BE1013565A3

BE1013565A3 - Inrichting voor het benutten van zonne-energie.

Info

Publication number: BE1013565A3
Application number: BE2000/0392A
Authority: BE
Original assignee: Suria Holdings Sarl
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2002-04-02

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het benutten van zonne-energie, die een aantal evenwijdige, langwerpige reflextoren (1) bevat, die wentelbaar zijn volgens een in hun lengterichting gerichte meetkundige wentelas, middelen op deze reflectoren (1) te wentelen, minstens één boven deze reflectoren (1) opgestelde collector (3) die een leiding (5) bevat waardoor fluidüm stroomt en een besturingsinrichting (24) die voornoemde middelen (18) zo bestuurt dat ze zonne-energie kunnen opvangen en terugkaatsen naar de collector (3). Minstens een aantal van de reflectoren (1) bevat minstens drie naast elkaar gelegen spiegels (8) die, dwars op de wentelas van de reflector (1), een kleine hoek met elkaar maken.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Inrichting voor het benutten van zonne-energie. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het benutten van zonne-energie, die een aantal evenwijdig aan elkaar gerichte, langwerpige reflectoren bevat, die wentelbaar zijn volgens een in hun lengterichting gerichte meetkundige wentelas, middelen om deze reflectoren te wentelen, minstens   een   boven deze reflectoren opgestelde collector die een leiding bevat waardoor fluidum stroomt en een besturingsinrichting die de middelen om de reflectoren te wentelen zo bestuurt dat ze zonne-energie kunnen opvangen en terugkaatsen naar de collector. 



  Een dergelijke inrichting is beschreven in de internationale octrooiaanvrage WO 99/42765. 



  In deze inrichting zijn de reflectoren vlakke spiegels van bijvoorbeeld 0, 5 m breed, die onder tussenkomst van metalen geraamten zijn vastgemaakt op buizen die zieh volgens hun lengterichting, halverwege hun breedte, uitstrekken. 



  Deze buizen zijn door lagers gelagerd in een gestel zodanig dat ze de draaiassen voor deze spiegels vormen. 



  Op een zelfde leiding kunnen twee of meer in elkaars verlengde gelegen vlakke spiegels zijn vastgemaakt. 



  Elke vlakke spiegel weerkaatst een bundel evenwijdige zonnestralen naar de leiding van de collector waardoor het fluïdum stroomt dat wordt opgewarmd. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Het beste resultaat wordt uiteraard verkregen indien al de stralen van de bundel rechtstreeks op de leiding vallen. 



  Aangezien de diameter van de collectorbuis zo klein mogelijk moet zijn om warmteverliezen aan het oppervlak te beperken, zou dit voor gevolg hebben dat de spiegels zeer smal moeten zijn, waardoor de inrichting duur is. 



  Vandaar dat de collector meestal ook een spiegel bevat die de stralen die naast de leiding vallen, naar deze leiding terugkaatst. Deze spiegel of concentrator veroorzaakt evenwel schaduw op eronder gelegen spiegels, zodat ook deze concentrator zo klein mogelijk moet zijn. 



  De breedte die deze concentrator, of meer bepaald zijn naar onder gerichte opening, moet bezitten, wordt vooral bepaald door de uiterste spiegels die naar deze laatste weerkaatsen, aangezien deze spiegels de grootste helling bezitten en dus de grootste hoek maken met het horizontale vlak. 



  In horizontale richting gezien, is de breedte van de stralenbundel des te groter naarmate de richting van de weerkaatste bundel verder afwijkt van de verticale. 



  Bij een oost-west richting van de spiegels, is het vooral in de winter, waarbij de zon het laagst staat, dat de helling van deze buitenste spiegels het grootst is. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 In de praktijk mogen de spiegels niet breder zijn dan 10 cm met een leiding van de collector met een diameter van 15 cm en niet breder dan 25 cm met een leiding van 22 cm. 



  Door de relatief kleine breedte van de spiegels is dus, per breedte van de spiegelconstructie onder een collector, een groot aantal spiegels nodig die daarenboven allemaal moeten gewenteld worden om de zon te volgen. Hierdoor is deze inrichting vrij duur. 



  De uitvinding heeft een inrichting voor het benutten van zonne-energie als doel die deze nadelen niet bezit en eenvoudiger van constructie is. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat minstens een aantal van de wentelbaar opgestelde reflectoren minstens twee, en bij voorkeur minstens drie, naast elkaar gelegen spiegels bevatten die, dwars op de wentelas van de reflector, een kleine hoek met elkaar maken. 



  Een door een reflector weerkaatste bundel wordt als het ware in evenveel kleinere bundels gesplitst als er spiegels zijn, en de globale weerkaatste stralenbundel van de reflector is enigszins convergerend. 



  De totale breedte van de reflector kan ongeveer 1, 5 m bedragen. Het aantal naast elkaar gelegen spiegels per reflector kan tussen 2 en 8   variëren   en de breedtes van de spiegels dus tussen 75 cm en 18, 75 cm. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  Bij voorkeur bevat elke reflector een drager, bij voorkeur uit kunststof, bijvoorbeeld stijf kunststofschuim zoals polyurethaanschuim, waartegen de spiegels zijn bevestigd. 



  Deze drager, die bijvoorbeeld onder tussenkomst van dwarsbalken of dergelijke op een buis bevestigd is die zich volgens de meetkundige wentelas uitstrekt, kan gemakkelijk zeer nauwkeurig vervaardigd worden, waarbij de helling van de vlakken waartegen de vlakke spiegels worden vastgemaakt, voor elke reflector door middel van een computer nauwkeurig kan worden bepaald. 



  De drager is in zijn lengterichting horizontaal, maar strekt zieh in zijn dwarsrichting uit volgens een vlak dat een hoek   a   maakt met het horizontale vlak die gelijk is aan :   [0, 5   (bgtg   H/B)-90 -O],   waarin : H de hoogte is van het midden van de leiding van de collector boven het horizontale vlak van de reflectoren wanneer deze allemaal in horizontale stand zouden zijn gewenteld ; B de afstand is tussen het midden van de reflector en de projectie op het horizontale vlak van de leiding van de collector ;   0   de invalshoek van de zonnestralen is ten opzichte van de verticale. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 Indien de spiegels van een reflector geen hoek ten opzichte. van elkaar zouden maken, zouden ze in voornoemd vlak zijn gelegen.

   Ze maken evenwel een kleine hoek ten opzichte van elkaar, waarbij de helling van de spiegels, die zijwaarts ten opzichte van het midden van de drager zijn gelegen, een hoek maken ten opzichte van voornoemd vlak waarin de reflector zieh uitstrekt die gelijk is aan : 
 EMI5.1 
 indien de spiegel hoger is gelegen dan het midden van de reflector ; of, indien de spiegel lager is gelegen dan dit midden : 
 EMI5.2 
 waarin : m de afstand is van het midden van de spiegel tot het midden van de reflector, gemeten in het vlak van de reflector ; D de afstand is tussen het midden van de reflector en het midden van de leiding van de collector ; en 8 de hoek is tussen de loodrechte op het vlak van de drager en de richting van de bundel zonnestralen die op de reflector valt. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een inrichting voor het benutten van zonne-energie volgens de 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een vooraanzicht weergeeft van een inrichting voor het benutten van   zonne-energie.   volgens de uitvinding ; figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 met F2 is aangeduid ; figuur 3 op nog grotere schaal een vooraanzicht weergeeft van een reflector uit de inrichting van de vorige figuren ; figuur 4 een bovenaanzicht weergeeft van een gedeelte van de reflector van figuur 3. 



  De inrichting voor het benutten van zonne-energie weergegeven in figuur 1 bevat in hoofdzaak een aantal, in het weergegeven voorbeeld zestien reflectoren 1 die wentelbaar op een gestel 2 zijn vastgemaakt en een collector 3 die in het midden boven de groep reflectoren 1 aan een portalen 4 is opgehangen. 



  De collector 3 bestaat uit een horizontale leiding 5 waardoor op te warmen fluidum stroomt, bijvoorbeeld een stalen buis die omgeven is door een dubbelwandige glazen buis tussen de wanden waarvan een vacuüm heerst, en een gebogen concentratorspiegel 6 die als een kap boven de leiding 5 is opgesteld en de opgevangen zonnestralen naar de leiding 5 weerkaatst. 



  Deze concentratorspiegel 6 is door beugels 7 aan de portalen 4 opgehangen. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 De reflectoren 1 bestaan elk uit een aantal evenwijdige vlakke spiegels 8, in het weergegeven voorbeeld acht, die rusten op een drager 9 uit stijf kunststofschuim, bij voorkeur uit polyurethaanschuim, die vastgemaakt is aan dwarsbalken 10 die door middel van beugels 11 vastgemaakt zijn aan een in de lengterichting gerichte buis 12 die de reflector 1 draagt. 



  De spiegels 8 worden tegen de drager 9 vastgehouden door bouten 13 die in de dwarsbalken 10 vastgeschroefd of vastgeklemd zijn, en tussen twee naburige spiegels 8 en langs de buitenste randen van de buitenste spiegels 8 naar boven uitsteken, en moeren 14 die op de uitstekende uiteinden van de bouten 13 geschroefd zijn en bijvoorbeeld onder tussenkomst van een elastische ring 15 tegen de bovenzijde van de spiegels 8 drukken, zoals in detail in figuren 3 en 4 is weergegeven. 



  Ter plaatse van elke bout 13 is in de rand van de spiegel 8 een kleine uitsnijding 16 aangebracht waardoor de spiegel 8 in zijn lengterichting wat kan verschuiven ten opzichte van de bout 13, om het uitzetten van de spiegel 8 toe te laten. 



  De buis 12 is naast de uiteinden van de reflector 1 in lagers 17 gelagerd die op het gestel 2 zijn opgesteld, waardoor de reflector 1 wentelbaar is. 



  Op   een   zelfde buis 12 kunnen meerdere reflectoren 1 met dezelfde constructie en dwarsdoorsnede in elkaars verlengde zijn vastgemaakt. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 De reflectoren 1 zijn samen wentelbaar door middelen 18 die middelen zijn cm de buizen 12 te wentelen, in functie van de stand van de zon 19. 



  Deze middelen 18 bevatten bijvoorbeeld een kettingwiel 20 op elke buis 12 en een eindloze ketting 21 die zieh omheen de kettingwielen 20 en een kettingwiel 22 op de as van een motor 23 uitstrekt. 



  De motor 23 wordt bestuurd door een besturingsinrichting 24 zodanig dat de reflectoren 1 de zon 19 volgen en zonnestralen terugkaatsen naar de collector 3. 



  Bij oost-west opgestelde reflectoren 1 wentelen deze laatste enkel in functie van het seizoen. 



  Elk van de reflectoren 1 wordt zo opgesteld dat hij zieh in zijn geheel uitstrekt in een vlak V, dat in de praktijk evenwijdig is aan het vlak van de vlakke onderzijde van de drager 9, loodrecht gericht is op de bissectrice van de hoek   2Ò   tussen de richting van de invallende zonnestralen en de richting waarin ze naar het midden van de leiding 5 van de collector 3 worden teruggekaatst. 



  De drager 9 is in zijn lengterichting horizontaal, maar strekt zieh in zijn dwarsrichting uit volgens een vlak dat evenwijdig is aan het vlak V waarin de reflector 1 zieh in zijn geheel uitstrekt en dat een hoek a maakt met het horizontale vlak die gelijk is aan : 
 EMI8.1 
 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 waarin : H de hoogte is van het midden van de leiding 5 van de collector 3 boven het horizontale vlak van de reflectoren 1 wanneer deze allemaal in horizontale stand zouden zijn gewenteld ; B de afstand is tussen het midden van de reflector 1 en de projectie op het horizontale vlak van de leiding 5 van de collector   3 ;   de invalshoek van de zonnestralen is ten opzichte van de verticale. 



  De helling van de spiegels 8 die zijwaarts ten opzichte van het midden van de drager 9 zijn gelegen, maken een hoek ssl ten opzichte van voornoemd vlak V waarin de reflector 1 zieh uitstrekt die gelijk is aan : 
 EMI9.1 
 indien de spiegel 8 hoger is gelegen dan het midden van de   reflector l ;   of, indien de spiegel 8 lager is gelegen dan dit midden, een hoek ss2 die gelijk is aan : 
 EMI9.2 
 waarin :

   m de afstand is van het midden van de spiegel 8 tot het midden van de reflector   1,   gemeten in het vlak van de reflector   1 ;   

 <Desc/Clms Page number 10> 

 D de afstand is tussen het midden van de reflector 1 en het midden van de leiding 5 van de collector   3 ;   en 8 de hoek is tussen de loodrechte op het vlak V van de reflector 1 en de richting van de bundel zonnestralen die op de reflector 1 valt. 



  De hoeken   ss1   en ss2 hangen dus af van de ligging van de spiegel 8. De spiegels 8 van een reflector 1 maken dus verschillende hoeken ten opzichte van het vlak V van de reflector 1 en maken dus een kleine hoek met elkaar. 



  Wanneer het aantal spiegels 8 oneven is, is de middelste evenwijdig aan het vlak V van de reflector 1. 



  Wanneer zoals weergegeven in de figuren het aantal spiegels paar is, maken de twee spiegels 8 aan weerszijden van het midden van de drager 9 reeds een kleine hoek ssl of ss2 met het vlak V van de reflector 1. 



  In figuur 2 worden enkel de middelste twee spiegels 8 van een reflector 1 weergegeven, waarbij, om duidelijk de verschillende hoeken te kunnen aanduiden, de hellingen zowel van de reflector 1 in zijn geheel als van de spiegels 8 op deze reflector 1 sterk overdreven werden weergegeven. 



  De hoek   ssl   of ss2 die de spiegels 8 van een reflector 1 moeten hebben ten opzichte van het vlak V van de reflector   1,   wordt met een computer nauwkeurig bepaald en met een computer gestuurde machine wordt een matrijs gebouwd voor het vervaardigen van de drager 9 uit kunststofschuim. 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 Deze drager 9 wordt vervaardigd met een buitenzijde die verdeeld is in vlakke stroken met hellingen overeenkomend met de hoeken   ss1   en ss2 van de spiegels 8. 



  Deze drager 9 wordt op de dwarsbalken 10 geplaatst en doorheen de drager 9 worden in elke dwarsbalk 10 een aantal bouten 13 geschoten. 



  Deze bouten 13 kunnen ook vooraf aan de dwarsbalken 10 vastgemaakt zijn, bijvoorbeeld eraan gelast indien de dwarsbalken 10 van metaal zijn, waarbij dan de drager 9 over de bouten 13 wordt geduwd. 



  Door het aanschroeven van de moeren 14 worden de spiegels 8 vastgezet. 



  Doordat de bouten 13 ter plaatse van een uitsnijding 16 in een uiterste spiegel 8 of in twee tegenover elkaar gelegen uitsnijdingen in twee naburige spiegels 8 zijn gelegen, is een uitzetting of inkrimping van de spiegels 8 in hun lengterichting mogelijk. 



  Doordat elke reflector 1 meerdere spiegels 8 bevat die onder een kleine hoek ten opzichte van elkaar zijn opgesteld, worden de naar de collector 3 weerkaatste zonnestralen enigszins geconvergeerd, zodat deze collector en de leiding 5 ervan kleiner kunnen zijn dan met een even grote reflector 1 met   een   vlakke spiegel. 



  Het aantal spiegels 8 per reflector 1 moet niet noodzakelijk acht zijn zoals weergegeven in de figuren. In 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 de praktijk zal het aantal tussen drie en acht zijn gelegen. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke inrichting voor het benutten van zonneenergie kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies. 1. - Inrichting voor het benutten van zonne-energie, die een aantal evenwijdig aan elkaar gerichte, langwerpige reflectoren (1) bevat, die wentelbaar zijn volgens een in hun lengterichting gerichte meetkundige wentelas, middelen om deze reflectoren (1) te wentelen, minstens een boven deze reflectoren (1) opgestelde collector (3) die een leiding (5) bevat waardoor fluidum stroomt en een besturingsinrichting (24) die de middelen (18) om de reflectoren (1) te wentelen zo bestuurt dat ze zonneenergie kunnen opvangen en terugkaatsen naar de collector (3), daardoor gekenmerkt dat minstens een aantal van de wentelbaar opgestelde reflectoren (1) minstens drie naast elkaar gelegen spiegels (8) bevat die,

dwars op de wentelas van de reflector (1), een kleine hoek met elkaar maken.
2.-Inrichting volgens conclusie l, daardoor gekenmerkt dat elke wentelbaar opgestelde reflector (1) minstens twee, en bij voorkeur minstens drie, naast elkaar gelegen spiegels (8) bevat die, dwars op de wentelas van de reflector (1), een kleine hoek met elkaar maken.
3.-Inrichting volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de totale breedte van de reflector (1) ongeveer 1, 5 m bedraagt.
4.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat het aantal spiegels (8) per reflector (1) tussen twee en acht is gelegen. <Desc/Clms Page number 14>
5.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat elke reflector (l) een drager (9) bevat waartegen de naast elkaar gelegen spiegels (8) van deze reflector (1) zijn bevestigd.
6.-Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat elke reflector (1) een drager (9) uit kunststof bevat.
7.-Inrichting volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat hij een drager (9) uit stijf kunststofschuim, zoals polyurethaanschuim, bevat.
8.-Inrichting volgens een van de conclusies 5 tot 7, daardoor gekenmerkt dat de drager (9) onder tussenkomst van dwarsbalken (10) of dergelijke op een buis (12) bevestigd is die zieh in het verlengde van de meetkundige wentelas uitstrekt.
9.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de reflector (1) in zijn lengterichting horizontaal is, maar in zijn geheel in de dwarsrichting een hoek (a) maakt met het horizontale vlak die gelijk is aan : EMI14.1 waarin : H de hoogte is van het midden van de leiding (5) van de collector (3) boven het horizontale vlak van de <Desc/Clms Page number 15> reflectoren (1) wanneer deze allemaal in horizontale stand zouden zijn gewenteld ; B de afstand is tussen het midden van de reflector (1) en de projectie op het horizontale vlak van de leiding (5) van de collector (3) ; 0 de invalshoek van de zonnestralen is ten opzichte van de verticale.
10.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de helling van de spiegels (8) van een reflector (1) die zijwaarts ten opzichte van het midden van de drager (9) zijn gelegen een hoek (ssl) maken ten opzichte van het vlak (V) waarin de reflector (1) zieh uitstrekt die gelijk is aan : EMI15.1 indien de spiegel (8) hoger is gelegen dan het midden van de reflector (l) ; of, indien de spiegel (8) lager is gelegen dan dit midden, een hoek (ss2) ten opzichte van voornoemd vlak (V) van de reflector (1) maakt die gelijk is aan : EMI15.2 waarin :

m de afstand is van het midden van de spiegel (8) tot het midden van de reflector (1), gemeten in het vlak (V) van de reflector (l) ; <Desc/Clms Page number 16> D de afstand is tussen het midden van de reflector (1) en het midden van de leiding (5) van de collector (3) ; en 8 de hoek is tussen de loodrechte op het vlak (V) van de reflector (1) en de richting van de bundel zonnestralen die op de reflector (1) valt.