DE29622178U1

DE29622178U1 - Solar system

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Publication number: DE29622178U1
Application number: DE29622178U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: SAMLAND, THOMAS, DIPL.-MATH., DE
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2006-12-21

Description

Beschreibung: SolaranlageDescription: Solar system

Ziel der Anlage ist es, eine wirtschaftlich arbeitende und einfach zu bauende Solaranlage zu konzipieren, die das direkte Sonnenlicht mittels eines oder mehrerer Spiegel oder Linse(n) fokussiert und in einem Receiver in Wärme umwandelt. Dieses Prinzip ist bereits Stand der Technik. Die Besonderheit dieser Anlage liegt in der Receiverform: Es handelt sich hierbei gemäß Schutzanspruch 1 um eine in sich geschlossene Hohlform, die mathematisch gesehen (mindestens) ein Loch besitzt und in die das Licht einstrahlt, jedoch nicht mehr verlassen kann. Vorgeschlagen wird hierfür im Schutzanspruch 2 die Form des Torus. In Figur 1 ist der Effekt schematisch dargestellt: Das Licht strahlt in den hier ringförmigen Receiver ein, kann ihn jedoch nicht mehr verlassen und wird in demselben absorbiert, d.h. in Wärme umgewandelt. Möglich sind nun die Ausgestaltung als Rohrreceiver, d.h. die Wärme wird über die Wand abgeführt, was bei kleinen Anlagen mit geringen Strahlungsleistungen möglich ist (vgl. Bild 3), oder aber als volumetrischer Receiver, der die Wärme an ein Kühlmittel abgibt, das denselben durchströmt (vgl. Bild 2). In diesem Fall ist auch die Wasserdesinfektion möglich.The aim of the system is to design an economical and easy-to-build solar system that focuses direct sunlight using one or more mirrors or lenses and converts it into heat in a receiver. This principle is already state of the art. The special feature of this system lies in the shape of the receiver: According to claim 1, this is a self-contained hollow shape that mathematically has (at least) one hole and into which the light shines but cannot leave. Claim 2 suggests the shape of a torus. The effect is shown schematically in Figure 1: The light shines into the ring-shaped receiver, but cannot leave it and is absorbed in it, i.e. converted into heat. It is now possible to design it as a tube receiver, i.e. the heat is dissipated through the wall, which is possible for small systems with low radiation output (see Figure 3), or as a volumetric receiver, which transfers the heat to a coolant that flows through it (see Figure 2). In this case, water disinfection is also possible.

An erster Stelle der Nutzungsmöglichkeiten dieser Anlage steht natürlich die Umwandlung der eingestrahlten Energie in Wärme und die Nutzung derselben, etwa in Wohnungen oder Büros als Warmwasser oder zur Heizung. Jedoch ist auch eine Umwandlung in Kälte möglich. Natürlich ist nach Schutzanspruch 9 die Umwandlung der Wärme auf konventionellem Wege via Wasserdampf/ Turbine / Generator oder auf thermoelektrischem Wege in elektrische Energie möglich. Als weitere, nicht unwesentliche Möglichkeit ist die Desinfektion von Wasser zu nennen. Dieses kann etwa fur Schwimmbäder ein willkommener Nebeneffekt sein. Darüber hinaus bietet sich hiermit jedoch auch eine excellente Möglichkeit der Desinfektion von Trinkwasser in dezentralen Gebieten mit hoher Sonnenimmission an. Hierzu muß das Wasser das Innere der Hohlform durchfließen, wie etwa in Figur 2 dargestellt.The first possible use of this system is of course the conversion of the radiated energy into heat and the use of this, for example in homes or offices as hot water or for heating. However, it can also be converted into cold. Of course, according to protection claim 9, the conversion of heat into electrical energy is possible in a conventional way via steam/turbine/generator or thermoelectrically. Another, not insignificant possibility is the disinfection of water. This can be a welcome side effect for swimming pools, for example. In addition, this also offers an excellent possibility for the disinfection of drinking water in decentralized areas with high levels of solar radiation. To do this, the water must flow through the interior of the hollow form, as shown in Figure 2.

Für die übrigen Nutzungsvarianten ist ein äußerer Wasserkreislauf, d.h. die (torusförmige) Hohlform befindet sich gemäß Schutzanspruch 76in einem Boiler, den Wasser oder ein anderes Kühlmedium durchfließt, etwa wie in Figur 3 dargestellt.For the other usage variants, an external water circuit is required, i.e. the (torus-shaped) hollow form is located in a boiler through which water or another cooling medium flows, as shown in Figure 3.

Zur Speicherung der Wärmeenergie über einen Zeitraum von einigen Tagen bietet sich bei entsprechender Auslegung der Anlage etwa die Verflüssigung von Salzen an, will man nicht Wasser verwenden (vgl. Schutzansprüche 6 und 7).To store thermal energy over a period of several days, the liquefaction of salts is a suitable option if the system is designed accordingly, if one does not want to use water (see claims 6 and 7).

Da bei Zuführung der Sonnenenergie (schräg) von oben ein Teil der Wärme, die mit Vorliebe nach oben diffiindiert, verloren geht, wird im Schutzanspruch 5 vorgeschlagen, das Licht von unten (vgl. Figur 4) bzw. von schräg unten (Figur 5) dem Receiver aus Schutzanspruch 1 zuzuführen.Since part of the heat, which tends to diffuse upwards, is lost when solar energy is supplied (obliquely) from above, claim 5 proposes supplying the light to the receiver from claim 1 from below (see Figure 4) or from obliquely below (Figure 5).

Im Schutzanspruch 3 wird vorgeschlagen, die Innenwand des Receivers zu verspiegeln, etwa durch eine Verchromung. Befindet sich der Receiver nicht direkt hinter dem Spiegel / der Linse und wird das Licht nicht direkt in den Receiver reflektiert, so kann es von Vorteil sein, um lange Wasserleitungen und damit neben der Pumpenergie die notwendig auftretenden Abwärmverluste zu vermeiden, das Licht in Lichtleitern direkt dem Receiver zuzuführen, auch wenn dieser sich an anderer Stelle etwa in einem Gebäude befindet. Im Schutzanspruch 4 wird dazu vorgeschlagen, totalreflektierende Quarzglaskabel oder innenverspiegelte Rohre zu verwenden. Letztere können darüber hinaus evakuiert sein, um auftretende Abwärmverluste gering zu halten.In claim 3, it is proposed to mirror the inside wall of the receiver, for example by means of chrome plating. If the receiver is not located directly behind the mirror/lens and the light is not reflected directly into the receiver, it can be advantageous to feed the light directly to the receiver in optical fibers in order to avoid long water pipes and thus the necessary waste heat losses in addition to the pumping energy, even if the receiver is located elsewhere, for example in a building. In claim 4, it is proposed to use totally reflective quartz glass cables or internally mirrored pipes. The latter can also be evacuated in order to keep any waste heat losses to a minimum.

Legende:Legend:

(S): direkte Sonneneinstrahlung (P): Parabolspiegel (R): Reflektor spiegel (Q): Quarzglasscheibe (Rc): Receiver (D): Drehachse zur Sonnennachführung (ka): kalter Wärmemittel- Zufluß (wa): warmer Wärmemittel- Abfluß(S): direct sunlight (P): parabolic mirror (R): reflector mirror (Q): quartz glass pane (Rc): receiver (D): axis of rotation for sun tracking (ka): cold heat medium inflow (wa): warm heat medium outflow

Claims

Utility model: Solar system Protection claims:

1. Solar system, characterized in that

the sunlight is bundled (concentrated) by mirrors (flat or parabolic) or lenses (such as Fresnel lenses) and shines into a receiver that consists of a self-contained hollow form, the surface of which, in niathematic-topological terms, has (at least) one hole. This receiver can be used as a tube receiver (see Figure 2) or as a volumetric receiver (see Figure 3).

2. Solar system according to claim 1, characterized in that the receiver is torus-shaped.

3. Solar system according to protection claim 1, characterized in that the inner wall of the hollow-shaped receiver is mirrored.

4. Solar system according to claim 1, characterized in that

the bundled light is guided from the concentrators to the receiver via optical fibers. The optical fibers can be made of quartz glass (total reflection) or internally mirrored tubes. These can also be evacuated to keep waste heat losses to a minimum.

5. Solar system according to protection claim 1, characterized in that

the bundled light is fed to the receiver from below or diagonally below.

6. Solar system according to claim 1, characterized in that

the receiver is located in a boiler, which absorbs and stores the heat generated by means of the cooling medium it contains.

7. Solar system according to claim 6, characterized in that

the cooling medium inside the boiler described in claim 6 consists of 7.a water or
7.b Salt
consists.

8. Solar system according to protection claim 6, characterized in that

Possibly by connecting several solar receivers in series, the coolant water evaporates and electricity is generated by means of a steam turbine connected to an electric generator.