseite des Beleuchtungselementes 2 Strömungselemente 37 an geordnet und/oder eine Oberflächenstrukturierung 38 ausgebildet ist, wie dies in Fig. 7 an hand eines Ausschnittes aus einer Ausführungsvariante eines Beleuchtungselements 2 darge stellt ist.
Die Strömungselemente 37 können in Form von gerade oder schräg (bezogen auf die Längs mittelachse durch das Beleuchtungselement 2) verlaufenden Stegen oder dreieckförmigen Elementen, etc. ausgebildet sein. Beispielsweise können die Strömungselemente 37 durch eine transparente Fouling Release Folie gebildet sein, die gegebenenfalls Mikrogravuren auf weist.
Die Strömungselemente 37 können auch flügelartig als sogenannte „Winglets“ mit abnehmen der Höhe und zumindest teilweise schrägen Verlauf (bezogen auf die Längsmittelachse durch das Beleuchtungselement 2) ausgeführt sein, wie dies in Fig. 10 anhand des Bodenteils des weiteren Rohres 33 dargestellt ist, oder haiflossenartig, etc. Die Winglets haben den Vorteil, dass sie eine Wirbelschleppe verursachen, die um das Beleuchtungselement 2 rotiert.
Vorzugsweise sind die Strömungselemente 37 über den Außenumfang des weiteren Rohres 33 verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnet.
Generell sind die Strömungselemente 37 vorzugswese transparent ausgeführt und/oder einstü ckig mit dem weiteren Rohr 33 bzw. dessen Bodenelement ausgebildet.
Die Oberflächenstrukturierung 38 kann beispielsweise eine Mikrorillen ausgebildet sein.
Diese Mikrorillen können einen geraden Verlauf oder einen (mehrfach) gekrümmten Verlauf über ihre Längserstreckung aufweisen. Generell können die Mikrorillen eine Breite 39 zwi schen 1 mhi und 20 mhi und eine Länge 40 zwischen 1 mm und 200 mm aufweisen. Zudem können die Mikrorillen eine maximale Tiefe aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 1 mhi bis 5 mhi. Die Mikrorillen können in einem Abstand zueinander über den Umfang des Beleuchtungselementes 2 angeordnet sein, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 3 mm bis 30 mm.
Die Oberflächenstrukturierung 38 kann aber auch anders ausgebildet sein, beispielsweise in Form von Dreiecken, oder mit einer ovalen Form der einzelnen Strukturelemente, etc.
Die Oberflächenstrukturierung 38 kann mechanisch oder mit einem Laser oder chemisch durch Ätzen, etc., hergestellt werden.
Derartige Strömungselemente 37 bzw. eine derartige Oberflächenstrukturierung 38 können auch auf dem voranstehend beschriebenen kuppelförmig ausgebildeten Ende des Beleuch tungselementes 2 angeordnet sein (Fig. 10).
Mit den Strömungselementen 37 und/oder der Oberflächenstrukturierung 38 kann eine lami nare Strömung entlang der gesamten Länge des Beleuchtungselementes 2 erzeugt werden, die einen Algenbewuchs bzw. einen Bewuchs mit Biomasse aus dem Nährmedium des Tanks 5 vermeidet bzw. verhindert.
Das Beleuchtungselement 2 koppelt/leitet Licht aus Lichtleitern 4 (z.B. POF) oder anderen stark gerichteten Lichtquellen in eine Flüssigkeit ein, wobei innerhalb des Beleuchtungsele mentes 2 das Prinzip der „Totalreflexion“ genutzt wird.
Für eine verbesserte Lichtauskopplung aus dem Beleuchtungselement 2 in die Umgebung des Beleuchtungselementes 2 kann gemäß einer anderen Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das erste Rohr 26 auf seiner Außenseite zumindest teilweise mit einem Muster 39 verse hen ist. Durch dieses Muster 39 kann erreicht werden, dass die „Totalreflexion“ unterbrochen wird, womit das Licht besser aus dem ersten Beleuchtungselement 2 austreten kann bzw. aus gestrahlt werden kann.
Das Muster 39 kann mit Musterelementen in Form von Punkten, Strichen, etc., ausgebildet sein. Insbesondere kann das Muster 39 auf die Außenoberfläche des ersten Rohres 26 aufge- druckt sein. Das Muster 39 kann aber auch mit anderen bekannten Beschichtungsverfahren hergestellt sein bzw. aufgeklebt sein. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass das Muster auf eine transparente Kunststofffolie aufgedruckt wird und mit dieser auf die Außen oberfläche des ersten Rohres 26 aufgeklebt wird oder mit dieser in Art eines Transferbe schichtungsverfahrens auf die Außenoberfläche des ersten Rohres 26 aufgebracht wird. In letzterem Fall kann auch eine nichttransparente Folie verwendet werden.
Das Muster 39 kann an den Licht-Austrittswinkel der Lichtleiter 4 angepasst sein. Die Licht leiter 4 können beispielsweise einen Licht- Austrittswinkel von 2 x 30 °, also in Summe 60 °, aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung dazu kann vorgesehen sein, dass das Muster 39 durch Musterelemente gebildet ist, die über den Verlauf der Länge des ersten Rohres 26 vom ersten Ende 27 bis zum zweiten Ende 29 mit geringer werdendem Abstand zueinander angeordnet werden.
Jedes Musterelement stellt einen Lichtaustritt aus dem Beleuchtungselement 2 dar. Um einen über die Länge des ersten Rohres 26 gleichmäßigen Lichtaustritt zu erreichen, ist die Zahl und/oder die Fläche der Musterelemente nahe am Lichteintritt in die Flüssigkeit kleiner und nimmt mit dem Abstand zum Lichteintritt zu. Damit kann berücksichtigt werden, dass die in der Röhre vorhandene Lichtenergie durch die ersten Austrittsöffnungen bereits abgenommen hat und daher mehr bzw. größere Austrittsöffnungen vorhanden sein sollen, um einen zumin dest annähernd gleichmäßigen Ab Strahlung s wert über die gesamte Rohrlänge zu erreichen.
Bevorzugt wird die Dichte des Muster 39 mit abnehmender Lichtenergie größer.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass am ersten Ende 27, 34 des ersten Rohres 26 und/oder des weiteren Rohres 33 die Lichtleiter 4 und/oder die POF-Stecker 31 und/oder die Kupplungen für die POF-Stecker in die transparente Flüssig keit im ersten Rohr 26 eintaucht/eintauchen, wie dies am besten aus der Detailansicht in Fig. 5 ersichtlich ist. Damit kann eine bessere Lichteinkopplung in das Beleuchtungselement 2 er reicht werden. Zudem ist damit ein bessere Kühlung der POF-Stecker 31 und/oder der Kupp lungen für die POF-Stecker und/oder der Lichtleiter 4 erreichbar. Mit dem Beleuchtungselement 2 nach der Erfindung kann eine gleichmäßigere Lichtabstrah- lung und eine gleichmäßigere Verteilung des abgestrahlten Lichts über die Länge des Be leuchtungselementes 2 erreicht werden.
Wie bereits voranstehend zu Lig. 1 ausgeführt, kann das Lichtsammelpaneel 3 ein Tracking system 6 aufweisen, mit dessen Hilfe das Lichtsammelpaneel 3 hinsichtlich seiner Ausrich tung zur Sonne dem Sonnenlauf folgen kann. In Lig. 8 ist dazu eine bevorzugte Ausführungs variante des Trackingsystems 6 gezeigt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass für das Licht sammelpaneel 3 auch herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Trackingsysteme eingesetzt werden können. Das im Lolgenden beschriebene Trackingsystem 6 hat jedoch Vor teile in Hinblick auf die Nachführgenauigkeit. Mit diesem Trackingsystem 6 kann eine Nach führgenauigkeit von besser als 0,05° erreicht werden.
Das Trackingsystem 6 umfasst einen Sensor 40. Der Sensor 40 und das Trackingsystem 6 werden bevorzugt für die Biomassezuchtanlage 1 verwendet, insbesondere in Verbindung mit dem voranstehend beschriebenen Lichtsammelpaneel 3. Der Sensor 40 und/oder das Tra ckingsystem 6 können aber auch in anderen Systemen eingesetzt werden, in denen die Erfas sung eines Parameters von Licht und/oder das Ergebnis dieser Erfassung von Bedeutung sind. Beispielsweise kann/können der Sensor 40 und das Trackingsystem 6 in einer Photovoltaikan lage oder eine Solaranlage zur Warmwassererzeugung bzw. generell in einem heliostatischen System, also z.B. auch einer Solar-Beleuchtung, eingesetzt werden, um ein Modul dem Son nenstand nachzuführen.
Der Sensor 40 ist insbesondere zur Bestimmung der Lichtleistung einer Lichtquelle ausgebil det. Dazu umfasst er eine Messanordnung 41 mit einem Messelement 42 zur Erfassung zu mindest eines Parameters zumindest eines in die Messanordnung 41 eintretenden Lichtstroms, zumindest ein Lichtleitelement 43 und/oder zumindest ein Anschlusselement 44 für ein Licht leitelement 43, und bevorzugt zumindest eine elektronische Baugruppe 45 zur Verarbeitung des von dem Messelement 42 erfassten Parameters des Lichts.
Das Lichtleitelement 43 ist bevorzugt mit der Lichtquelle verbunden, also im in Lig. 8 darge stellten Ausführungsbeispiel mit dem Lichtsammelpaneel 3. Das Lichtleitelement wird vor zugsweise durch zumindest einen Lichtleiter 4 gebildet bzw. umfasst diesen. Der zumindest eine Lichtleiter 4 kann aus Glas oder einem POL bestehen, wie dies voranstehend bereits aus geführt wurde. Bevorzugt wird ein drei- bis sechsadriges Lichtleitelement 43 eingesetzt. Demzufolge kann das Anschlusselement 44 ein POF-Stecker oder eine POF-Steckerkupplung sein.
Das Messelement 42 ist vorzugsweise außerhalb des Abstrahlungswinkels des Lichtleitele ments 43 in den Hohlkörper 46 angeordnet.
Die elektronische Baugruppe ist vorzugsweise ein Bestandteil des Sensors 40. Alternativ kann sie aber auch in eine (zentrale) Steuer- und/oder Regeleinrichtung für die Lichtquelle oder ge nerell eine Datenverarbeitungsanlage integriert sein.
Die Messanordnung 41 weist weiter einen Hohlkörper 46 auf. Der Hohlkörper 46 ist mit ebe nen Seitenflächen 47 gebildet. Beispielsweise ist der Hohlkörper 46 ein Quader oder ein Wür fel oder ein gerades Prisma mit sechseckiger oder achteckiger, etc., Grundfläche, etc. Bevor zugt wird ein Hohlkörper 46 eingesetzt, der möglichst wenig Seitenflächen 47 aufweist, also insbesondere ein Quader oder ein Würfel.
Das voranstehend genannte Messelement 42 ist innerhalb des Hohlkörpers 46 angeordnet. Insbesondere befindet es sich zur Gänze innerhalb des Hohlkörpers 46. Weiter ist das Mes selement 42 mit der elektronischen Baugruppe 46 drahtlos oder drahtgebunden verbunden.
Der Hohlkörper 46 weist eine (gegebenenfalls diffus reflektierende) Innenoberfläche 46 auf, die mit einer, insbesondere weißen, Beschichtung versehen ist. Durch die Beschichtung kann eine gleichmäßige Belichtung im Inneren des Hohlkörpers 46 erreicht werden. Die Beschich tung kann beispielsweise ein weißer, handelsüblicher Elektroniklack sein. Sie kann aber auch aus Bariumsulfat oder optischen Teflon bestehen. Es ist jedoch auch möglich, dass auf die In nenoberfläche 46 eine Schicht aufgebracht ist, beispielsweise aufgeklebt ist, mit der eine Ver besserung der Beleuchtung des Innenraums des Hohlkörpers 46 erreicht werden kann.
Der Hohlköper 46 weist bevorzugt ein Volumen zwischen 80 cm3 und 150 cm3 auf. Es kann damit die Integration des Sensors 40 bzw. des Trackingsystems 6 in die Lichtquelle, insbeson dere das Lichtsammelpaneel 3, vereinfacht werden.
Obwohl es möglich ist, dass die Messanordnung 41, d.h. der Hohlkörper 46, nur ein Lichtlei telement 43 und/oder nur ein Anschlusselement 44 für ein Lichtleitelement 43 aufweist, kann nach einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Messan- ordnung 41, d.h. der Hohlkörper 46, zumindest drei, insbesondere zumindest sechs, Lichtlei telemente 43 und/oder zumindest drei, insbesondere zumindest sechs, Anschlusselemente 44 für Lichtleitelemente 43 aufweist, wodurch die Nachführgenauigkeit des Trackingsystems 6 weiter verbessert werden kann. Beispielsweise kann die Messanordnung 41 zwischen drei und sechs Lichtleitelemente 43 und/oder zwischen drei und sechs Anschlusselemente 44 für Licht leitelemente 43 aufweisen.
Die mehreren Lichtleitelemente 43 und/oder die mehreren Anschlusselemente 44 für Lichtlei telemente 43 können alle auf der gleichen Seitenfläche 47 oder auf verschiedenen Seitenflä chen 47 des Hohlkörpers 46 angeordnet sein.
Prinzipiell kann als Messelement 42 jedes geeignete eingesetzt werden. Gemäß einer Ausfüh rungsvariante der Erfindung wird als Messelement 42 aber eine Photodiode (mit entsprechen der Messcharakteristik, die durch eine elektronische Schaltung verändert oder die jeweiligen Gegebenheiten am Aufstellungsort des Messelementes 42 angepasst werden kann) oder ein handelsübliches Luxmeter auf Chipbasis eingesetzt.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann aus voranstehend genannten Gründen vorgesehen sein, dass die elektronische Baugruppe 45 eine Datenverarbeitungsein heit 49 aufweist, sodass die elektronische Baugruppe 45 auch einen Minicomputer bildet. Bei dieser Ausführungsvariante des Sensors 40 kann dieser, d.h. die Datenverarbeitungseinheit 49, auch die Steuerung und Positionsbestimmung von zumindest einem Antrieb 50 für die Verstellung des Lichtsammelpaneels 3 übernehmen.
Weiter kann der Sensor 40 gegebenenfalls auch die „Verteilung“ der Versorgungsspannung übernehmen.
Bevorzugt weist jedes Lichtsammelpaneel 3 einen eigenen derartigen Sensor 40 auf, wobei vorzugsweise die Sensoren 40 an oder in dem jeweiligen, zugehörigen Lichtsammelpaneel 3 angeordnet sind.
Das Trackingsystem 6 umfasst neben dem Sensor 40 auch den zumindest Antrieb 50, der mit dem Lichtsammelpaneel 3 verbunden ist, und der dessen relative Stellung zur Sonne ändert bzw. anpasst, sodass das Lichtsammelpaneel 3 immer möglichst in einem bestimmten Winkel, vorzugsweise 90 °, zur Sonne ausgerichtet ist. Sofern ein anderes Element, wie beispielsweise ein Photovoltaikmodul, mit dem Trackingsystem nachgeführt wird, weist entsprechend dieses andere Element den Antrieb 50 auf.
Der Antrieb 50 kann beispielsweise ein Elektromotor sein, der über ein entsprechendes Ge triebe, beispielsweise Zahnräder, die Verstellung des Lichtsammelpaneels 3 bewirkt. Andere geeignete Antriebe 50 sind selbstverständlich auch verwendbar.
Der Antrieb 50 kann mit dem Sensor 40 direkt verbunden sein, beispielsweise mit der Daten verarbeitungseinheit 49 der elektronischen Baugruppe. Die Verbindung kann leitungsgebun den oder drahtlos sein.
Nach einer Ausführungsvariante des Trackingsystems 6 kann vorgesehen sein, dass dieses eine (zentrale) Datenverarbeitungsanlage 51 (beispielsweise einen PC) aufweist. Mit dieser können dann gegebenenfalls mehrere Sensoren 40 leitungsgebunden oder drahtlos verbunden sein. In diesem Fall erfolgt die Weiterleitung der Daten an den zumindest einen Antrieb 50 zu dessen Steuerung und/oder Regelung dann bevorzugt über dieser (zentrale) Datenverarbei tungsanlage 5E
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung dazu kann vorgesehen sein, dass in einem Speicher dieser Datenverarbeitungsanlage 51 Daten zur Position des zumindest einen Sensors 40 oder bei mehr als einem Sensor Daten zur Position jedes einzelnen Sensors 40 ge speichert sind. Weiter können in dem Speicher Daten zum Sonnenstand mit Bezug auf das Datum und die Uhrzeit und bezogenen auf den Aufstellungsort des Lichtsammelpaneels 3 (= Ephemeriden-Tafel) sowie gegebenenfalls die Ausgangsposition/ Ausgangsstellung des zu mindest einen Antriebs 40 hinterlegt sein.
Zur Nachführung des Lichtsammelpaneels 3 bzw. eines anderen, das Trackingsystem 6 auf weisendes Elements kann folgendes Verfahren durchgeführt werden.
In einem ersten Schritt wird die „Null“ Positionen des Lichtsammelpaneels 3 (bzw. des ande ren Elements) durch Bestimmung von dessen Elevation und dessen Azimut durch den Tracker (Antrieb 50) mittels Endschalter und mit dem Sensor 40 ermittelt. Diese Daten werden der Datenverarbeitungsanlage 51 übermittelt und darin gespeichert. Weiter wird die durch Datum und Zeit vorgegebenen Position der Sonne an dem Standort des Lichtsammelpaneels 3 durch die Datenverarbeitungsanlage 51 bestimmt und diese Daten an das Trackingsystem 6 übermittelt.
Anhand dieser Daten wird dann das Lichtsammelpaneel 3 in die damit vorgegebene Position verfahren.
Wenn das Lichtsammelpaneel 3 sich in der vorgegebenen Position befindet, wird diese Posi tion des Lichtsammelpaneels 3 zur Sonne in einem Winkelbereich zwischen 0,1 0 und 5 °, be vorzugt zwischen 0,1 0 und 3 0 bzw. zwischen 0,1 0 und 2°, horizontal und/oder vertikal ver ändert und der Azimut und Elevation des Lichtsammelpaneels 3 solange bestimmt, bis in dem Sensor 40 die höchste erzielbare Lichtleistung ermittelt wird. Die Abweichung der Position mit dieser höchsten Lichtleistung zu jener, die anhand der anfänglichen Positionsdaten und der dazugehörigen Sonnenstand-Daten ermittelt wurde (= mathematischen Position), wird be rechnet, und der berechnete Wert der zu der ursprünglichen mathematischen Position addiert.
Gegebenenfalls werden diese Schritte im letzten Absatz mehrmals wiederholt.
Nach einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass mit Sensor 40 in vorzugebenden Intervallen Korrekturwerte für Azimut und Elevation ermittelt werden und diese Werte einer in der Datenverarbeitungsanlage 51 hinterlegten Ephemeriden-Kurve über lagert werden.
Wenn die gemessene Lichtleistung im Hohlkörper 46 unter den erwarteten bzw. vorbestimm ten Wert sinkt, kann eine „Neukalibration“ gestartet werden. Dieser Ablauf kann wahlweise hündisch über den Operator oder automatisch über ein Steuerprogramm aus dem (zentralen) Datenverarbeitungsanlage51 gestartet und kontrolliert werden.
Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten der Bio massezuchtanlage 1, des Beleuchtungselementes 2, des Lichtsammelpaneels 3, des Sensors 40 und des Trackingsystems 6, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.
Falls keine Neuermittlung des Korrekturwertes (z.B. wegen Wolken, Regen, etc.) stattfinden kann, wird der Korrekturwert aus der unmittelbar vorausgegangenen Bestimmung des Korrek turwertes herangezogen. Dazu werden zumindest diese „letzten“ Korrekturwerte gespeichert. Für das/jedes Lichtsammelpaneel 3 kann somit die unter Berücksichtigung mechanischer und klimatischer Einflüsse optimale Sonnen-Folge-Kurve erreicht werden.
Der Selbstlemalgorithmus des Trackingsystems 6 erlaubt eine Real-Time Optimierung und damit Reaktion auf sich kurzfristig ändernde klimatische oder mechanische Rahmenbedingun gen im Bereich des Lichtsammelpaneels 3/der Lichtsammelpaneele 3.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Biomassezuchtanlage 1, des Beleuchtungselementes 2, des Lichtsammelpaneels 3, des Sensors 40 und des Trackingsystems 6 diese nicht zwingenderweise maßstäblich darge stellt sind.
Bezugszeichenaufstellung Biomassezuchtanlage 31 POF-Stecker Beleuchtungselement 32 Bodenelement Lichtsammelpaneel 33 Rohr Lichtleiter 34 Ende Tank 35 Ende Trackingsystem 36 Oberfläche Lichtverteilungselement 37 Strömungselement Rahmen 38 Oberflächenstrukturierung Lichts ammelelement 39 Muster Halteelement 40 Sensor Abstand 41 Messanordnung Metallplatte 42 Messelement Lichteintrittsfläche 43 Lichtleitelement Achse 44 Anschlusselement Hauptebene 45 Baugruppe Licht 46 Hohlkörper Bereich 47 Seitenfläche Endfläche 48 Innenoberfläche Aufnahmekanal 49 Datenverarbeitungseinheit Stumpfkegel 50 Antrieb Zylinder 51 D atenver arbeitungs anlage Abstandhalter Steg Reflexionsschicht Abdeckung Rohr Ende Längsmittelachse Ende Anschlusselement

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Lichtsammelpaneel (3) umfassend einen Rahmen (8), in dem eine Anzahl von, insbesondere in einer Ebene, nebeneinander angeordneten Lichtsammelelementen (9) und eine der Anzahl an Lichtsammelelementen (9) entsprechenden Anzahl an Lichtleitern (4) an geordnet ist, wobei jedem Lichtsammelelement (9) ein Lichtleiter (4) zugeordnet ist und jeder Lichtleiter (4) jeweils in einem Haltelement (10) in einem Abstand (11) zu den Lichtsam melelementen (9) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (10) von einer Metallplatte (12) gehalten sind.
2. Lichtsammelpaneel (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Me tallplatte (12) aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht, das/die eine Wärmeleitfä higkeit bei 20 °C von mindestens 200 W/(m.K) aufweist.
3. Lichtsammelpaneel (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Metallplatte (12) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
4. Lichtsammelpaneel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Metallplatte (12) zumindest auf der den Lichts ammelelementen (9) zugewandten Oberfläche eine Reflexionsschicht (24) aufweist.
5. Lichtsammelpaneel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass der Rahmen (8) aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht, aus dem/der auch die Metallplatte (12) besteht.
6. Lichtsammelpaneel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass die Halteelemente (10) auf der den Lichts ammelelementen (9) zugewandten Oberflä che teilweise mit einer Rundung oder mit einem Lreiflächensystem versehen sind.
7. Lichtsammelpaneel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass die Halteelemente (10) zumindest im Bereich der Metallplatte (12) zylindrisch aus geführt sind und einen umlaufenden Steg (23) aufweisen, mit dem sie auf der Metallplatte (12) aufliegen.
8. Lichtsammelpaneel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass die Halteelemente (10) auf der den Lichts ammelelementen (9) abgewandten Seite einen Aufnahmekanal (19) für den zugeordneten Lichtleiter (4) aufweisen, wobei der Aufnah mekanal (19) durch eine Kombination aus einem Stumpfkegel (20) und einen Zylinder (21), der an den Stumpfkegel (20) anschließt, gebildet ist.
9. Lichtsammelpaneel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass die Lichtleiter (4) ausschließlich im Bereich des Stumpfkegels (20) mit den Halteele menten (10) verklebt sind.
10. Biomassezuchtanlage (1) umfassend zumindest einen Tank (5) zur Aufnahme der Biomasse und zumindest ein Beleuchtungssystem, das mit dem Tank (5) wirkungsverbun den ist, wobei das zumindest eine Beleuchtungs System zumindest ein Lichtzufuhrelement auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lichtzufuhrelement zumindest ein Lichtsammelpaneel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
11. Sensor (40) zur Bestimmung der Lichtleistung einer Lichtquelle umfassend eine Messanordnung (41) mit einem Messelement (42) zur Erfassung zumindest eines Parameters zumindest eines in die Messanordnung (41) eintretenden Lichtstroms, zumindest ein Lichtlei telement (43) und/oder zumindest ein Anschlusselement (44) für ein Lichtleitelement (43), und vorzugsweise zumindest eine elektronische Baugruppe (45) zur Verarbeitung des von dem Messelement (42) erfassten Parameters des Lichts, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (41) einen Hohlkörper (46) mit ebenen Seitenflächen (47) umfasst, wobei der Hohlkörper (47) eine Innenoberfläche (49) aufweist, und auf der Innenoberfläche (49) eine, insbesondere weiße, Schicht angeordnet ist, und wobei das Messelement (42) in dem Hohl körper (47) angeordnet ist.
12. Sensor (40) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanord nung (41) zumindest drei, insbesondere zumindest sechs, Lichtleitelemente (43) und/oder zu mindest drei, insbesondere zumindest sechs, Anschlusselemente (44) für Lichtleitelemente (43) aufweist.
13. Sensor (40) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mes selement (42) zumindest eine Photodiode aufweist.
14. Sensor (40) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (45) eine Datenverarbeitungseinheit (49) aufweist.
15. Trackingsystem (6) für ein Lichtsammelpanel (3) umfassend zumindest einen Antrieb (50) zur Verstellung der relativen Position des Lichtsammelpaneels (3) zur Sonne, wobei das Trackingsystem (6) weiter zumindest einen Sensor (40) umfasst, mit dem zumin dest ein Parameter des Sonnenlichts bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (40) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14 gebildet ist.
16. Trackingsystem (6) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Datenverarbeitungsanlage (51) mit einem Speicher aufweist, wobei in dem Speicher Daten zur Position des zumindest einen Sensors (40) oder bei mehr als einem Sensor (40) Daten zur Position jedes einzelnen Sensors (40) gespeichert sind, und dass weiter Daten zum Datum und zum Uhrzeit bezogenen Sonnenstand des Aufstellungsortes des Lichtsammelpaneels (3) sowie gegebenenfalls die Ausgangsposition des zumindest einen Antriebs (50) hinterlegt sind.
17. Lichtsammelpaneel (3) mit einem Trackingsystem (6) zur Nachstellung der rela tiven Stellung des Lichtsammelpaneels (3) zur Sonne, dadurch gekennzeichnet, dass das Tra ckingsystem (6) nach Anspruch 15 oder 16 gebildet ist.
18. Biomassezuchtanlage (1) umfassend zumindest einen Tank (5) zur Aufnahme der Biomasse und zumindest ein Beleuchtungssystem, das mit dem Tank (5) wirkungsverbun- den ist, wobei das zumindest eine Beleuchtungs System zumindest ein Lichtzufuhrelement auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lichtzufuhrelement zumindest ein Lichtsammelpaneel (2) nach Anspruch 17 aufweist.
19. Verfahren zur Ausrichtung und Nachführung eines Lichtsammelpaneels (3) an die Sonnenposition mittels eines Trackingsystems (6) umfassend die folgenden Schritte: a) Ermittlung „Null“ Positionen des Lichtsammelpaneels (3) durch Bestimmung von dessen Elevation und dessen Azimut mit zumindest einem Antrieb (50) des Lichtsammelpaneels (3) anhand von Endschalter des Antriebs (50) und mit einem Sensor (40) gemäß einem der An sprüche 1 bis 4 und Übermittlung dieser Daten an eine Datenverarbeitungsanlage (51); b) Bestimmung der durch Datum und Zeit vorgegebenen Position der Sonne durch die Daten verarbeitungsanlage (51) und Übermittlung dieser Daten an das Trackingsystem (6); c) Verfahren des Lichtsammelpaneels (3) anhand dieser Daten in die vorgegebene Position; d) Veränderung der Position des Lichtsammelpaneels (2) zur Sonne in einem Winkelbereich zwischen 0,1 0 und 5 0 und Bestimmung von Azimut und Elevation des Lichtsammelpaneels (2) solange, bis in dem Sensor (40) die höchste erzielbare Lichtleistung ermittelt wird und Be rechnung der Abweichung von der mathematischen Position; e) Neuausrichtung des Lichtsammelpaneels (3) anhand der so ermittelten Abweichung durch Addition dieser Abweichung zu der ursprünglichen mathematischen Position;
Gegebenenfalls Wiederholung der Schritte d) und e).
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit Sensor (40) in vorzugebenden Intervallen Korrekturwerte für Azimut und Elevation ermittelt werden und diese Werte einer in der Datenverarbeitungsanlage (51) hinterlegten Ephemeriden-Kurve überlagert werden.
21. Beleuchtungselement (2) umfassend ein erstes Rohr (26) mit einem ersten und einem zweiten Ende (27, 29), wobei an dem ersten Ende (27) zumindest ein Anschluss für eine Lichtquelle angeordnet ist, und das erste Rohr (26) zumindest teilweise aus einem trans parenten Werkstoff besteht, und wobei das Beleuchtungselement (2) eine äußere Oberfläche (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (26) mit einer transparenten Flüs sigkeit gefüllt ist.
22. Beleuchtungselement (2) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (26) außen von einem weiteren Rohr (33) umgeben ist, das ein erstes und ein zwei ten Ende (34, 35) aufweist, und das anstelle des ersten Rohres (26) die äußere Oberfläche (36) des Beleuchtungselementes (2) bildet.
23. Beleuchtungselement (2) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Flüssigkeit durch ein stabilisiertes, destilliertes Wasser oder Silikonöl gebildet ist.
24. Beleuchtungselement (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekenn zeichnet, dass an dem zweiten Ende (29) des ersten Rohres (26) ein Reflektorelement ange ordnet ist.
25. Beleuchtungselement (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, dass das erste Rohr (26) auf seiner Außenseite zumindest teilweise mit einem Mus ter (39) versehen ist.
26. Beleuchtungselement (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekenn zeichnet, dass das Muster (39) durch Musterelemente gebildet ist, die über den Verlauf der Länge des ersten Rohres (26) mit geringer werdendem Abstand zueinander angeordnet und/o der mit zunehmender Größe ausgebildet sind.
27. Beleuchtungselement (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekenn zeichnet, dass an der Außenseite des Beleuchtungselementes (2) Strömungselemente (37) an geordnet sind und/oder eine Oberflächenstrukturierung (38) ausgebildet ist.
28. Beleuchtungselement (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekenn zeichnet, dass das erste und/oder das weitere Rohr (26, 33) an dem zweiten Ende (29, 35) kuppelförmig ausgebildet ist/sind.
29. Beleuchtungselement (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekenn zeichnet, dass am ersten Ende (27, 34) des ersten Rohres (26) und/oder des weiteren Rohres (33) ein Anschlusselement (30) mit zumindest einem Verbindungselement für ein Lichtlei telement angeordnet ist, wobei Verbindungselement und/oder das Lichtleitelement in die transparente Flüssigkeit eintaucht/eintauchen.
30. Biomassezuchtanlage (1) umfassend zumindest einen Tank (5) zur Aufnahme der Biomasse und zumindest ein Beleuchtungssystem, das mit dem Tank (5) wirkungsverbun den ist, wobei das zumindest eine Beleuchtungs System zumindest ein Beleuchtungselement (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Beleuchtungselement (2) durch zumindest ein Beleuchtungselement (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 29 gebildet ist.
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