WO2024032851A1

WO2024032851A1 - Sekundärreflektor

Info

Publication number: WO2024032851A1
Application number: PCT/DE2023/100580
Authority: WO
Inventors: Georg Schwab
Original assignee: Frenell Ip Gmbh
Priority date: 2022-08-10
Filing date: 2023-08-08
Publication date: 2024-02-15
Also published as: DE102022120177A1

Abstract

Die Erfindung sieht eine lösbare Aufhängung des Reflektorelements (5) vor, welche ein einfaches Einhängen ermöglicht und durch auf die Rückseite der Reflektorelemente (5) aufgeklebte Verbindungselemente (9) realisiert wird. Diese können in geeignete Gegenrastelemente der Absorberabdeckung (2) eingreifen und bilden lösbare Verbindungen, so dass ein Austausch eines Reflektorelements (5) im Schadensfall unproblematisch und schnell möglich ist.

Description

S E K U N D Ä R R E F L E K T O R

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sekundärreflektor für einen Fresnel- Kollektor, umfassend eine Absorberabdeckung, welche mit wenigstens einem als Glasformteil gebildeten Reflektorelement mit einer Reflektorseite und einer Rückseite unter Zwischenlage einer an der Rückseite des Reflektorelements angeordneten Verklebung verbunden ist.

In einem Fresnel-Solarfeld wird mithilfe von Primärspiegeln eingestrahltes Sonnenlicht gebündelt und auf ein Absorberrohr gelenkt, welches erhöht durch das Primärspiegelfeld verläuft. Hierbei ist die Genauigkeit der Bündelung nicht beliebig hoch, so dass eine Platzierung der Brennlinie auf dem Absorberrohr nur unvollkommen funktioniert. Daher werden Sekundärreflektoren verwendet, welche die Zielapertur des Primärspiegelfeldes vergrößern. Vom Primärspiegelfeld reflektierte Strahlen, die nicht direkt auf das Absorberrohr treffen, werden von dem Sekundärreflektor auf die Rückseite des Absorberrohrs zurückgeworfen und können somit nutzbar gemacht werden. Aufgabe des Sekundärreflektors ist im Eigentlichen also nicht die Konzentration, sondern die Umlenkung von Strahlung, welche die Eingangsapertur des Absorbers erreicht aber das Absorberrohr verfehlt, auf den Absorber zu lenken.

Aufgrund hoher Temperaturen und UV-Strahlungsdichte, sowie aufgrund der Exponiertheit des Absorbers bei Außenbewitterung, sind die Reflektoren ther- mischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, welchen sowohl die Materialien als auch die Technik der Aufhängung widerstehen müssen.

Die Sekundärreflektoren werden direkt in eine stützende Metallstützstruktur eingeklebt. Der Sekundärreflektor hat eine parabelförmige LI-Form. Hierfür werden relativ hoch aufbauende Klebeverbindungen zwischen dem jeweiligen Reflektorelement und der Absorberabdeckung eingesetzt, welche sowohl einen Toleranzausgleich zwischen den verwendeten Materialien herstellen, als auch die unterschiedliche Wärmedehnung dieser beiden Stoffe kompensieren.

Da es sich bei der Klebeverbindung um eine unlösbare Verbindung handelt und die Zugänglichkeit sehr begrenzt ist, muss in einem Schadensfall an dem Sekundärreflektor die ganze Absorberabdeckung mit ihrer Stützbaugruppe demontiert und in eine Werkstatt verbracht werden, um dort ein neues Reflektorelement zu verbauen.

Dies birgt aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit und Höhe des Bauwerks einen hohen zeitlichen und kostentechnischen Aufwand, da zum Erreichen des Absorbers im Primärspiegelfeld Maschinen wie Hebebühnen und Kräne eingesetzt werden müssen.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sekundärreflektor für einen Fresnel-Kollektor zu schaffen, welcher den Aufwand des Aus- und Einbaus reduziert und die Ausfallzeiten des Fresnel- Kollektors im Schadensfall minimiert.

Dies gelingt durch einen Sekundärreflektor gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Weitere sinnvolle Ausgestaltungen können den sich anschließenden abhängigen Ansprüchen entnommen werden.

Erfindungsgemäß ist ein Sekundärreflektor für einen Fresnel-Kollektor vorgesehen, umfassend eine Absorberabdeckung, welche mit wenigstens einem Re- flektorelement mit einer Reflektorseite und einer Rückseite unter Zwischenlage einer an der Rückseite des Reflektorelements angeordneten Verklebung verbunden ist, wobei die Verklebung zwischen wenigstens zwei Verbindungselementen und der Rückseite des Reflektorelements angeordnet ist und die Verbindungselemente jeweils eine Klebefläche zur flächigen Verbindung mit dem Reflektorelement und ein Rastelement zur lösbaren mechanischen Verbindung mit Gegenrastelementen der Absorberabdeckung aufweisen.

Zwar erlaubt die Verklebung weiterhin eine möglichst innige Verbindung zwischen den Materialien, jedoch erfolgt die Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht mehr direkt zwischen der Absorberabdeckung und dem Reflektorelement, sondern zwischen dem Reflektorelement und einem Verbindungselement. Eine solche lösbare Verbindung in Form eines aufgeklebten Fügeteils, welches sich bei der Endmontage elastisch verformen und anschließend an einem Gegenrastmittel der Absorberabdeckung verhaken kann erlaubt es, im Fall einer Beschädigung des Reflektorelements lediglich dieses Reflektorelement mit seinen Verbindungselementen aus der Absorberabdeckung auszuhaken und gegen ein bereits im Vorfeld bereitgehaltenes Ersatzteil auszutauschen. Die Standzeiten, während der das Primärspiegelfeld außer Betrieb genommen werden muss, sind hierdurch auf ein Minimum reduziert. Die Fügeteile werden in einem Klebeprozess auf die Reflektorelemente appliziert. Der Klebeprozess ist damit örtlich ungebunden vom Montageprozess in der Absorberbaugruppe und kann etwa bereits beim Hersteller der Reflektorelemente stattfinden. Die Transportierbarkeit der montierten Reflektorelemente wird nicht verschlechtert, da sich das Packungsvolumen durch die auf der Rückseite applizierten Verbindungselemente nicht wesentlich vergrößert.

Hinsichtlich des Materials der Reflektorelemente sind vielfältige Lösungen denkbar. Als besonders vorteilhaft werden Glasspiegel, insbesondere thermisch gebogene Glasspiegel, angesehen, diese können aber auch aus Aluminium, Edelstahl oder anderen Trägermaterialien hergestellt sein und die Herstellung kann neben dem thermischen Biegen auch andere Verfahren umfassen. Ferner können die Rastelemente der Verbindungselemente mit einigem Vorteil als T-förmige Haken ausgebildet sein, welche in Gegenrastelemente der Absorberabdeckung in Form von T-förmigen Aussparungen, mit einem Einsteckschlitz und einem sich quer dazu von diesem mittig forterstreckenden Langloch, eingreifen.

Der T-förmige Haken stellt eine besonders belastbare Form eines Rastmittels dar, welches in ein einfach konstruierbares Gegenrastmittel in Form der T- förmigen Aussparung eingehängt werden kann. Der Querbalken des T-förmigen Hakens wird hierbei in den Einsteckschlitz an der Absorberabdeckung eingeführt und der senkrechte Stützbalken des T-förmigen Hakens dann entlang des Langlochs bis zu dessen Ende, oder bis zu einer anderweitigen Endlage, durchgeschoben. Eine solche Verbindung baut hierbei besonders flach auf und ist kostengünstig herstellbar, sowie leicht zu bedienen.

In konkreter Ausgestaltung dieser Lösung kann die Absorberabdeckung als Gegenrastelemente für die Rastelemente eines Reflektorelements Festlager und Gleitlager aufweisen, wobei in Längsrichtung ein oder mehrere Festlager in einer Längenposition vorgesehen und an allen anderen Längenpositionen Gleitlager ausgebildet sind.

Hintergrund dieser Überlegungen sind die unterschiedlichen Längenausdehnungen des Materials des Absorbers und des Reflektorelements, welche sich unterscheiden. An einem Festlager, welches sich beispielsweise in der Mitte des Reflektorelements befinden kann, wird das Reflektorelement dann mehr oder weniger unbeweglich an der Absorberabdeckung gehalten, während die in Längsrichtung der Absorberabdeckung beabstandet liegenden Verbindungselemente als Gleitlager gebildet sind, also im eingerasteten Zustand eine Längenausdehnung ausgleichen können. Konkret kann dies konstruktiv dadurch gelöst werden, dass die Gleitlager ein breiteres Langloch aufweisen als die Festlager. Wenn in diesem Fall die Stützbalken der T-förmigen Haken stets die gleiche Breite haben, nämlich derart, dass sie in den Langlöchern der Festlager gleiten können, dann erlaubt dies im eingehängten Zustand eine Längenausdehnung, welche durch eine Querverschiebung des Stützbalkens im Langloch ausgeglichen werden kann. Hierbei sollten die Querbalken der T-förmigen Haken und die korrespondierenden Einsteckschlitze der Gegenrastmittel vorzugsweise so bemessen sein, dass die Querbalken auch bei einer maximalen Auslenkung immer noch auf beiden Seiten des Langlochs aufliegen.

Zur Sicherung der Verbindungselemente in den Einsteckschlitzen kann vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente wenigstens eine Sicherungsfeder aufweisen, welche in einer Endlage des Reflektorelements bezüglich der Absorberabdeckung in den Einsteckschlitz der Absorberabdeckung eingreift, welches einem korrespondierenden Gegenrastelement benachbart angeordnet ist. Hierdurch kann eine Sicherung erfolgen, welche ein unerwünschtes Herausgleiten des Verbindungsmittels aus dem Gegenrastmittel verhindert. Vielmehr muss in einem solchen Fall zunächst die Sicherungsfeder betätigt, also aus dem Sicherungsfenster oder dem Einsteckschlitz der Absorberabdeckung herausgedrückt werden, bevor Rastmittel und Gegenrastmittel wieder entgegen der Einschubrichtung bewegt und letztlich voneinander getrennt werden können.

In konkreter Ausgestaltung kann die Sicherungsfeder als Federlasche aus einer Klebefläche eines Verbindungselements herausgebogen sein. Hilfreich ist es hierfür, wenn die Verbindungselemente aus Federstahl hergestellt sind.

Vorzugsweise können für einen derartigen Sekundärreflektor jeweils zwei oder mehr Reflektorelemente in der Absorberabdeckung parallel zueinander angeordnet sein. Das ursprüngliche einzige, U-förmige Reflektorelement wird dazu in zwei Halbschalen aufgeteilt, wodurch sich die Zugänglichkeit verbessert, da sie von beiden Seiten um das Absorberrohr platziert werden können. Ein für eine Entnahme erforderliches Spiel wird durch einen Zwischenspalt zwischen benachbarten Reflektorelementen erhalten.

Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 einen Sekundärreflektor mit einem Absorbergehäuse und zwei darin angebrachten Reflektorelementen in einer Querschnittsdarstellung,

Figur 2 ein einzelnes Reflektorelement mit daran angebrachten Verbindungselementen in perspektivischer Darstellung,

Figur 3 ein Detail der Figur 2 mit zwei Verbindungselementen,

Figur 4 ein Detail der Figur 3 mit einem Verbindungselement, sowie

Figur 5 das Verbindungselement gemäß Figur 4 nach dem

Einrasten in einem Einsteckschlitz einer Absorberabdeckung in perspektivischer Darstellung.

Figur 1 zeigt einen Sekundärreflektor 1 , welcher im Wesentlichen aus einer Absorberabdeckung 2 und zwei darin angeordneten Reflektorelementen 5 zusammengefügt ist. Der Sekundärreflektor 1 dient in einem Fresnel-Solarfeld dazu, an einem unter dem Sekundärreflektor 1 anzuordnenden, hier nicht gezeigten Absorberrohr vorbei geleitetes Sonnenlicht zu reflektieren und von der Rückseite her nochmals auf das Absorberrohr zurückzuwerfen, um auch diese Strahlung effizient einzusetzen.

Die Reflektorelemente 5 sind hierbei als thermisch gebogene Halbschalen ausgeführt, welche auf ihrer konkaven Reflektorseite 6 hochreflektierend sind und eine konvexe Rückseite 7 aufweisen, an welcher Verbindungselemente 9 angeklebt sind, mit deren Hilfe die Reflektorelemente 5 mit der Absorberabdeckung mechanisch verbunden werden. Ein solches Reflektorelement 5 ist in der Figur 2 dargestellt. Diese weist insgesamt vier Verbindungselemente 9 auf, welche in zwei Reihen übereinander angeordnet und mit der Rückseite 7 dem Reflektorelement 5 verklebt sind. Wie in Figur 3 dargestellt, kontaktieren die Verbindungselemente 9 das Reflektorelement 5 unter Zwischenlage einer Verklebung 8, welche zum einen die Verbindung zwischen dem Verbindungselement 9 und dem Reflektorelement 5 herstellt, zum anderen aber den Zwischenraum zwischen dem Reflektorelement 5 und der später darüberliegenden Absorberabdeckung 2 auffüllt.

Figur 4 zeigt ein Verbindungselement 9 in einem größeren Detailgrad. Das Verbindungselement 9 weist zwei Flächenelemente auf, von denen ein unteres die Klebefläche 10 bildet. Das Halteelement 12 ist hierbei besonders stabil ausgeführt, so dass es sich für eine Aufhängung des Reflektorelements 5 an der Absorberabdeckung 2 eignet. Auf einer Seite des Verbindungselements 9 ist aus der Klebefläche 10 eine Sicherungsfeder herausgearbeitet. Indem das Verbindungselement 9 aus Federstahl hergestellt ist, kann die Sicherungsfeder dazu benutzt werden, in ein Sicherungsfenster der Absorberabdeckung 2 einzugreifen und dort für einen Gegenhalt zu sorgen, so dass ein unbeabsichtigtes Aushängen des Verbindungsmittels 9 aus dem Einsteckschlitz 17 verhindert ist.

Figur 5 zeigt diese Situation. Das Halteelement 12 des Verbindungselements 9 wird durch den Einsteckschlitz 17 durch die Absorberabdeckung 2 geführt und dann entlang eines sich mittig an den Einsteckschlitz 17 anschließenden Langlochs 18 eingeschoben. Die Kontur des Halteelements 12 des Verbindungsele- merits 9 verbindet sich dadurch mechanisch mit dem Material der Absorberabdeckung 2, so dass das anhängende Reflektorelement 5 nicht herabfallen kann. In der eingeschobenen Position wird das Verbindungselement 9 dann gehalten, indem die Sicherungsfeder dann mit ihrem herausgebogenen freien Ende in den Einsteckschlitz 17 eingreift, welcher hierdurch als Sicherungsfenster fungiert. Lediglich durch ein Herabdrücken der Sicherungsfeder unter die Kanten des Einsteckschlitzes 17 wird die Verbindung zwischen dem Rastelement 11 des Verbindungselements 9 und dem Einsteckschlitz 17 der Absorberabdeckung 2 wieder entsichert und das Halteelement 12 kann anschließend wieder entlang des Langlochs 18 in Richtung des Einsteckschlitzes 17 verschoben und über diesen entnommen werden.

Vorstehend beschrieben ist somit ein Sekundärreflektor für einen Fresnel- Kollektor, welcher den Aufwand des Aus- und Einbaus reduziert und die Aus- fallzeiten des Fresnel-Kollektors im Schadensfall minimiert.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Sekundärreflektor 2 Absorberabdeckung

3 Festlager

4 Gleitlager

5 Reflektorelement

6 Reflektorseite 7 Rückseite

8 Verklebung

9 Verbindungselement

10 Klebefläche

11 Rastelement 12 Halteelement

17 Einsteckschlitz

18 Langloch

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1 . Sekundärreflektor für einen Fresnel-Kollektor, umfassend eine Absorberabdeckung (2), welche mit wenigstens einem als Glasformteil gebildeten Reflektorelement (5) mit einer Reflektorseite (6) und einer Rückseite (7) unter Zwischenlage einer an der Rückseite (7) des Reflektorelements (5) angeordneten Verklebung (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklebung (8) zwischen wenigstens zwei Verbindungselementen (9) und der Rückseite (7) des Reflektorelements (5) angeordnet ist, wobei die Verbindungselemente (9) jeweils eine Klebefläche (10) zur flächigen Verbindung mit dem Reflektorelement (5) und ein Rastelement (11 ) zur lösbaren mechanischen Verbindung mit Gegenrastelementen der Absorberabdeckung (2) aufweisen, wobei die Rastelemente (11 ) der Verbindungselemente (9) als T- förmige Haken ausgebildet sind, welche in Gegenrastelemente der Absorberabdeckung (2) in Form von T-förmigen Aussparungen, mit einem Einsteckschlitz (17) und einem sich quer dazu von diesem mittig forterstreckenden Langloch (18), eingreifen.

2. Sekundärreflektor gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberabdeckung (2) als Gegenrastelement für die Rastelemente (11 ) eines Reflektorelements (5) Festlager (3) und Gleitlager (4) aufweist, wobei in Längsrichtung ein oder mehrere Festlager (3) in einer Längenposition vorgesehen sind und an allen anderen Längenpositionen Gleitlager (4) ausgebildet sind.

3. Sekundärreflektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlager (4) ein breiteres Langloch aufweisen als die Festlager (3).

4. Sekundärreflektor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (9) wenigstens eine Sicherungsfeder aufweisen, welche in einer Endlage des Reflektorelements (5) bezüglich der Absorberabdeckung (2) in den Einsteckschlitz (17) oder ein Sicherungsfenster der Absorberabdeckung (2) eingreift, welches einem korrespondierenden Gegenrastelement benachbart angeordnet ist.

5. Sekundärreflektor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsfeder als Federlasche aus einer Klebefläche (10) eines Verbindungselements (9) herausgebogen ist.

6. Sekundärreflektor gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (9) aus Federstahl hergestellt sind.

7. Sekundärreflektor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Reflektorelemente (5) in der Absorberabdeckung (2) parallel zueinander angeordnet sind.