VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTISCHEN SPIEGELS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Spiegels, insbesondere für einen Solarkollektor, wobei eine Spiegelscheibe, welche eine Reflexionsseite und eine Klebeseite aufweist, auf eine Trägerkonstruktion aufgebracht wird.

Diese Einheit aus Spiegel und Trägerkonstruktion wird im Weiteren als Heliostat bezeichnet.

Solche konzentrierenden Solarkollektoren sind bereits seit langem bekannt. Gewöhnlich werden diese dadurch hergestellt, dass eine Spiegelfolie auf einer Trägerkonstruktion aufgeklebt wird. Ein solches Verfahren ist auch in der DE 38 32 961 Al beschrieben. Der Erfindung lag dabei die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu finden, mittels dessen eine Verkle- bung bestimmter Foliensorten, die zuvor nicht zu verkleben waren, ermöglicht wird.

Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die zu verwendenden Folien zunächst durch Hitzeeinwirkung angeschmolzen wer- den, dann mit einem Kleber versehen und schließlich durch Aufeinanderpressen der Folienflächen in Kontakt gebracht werden. Die auf diese Weise in ihrem Zuschnitt auf eine Unterfläche aufgebrachte Folie wird anschließend auf eine Trägerkonstruktion montiert, welche im Wege einer Feinjustierung auf die Erfordernisse angepasst wird.

Solarthermische Kraftwerke arbeiten üblicherweise mit einer Spiegelanordnung und einem Wärmeaufnehmer, dem so genannten

Receiver. Hier unterscheidet man zwischen einachsig und zweiachsig nachgeführten Systemen. Die Heliostaten des Heliostatenfeldes werden mithilfe von Motoren so geführt, dass darauf einfallendes Sonnenlicht reflektiert und auf den über den Spiegeln erhöht situierten Receiver gelenkt wird. Der Receiver weist bei einem einachsigen System ein oder mehrere Absorberrohre auf, bei einem zweiachsigen System ein Rohrbündel oder einen volumetrischen Absorber auf. Dieser absorbiert die durch die Heliostaten konzentrierte Solarstrahlung und leitet mithilfe eines hindurchströmenden Mediums diese in Wärme umgewandelte Energie weiter. Im Laufe des Tages werden die Heliostaten je nach Sonnenstand so nachgeführt, dass das Sonnenlicht stets auf den Receiver einfällt.

Unter anderem werden solche Heliostaten so gefertigt, dass ihre Trägerkonstruktion der Sollform des Spiegels möglichst genau entspricht und der Spiegel selbst auf dieser Konstruktion befestigt wird, so dass sich seine Sollform einstellt. Die Spiegelscheibe selbst wird bei geringer Krümmung durch eine elastische Zwängung, bei größeren Krümmungen auch durch thermische Verformung in die benötigte Form gebracht.

Die richtige Lenkung des Sonnenlichts erfordert eine sehr große Genauigkeit bei der Herstellung der verwendeten HeIi- ostaten. Die Spiegel weisen je nach Entfernung zum Receiver eine bestimmte Krümmung auf. Um einen möglichst hohen Ertrag zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Krümmungsparameter der Spiegelfläche möglichst exakt eingehalten werden. Problematisch ist dabei, dass die Herstellung eines so genau- en Spiegels technisch bislang nur mit sehr großem Aufwand realisierbar war, da schon die Trägerkonstruktion diesen Genauigkeitsanforderungen genügen musste.

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Daher ist die Lösung bekannt, einen Spiegel mit mittelmäßiger Genauigkeit herzustellen und diesen im Wege der Feinjustage genau anzupassen. Diese Methode stellt sowohl große Anforderungen an das Material der Trägerkonstruktion, als auch an die Techniker, welche die Feinjustage durchführen.

Es ist notwendig, an der Trägerkonstruktion einzelne einstellbare Punkte zu definieren, die sich über Justageschrau- ben feinabstimmen lassen. Für die optimale Einstellung der Kollektoren ist der Einsatz von Fachpersonal erforderlich, was große Kosten verursacht.

Gerade in Zeiten steigender Energiekosten entwickeln sich Solarthermische Kraftwerke zu einer lohnenswerten Alternative zu fossilen Brennstoffen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Spiegels bereitzustellen, das ohne Einbußen an Genauigkeit auf eine Feinjustage der Spiegel nach deren Herstellung verzichten kann und das eine preiswerte massenhafte Herstellung solcher Spiegel ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe mithilfe des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs . Sinnvolle Ausgestaltungen die- ses Verfahrens können den ünteransprüchen entnommen werden.

Erfindungsgemäß wird zur Herstellung eines optischen Spiegels, insbesondere eines Heliostaten für einen konzentrierenden Solarkollektor, eine Spiegelscheibe verwendet, welche auf eine Sollform aufgebracht wurde. Dabei befindet sich die reflektierende Seite in Anlage zu der Sollform. Die Sollform stellt einen Abdruck der für den jeweiligen Spiegel idealen Krümmung dar, so dass durch die direkte Anlage der Scheibe an

- A - die Sollform die Spiegelscheibe ebenfalls in ihre endgültige Form, insbesondere in ihre endgültige Krümmung gebracht wird.

Damit die Spiegel, aus welchen das Solarthermische Kraftwerk besteht, der Sonne nachgeführt werden können, werden sie auf Trägerkonstruktionen aufgebaut, welche so schwenkbar sind, dass stets die größtmögliche Energie an den Receiver weitergeleitet wird. Die Spiegelscheibe wird unter Zwischenlage von Klebemittel auf die Trägerkonstruktion aufgesetzt. Dabei ver- bleibt die Scheibe an der Sollform, so dass sie ihre ideale Form beibehält. Das plastische Klebemittel verbindet die Scheibe mit der Trägerkonstruktion, so dass die Scheibe nach dem Erhärten des Klebemittels in ihrer aktuellen Position gehalten ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zunächst die Trägerkonstruktion mit Klebemittel versehen und anschließend die Spiegelscheibe in das Klebemittel hinein gedrückt wird. Das Klebemittel weicht aus, während die Spiegelscheibe in enger Anlage formschlüssig auf der Sollform aufgenommen ist und diese Form durch die Stützung der Sollform auch beibehält. In dieser Lage verbleibt die Spiegelscheibe mit der Sollform zumindest bis das Klebemittel wenigstens annähernd ausgehärtet ist. Nach dem Entfernen der Sollform weist die Spiegel- scheibe immer noch die Form der Sollform auf, welche der idealen Krümmung für den Spiegel weitestgehend entspricht.

Eine Applikation des Klebemittels, beispielsweise auf der Trägerkonstruktion muss nicht flächig erfolgen. Es genügt mithin, das Klebemittel an einzelnen Tragpunkten aufzutragen und somit die Scheibe nur an vorgegebenen Punkten zu halten. Dadurch wird einerseits Klebemittel eingespart und andererseits kann das vor dem Druck der aufgesetzten Spiegelscheibe

ausweichende Klebemittel so in die Zwischenräume zwischen den Tragpunkten fließen.

Nachdem keine Feinjustage notwendig ist, bietet es sich an, eine starre Trägerkonstruktion für die Montage der Spiegelscheibe zu verwenden. Diese Trägerkonstruktion muss durch das Verfahren nicht den hohen Genauigkeitsansprüchen der Sollform entsprechen, da die Toleranzen von dem Klebemittel ausgeglichen werden. Auch eine nachträgliche Feinjustage entfällt erfindungsgemäß, was eine zusätzliche Vereinfachung der Konstruktion darstellt und gleichzeitig zu einer Kosteneinsparung bei der Herstellung der Trägerkonstruktionen führt.

Begünstigt wird die Festigkeit der Spiegelscheibe zusätzlich dadurch, dass die Scheibe aus einem steifen, jedoch biegsamen Material besteht. Würde eine zu weiche Scheibe verwendet, so könnte eine nachträgliche Verformung, etwa an Stellen geringerer Stützung durch Tragpunkte, nicht endgültig vermieden werden.

Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Trägerkonstruktion sowie eine auf eine Sollform aufgezogene Spiegelscheibe vor der Montage in einer Schnittbilddarstellung,

Figur 2 eine Trägerkonstruktion mit einer aufgesetzten Spiegelscheibe, wobei die Sollform noch nicht entfernt ist in einer Schnittbilddarstellung, und

Figur 3 einen fertigen Heliostaten, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ebenfalls in einer Schnittbilddarstellung.

Figur 1 zeigt eine Trägerkonstruktion 2 zur Herstellung eines Heliostaten. Auf der Trägerkonstruktion 2 ist an einzelnen Tragpunkten 7 Klebemittel 6 appliziert. Im Vorfeld der Herstellung wurde eine Spiegelscheibe 1, welche eine Reflexionsseite 3 und eine Klebeseite 4 aufweist, auf eine Sollform 5 so aufgezogen, dass die Spiegelscheibe 1 exakt die Form der Sollform 5 auf ihrer Reflexionsseite 3 abbildet. In der Darstellung ist die Spiegelscheibe 1 von der Sollform 5 etwas beabstandet gezeichnet, um eine eindeutige Beschriftung zu gewährleisten. Tatsächlich ist die Spiegelscheibe 1 jedoch dicht anliegend auf die Sollform 5 aufgezogen.

Figur 2 zeigt den zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens, in dem die Spiegelscheibe 1 mitsamt der Sollform 5 in das volle Klebemittel 6 hineingedrückt wird. Das Klebemittel 6 weicht dabei seitlich aus, so dass die Form der Spiegelscheibe 1 letztendlich auch in das Klebemittel 6 übertragen wird. Die Sollform 5 wird so lange auf der Spiegelscheibe 1 belassen, bis das Klebemittel 6 ausgehärtet ist und einerseits die Form der Spiegelscheibe 1 stützt und diese andererseits durch seine Klebkraft hält. Nach der Erhärtung des Klebemittels 6 kann die Sollform 5 entfernt werden, wobei die Spiegelscheibe 1 die von der Sollform 5 vorgegebene Krümmung beibehält.

Figur 3 zeigt den fertigen Heliostaten, welcher das in der Figur gestrichpunktet gezeichnete Sonnenlicht auf einen Re- ceiver 8 leitet. Es handelt sich dabei nur um eine Prinzipdarstellung, bei der zu berücksichtigen ist, dass einem Re- ceiver 8 mehrere solcher Heliostaten zugeordnet sind. Die

Trägerkonstruktion 2 ist in hier nicht weiter interessierender Weise schwenkbar, so dass die Anordnung dem Sonnenlicht derart nachführbar ist, dass stets die maximale Lichtausbeute dem Receiver 8 zugeleitet wird. Die Krümmung der Spiegel- scheibe 1 ist durch ihre Sollform in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen Heliostat und Receiver 8 vorgegeben.

Vorstehend ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Spiegels, insbesondere für einen Sonnenkollektor, beschrieben, welches eine präzise und trotzdem schnelle und einfache Herstellung solcher Heliostaten ermöglicht. Erreicht wird dies durch die Verwendung einer Sollform, auf welche die auf eine Trägerkonstruktion aufzubringende Spiegelscheibe aufgezogen ist. Diese Scheibe wird mitsamt der Sollform unter Zwischenlage von Klebemittel auf die Trägerkonstruktion aufgebracht und erst nach Erhärten des Klebemittels und der damit verbundenen Konservierung der Spiegelform entfernt .

B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E

Spiegelscheibe

Trägerkonstruktion

Reflexionsseite

Klebeseite

Sollform

Klebemittel

Tragpunkte