WO2007104490A2 - Solargeneratoren mit schwimmenden hohlkörpern - Google Patents

Solargeneratoren mit schwimmenden hohlkörpern Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a solar power generator with special, formed as a hollow body, sun-ray concentrators, as well as such concentrators themselves.
  • the invention provides to use instead of the troughs elongated cylindrical hollow body, which contain operationally directed to the sun walls, which are formed as concentrator lenses.
  • the remaining areas of the hollow body are advantageously made of plastic materials, the hollow body are characterized very easily.
  • the hollow bodies form tubes which are closed at both axial ends. Since they should advantageously have long lengths, a high bending and torsional stiffness is required, which is not achievable with troughs consisting of open troughs. At the same time the interior of such hollow body is separated from the ambient air, whereby fogging of the inwardly facing wall portions of the concentrator lenses is avoided.
  • the hollow bodies can swim, they can be made very long without suffering deformation. This is contrary to the installation in a floating ring, since the lengths of the hollow body increase within a quadrant of the ring surrounding the hollow body to its radial length.
  • the hollow body experienced in a known manner, together with the surrounding floating ring pivoting from east to west with the azimuthal speed of the sun. They follow the change in the sun's altitude by pivoting about their longitudinal axes.
  • the hollow bodies pivotable through 180 degrees, so that the concentrator lenses are immersed in the water layer, whereby e.g. protected during a sandstorm and cleaned at the same time. Cleaning is intensified when ultrasound is applied to the water.
  • Ideal is a power plant in which instead of a large platform surrounded by a ring three smaller platforms are combined into one unit, whereby the floating hollow body can be so easily formed that they can be replaced by a person.
  • the present invention therefore relates, in a first embodiment, to a solar power generator having modules arranged on a water layer and containing a radiation converter, wherein in each case a multiplicity of modules are combined to form hollow bodies having a wall which is subdivided into light-transmitting and opaque areas ,
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the translucent wall areas are formed as concentrator lenses. In a further embodiment, the invention relates to such a solar power generator, wherein the translucent wall areas are curved.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the translucent wall regions have a channel-shaped cross-section. In a further embodiment, the invention relates to such a solar power generator, wherein the translucent wall portions are spherical shell sections.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the surfaces of the translucent wall areas have a reflection-reducing nano-structure.
  • the invention relates to such a solar power generator, with respect to the concentration lenses breakthroughs in the Hollow body are arranged, whose geometric axes the focus of
  • the invention relates to such
  • Solar power generator wherein the hollow body float within a floating ring and are pivotally mounted about its longitudinal axis.
  • the invention relates to such
  • the invention relates to such
  • the invention relates to such
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the floating ring consists of a plastic material.
  • the invention relates to such
  • the invention relates to such
  • Solar power generator comprising a floating on a water layer hollow body which is pivotable about its longitudinal axis, wherein the region of its wall, which penetrates into the water layer, a part of a
  • Circular cylinder forms.
  • the invention relates to such
  • the invention also relates to said hollow body as an isolated component or as part of the solar power generator, wherein the hollow body yes after Embodiment has a special inner wiring, as described below.
  • the invention also relates to the special wiring of the above hollow body itself.
  • the invention relates to such a wiring, wherein the negative pole of an energy converter is connected to the positive pole of the adjacent energy converter via an insulated conductor which has partially semicircular regions, wherein the ends of the semicircular region are interconnected by a tension spring.
  • the invention relates to such a wiring, wherein a conductor is embedded in its plastic wall and that attached to the energy converter contact elements can be inserted in the region of the apertures mounted in the hollow body mating contacts.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the end portions of a hollow body are formed so that they can be connected to the end portions of another hollow body.
  • the invention further relates to a method for flanging the energy converter to a hollow body, wherein the conductors are pulled through the apertures against the tensile force of the tension spring to the outside and connected to the terminals of the energy converter, before the flanging of the energy converter.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein a part of the walls of the hollow body consists of a material that allows moisture to escape to the outside, but not in the opposite direction.
  • the invention further comprises concentrating on a layer of water concentrators for the use of solar energy, which follow by pivoting about its longitudinal axis of the sun elevation, wherein the pivoting is possible at such a large angle that the Concentrator lens immersed in the water layer.
  • the invention relates to such a solar power generator wherein the water layer is impressed ultrasound.
  • the invention relates to such a solar power generator, with a floating on a water layer ring, wherein the ring is guided in a clamping element between wheels whose axes are oriented approximately vertically.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein one of the wheels is driven by a motor which rotates the ring.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein three clip elements hold together three rings and that the rings are kept at a distance by a wheel engaging on the outer circumference of the rings.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein several stationary rollers roll on the inner circumference of the rings.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein a wheel lying between the rings is designed as a teeth-carrying wheel.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein a wheel lying between the rings is designed as a sprocket and that each of the rings is surrounded by a roller chain fixedly connected to the ring, in which the sprocket engages.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the buoyancy of a pipe, which floats in the water, carries the clamping element.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein three rings are combined into one unit and that in the areas in which two adjacent rings have the smallest distance from each other, a clamp element designed for two rings holds the rings together.
  • the invention relates to such Solar power generator with three rings, which between them include a gusset space in the center of which there is a column, from which emanate three tubes, each carrying a clamp element.
  • the invention relates to such a solar power generator with a tube whose end is connected to a body which is heavier than water.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the water layer for preventing the evaporation carries a film of a chemical whose main component is isobutylene.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the transparent areas of the hollow body made of glass, which carries a plastic layer provided with optical grooves.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the underside of the floating ring and the underside of the hollow body extend on a plane, so that the rotation of a platform can take place even when the water layer is covered with ice.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the lens-forming wall portions are sprayed through the water layer taken from water, which passes through a filter.
  • the invention relates to such a solar power generator, wherein the concentrated radiation is used for direct water splitting.
  • FIG. 1 shows a hollow body closed on all sides.
  • FIG. 2a shows a cross section through FIG. 1 in the lunch position.
  • FIG. 2b shows the cross section of the morning position.
  • FIG. 3 shows a section through the energy converter.
  • FIG. 4 shows the wiring within the hollow body
  • FIG. 5 shows a platform with hollow bodies of different lengths.
  • Figure 6a shows a connecting element for the floating ring.
  • FIG. 6b shows the connecting element in section.
  • Figure 7a shows a power plant with three platforms and a central column.
  • Figure 7b shows the kinematic parts of the Klammereiementes.
  • Figure 8 shows the structure of the drive device in the clamping element.
  • Figure 9 shows the arms between the platforms.
  • FIG. 1 schematically shows a hollow body on the water surface 1.
  • the transparent region 2 forming the lens is part of a cylinder, but may also be channel-shaped or formed as a flat plate.
  • In the lower part of the hollow body there are openings through which energy converters 4 protrude into the interior.
  • At the ends of the hollow body are end plates to which stub axles 5 are attached.
  • prestressed cables for example made of glass or carbon fiber, run between the end disks and can be laminated into the wall, thereby increasing the permissible length of the hollow bodies.
  • the aim is hollow body lengths corresponding to the distance between the partition wall 52 and the ring 51 in Figure 5.
  • the end disks of the hollow bodies are designed such that hollow bodies can be extended by attaching further hollow bodies to the primary hollow body by one or more modular units.
  • FIG. 2a shows the water surface 11 and the hollow body in the lunch position.
  • the surface regions 21 extend on a circular cylinder whose axis 27 passes through the center of gravity. This ensures that this axis has the same distance 26 from the cylindrical part of the wall 21 in each inclined position of the hollow body.
  • the wall portions are preferably made of glass or carbon fiber reinforced plastic material.
  • the wall 21 merges into a transparent area, which is designed as a concentrator lens 22. This area can be designed as a planer or cylindrical body but also channel-shaped.
  • the areas immersed in the water are so dimensioned that the buoyancy generated corresponds to the weight of the hollow body.
  • the hollow body has openings, extend through the outside energy converter 24 into the interior of the hollow body. The generated power is passed through insulated lines through which adjacent energy converters 24 are connected. are, which series connection and group switching are enabled.
  • FIG. 2b shows the same hollow body in the morning position.
  • the concentrating region of the hollow bodies can also consist of glass, which is covered with a plastic layer, which carries the optical groove. Furthermore, it is advantageous if the concentrating wall carries a nanostructure for reducing the scattering losses.
  • FIG. 3 shows a section through an energy converter.
  • the housing consists of a tube piece 34 which is connected to the flange 35. Visible is the secondary optics 36, which evenly distributes the rays impinging on them in the focal area onto the photocell.
  • the photocell-receiving portion 37 dips into the water body 31, resulting in extremely good cell cooling. This is followed by an area 32, which even in the extreme inclination of the hollow body protrudes into the water in the early morning.
  • a window can be provided, which allows the water to penetrate to the outside, but prevents the ingress of water.
  • the invention provides to impart sound waves to the water.
  • To increase the cleaning of the concentrator lenses is ultrasound.
  • the invention also provides for the use of chemical converters in place of photovoltaic energy converters, by means of which it is possible to use the irradiation energy for water splitting.
  • FIG. 4 shows the wiring in the interior of the hollow body.
  • the plus discharge of the left energy converter 46 is connected to the minus discharge of the next energy converter. converter 47, while the negative drain of the energy converter 46 runs to the end of the series connection.
  • the lines on semicircles 40 In an area between two energy converters, for example! 46 and 47 extend the lines on semicircles 40, on the diameter of a helical tension spring 48 is connected to the lines 45a and 45b.
  • the tension spring 48 it is possible that during installation of the energy converter, the terminal ends of the conductors 49a and 49b can be pulled through the opening 49c, so that the energy converter 46 can be electrically connected outside the hollow body before the energy converter 46 is screwed to the hollow body.
  • the tension spring 48 then brings the lines back to the starting position.
  • Figure 5 shows the top view of the floating ring 51, in which mutually parallel hollow body 54 are pivotally mounted about the horizontally extending longitudinal axis of the hollow body.
  • Figure 6a schematically shows the joints 60 between the circular cutouts 61 and 62 of the floating ring, which is composed of circular segments.
  • the connection at a joint 60 is made by a rectangular tube 63 composed of two equal parts, which is glued to the inner walls of the hollow ring.
  • FIG. 6b shows a cross section 64 through the ring.
  • the rectangular tube 63 is glued.
  • a bladder 65 made of a rubber material is inserted, which has a filling opening 66.
  • the bladder 65 is filled with compressed air. It then presses the wall elements of the rectangular tube 63 against the inner walls of the circle segments 61 and 62.
  • FIG. 7 a shows an arrangement in which three platforms 70, 71, 72 are combined to form a triad.
  • the clam elements 73, 74 and 75 are arranged. They are supported by the buoyancy of the tube 76.
  • a concrete weight 77 for fixing to the bottom of the water layer formed by a thermoplastic film. det, which runs at the edges of the water layer over a landfill.
  • Figure 7b shows the top view of a Kiarnrnereiement, which holds the two adjacent floating rings 71a and 73a by clamping together and simultaneously transmits the rotational movement of the gear motor 72 via the sprocket 74 on the two floating rings 71a and 73a.
  • the rollers 76 prevent the migration of these rings in the radial direction, as long as the rings through the
  • a triad is a third one
  • Ring connected to the two rings via two more but motorless clamp elements.
  • FIG. 8 shows a clamping element between the rings of two platforms according to FIG. 7b in vertical section.
  • the sprocket 71 is driven by the geared motor 72 and transmits the torque to the roller chain formed part of the floating rings.
  • the floating rings 71b and 73b are clasped by the sprocket 74 and by the rollers 76 so as to make the total connection of the rings lying horizontally in the body of water 70.
  • the sprocket 74 transmits the force to two roller chains 78 and 79, which are held over extended chain pins 79b in a groove of the rings.
  • Below the device runs a hollow rectangular tube 77 whose lift carries the device.
  • FIG. 9 shows a floating tube 98.
  • the tube 98 is connected to a plate 90 in the central region between three platforms. In the gusset area, the tube is connected to the pillar 97 in the center.
  • This column 97 is mounted on a heavy circular disc 96 which rests on a thermoplastic film 95 but is slidable on this film to the final location. At the end of the pipe this is connected to a concrete weight 94, which prevents emigration and emergence of the pipe.
  • the pipe dips to the waterline 92 in the water body, which is separated by a plastic film from the ground.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Solarstrorngenerator mit speziellen, als Hohlkörper ausgebildeten, Sonnenstrahlen-Konzentratoren, sowie auf derartige Konzentratoren selbst. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Solarstromerzeuger mit auf einer Wasserschicht angeordneten Modulen, die einen Strahlungswandler enthalten, wobei jeweils eine Vielzahl von Modulen zu schwimmenden Hohlkörpern zusammengefasst ist, die eine Wandung aufweisen, die in lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche unterteilt ist.

Description

SOLARGENERATOREN MIT SCHWIMMENDEN HOHLKÖRPERN TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Solarstromgenerator mit speziel- len, als Hohlkörper ausgebildeten, Sonnenstrahlen-Konzentratoren, sowie auf derartige Konzentratoren selbst.
STAND DER TECHNIK
Es sind Solargeneratoren mit Photozellen bekanntgeworden, bei denen dicht beieinander liegende Tröge, die Konzentratorvorrichtungen und Photozellen tragen, auf einer Wasserschicht schwimmen. Beispielhaft sei in diesem Zusammenhang auf die beiden Patentanmeldungen WO 03/034506 und WO 2006/027220 verwiesen, die derartige Solargeneratorensysteme offenbaren, BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung sieht vor, anstelle der Tröge langgestreckte zylindrische Hohlkörper einzusetzen, die betriebsmässig zur Sonne gerichtete Wandungen enthalten, die als Konzentratorlinsen ausgebildet sind. Die übrigen Bereiche der Hohlkörper bestehen vorteilhaft aus Plastikwerkstoffen, die Hohlkörper sind dadurch sehr leicht.
Statisch gesehen bilden die Hohlkörper Rohre, die an beiden axialen Enden geschlossen sind. Da sie vorteilhafterweise grosse Längen aufweisen sollen, ist eine hohe Biege- und Verdrehsteifigkeit erforderlich, die mit aus offenen Wannen bestehenden Trögen nicht erreichbar ist. Gleichzeitig ist das Innere derartiger Hohlkörper von der Umgebungsluft getrennt, wodurch ein Beschlagen der nach innen weisenden Wandbereiche der Konzentratorlinsen vermieden wird.
Da die Hohlkörper schwimmen können sie ohne Verformung zu erleiden sehr lang ausgebildet sein. Dies kommt dem Einbau in einem schwimmenden Ring entgegen, da die Längen der Hohlkörper innerhalb eines Quadranten des die Hohlkörper umgebenden Ringes bis zu seiner radialen Länge zunehmen.
Die Hohlkörper erfahren in bekannter Weise zusammen mit dem sie umgebenden schwimmenden Ring eine Schwenkung von Osten nach Westen mit der azimuthalen Geschwindigkeit der Sonne. Sie folgen der Änderung der Sonnenhöhe durch Schwenkung um ihre Längachsen.
Es ist mögiich, die Hohlkörper um 180 Grad schwenkbar auszulegen, so dass die Konzentratorlinsen in die Wasserschicht eintauchen, wodurch sie z.B. bei einem Sandsturm geschützt sind und gleichzeitig gereinigt werden. Die Reinigung wird intensiviert, wenn dem Wasser Ultraschall aufgeprägt wird.
Optimal ist ein Kraftwerk, bei dem anstelle einer grossen von einem Ring umgebenen Plattform drei kleinere Plattformen zu einer Einheit zusammengefasst sind, wodurch die schwimmenden Hohlkörper so leicht ausgebildet sein können, dass sie durch eine Person ausgewechselt werden können.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher in einer ersten Ausführungsform auf einen Solarstromerzeuger mit auf einer Wasserschicht angeordneten Modulen, die einen Strahlungswandler enthalten, wobei jeweils eine Vielzahl von Modulen zu schwimmenden Hohlkörpern zusammengefasst ist, die eine Wandung aufweisen, die in lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche unterteilt ist.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die lichtdurchlässigen Wandungsbereiche als Konzentratorlinsen ausgebildet sind. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die lichtdurchlässigen Wandbereiche gekrümmt verlaufen.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die lichtdurchlässigen Wandbereiche einen rinnenförmigen Querschnitt aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die lichtdurchlässigen Wandungsbereiche Kugelschalen-Abschnitte sind.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die Oberflächen der lichtdurchlässigen Wandbereiche eine reflektionsmindernde Nano-Struktur aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei gegenüber den Konzentrationslinsen Durchbrüche im Hohlkörper angeordnet sind, deren geometrische Achsen den Fokus der
Konzentratorlinse schneiden.
!n einer weiteren Ausführungsforrn bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, wobei die Hohlkörper innerhalb eines schwimmenden Ringes schwimmen und um ihre Längsachse schwenkbar gelagert sind.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, wobei der schwimmende Ring durch Extrusion gefertigt ist.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, wobei der Querschnitt des schwimmenden Ringes rechteckig ist.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, wobei auf dem Umfang des schwimmenden Ringes eine
Rollenkette verläuft, die fest mit dem Ring verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei der schwimmende Ring aus einem Plastikwerkstoff besteht.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, wobei die Befestigung der Rollenkette über gleichmässig verteilt angeordnete verlängerte Kettenstifte erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, wobei der Ring in Kreisbogenabschnitte unterteilt ist, deren
Enden kurze Rechteckrohre aufnehmen.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, mit einem auf einer Wasserschicht schwimmenden Hohlkörper, der um seine Längsachse verschwenkbar ist, wobei der Bereich seiner Wandung, der in die Wasserschicht eindringt, einen Teil eines
Kreiszylinders bildet.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen
Solarstromerzeuger, wobei die Achse des Kreiszylinders mit der Längsachse des Hohlkörpers zusammenfällt.
Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf den genannten Hohlkörper als isolierter Bestandteil oder als Teil des Solarstromerzeugers, wobei der Hohlkörper ja nach Ausführungsform eine spezielle innere Verdrahtung aufweist, wie sie nachfolgend beschrieben ist. Die Erfindung bezieht isch aber auch auf die spezielle Verdrahtung des oben genannten Hohlkörpers selbst.
In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine derartige Verdrahtung, wobei der Minuspol eines Energiewandlers mit dem Pluspol des benachbarten Energiewandlers über einen isolierten Leiter verbunden ist, der teilweise halbkreisförmige Bereiche aufweist, wobei die Enden des halbkreisförmigen Bereiches durch eine Zugfeder miteinander verbunden sind. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine derartige Verdrahtung, wobei ein Leiter in seine Kunststoffwandung eingebettet ist und dass am Energiewandler angebrachte Kontaktelemente in im Bereich der Durchbrüche im Hohlkörper angebrachte Gegenkontakte eingeschoben werden können.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die Endbereiche eines Hohlkörpers so ausgebildet sind, dass sie mit den Endbereichen eines weiteren Hohlkörpers verbunden werden können.
Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein Verfahren für das Anflanschen der Energiewandler an einen Hohlkörper, wobei die Leiter durch die Durchbrüche gegen die Zugkraft der Zugfeder nach aussen gezogen und mit den Anschlüssen der Energiewandler verbunden werden, bevor das Anflanschen des Energiewandlers erfolgt.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei ein Teil der Wandungen der Hohlkörper aus einem Werkstoff besteht, der Feuchtigkeit nach aussen dringen lässt, jedoch nicht in Gegenrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung ausserdem auf einer Wasserschicht schwimmende Konzentratoren zur Nutzung von Sonnenenergie, die durch Schwenkung um ihre Längsachse der Sonnenelevation folgen, wobei die Schwenkung um einen so grossen Winkel möglich ist, dass die Konzentratorlinse in die Wasserschicht eintaucht.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger wobei der Wasserschicht Ultraschall aufgeprägt wird. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, mit einem auf einer Wasserschicht schwimmenden Ring, wobei der Ring in einem Klammerelement zwischen Rädern, deren Achsen annähernd vertikal ausgerichtet sind, geführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei eines der Räder durch einen Motor angetrieben wird, der den Ring in Drehung versetzt.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei drei Klammerelemente drei Ringe zusammenhalten und dass die Ringe durch ein am äußeren Umfang der Ringe eingreifendes Rad auf Distanz gehalten werden. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei mehrere feststehend gelagerte Rollen am inneren Umfang der Ringe abrollen.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei ein zwischen den Ringen liegendes Rad als ein Zähne tragendes Rad ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei ein zwischen den Ringen liegendes Rad als Kettenrad ausgebildet ist und dass jeder der Ringe von einer mit dem Ring fest verbundenen Rollenkette umgeben ist, in die das Kettenrad eingreift. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei der Auftrieb eines Rohres, das im Wasser schwimmt, das Klammerelement trägt.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei drei Ringe zu einer Einheit zusammengefasst sind und dass in den Bereichen, in denen zwei benachbarte Ringe den geringsten Abstand voneinander aufweisen, ein für zwei Ringe ausgelegtes Klammerelement die Ringe zusammenhält. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger mit drei Ringen, die zwischen sich einen Zwickelraum einschließen, in dessen Zentrum sich eine Säule befindet, von der drei Rohre ausgehen, die jeweils ein Klammerelement tragen.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger mit einem Rohr, dessen Ende mit einem Körper, der schwerer als Wasser ist, verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die Wasserschicht zur Verhinderung der Verdunstung einen Film einer Chemikalie trägt, deren Hauptbestandteil Isobutylen ist. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die lichtdurchlässigen Bereiche der Hohlkörper aus Glas bestehen, das eine mit optischen Rillen versehene Kunststoffschicht trägt. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die Unterseite des schwimmenden Ringes und die Un- terseite der Hohlkörper auf einer Ebene verlaufen, sodass die Drehung einer Plattform auch dann erfolgen kann, wenn die Wasserschicht mit Eis bedeckt ist. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die linsenbildenden Wandbereiche durch der Wasserschicht entnommenes Wasser, welches ein Filter durchsetzt, besprüht werden. In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf einen derartigen Solarstromerzeuger, wobei die konzentrierte Strahlung zur direkten Wasserspaltung Verwendung findet.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die Erfindung soll anhand von Figuren erläutert werden.
Figur 1 zeigt einen allseitig geschlossenen Hohlkörper.
Figur 2a zeigt einen Querschnitt durch Figur 1 in Mittagsposition.
Figur 2b zeigt den Querschnitt der Morgenposition. Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Energiewandler.
Figur 4 zeigt die Verkabelung innerhalb des Hohlkörpers
Figur 5 zeigt eine Plattform mit Hohlkörpern unterschiedlicher Länge.
Figur 6a zeigt ein Verbindungselement für den schwimmenden Ring. Figur 6b zeigt das Verbindungselement im Schnitt. Figur 7a zeigt ein Kraftwerk mit drei Plattformen und einer zentralen Säule. Figur 7b zeigt die kinematischen Teile des Klammereiementes. Figur 8 zeigt den Aufbau der Antriebsvorrichtung im Klammerelement. Figur 9 zeigt die Ausleger zwischen den Plattformen.
Figur 1 zeigt schematisiert einen Hohlkörper auf der Wasserfläche 1. Der die Linse bildende transparente Bereich 2 ist Teil eines Zylinders, kann aber auch rinnenförmig oder als ebene Platte ausgebildet sein. Im unteren Bereich des Hohlkörpers befinden sich Durchbrüche, durch die Energiewandler 4 ins Innere ragen. An den Enden der Hohlkörper befinden sich Endscheiben, an denen Achsstummel 5 befestigt sind. Es ist zweckmässig, wenn zwischen den Endscheiben vorgespannte Seile, zum Beispiel aus Glas- oder Kohlefaser verlaufen, die in die Wandung einlaminiert sein können, wodurch die zulässige Länge der Hohlkörper vergrößert wird. Angestrebt werden Hohlkörperlängen, die dem Abstand zwischen der Trennwand 52 und dem Ring 51 in Figur 5 entsprechen. Die Endscheiben der Hohlkörper sind so ausgebildet, dass Hohlkörper durch Befestigung weiterer Hohlkörper an dem primären Hohlkörper um eine oder mehrere Moduleinheiten verlängert werden können.
Figur 2a zeigt die Wasserfläche 11 und den Hohlkörper in der Mittagsposition. Die Oberflächenbereiche 21 verlaufen auf einem Kreiszylinder, dessen Achse 27 durch den Schwerpunkt führt. Hierdurch wird erreicht, dass diese Achse in jeder Schräglage des Hohlkörpers den gleichen Abstand 26 vom zylindrischen Teil der Wandung 21 aufweist. Die Wandbereiche bestehen vorzugsweise aus mit Glasoder Kohlefaser verstärktem Plastikwerkstoff. Im oberen Bereich geht die Wandung 21 in einen transparenten Bereich über, der als Konzentratorlinse 22 ausgebildet ist. Dieser Bereich kann als planer oder zylindrischer Körper aber auch rinnenförmig ausgebildet sein. Die ins Wasser eintauchenden Bereiche sind so be- messen, dass der erzeugte Auftrieb dem Gewicht des Hohlkörpers entspricht. Der Hohlkörper weist Durchbrüche auf, durch die außerhalb liegende Energiewandler 24 bis ins Innere des Hohlkörpers reichen. Der erzeugte Strom wird durch isolierte Leitungen geleitet, durch die benachbarte Energiewandler 24 miteinander verbun- den sind, wodurch Reihenschaltung und Gruppenschaltung ermöglicht werden.
Figur 2b zeigt den gleichen Hohlkörper in der Morgenposition. Der konzentrierende Bereich der Hohlkörper kann auch aus Glas bestehen, welches mit einer Plas- tikschicht belegt ist, die die optische Rillung trägt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die konzentrierende Wandung eine Nanostruktur zur Verringerung der Streuverluste trägt.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch einen Energiewandler. Das Gehäuse besteht aus einem Rohrstück 34, das mit dem Flansch 35 verbunden ist. Sichtbar ist die Sekundäroptik 36, die die im Fokalbereich auf sie auftreffenden Strahlen gleichmäßig auf die Photozelle verteilt. Der die Photozellen aufnehmende Bereich 37 taucht in den Wasserkörper 31 ein, was zu einer extrem guten Zellenkühlung führt. Darauf folgt ein Bereich 32, welcher auch noch in der extremen Schräglage des Hohlkör- pers am frühen Morgen bis ins Wasser ragt. Um das langfristig unvermeidbare Wassereindringen zu verhindern, kann ein Fenster vorgesehen werden, das das Wasser nach außen durchdringen lässt, das Eindringen von Wasser aber verhindert.
Zur Erhöhung des Wärmeübergangs in stehendem Wasser sieht die Erfindung vor, dem Wasser Schallwellen aufzuprägen. Zur Erhöhung der Reinigung der Konzentratorlinsen eignet sich Ultraschall.
Damit auch bei Frost Strom erzeugt werden kann, ist vorgesehen, dass die Aufla- gefläche der Hohlkörper und der schwimmende Ring auf einer Ebene verlaufen. Damit ist es möglich, die Elemente auf einer Eisdecke zu bewegen.
Die Erfindung sieht auch vor, an die Stelle von photovoltaischen Energiewandlern chemische Wandler einzusetzen, durch die es möglich ist, die Bestrahlungsener- gie zur Wasserspaltung zu nutzen.
Figur 4 zeigt die Verdrahtungen im Innern des Hohlkörpers. Die Plusausleitung des linken Energiewandlers 46 ist mit der Minusausleitung des nächsten Energie- wandlers 47 verbunden, während die Minusausleitung des Energiewandlers 46 bis ans Ende der Reihenschaltung läuft. In einem Bereich zwischen zwei Energiewandlern, zum Beispie! 46 und 47 verlaufen die Leitungen auf Halbkreisen 40, auf deren Durchmesser eine Schrauben-Zugfeder 48 mit den Leitungen 45a und 45b verbunden ist. Durch die Zugfeder 48 ist es möglich, dass beim Einbau des Energiewandlers die Anschlussenden der Leiter 49a und 49b durch den Durchbruch 49c gezogen werden können, damit der Energiewandler 46 außerhalb des Hohlkörpers elektrisch verbunden werden kann, bevor der Energiewandler 46 mit dem Hohlkörper verschraubt wird. Die Zugfeder 48 bringt die Leitungen dann wieder in die Ausgangsposition.
Figur 5 zeigt die Draufsicht auf den schwimmenden Ring 51 , in dem parallel zueinander verlaufende Hohlkörper 54 um die horizontal verlaufende Längsachse der Hohlkörper schwenkbar gelagert sind.
Figur 6a zeigt schematisiert die Stoßstellen 60 zwischen den Kreisausschnitten 61 und 62 des schwimmenden Ringes, der aus Kreissegmenten zusammengesetzt ist. Die Verbindung an einer Stoßstelle 60 erfolgt durch ein aus zwei gleichen Teilen zusammengesetztes Rechteckrohr 63, welches mit den Innenwänden des hoh- len Ringes verklebt ist.
Figur 6b zeigt einen Querschnitt 64 durch den Ring. Im Innern der aneinanderstoßenden Kreissegmente wird das Rechteckrohr 63 eingeklebt. Innerhalb des Rechteckrohres 63 ist eine Blase 65 aus einem Gummiwerkstoff eingelegt, die ei- ne Einfüllöffnung 66 hat. Nach dem Zusammenschieben der Kreissegmente 61 und 62 wird die Blase 65 mit Druckluft gefüllt. Sie presst dann die Wandelemente des Rechteckrohres 63 gegen die Innenwände der Kreissegmente 61 und 62.
Figur 7a zeigt eine Anordnung bei der drei Plattformen 70, 71 , 72 zu einem Triad zusammengefasst sind. An den jeweiligen Berührungsbereichen sind die Klam- merelemente 73, 74 und 75 angeordnet. Sie werden vom Auftrieb des Rohres 76 getragen. Am Ende jedes dieser Rohre befindet sich ein Betongewicht 77 zur Fixierung auf dem Boden der Wasserschicht, der von einer Thermoplast-Folie gebil- det wird, die an den Rändern der Wasserschicht über eine Aufschüttung verläuft.
Figur 7b zeigt die Draufsicht auf ein Kiarnrnereiement, das die zwei benachbarten, schwimmenden Ringe 71a und 73a durch Umklammerung zusammenhält und gleichzeitig die Drehbewegung des Getriebemotors 72 über das Kettenrad 74 auf die beiden schwimmenden Ringe 71a und 73a überträgt. Die Rollen 76 verhindern das Auswandern dieser Ringe in radialer Richtung, solange die Ringe durch den
Wasserkörper in horizontaler Lage gehalten werden. Bei einem Triad ist ein dritter
Ring mit den beiden Ringen über zwei weitere aber motorlose Klammerelemente verbunden.
Figur 8 zeigt ein Klammerelement zwischen den Ringen von zwei Plattformen gemäß Figur 7b im Vertikalschnitt. Das Kettenrad 71 wird vom Getriebemotor 72 angetrieben und überträgt das Drehmoment auf den aus Rollenketten gebildeten Teil der schwimmenden Ringe. Die schwimmenden Ringe 71b und 73b werden von dem Kettenrad 74 und von den Rollen 76 so umklammert, dass die totale Verbindung der in horizontaler Lage im Wasserkörper 70 liegenden Ringe hergestellt wird. Das Kettenrad 74 überträgt die Kraft auf zwei Rollenketten 78 und 79, die über verlängerte Kettenbolzen 79b in einer Rinne der Ringe gehalten sind. Unterhalb der Vorrichtung verläuft ein hohles Rechteckrohr 77 dessen Auftrieb die Vor- richtung trägt.
Figur 9 zeigt ein schwimmendes Rohr 98. Das Rohr 98 ist im Zentralbereich zwischen drei Plattformen an einer Platte 90 angeschlossen. Im Zwickelbereich ist das Rohr mit der Säule 97 im Zentrum verbunden. Diese Säule 97 ist auf einer schweren Kreisscheibe 96 montiert, die auf einer thermoplastischen Folie 95 ruht aber auf dieser Folie zum endgültigen Standort verschieblich ist. Am Ende des Rohres ist dieses mit einem Betongewicht 94 verbunden, welches eine Auswanderung und ein Auftauchen des Rohres verhindert. Das Rohr taucht bis zur Wasserlinie 92 in den Wasserkörper ein, der durch eine Kunststofffolie vom Erdreich getrennt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Solarstromerzeuger mit auf einer Wasserschicht angeordneten Modulen, die einen Strahlungswandler enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Vielzahl von Modulen zu schwimmenden Hohlkörpern zusammengefasst ist, die eine Wandung aufweisen, die in lichtdurchlässige und nicht lichtdurchlässige Bereiche unterteilt ist.
2. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Wandungsbereiche als Konzentratorlinsen ausgebildet sind.
3. Solarstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Wandbereiche gekrümmt verlaufen.
4. Solarstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Wandbereiche einen rinnenförmigen Querschnitt aufweisen.
5. Solarstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Wandungsbereiche Kugelschalen-Abschnitte sind.
6. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der lichtdurchlässigen Wandbereiche eine reflektionsmindernde Nano-Struktur aufweisen.
7. Solarstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber den Konzentrationslinsen Durchbrüche im Hohlkörper angeordnet sind, deren geometrische Achsen den Fokus der Konzentratorlinse schneiden.
8. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper innerhalb eines schwimmenden Ringes schwimmen und um ihre Längsachse schwenkbar gelagert sind.
9. Solarstromerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmende Ring durch Extrusion gefertigt ist.
10. Solarstromerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des schwimmenden Ringes rechteckig ist.
11. Solarstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Umfang des schwimmenden Ringes eine Rollenkette verläuft, die fest mit dem Ring verbunden ist.
12. Solarstromerzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmende Ring aus einem Plastikwerkstoff besteht.
13. Solarstromerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Rollenkette über gleichmässig verteilt angeordnete verlängerte Kettenstifte erfolgt
14. Solarstromerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring in Kreisbogenabschnitte unterteilt ist, deren Enden kurze Rechteckrohre aufnehmen.
15. Solarstromerzeuger mit auf einer Wasserschicht schwimmendem Hohlkörper nach Anspruch 2, der um seine Längsachse verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, das der Bereich seiner Wandung, der in die Wasserschicht eindringt, Teil eines Kreiszylinders bildet.
16. Solarstromerzeuger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Kreiszylinders mit der Längsachse des Hohlkörpers zusammenfält.
17. Verdrahtung des Hohlkörpers nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Minuspol eines Energiewandlers mit dem Pluspol des benachbarten Energiewandlers über einen isolierten Leiter verbunden ist, der teilweise halbkreisförmige Bereiche aufweist, wobei die Enden des halbkreisförmigen Bereiches durch eine Zugfeder miteinander verbunden sind.
18. Verdrahtung des Hohlkörpers nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Leiter in seine Kunststoffwandung eingebettet ist und dass am Energiewandler angebrachte Kontaktelemente in im Bereich der Durchbrüche im Hohlkörper angebrachte Gegenkontakte eingeschoben werden können.
19. Solarstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endbereiche eines Hohlkörpers so ausgebildet sind, dass sie mit den Endbereichen eines weiteren Hohlkörpers verbunden werden können.
20. Verfahren für das Anflanschen der Energiewandler an einen Hohlkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter durch die Durchbrüche gegen die Zugkraft der Zugfeder nach aussen gezogen und mit den Anschlüssen der Energiewandler verbunden werden, bevor das Anflanschen des Energiewandlers erfolgt.
21. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Wandungen der Hohlkörper aus einem Werkstoff besteht, der Feuchtigkeit nach aussen dringen lässt, jedoch nicht in Gegenrichtung.
22. Auf einer Wasserschicht schwimmende Konzentratoren zur Nutzung von Sonnenenergie, die durch Schwenkung um ihre Längsachse der Sonnenelevation folgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkung um einen so grossen Winke! möglich ist, dass die Konzeniratoriinse in die Wasserschicht eintaucht.
23. Solarstromerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserschicht Ultraschall aufgeprägt wird.
24. Solarstromerzeuger mit einem auf einer Wasserschicht schwimmenden Ring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring in einem Klammerelement zwischen Rädern, deren Achsen annähernd vertikal ausgerichtet sind, geführt wird.
25. Solarstromerzeuger nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass eines der Räder durch einen Motor angetrieben wird, der den Ring in Drehung versetzt.
26. Solarstromerzeuger nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass drei Klammerelemente drei Ringe zusammenhalten und dass die Ringe durch ein am äußeren Umfang der Ringe eingreifendes Rad auf Distanz gehalten werden.
27. Solarstromerzeuger nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere feststehend gelagerte Rollen am inneren Umfang der Ringe abrollen.
28. Solarstromerzeuger nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen den Ringen liegendes Rad als ein Zähne tragendes Rad ausgebildet ist.
29. Solarstromerzeuger nach Anspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen den Ringen liegendes Rad als Kettenrad ausgebildet ist und dass jeder der Ringe von einer mit dem Ring fest verbundenen Rollenkette umgeben ist, in die das Kettenrad eingreift.
30. Solarstromerzeuger nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrieb eines Rohres, das im Wasser schwimmt, das Klammerelement trägt.
31. Solarstromerzeuger nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass drei Ringe zu einer Einheit zusammengefasst sind und dass in den Bereichen, in denen zwei benachbarte Ringe den geringsten Abstand voneinander aufweisen, ein für zwei Ringe ausgelegtes Klammerelement, die Ringe zusammenhält.
32. Solarstromerzeuger nach Anspruch 31 mit drei Ringen, die zwischen sich einen Zwickelraum einschließen, in dessen Zentrum sich eine Säule befindet, von der drei Rohre ausgehen, die jeweils ein Klammerelement tragen.
33. Solarstromerzeuger mit einem Rohr nach Anspruch 30 dessen Ende mit einem Körper, der schwerer als Wasser ist, verbunden ist.
34. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserschicht zur Verhinderung der Verdunstung einen Fiim einer Chemikalie trägt, deren Hauptbestandteil Isobutylen ist.
35. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Bereiche der Hohlkörper aus Glas bestehen, das eine mit optischen Rillen versehene Kunststoffschicht trägt.
36. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des schwimmenden Ringes und die Unterseite der Hohlkörper auf einer Ebene verlaufen, sodass die Drehung einer Plattform auch dann erfolgen kann, wenn die Wasserschicht mit Eis bedeckt ist.
37. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die linsenbildenden Wandbereiche durch der Wasserschicht entnommenes Wasser, weiches ein Filter durchsetzt, besprüht werden.
38. Solarstromerzeuger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrierte Strahlung zur direkten Wasserspaltung Verwendung findet.
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