Solarschmelzofen

Solarschmelzofen Centre du Four Solaire Félix Trombe im französischen Odeillo (Detailansicht)

Ein Solarschmelzofen (auch: Sonnenofen) ist ein optisches System zur Bereitstellung konzentrierter Sonnenstrahlung. Die konzentrierte Energie des Sonnenlichts kann für die einfache Erhitzung eines Materials, Alterungsexperimente von Kunststoffen oder Lacken, endotherme chemische Reaktionen oder für Belastungsexperimente mit mechanischen oder elektrischen Bauteilen verwendet werden.

Bauformen

Das konzentrierende Bauteil eines Sonnenofens funktioniert im Prinzip wie ein Brennglas. Aus technischen Gründen wird jedoch ein Hohl- bzw. Parabolspiegel benutzt, der das von der Sonne einfallende Licht in einem Brennpunkt bündelt. Die reflektierende Fläche dieses Konzentrators kann von 1 m² bis einigen 100 m² groß sein. Werden größere Flächen benötigt, verwendet man in der Regel ein Heliostatenfeld, bei dem mehrere Planspiegel das Licht auf einen Punkt abbilden.

Um eine optimale Ausleuchtung des Konzentrators zu gewährleisten, ist es nötig, den Heliostaten kontinuierlich der Sonne nachzuführen. Dies wird entweder von einer Software geleistet, die ständig den aktuellen Sonnenstand berechnet, oder es wird ein Sensor benutzt, der den Sonnenstand ermittelt und so für eine Nachführung des Heliostaten sorgt.^[1] Für einen Sonnenofen mit Konzentrator sind in der Praxis drei mögliche Geometrien realisiert:^[2]

• direkt nachgeführter Konzentrator.
• ortsfester on-axis Konzentrator mit nachgeführtem Heliostat.
• ortsfester off-axis Konzentrator mit nachgeführtem Heliostat.

Bei größeren Konzentratoren sind diese aus einzelnen planen Spiegeln, bzw. in einer fresnelschen Anordnung, aus einzelnen fokussierenden Spiegeln zusammengesetzt. Man erreicht Konzentrationen bis zu einigen 10.000 Sonnen.^[3]

Die reflektierenden Bauteile müssen gewissen qualitativen Kriterien entsprechen. So ist es wichtig, dass die Reflektivität möglichst hoch, bzw. genau bekannt ist, ebenso wie die Streuung der reflektierenden Fläche. Auch sind die zu reflektierenden Wellenlängen ein wichtiges Kriterium, wenn man zum Beispiel die UV (A, B) – Anteile des Sonnenlichts nutzen möchte.

Voraussetzung für eine effektive Konzentration ist gerichtetes direktes Sonnenlicht. Somit spielen die klimatischen Bedingungen am Standort eines Sonnenofens eine wichtige Rolle.

Sonnenöfen (Versuchsanlagen)

• Hochflussdichte-Sonnenofen in Köln des DLR, Leistung: 25 kW thermisch, Konzentration: bis 5200-fache Sonnenlicht
• Odeillo (Frankreich), Leistung: 1000 kW thermisch
• Plataforma Solar de Almería (Spanien)

Siehe auch

• Solarkocher
• Kochkiste

Weblinks

 Commons: Schmelzofen Centre du Four Solaire Félix Trombe – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• Hochflussdichte Sonnenofen des DLR, Köln
• Plataforma Solar de Almeria
• Le Laboratoire PROcédés, Matériaux et Energie Solaire (PROMES), Odeillo, Frankreich
• Solar Technology Laboratory des Paul Scherrer Instituts, Villigen, Schweiz

Einzelnachweise

1. ↑ M. Shubnell and H. Ries Velocity-controlled tracking of the sun. Solar Energy Mater., 21, 207-212.
2. ↑ A.Neumann, G. Dibowski, U. Groer, A. Kalt, A. Lewandowski: Die optische Auslegung des Sonneofens des DLR Köln, Tagungsband DGS Sonnenenergie, Verlags GmbH München, S. 45-58, 9. Internationales Sonnenforum, Stuttgart 1994.
3. ↑ A. Lewandowski: The Design of an ultra-high Flux solar tetst capability. In Proc. Intersociety Eng. Conf. IECEC-89, Washington DC, 1989