CH710101A1 - Sonnenkollektor. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung zeigt einen Sonnenkollektor mit einer zweidimensionalen Krümmung des eine Anzahl konzentrierender Facetten (106a) aufweisenden Konzentrators (101a) und einer Absorberanordnung für die konzentrierte Sonnenstrahlung, wobei der Konzentrator im Betrieb mehrere Brennbereiche (108) an verschiedenen Orten erzeugt und die Absorberanordnung für alle Brennbereiche wirksam ist. Dadurch kann die konzentrierte Strahlung an die konstruktiven Gegebenheiten der Absorberanordnung angepasst werden, mit der Folge, dass Verluste in der Absorberanordnung vermieden oder vermindert werden.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor zur Konzentration von Sonnenstrahlung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung des Sonnenkollektors nach Anspruch 14.

[0002] Sonnenkollektoren mit einer zweidimensionalen Krümmung sind generell als Dish-Kollektoren bekannt, weisen einen möglichst weitgehend einem Paraboloid angenäherten Konzentrator auf und unterschieden sich von Rinnenkollektoren (die auch Trough-Kollektoren) genannt werden und nur in einer Dimension bzw. Richtung gekrümmt sind.

[0003] Ein Vorteil von Dish-Kollektoren besteht darin, dass diese eine wesentlich höhere Konzentration der Sonnenstrahlung erlauben, als dies bei Rinnenkollektoren der Fall ist, insbesondere dann, wenn das Paraboloid als Grundform für den Konzentrator gut angenähert werden kann. Üblicherweise werden durch Dish-Kollektoren Stirling-Motore angetrieben, welche am Ort des Brennbereiches des Konzentrators angeordnet sind. Ein scharfer Brennpunkt eines Dish-Kollektors, insbesondere mit einem grösseren Konzentrator von 10m, 15m oder mehr Durchmesser ist im Allgemeinen kaum zu erzeugen, und wenn, nur unter ausserordentlichen Kosten, die einen wirtschaftlichen Einsatz solch eines Konzentrators zum Vornherein ausschliessen. Hier ist jedoch ein Dish-Konzentrator bekannt geworden, der einzelne konzentrierende Facetten aufweist, die auf einem gedachten Paraboloid angeordnet sind und auf Grund ihrer Ausbildung einen besonders kleinen Brennbereich eines solchen Konzentrators bewirken, was einer hohen geometrischen Konzentration entspricht. Im Versuch sind mit solchen Konzentratoren schon über 2700 °C bei einer Konzentration von über 2000 Sonnen erreicht worden.

[0004] Mit wachsender Konzentration wachsen auch die Anforderungen an die Absorberanordnung, welche die durch den Konzentrator konzentrierte Strahlung über eine absorbierende Oberfläche absorbiert. Im Fall eines Sterling-Motors oder der Einspeisung der Wärme der konzentrierten Sonnenstrahlung in ein Leitungssystem muss die Absorberanordnung diese Wärme auch bei hoher Konzentration einwandfrei abführen oder, im Fall von Photovoltaischen Zellen, Wärme und Strom, da sich die photovoltaischen Zellen durch die konzentrierte Strahlung erhitzen. Dabei treten in der Absorberanordnung oft Verluste auf, welche die Effizienz des Sonnenkollektors beeinträchtigen.

[0005] Die Absorberanordnung weist notwendigerweise Leitungen für den Kühlmittelkreislauf bzw. Strom und eine Trägerstruktur für alle Elemente einschliesslich der absorbierenden Oberfläche auf, was wiederum in vielen Fällen erschwert, über die Abmessungen der einfallenden, konzentrierten Strahlung eine durchgehende absorbierende Oberfläche vorzusehen, wie es insbesondere beim Einsatz von photovoltaischen Zellen der Fall ist.

[0006] Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sonnenkollektor mit verbesserter Effizienz bereitzustellen.

[0007] Dadurch, dass der Konzentrator mehrere Brennbereiche an verschiedenen Orten erzeugt, kann die Absorberanordung verbessert ausgebildet werden, da deren absorbierende Oberfläche den mehreren Brennbereichen entsprechend problemlos in einzelne absorbierende Flächenabschnitte derart aufteilbar ist, dass Verluste durch die Geometrie der Absorberanordnung, bzw. die Anordnung derer Komponenten, vermieden werden können.

[0008] Dies ermöglicht über die gestellte Aufgabe hinaus, die Absorberanordnung im Hinblick auf den Verlauf der Leitungen (Kühlmittel, Strom) und deren Rahmenstruktur für die Aufhängung ihrer verschiedenen Komponenten zu optimieren, was zu verbesserter Funktion bei geringerem Herstellungsaufwand führt.

[0009] Weiter ermöglicht dies die absorbierenden Oberflächenabschnitte verbessert auszurichten, was zu einem geringeren rim angle φ für den jeweiligen absorbierenden Oberlächenabschnitt und dadurch eine höhere Konzentration erlaubt, was zu einer nochmals gesteigerten Effizienz des Kollektors führt.

[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert.

[0011] Es zeigt: <tb>Fig. 1a<SEP>schematisch einen Dish-Kollektors gemäss dem Stand der Technik, <tb>Fig. 1b<SEP>ein Bild der absorbierenden Oberfläche einer Absorberanordnung gemäss dem Stand der Technik mit einer Matrix von photovoltaischen Zellen, <tb>Fig. 2a<SEP>schematisch die Bestimmung einer Facette eines Dish-Kollektors gemäss dem Stand der Technik, <tb>Fig. 2b<SEP>schematisch am Beispiel der Facette von Fig. 2a die Verlagerung ihres Brennbereichs dadurch, dass ihre Ausrichtung durch die translatorische Verschiebung ihres Paraboloids nach aussen geändert wird, <tb>Fig. 2c<SEP>schematisch am Beispiel der Facette von Fig. 2a die Verlagerung ihres Brennbereichs dadurch, dass ihre Ausrichtung durch die translatorische Verschiebung ihres Paraboloids nach oben geändert wird, <tb>Fig. 2d<SEP>schematisch am Beispiel der Facette von Fig. 2a die Verlagerung ihres Brennbereichs dadurch, dass ihre Ausrichtung durch eine Verkippung ihres Paraboloids im Gegenuhrzeigersinn geändert wird, <tb>Fig. 3a<SEP>schematisch die Bestimmung der Facetten und Facettgruppen eines Dish-Kollektors mit 36 Facetten und 6 Brennbereichen <tb>Fig. 3b<SEP>schematisch die Bestimmung der Facetten und Facettgruppen eines Dish-Konzentrators mit 36 Facetten und 12 Brennbereichen <tb>Fig. 3c<SEP>schematisch die Bestimmung der Facetten und Facettgruppen eines Dish-Konzentrators mit 90 Facetten und 30 Brennbereichen <tb>Fig. 4<SEP>einen als Trumpet ausgebildeten Sekundärkonzentrator, <tb>Fig. 5<SEP>die Facetten eines Konzentrators gemäss Fig. 3a wobei Trumpets vorgesehen sind und deren Anordnung für Brennbereiche auf gleicher Höhe ersichtlich ist, <tb>Fig. 6a<SEP>die Facetten eines Konzentrators gemäss Fig. 3b wobei Trumpets vorgesehen sind und deren Anordnung für Brennbereiche auf gleicher Höhe ersichtlich ist, <tb>Fig. 6b<SEP>eine vergrösserte Ansicht der Trumpets gemäss der Anordnung in Fig. 6a <tb>Fig. 7a<SEP>die Facetten eines Konzentrators gemäss Fig. 3c wobei Trumpets vorgesehen sind und deren Anordnung für Brennbereiche auf verschiedener Höhe ersichtlich ist, und <tb>Fig. 7b<SEP>eine vergrösserte Ansicht der Trumpets gemäss der Anordnung in Fig. 6b .

[0012] Fig. 1 zeigt schematisch einen Dish-Kollektors 100 gemäss dem Stand der Technik, der üblicherweise eine Vielzahl von Facetten 101 aufweist. Der Kollektor 100 umfasst ein Kollektor-Gerüst 102, das auf einem schematisch dargestellten Lager 104 derart verschwenkbar gelagert ist, dass das Gerüst 102 laufend auf die wandernde Sonne ausgerichtet werden kann. Auf der der Sonne zugerichteten Seite des Gerüstes 102 sind eine Vielzahl von Facetten 101 angeordnet, mit einem Konzentrator 103, der einfallende Sonnenstrahlung auf eine Absorberanordnung 108 des Dish-Kollektors 100 konzentriert.

[0013] Wie bereits kurz angedeutet, sind diese Facetten 101 so ausgestaltet, so dass diese im Wesentlichen einen Abschnitt eines Paraboloids nachbilden.

[0014] Die durch die Facetten 101 ausgestaltete Konzentrator 105 des Kollektors 100 weist somit eine zweidimensionale Krümmung auf. Auf Grund der paraboloidischen Ausgestaltung wird ein besonders kleiner Brennbereich eines solchen Kollektors 100 bewirkt, so dass bei der Absorberanordnung 108 bei einer geometrischen Konzentration der Sonnenstrahlung von über 2000 Sonnen Temperaturen von beispielsweise über 2700 °C erreicht werden können. Die an der Absorberanordnung 108 entstehenden Temperaturen müssen über beispielsweise wie im Bild von Fig. 1b gezeigten photovoltaische Zellen 110 abgeführt werden, die sich natürlich auch bei der Produktion von Strom entsprechend erwärmen.

[0015] Wie in Fig. 1b dargestellt, weist eine absorbierende Oberfläche einer Absorberanordnung 108 gemäss dem Stand der Technik photovoltaische Zellen 110 in einer Matrix-Anordnung auf, die mit Kühlleitungen 112 und Stromleitungen 114 betrieblich wirksam gekoppelt sind. Photovoltaische Zellen in Matrix-Anordnung (beispielsweise in 3 x 3, 4 x 4 oder 5 x 5 Matrix-Anordnung) bilden schaltungs- und konstruktionsbedingt zwischenliegende Spalten 113 mit einer Breite von beispielsweise 10 mm. Somit ist im Brennbereich 108 unbenutzte Energieumwandlungsfläche vorhanden, da natürlich die gesamte Oberfläche der Absorberanordnung vom Konzentrator mit konzentrierter Strahlung beleuchtet wird.

[0016] Bei einer aktiven Fläche pro Zelle von beispielsweise etwa 25 cm<2>, sind in einer 3 x 3 Anordnung 225 cm<2>. Die Spalten besitzen bei einer Gesamtlänge von über. 60 cm eine Fläche von über 60 cm<2>. Grob gerechnet stehen damit bei einer solchen Absorberanordnung um die 25% der Fläche für die Energieumwandlung nicht oder vermindert zur Verfügung, da diese Fläche für die Stromproduktion nicht nutzbar ist, aber wohl eine gewisse Wärme aufnimmt. Im Ergebnis entstehen in der Absorberanordnung beträchtliche Verluste.

[0017] Fig. 2a zeigt schematisch eine Möglichkeit für die Bestimmung einer Facette 101 eines Dish-Konzentrators 100, gemäss dem Stand der Technik, wie er in der WO 2011 072 410 offenbart ist. Dabei kann eine Facette 106 eine im Betrieb druckbeaufschlagte Konzentrator-Membran aufweisen, die in verschiedenen Richtungen unterschiedlich gekrümmt ist. Voraussetzung für die zu erreichende paraboloidische Ausgestaltung des Konzentrators 101 ist dabei, dass dessen Aufspannung eine elliptische Geometrie aufweist, die auf den Ort des Einbaus im Paraboloid abgestimmt ist. Die Konstruktion einer Facette 106 ist schematisch und lediglich beispielhaft in Fig. 2a dargestellt, wobei das Paraboloid oder der paraboloidisch ausgestaltete Konzentrator 101 in einem xyz-Koordinatensystem dargestellt ist, sowie deren gestrichelt angedeuteter Grundriss 41 in der xy-Ebene. Die z-Achse fällt dabei mit der Symmetrie-Achsrichtung des Paraboloids 40 zusammen, welches somit senkrecht auf der durch die xy-Ebene gebildeten Grundrissebene steht. Auf einen Grundrisskreis 42, der sich innerhalb des Grundrisses 41 des Paraboloids befindet, wird ein Zylinder 43 gestellt, dessen Längsachse parallel zur z-Achse des Koordinatensystems verläuft. In der Figur ersichtlich sind Mantellinien 44 des Zylinders 43. Da der Grundrisskreis 42 innerhalb des Grundrisses 41 des Paraboloids 101 liegt, durchstösst der Zylinder 43 dieses, wobei der Schnitt der beiden Körper eine Ellipse 46 ist. Die Ellipse 46 wiederum besitzt die gesuchte Geometrie der Aufspannung einer Konzentrator-Membrane derart, dass diese den entsprechenden, durch die Ellipse 46 begrenzten Wandabschnitt des Paraboloids 40 hinreichend annähert.

[0018] Wie bereits eingangs erwähnt, ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Solarkollektor 100 mit verbesserter Effizienz bereitzustellen. Dabei werden die Verluste beim Absorber 108 verringert, indem erfindungsgemäss ein Konzentrator 101 geschaffen wird, der im Betrieb mehrere Brennbereiche an verschiedenen Orten erzeugt und die Absorberanordnung 108 für alle Brennbereiche wirksam ist.

[0019] Dabei können die Brennbereiche beispielsweise in einer Ebene senkrecht zur Symmetrie-Achsrichtung des Konzentrators 101 liegen. Alternativ, können Brennbereiche 108 in Symmetrie-Achsrichtung auf verschiedener Höhe liegen.

[0020] Die Schaffung von mehreren (beispielsweise mindestens zwei) Brennbereichen 202a und 202b ist in Fig. 2b schematisch am Beispiel der Verlagerung des Brennbereichs von Facette 106 von Fig. 2a dargestellt. Die neue Ausrichtung von Facette 106 entspricht der durch die mit Pfeil T schematisch dargestellte translatorische Verschiebung ihres Paraboloids 101 (auch «Grund-Paraboloid») nach aussen in eine neue Position eines ersten verlagerten Paraboloids 101 ́. Ein Grund-Paraboloid definiert somit ein Paraboloid, das einen einzigen Brennpunkt aufweist und zur Konstruktion von Unter-Paraboloiden dient, so dass erfindungsgemäss ein Konzentrator 101 mehrere Brennbereiche aufweist.

[0021] Bei der Translation wird die virtuelle Position des Zylinders 44 auf der X-Achse unverändert belassen. Der Schnitt des Zylinders 43 mit dem ersten verlagerten Paraboloid 101 ́ definiert die elliptische Kurve einer Facette 106 ́, die gegenüber dem Schnitt des Zylinders 43 mit dem Grund-Paraboloid 101 entsprechend beispielsweise in X-Richtung verlagert oder versetzt ist. Der Brennbereich 202a der Facette 106 ist somit ebenfalls translatorisch in Richtung Pfeil T parallel zur X-Achse eines Koordinatensystems in die Position von Brennbereich 202b verlagert. Mit anderen Worten, ein neuer Brennbereich 202b kann man beispielsweise durch die Verlagerung (z.B. translatorische Versetzung) des Grund-Paraboloids 101 erhalten, wobei die Position des Zylinders 43 gegenüber dem Koordinatensystem unverändert bleibt.

[0022] Weiter bezugnehmend auf Fig. 2c ist schematisch am Beispiel der Facette von Fig. 2a die Verlagerung ihres Brennbereichs 202a in die Position von Brennbereich 202c dargestellt. Die Ausrichtung der Facette 106 wird durch die translatorische Verschiebung ihres Grund-Paraboloids 101 in die neue Position eines zweiten Paraboloids 101» nach vertikal oben geändert. Die neue Position der Facette 106 entspricht somit der des zweiten verlagerten Paraboloids 101 ́ ́.

[0023] Der Schnitt des Zylinders 43 mit dem zweiten verlagerten Paraboloid 101 ́ ́ definiert die elliptische Kurve einer Facette 106 ́, die gegenüber dem Schnitt des Zylinders 43 mit dem Grund-Paraboloid 101 entsprechend, lediglich beispielhaft, diesmal in Z-Richtung verlagert oder versetzt ist. Der Brennbereich 202a der Facette 106 ist somit ebenfalls translatorisch in Richtung Pfeil H parallel zur Z-Achse in die Position von Brennbereich 202c verlagert.

[0024] Bezugnehmend auf Fig. 2d ist nun weiter schematisch am Beispiel der Facette 106 die Verkippung in Richtung M ihres Brennbereichs dargestellt, wobei beispielsweise die Ausrichtung der Facette 106 durch die Verkippung ihres Grund -Paraboloids 101 ́ im Gegenuhrzeigersinn geändert wird, in die Position eines dritten verlagerten Paraboloids 101»’ entsprechend. Der Brennbereich 202a der Facette 106 ist somit ebenfalls in Richtung Pfeil M in die Position von Brennbereich 202d gekippt.

[0025] Somit können Paraboloidachsen von Unter-Paraboloiden von Facettgruppen gegenüber der Symmetrie-Achsrichtung des Konzentrators 101 geneigt sind.

[0026] Die mit Bezug auf die in Fig. 2b – 2d beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als einschränkend auszulegen. Demnach können weitere, hier nicht beschriebene Ausführungsformen des Brennpunkts 202a eine beliebige Kombination von Verkippungs- und/oder translatorischen Verlagerungssequenzen umfassen.

[0027] Somit sind verschiedenste Anordnungen von Brennbereichen denkbar. Beispielsweise können Brennbereiche um einen Punkt auf einer Symmetrie-Achsrichtung des Konzentrators 101 herum gruppiert sein.

[0028] Weitere erfindungsgemässe Ausführungsformen umfassen das Verkippen und/oder die translatorische Verlagerung der Facette 106 selber, anstatt oder zusätzlich zu dem Verkippen und/oder der translatorischen Verlagerung des Paraboloids 101.

[0029] Erfindungsgemäss umfasst ein Dish-Kollektor 100 eine Vielzahl von Gruppen von Facetten 106, wobei jede Gruppe von Facetten 106 oder Facettengruppe auf einem nur ihnen gemeinsamen Paraboloid liegen. Einem den Facetten 106 gemeinsamen zugeordneten Paraboloid kann nachfolgend auch Gruppen-Paraboloid genannt werden.

[0030] Jede Facettengruppe konzentriert somit eintreffende Sonnenstrahlung in einem der Gruppe gemeinsamen Brennbereich, wobei der Brennpunkt einer Facette 106 der jeweiligen Gruppe in dem gemeinsamen Brennbereich liegt.

[0031] In einer Ausführungsform liegen die Facetten 106 einer Facettgruppe nebeneinander.

[0032] In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen, können sich verschiedene Facettengruppen überlappen, z.B. derart, dass Facetten 106 teilweise unter oder über einer Gruppe von Facetten einer anderen Facettengruppe liegen.

[0033] Wie in den Fig. 3a – 3c nachfolgend beispielhaft und schematisch dargestellt ist, können die können die Facetten 106 so konstruiert werden, dass die Facetten 106 einer Facettgruppe nebeneinander liegen.

[0034] Fig. 3a zeigt schematisch die Bestimmung von Facetten 106a und Facettgruppen eines Konzentrators 100a, wobei jede Gruppe von 3 nebeneinanderliegenden Facetten 106a auf einem der Gruppe jeweils gemeinsamen Unter-Paraboloid liegt. Jeder in der Figur dargestellte Kreis 1–6, 7–12, 13–18, 16–24, 25–30 und 31–36 stellt eine Durchstossposition der Basis des Zylinders 44 mit dem Grund-Paraboloid dar. Somit wird ein Zylinder 43 entsprechend dem in Fig. 3a dargestellten Musters durch das Grund-Paraboloid gestossen, um somit die 6 Facettgruppen zu bilden. Das Muster von Kreisen kann einen grundsätzlich hexagonalen Grundriss bilden, wobei das geometrische Zentrum O Facetten-frei sein kann. Die dadurch gebildeten Facetten und Facettgruppen sind um das Zentrum O herum so dicht als möglich gepackt. Wie oben beschrieben, kann nun der Brennbereich einer beliebigen 6-er Gruppe von Facetten 106 (z.B. Facetten 1–6) neu bestimmt werden, z.B. durch Verlagerung des Grund-Paraboloids und/oder durch Verlagerung der Facetten selber.

[0035] Fig. 3b zeigt schematisch und lediglich beispielhaft die Bestimmung von Facetten 106b und Facettgruppen eines Dish - Konzentrators 101 mit 36 Facetten und 12 Brennbereichen. Entsprechend wird ein Zylinder 43 entsprechend dem in Fig. 3b dargestellten Musters durch das Grundparaboloid gestossen, um somit die 12 Facettgruppen zu bilden. Das Muster von Kreisen kann wie in Fig. 3a dargestellt einen grundsätzlich hexagonalen Grundriss bilden, wobei wiederum das geometrische Zentrum O Facetten-frei sein kann.

[0036] Fig. 3c zeigt schematisch und lediglich beispielhaft die Bestimmung von Facetten 106c und Facettgruppen eines Dish-Konzentrators 101 mit 90 Facetten und 30 Brennbereichen. Entsprechend wird ein Zylinder 43 entsprechend dem in Fig. 3b dargestellten Musters durch das Grund-Paraboloid gestossen, um somit die 30 Facettgruppen zu bilden. Das Muster von Kreisen kann dabei wie in Fig. 3a und Fig. 3b dargestellt einen grundsätzlich hexagonalen Grundriss bilden, wobei das geometrische Zentrum 0 Facetten-frei beibehalten ist.

[0037] Gemäss der Beschreibung der Fig. 3a – 3b zur Konstruktion der Facettengruppen wird zuerst der virtuelle Zylinder 43 durch das Grund-Paraboloid gestossen, und erst danach die Unter-Paraboloide konstruiert. Jedoch ist diese Sequenz nicht als einschränkend zu interpretieren. Demnach können in einer anderen Konstruktionsweise zuerst die Unter-Paraboloide gebildet und erst danach der Zylinder 43 gemäss einem Muster (virtuell) durchgestossen werden.

[0038] In einer Ausführungsform, weist die Absorberanordnung 108 mehrere Absorberelemente (nicht dargestellt) mit je einer flachen absorbierenden Oberfläche auf, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen, welche beispielsweise senkrecht zur Symmetrie-Achsrichtung verläuft. Somit kann beispielsweise in jedem Brennbereich ein Absorberelement der Absorberanordnung mit einer bevorzugt flachen absorbierenden Oberfläche angeordnet und diese besonders bevorzugt auf die sie beleuchtenden Facetten 106 ausgerichtet sein.

[0039] Verschiedene Brennbereiche 108 lassen sich auch erzeugen, indem Facettengruppen eines Grundparaboloids verlagert werden. Beispielsweise kann die in Fig. 3a dargestellte Gruppe von Facetten 106 (1–6) nach aussen, in Richtung der X-Achse verschoben werden. Somit wird der entsprechende Brennbereich ebenfalls entsprechend verlagert. Mit diesem Ansatz ist dabei zu bemerken, dass die Bewegung des Zylinders 43 mit dem der Facette 106 zusammenfällt, also identisch ist.

[0040] In erfindungsgemässen Ausführungsformen sind in Richtung der konzentrierten Strahlung vor den Brennbereichen Sekundärkonzentratoren vorgesehen, die die äussere Kontur des auf die Absorberanordnung einfallenden Strahlungsflusses definieren. Mit anderen Worten, die Sekundärkonzentratoren sind derart ausgebildet, dass die erwirkte Kontur des Strahlungsflusses wenigstens teilweise der Kontur der jeweiligen absorbierenden Oberfläche (z.B. der photovoltaischen Zelle 110 von Bild in Fig. 1b ) entspricht. Die Sekundärkonzentratoren können beispielsweise als Trumpets ausgestaltet sein. Fig. 4 zeigt schematisch und beispielhaft so einen als Trumpet ausgebildeten Sekundärkonzentrator 400.

[0041] Bezugnehmend auf Fig. 5 sind die Facetten 106a eines Konzentrators 101 gemäss Fig. 3a schematisch dargestellt, wobei als Trumpets ausgestaltete Sekundärkonzentratoren 400 vorgesehen sind und deren Anordnung für Brennbereiche 108 auf gleicher Höhe ersichtlich ist.

[0042] Weiter bezugnehmend auf Fig. 6a sind die Facetten 106b eines Konzentrators gemäss Fig. 3b schematisch und beispielhaft dargestellt, wobei als Trumpets ausgestaltete Sekundärkonzentratoren 400 vorgesehen sind und deren Anordnung für Brennbereiche auf gleicher Höhe ersichtlich ist. Fig. 6b zeigt schematisch eine vergrösserte Ansicht der Trumpets gemäss der Anordnung in Fig. 6a

[0043] In Fig. 7a sind schematisch und beispielhaft die Facetten eines Konzentrators gemäss Fig. 3c dargestellt, wobei wiederum als Trumpets ausgestaltete Sekundärkonzentratoren 400 vorgesehen sind und deren Anordnung für Brennbereiche auf verschiedener Höhe ersichtlich ist. Fig. 7b zeigt schematisch eine vergrösserte Ansicht der Trumpets gemäss der Anordnung in Fig. 7a .

[0044] Die Vielseitigkeit der Anordnung der Brennbereiche erlaubt es somit andernfalls auftretende Verluste durch die Geometrie in der Absorberanordnung 108 zu verringern, ohne dabei die Rahmenstruktur für deren Aufhängung aufwändiger gestalten zu müssen.

[0045] Dadurch sind die auch die absorbierenden Oberflächenabschnitte 110 verbessert auf die reflektierende Strahlung ausrichtbar, was zu einem geringeren rim angle φ für den jeweiligen absorbierenden Oberlächenabschnitt 110, was zu einer nochmals gesteigerten Effizienz des Dish-Kollektors 100 führt.

Claims (16)

1. Sonnenkollektor mit einer zweidimensionalen Krümmung des eine Anzahl konzentrierender Facetten aufweisenden Konzentrators und einer Absorberanordnung für die konzentrierte Sonnenstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Konzentrator im Betrieb mehrere Brennbereiche an verschiedenen Orten erzeugt und die Absorberanordnung für alle Brennbereiche wirksam ist.

2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei Gruppen von Facetten die Sonnenstrahlung in einen gemeinsamen Brennbereich konzentrieren und alle Facetten, die Sonnenstrahlung in den gemeinsamen Brennbereich konzentrieren, als Facettengruppe auf einem nur ihnen gemeinsamen Gruppen-Paraboloid liegen, dessen Brennpunkt im jeweiligen gemeinsamen Brennbereich liegt.

3. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, wobei die Facetten einer Facettgruppe nebeneinander liegen.

4. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, wobei verschiedene Facettengruppen sich überlappen, derart, dass innerhalb einer Facettengruppe Facetten einer anderen Facettengruppe liegen.

5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei die Brennbereiche in einer Ebene senkrecht zur Symmetrie-Achsrichtung des Konzentrators liegt.

6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei die Absorberanordnung mehrere Absorberelemente mit je einer flachen absorbierenden Oberfläche aufweist, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen, welche bevorzugt senkrecht zur Achsrichtung verläuft ist.

7. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei in jedem Brennbereich ein Absorberelement der Absorberanordnung mit einer bevorzugt flachen absorbierenden Oberfläche angeordnet und diese besonders bevorzugt auf die sie beleuchtenden Facetten ausgerichtet ist.

8. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei Brennbereiche in Achsrichtung auf verschiedener Höhe liegen.

9. Sonnenkollektor nach Anspruch 2, wobei Paraboloidachsen von Paraboloiden von Facettgruppen gegenüber der Achsrichtung geneigt sind.

10. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei die mehreren Brennbereiche um einen Punkt auf einer Symmetrie-Achsrichtung des Konzentrators herum gruppiert sind.

11. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, wobei in Richtung der konzentrierten Strahlung vor den Brennbereichen Sekundärkonzentratoren, bevorzugt Trumpets vorgesehen sind, die die äussere Kontur des auf die Absorberanordnung einfallenden Strahlungsflusses definieren.

12. Sonnenkollektor nach Anspruch 11, wobei die Absorberanordnung Absorberelemente mit je einer absorbierenden Oberfläche aufweist, und die Sekundärkonzentratoren derart ausgebildet sind, dass die Kontur des Strahlungsflusses wenigstens teilweise der Kontur der jeweiligen absorbierenden Oberfläche entspricht, (nach dem Konzentrator verändert, Veränderung läuft als Nettofläche auf Kontur abs OF)

13. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dass jede Facette ihrem Ort im Konzentrator entsprechend elliptisch ausgebildet ist, derart, dass ihr Umfang dem Schnitt eines zur Achse parallelen Zylinders mit einem Paraboloid entspricht.

14. Verfahren zur Herstellung eines Sonnenkollektors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Grund-Paraboloid mit dem Durchmesser und dem rim angle φ gemäss dem herzustellenden Konzentrator und in dessen Grundriss die Anordnung seiner Facetten bestimmt werden, in einem weiteren Schritt die Facettengruppen definiert und diesen virtuell ein eigenes Gruppen – Paraboloid zugeordnet wird, in einem nachfolgenden Schritt jedes Gruppen-Paraboloid derart bewegt wird, dass sein Brennpunkt an einem vorbestimmten, der Ausbildung der Absorberanordnung entsprechenden Ort liegt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Gruppen-Paraboloide jeder Facettgruppe translatorisch um den gleichen Abstand von der Achse des Grund-Paraboloids entfernt werden, derart, dass die Brennpunkte jeder Facettgruppe regelmässig, bevorzugt symmetrisch zur Achse angeordnet sind.

16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Facetten definiert werden, indem deren Umfang aus dem Schnitt eines achsparallelen Zylinders mit dem Grund-Paraboloid bestimmt wird, und wobei bevorzugt die Lage der Facetten im Grundriss des Grund-Paraboloids unverändert bleibt, wenn ihr Gruppen-Paraboloid zur Lageänderung ihrer Brennbereiche bewegt wird.