DE2730839A1

DE2730839A1 - Einrichtung zur wirtschaftlichen konzentration und auffangung von sonnenenergie

Info

Publication number: DE2730839A1
Application number: DE19772730839
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1978-01-12
Also published as: IT1203112B; US4134393A; IN148743B; US4312709A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Konzentration und Auf fangung von Sonnenenergie für viele Zwecke, einschließlich der Umwandlung derselben in Wärme- und/oder elektrische Energie, die vielfältig verwendbar sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Speicherung und Verwendung von Wärmeenergie während der Stunden ohne Sonnenschein oder mit reduziertem Sonnenschein. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Behandlung von Flüssigkeiten einschließlich Wasser, die Salz und/oder andere Substanzen enthalten, wobei feststehende und tragbare Vorrichtungen und Verfahren entsprechend der Erfindung angewendet werden. Mehr im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen, bei * denen Fluidlinsen . und/oder Fresnel-Sammeilinsen und Linsensysteme sowie längliche Kollektoren verwendet werden, die mindestens ein fluides Medium führende Leitung umfassen, die in den Brennpunkten der Linsen angeordnet sind.

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lic

Es ist wohl bekannt, daß der Sonne ausgesetzte Oberflächen die Sonnenenergie zumindest zu einem gewissen Grad aufnehmen und daß die Absorption dieser Strahlung in einer Aufheizung des die Oberfläche bildenden Materials resultiert. Es ist ebenso bekannt, daß Elektrizität durch Sonnenstrahlen ausgesetzte fotoelektrische Anordnungen gewonnen werden kann.

Ein konventionelles System zur Gewinnung von Wärme bei niedrigeren Temperaturen bis etwa 80⁰C besteht aus dunkel gefärbten Platten, die die Sonnenstrahlung absorbieren, und Mitteln zur Abführung der Wärme von den Platten_/wie z. B. ein fluides System, In dem ein wärmetransportierendes fluides Medium unter Wärmeaustausch mit den Platten umgewälzt wird. Es ist ferner bekannt, den Wirkungsgrad dieser Systeme dadurch zu verbessern, daß eine oder mehrere Glasplatten oberhalb der anderen Platten angeordnet werden, um einen Gewächshauseffekt zur Reduzierung der Wärmeverluste zu erreichen. Dennoch ist der Wirkungsgrad solcher Plattensysteme niedrig, etwa 3o bis 4o %, und sie erfordern eine große Fläche, was wiederum zu großen Wärmeverlusten führt, und schließlich benötigen sie hohe Kapitalinvestitionen. Fresnelllnsen und FlUssigkeltslinsen sind zur Sammlung von Sonnenenergie In einem Brennpunkt bekannt. Man vergleiche beispielsweise die US-Patente 3 9*5 1*8, 3 125 091, 957 0I3, 3 965 683, 3 90I 036, 60 I09, 1 081 098, das japanische Patent 28-2130 und das australische Patent I3I 069* Keines der bekannten

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ORIGINAL INSPECTED

Systeme 1st Jedoch In der Lage, Sonnenenergie mit hohem Wirkungsgrad umzuwandeln und zu speichern« und keines kann Wärme mit einer wirtschaftlichen Kapitalinvestition erzeugen, die die Verwendung von Sonnenenergie mit anderen Energieformen wettbewerbsfähig macht. Der Stand der Technik läßt auch nicht erkennen, wie zur gleichen Zeit Temperaturen in der Größenordnung von einigen loo°C erzeugt werden können, während gleichzeitig auch niedrigere Temperaturen zur Verfügung stehen, die für die Beheizung von Wohnungen und Wasser oder für andere Zwecke verwendbar sind. Auch gibt es im Stand der Technik kein System, welches in der Lage ist, aus Sonnenenergie gewonnene Wärmeenergie während der Perioden unterbrochenen Sonnenscheins für jede beliebige Zeitdauer zu speichern,und welches auoh ermöglicht, gleichzeitig verschiedene Temperaturen zu liefern und schließlich die Lichtstrahlen der Sonne zu verwenden und die von den Infraroten Strahlen der Sonne gelieferte Wärme zu verwenden oder zu verteilen.

Was die Erzeugung elektrischer Energie anbetrifft, ist es bekannt, daß durch Konzentration von Sonnenenergie auf ein Potoelemenfcdas elektrische Ausgangsslgnal der Zelle zunimmt. Es besteht jedoch der Nachteil, daß die aus der Konzentration resultierende Temperaturerhöhung der Fotozelle die Ausgangsleistung derselben wieder begrenzt. Bekannte fotoelektrische Anordnungen produzieren maximal ein Watt pro Zelle aus nicht konzentrierter Sonnenenergie, und die zur Erzeugung von einem Kilowatt erforderliche Anzahl solcher Zellen macht sie für normale Zwecke nicht wettbewerbsfähig.

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Was mit Sonnenenergie arbeitende Destillieranordnungen anbetrifft, so haben für die Destillation von Seewasser bekannte Anordnungen niedrige Wirkungsgrade ,und es sind die Kosten der Aufheizung des Wassers hoch, da die zur Verdampfung des Wassers erforderliche Wärmemenge nicht aus einer Kondensation wiedergewonnen wird, sondern verloren ist.

Durch die nachstehend beschriebene Erfindung werden die Mißhelligkeiten und Nachteile des Standes der Technik im wesentlichen überwunden und zusätzliche Vorteile erzielt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Konzentrat lon, Auffangung Speicherung und Verwendung von Sonnenenergie und zur Senkung der Kosten und Steigerung des Wirkungsgrades von Sonnenenergiesystemen. Lichtbrechende Linsenanordnungen konzentrieren die Sonnenenergie entlang eines Längenabschnittes eines länglichen Kollektors der zumindest ein fluides Medium enttiältDie Linsenanordnungen unfassen wirtschaftliche Linsen mit einem fluiden Medium und/oder Linsen vom Fresnel-Typ (manchmal auch Fresnel-Linsen genannt) und Linsensysteme, die die Sonnenenergie im wesentlichen entlang kontinuierlicher linearer Abschnitte oder in Linien aus im wesentlichen diskreten Funkten konzentrieren. Vorzugsweise sind MIttel vorgesehen, die die Brennllnien oder diskreten Brennpunkte innerhalb von Leitungen halten, die die länglichen Kollektoren umfassen, unabhängig von der jahreszeitlichen und vorzugsweise auch der stündlichen (tage s zeitlich ei) Stellung der Sonne .Es können auch Mittel vorgesehen sein, die der jahreszeitlichen und vorzugsweise auch stündlichen (tageszeitlichenJ Stellung der Sonne nachfahren. Auf diese Weise kann zumindest ein fluides Medium in dem länglichen Kollektor wirksam auf hohe Temperaturen in der Größenordnung von einigen loo°C

Wenn in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen von einem fluiden Medium die Rede ist, so kann damit grundsätzlich sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas gemeint sein. Daß in den Beispielen vorwiegend Flüssigkeiten vorhanden sind, bedeutet keine Beschränkung.

Die das fluide Medium enthaltenden Linsen umfassen obere und untere SonnenenergieUbertragungsplatten, die mit Vorteil als separate, in einer für das fluide Medium dichten Welse in einen Rahmen eingesetzte Platten ausgebildet sind. Die Linsen mit dem fluiden Medium können aber auch durch Kleben, Schweißen, . Strangpressen oder Blasen hergestellt werden, ähnlich wie bei Glas- oder Kunststofflaschen. Oer das fluide Medium In der Linse enthaltende Hohlraum kann vorteilhaft mit dem Kollektor oder einer Wärmeaustauscheranordnung in Verbindung stehen, um die Arbeitswelse zu verbessern. Die Flüssigkeit in den Linsen hat vorzugsweise einen hohen Brechungsindex. Die Linsenflüssigkeit und der Abstand zwischen den Linsenplatten können so ausgewählt werden, daß verschiedene Anteile der durch die Flüssigkeit passierenden infraroten Sonnenenergie absorbiert werden. Beispielsweise wird bei Wasser als Linsenflüssigkeit mehr Sonnenenergie absorbiert, während bei Einsatz eines geeigneten transparenten und farblosen chemischen Produkts mit einem hohen Brechungsindex weniger absorbiert wird. Die von der Linsenflüssigkeit absorbierte Wärme kann wiedergewonnen und dazu verwendet werden. Flüssigkeit in dem Kollektor vorzuheizen oder aufzuheizen, oder aber auch für andere Zwecke. Der Linsenflüssigkeit

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kann ein Gefrierschutzmittel zugesetzt sein, um daß Gefrieren der LinsenflUssigkeit zu verhindern, wenn sie in bestimmten Gegenden eingesetzt ist. Es kann vorteilhaft sein, infrarote Strahlung in der Linsenflüssigkeit zu absorbieren, wenn es nicht erwünscht ist, Wärme aus der Sonnenenergie im Brennpunkt der Linse zu gewinnen, wie es in bestimmten Fällen der Fall 1st, wenn die Sonnenstrahlen auf fotoelektrische Zellen zur Herstellung von Elektrizität fokussiert werden.

Der längliche Kollektor umfaßt vorzugsweise mehrere Flüssigkeiten, von denen benachbarte wärmeleitend aneinander angrenzen. Die Flüssigkeiten sind vorzugsweise getrennt und In benachbarten Leitungen angeordnet. Vorzugsweise sind sie unterschiedlich und haben unterschiedliche Siedepunkte. Der theoretische Brennpunkt bzw. die theoretischen Brennpunkte der Linsenanordnung befinden sich vorzugsweise an der Oberfläche oder innerhalb der Flüssigkeit mit dem höheren oder höchsten Siedepunkt. In einer offenbarten Ausführungsform umfaßt der längliche Kollektor wenigstens zwei Leitungen; eine der Leitungen mit einer ersten Flüssigkeit mit einem ersten Siedepunkt ist in einer zweiten Leitung mit einer zweiten Flüssigkeit und einem zweiten Siedepunkt angeordnet. Die Sonnenenergie wird vorzugsweise auf die Innere Flüssigkeit konzentriert, die einen Siedepunkt aufweist, der oberhalb de* Siedepunkte* der äußeren Flüssigkeit liegt. Die Leitungen und Flüssigkeiten lassen die Sonnenenergie hindurch oder sind undurchlässig bzw. dunkel, je naoh der

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Anordnimg des Brennpunktes der Linsenanordnung. Mit "durchlässig für Sonnenenergie" 1st gemeint, daß die Sonnenstrahlen Im wesentlichen durch das Material hindurchgehen. Auf diese Weise können die Flüssigkeiten auf verschiedene Temperaturen aufgeheizt werden und entsprechend gewünschtenfalls für verschiedene Zwecke dienen. Die Regulierung der Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeiten und die Auswahl von Form und Abmessung der Leitungen tragen zur Gewinnung verschiedener Temperaturen bei, die verschiedenen Zwecken dienen können. Eine Anordnung von vielfachen Leitungen mit vielfachen Flüssigkelten kann Energie für viele verschiedene Zwecke liefern, einschließlich Dampf und überhitztem Dampf für mechanische Vorrichtungen und Ausdehnungsanordnungen wie Turbinen und Motoren. Vorzugswelse hat die Flüssigkeit mit dem niedrigeren Siedepunkt auch eine niedrige latente Verdampfungswärme und ist daher für eine Verdampfung zweckmäßig. Darüber hinaus wird in der Flüssigkeit mit dem höheren Siedepunkt Wärme gespeichert, die es gestattet, ihre Temperatur während der Sonnenscheinperioden auf eine wesentlich höhere Temperatur anzuheben als sie die Flüssigkeit mit dem niedrigeren Siedepunkt aufweist, die als Arbeitsflüssigkeit eingesetzt werden kann. Die Wärme wird der Flüssigkeit mit dem höheren Siedepunkt entnommen, Indem beispielsweise die Flüssigkeit mit dem niedrigeren Siedepunkt entlang der Flüssigkeit mit den höheren Siedepunkt zirkulieren gelassen wird.

Die Erfindung umfaßt auch die Vereinigung individueller Systeme und Untersysteme zu größeren und

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zusammengesetzten Systemen. Auf diese Weise wird ein hoher Grad von Konzentration der Sonnenenergie und ein hoher Wirkungsgrad möglich. Es können Mittel vorgesehen sein, die die Vorrichtung vollständig umschließen, Jedoch die Bewegung der Linsenanordnung und des Kollektors zulassen, um der Sonne Jahreszeitlich bzw. stündlich nachfahren zu können.

Erfindungsgemäß können weiterhin sowohl die infraroten als auch die Licttstrahlen der Sonne gleichzeitig oder Je für sich verwendet werden. Fotoelektrische .Zellen, insbesondere Fotoelemente, werden an dem Kollektor so angeordnet, daß die Sonnenstrahlen darauf konzentriert werden, um eine möglichst große Menge an elektrischer Energie zu produzieren, während die durch die Konzentration der infraroten Strahlen erzeugte Wärme durch eine oder mehrere Flüssigkeiten in dem Kollektor abtransportiert wird, deren Strömungsgeschwindigkeit und Volumen reguliert werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufheizung der Fotoelemente durch die Verwendung einer Flüssigkeitslinse reduziert, bei der die Linsenflüssigkeit und die Linsenplatten wärmeerzeugende Infrarot-Strahlen absorbieren, die normalerweise im Brennpunkt der Linse an den Fotoelementen in Wärme umgewandelt würden. Dabei können aber die elektrizitätsproduzierenden Lichtstrahlen zu den Fotoelementen mit nur geringer Absorption in der Linsenflüssigkeit und den Linsenplatten passieren.

Die Konzentration der Sonnenenergie, kann durch Verwendung mehrererKonzentratoren mit einem gemeinsamen Brennpunkt gesteigert werden. In einer zur Herstellung von Elektrizität beschriebenen Ausführungsform

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wird dies durch den Einsatz einer zentralen Flüssigkeits oder Fresnellinse erreicht, die die Sonnenenergie in einem Brennpunkt an den Fotozellen konzentriert. Mehrere neben der zentralen Linse angeordnete Fresneltyp linsen, die in der Nähe der zentralen Linse angeordnet sind, weisen ein Relief auf, welches im Winkel so angeordnet ist, daß die Sonnenenergie auf den Brennpunkt der zentralen Linse gerichtet wird. Die Aufheizung der Fotoelemente wird dadurch reduziert, daß eine zentrale Flüssigkeitslinse zur Absorption der Infrarot-Energie verwendet wird und daß die Fotoelemente in einem Kollektor angeordnet sind, um die Wärme der infraroten Energie abzuleiten. Diese Anordnung ermöglicht eine hohe Konzentration von Sonnenenergie mit hohem Wirkungsgrad der Umwandlung in Elektrizität, da die Aufhetzung der Zellen vermindert 1st. Auf diese Weise wird erflndungsgemäß die Sonnenenergie um einen Faktor bis zu loo konzentriert, so daß eine der bekannten fotoelektrischen Zellen bis zu loo Watt anstelle von einem Watt während der Sonnenscheinperloden liefern kann.

Der Sonmnstand verändert sich über das Jahr über einen Gesamtwinkel von ungefähr 47°, wobei die Abweichung zwischen der Tagundnachtgleiche'und der Sonnenwende ungefähr 23* 5° "beträgt. Diese Abweichung 1st wichtig, und um die Sammlung von Sonnenenergie/ über das Jahr eu erhöhen, kann eine Einrichtung sub Nachfahren der Sonne verwendet werden. Beispielswelse 1st die tägliche Sonneneinstrahlung bei etwa 43° nördlicher Breite spit In Oktober, die auf einer

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feststehenden horizontalen Oberfläche auftrifft, ungefähr 2°o Langley, während die von einer in Normalrichtung zur Sonnenrichtung gehaltenen Oberfläche aufgenommene Sonnenstrahlung ungefähr 6Oo Langley beträgt, d. h. mehr als doppelt so viel. Es ist daher wie erwähnt vorzuziehen, daß Einrichtungen zum Nachfahren der Sonne verwendet werden oder daß Mittel vorgesehen sind, die die Aufnahme an Sonnenenergie über das Jahr möglichst groß machen. Der Erfindung entsprechende Mittel für beides werden beschrieben.

In einer offenbarten Ausführungsform, bei der mehrere Konzentrat oren mit gemeinsamem Brennpunkt angeordnet sind, konzentriert ein System von Linsen die Sonnenenergie während der verschiedenen Jahreszeiten und vorzugsweise auch während der verschiedenen Tageszeiten auf eine im wesentlichen gemeinsame Brennlinie in oder auf dem länglichen Kollektor, ohne daß eine Vorrichtung zum Nachfahren der Sonne verwendet würde. Dieses System umfaßt eine längliche zentrale Linse vom Fresnel-Typ oder mit Flüssigkeit, die die Sonnenenergie entlang einer Brennlinie kon zentriert, sowie Fresnel-Linsen, die neben der zentralen Linse unter einem Winkel eu dieser angeordnet sind und ein Profil aufweisen, welches die Sonnen energie auf die Brennlinie der zentralen Linse richtet. Die Linsen sind so orientiert, daß sie im wesentlichen in der Ost-West-Riohtung ausgerichtet sind. Eine gegebene Linse oder gegebene Linsen konzentrieren die Sonnenenergie im wesentlichen entlang der Brennlinie für eine gegebene Anzahl von Malen im Jahr. Beispielsweise konzentriert die mittlere Linse vorzugsweise

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die Sonnenenergie während der Zeit kurz bevor und kurz nach der Tagundnachtgleiche, während die edle j

benachbarte Linse die Sonnenenergie vorzugsweise ^: bis zu einer Sonnenwende konzentriert und die andere I

benachbarte Linse dies bis zur der anderen Sonnenwende tut. In der Ausführungsform, bei der die mittlere . Linse eine Fresnel-Linse 1st, umfaßt das Linsensystem vorzugsweise Sätze von Fresnel-Linsen in Längs- bzw. : Ostwestrichtung. Die an den äußersten östlichen und westlichen Enden des Linsensystems angeordneten Fresnel-Linsen sind in einem Winkel zu den inneren Linsen angeordnet, so daß eine gegebene Linse oder j gegebene Linsen in erster Linie die Sonnenenergie j entlang der Brennlinie zu gegebenen Zeiten des Tages konzentrieren. Solche Linsen können aber auch in der Mitte zwischen den Östlichen und westlichen Enden in einen Linsensystem angeordnet sein, welches aus vielen , in der Ostwestrichtung orientierten Linsen besteht. ' Auf diese Weise können zu verschiedenen Zeiten des Tages und Jahres eine oder mehrere Linsen In erster Linie die Sonnenenergie auf die Brennlinie konzentrieren, ohne daß eine Nachfahreinrichtung für den Sonnenstand verwendet würde. Bei diesen Ausführungsformen umfaßt der längliche Kollektor vorzugsweise zwei oder mehr einander benachbarte längliche flüssigkeitsführende Leitungen, von denen eine die andere flüssigkeitsführende Leitung umschließt.

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf die Destillation von Flüssigkeiten, bei der Wasser oder andere Flüssigkeiten dadurch destilliert werden, daß die Brennstelle der Linsenanordnung in dem Wasser oder der anderen zu destillierenden Flüssigkeit angeordnet werden. Die Linsenanordnung ist oberhalb vorgesehen, und es ist eine nach unten geneigte im wesentlichen glatte, vorzugsweise ebene Oberfläche vorhanden. Die Flüssigkeit wird verdampft und kondensiert auf der ebenen Oberfläche, die die kondensierte Flüssigkeit in ein Sammelgefäß unterhalb des unteren Randes der Fläche ableitet. Vorzugsweise ist die obene Oberfläche unter einem geringen Winkel gegen die horizontale geneigt, beispielsweise etwa I5⁰* und sie ist gekühlt, um die Kondensation zu fördern. Vorzugsweise umfaßt die Linsenanordnung für die Vorrichtung zum Destillieren von Wasser eine Flüssigkeitslinse, die die glatte Oberfläche einschließt und vorzugsweise kühlt. In eIngen Ausführungsformen sind in der zu destillierenden Flüssigkeit Leitungen angeordnet, Es wird vorzugsweise die einen Teil der Flüssigkeitslinse bildende Flüssigkeit Innerhalb der Leitung zirkulieren gelassen, so daß die durch den auf der glatten Oberfläche kondensierenden Dampf freigesetzte latente Wärme mit Vorteil

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genutzt und auf die zu destillierende Flüssigkeit übertragen werden kann. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit der Linse die gleiche wie die zu destillierende Flüssigkeit, beispielsweise Salzwasser,,und wird in dem die zu destillierende Flüssigkeit enthaltenen Gefäß In Umlauf gebracht« um die Flüssigkeit in dem Gefäß zu heizen oder vorzuheizen. In einer gezeigten Ausführungsform umfaßt der Destillatlonsapparat sowohl Flüssigkeitslinsen als auch Fresnel-Linsen und ist die Flüssigkeitslinse feststehend angeordnet, während die Fresnel-Llnse gewünsentenfalls beweglich sein kann. Die von der auf der glatten Oberfläche der Linsenanordnung kondensierende Flüssigkeit ist nicht verloren und wird im System in der In dem die zu destillierende Flüssigkeit enthaltenen Gefäß vorhandene Leitung oder an einer anderen Stelle wieder zugeführt. Es kann auch die absorbierte und von der Linsenflüssigkeit wiedergewonnene Wärme zur Vorheizung oder Aufheizung der neu ankommenden zu destillierenden Flüssigkeit in den Destillationsapparat verwendet werden oder für andere Zwecke, wie beispielsweise die Gewinnung von Elektrizität durch überhitzung von geeigneten niedrigsiedenden Flüssigkelten uid anschließendes Expandierenlassen in einer geeigneten Expansionsanordnung gewonnen werden« wie z. B. in Turbinen und Motoren, so daß der Wirkungsgrad des Systems erheblich gesteigert wird. Zusätzlich kann die kondensierte Flüssigkeit vorzugsweise in der ^Λ Leitung in dem die zu destillierende Flüssigkeit enthaltenden Gefäß oder an einer anderen Stelle umgewälzt werden« um die in dem kondensierten Wasser enthaltene Wärme nutzbar zu machen. Eine Salzlösung

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in Wasser absorbiert weniger Infrarot-Strahlen als Wasser allein. Wenn es also erwünscht 1st« die Absorption Infraroter Strahlen in der Linsenflüssigkeit zu reduzieren, wird vorzugsweise eine Salz/Vasserlösung als Linsenflüssigkeit verwendet. Wenn Seewasser entsalzt werden soll, wird das Seewasser vorzugsweise als Linsenflüssigkeit verwendet und vorzugsweise auch in vorgeheiztem Zustand in den das zu destillierende Wasser enthaltenden Behälter eingespeist.

Im Fall von Seewasser kann aus der zurückbleibenden konzentrierten Salzlake Salz gewonnen und auf diese Weise aus dem Verkauf desselben eine Vergünstigung der Gesamtkosten der Gewinnung destillierten Wassers erzielt werden. Auch kann Wärme aus der erwärmten Salzlake zurückgewonnen werden, die von Zeit zu Zeit aus dem System abgegeben wird. ErfindungsgenäB können kombinierte Konzentratoren verwendet werden, die sowohl Flüssigkeits- als auch Fresnel-Linsen umfassen. In einem solchen kombinierten System 1st beispielsweise ein Satz von Flüssigkeitslinsen-Konzentrat oren um 15° gegen die Horizontale geneigt, wobei die unteren Platten der Linsen durch innerhalb der Linsen zirkulierende Flüssigkeit gekühlt werden, wodurch der Dampf auf den gekühlten unteren Platten kondensiert und an diesen entlang in ein benachbartes Gefäfi abläuft. Ein anderer Satz von Fresnel-Konzentrat oren oder Flüssigkeitslinsen sind vorgesehen, um die Sonnenstrahlen während der Sonnenstunden aufzufangen und in erster Linie Flüssigkeiten mit hohen Siedepunkten von über 2oo°C in der Leitung in dem die su destillierende Flüssigkeit enthaltenden Gefäß

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aufzuheizen. Die Wärme In den hochsiedenden Flüssigkelten wird gespeichert und vorzugsweise in den sonnenlosen Perioden verbraucht, wodurch Verdampfung und Kondensation des Dampfes an der gekühlten unteren Platte der Flüssigkeitslinsen in den sonnenlosen Perloden fortdauert. Die Fresnelllnsen bzw. ein separater Satz von Flüssigkeitslinsen, die zur Aufheizung der hochsiedenden Flüssigkeiten zwecks Wärmespeicherung verwendet werden, sind vorzugsweise mit Nachfahrmitteln versehen, um der jahreszeitlichen und vorzugsweise auch der stündlichen Sonnenstellung nachfahren zu können. Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Destillationsapparat mehrere Sätze von Flüssigkeitslinsen. Ein Linsensatz besitzt einen Abstand der Linsenplatten an der Stelle ihres größten Abstandes von beispielsweise etwa 2,5 cm zwecks minimaler Absorption von Infraroten Strahlen und maximaler Verdampfung des zu destillierenden Wassers während der Sonnenscheinperioden. Dieser Satz umfaßt glatte untere Platten der Linsen zur Kondensation des Dampfes", die eine Neigung aufweisen, so daß das Kondensat in ein unterhalb der unteren Kanten derselben angeordnetes Gefäß abfließen kann. Die Linsenflüssigkeit In diesem Linsensatz kühlt die unteren Platten der LInSe₇ um eine Kondensation auf Ihnen hervorzurufen. Ein weiterer Linsensatz mit einen Abstand der Linsenplatten an der Stelle des größten Abstand von beispielsweise etwa Io cm wird für eine hohe Absorption von Infrarot-Strahlen eingesetzt und enthält eine Linsenflüssigkeit mit einem hohen Siedepunkt (beispielsweise etwa 2oo° C), die

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mit mehreren Leitungen in dem zu destillierenden Wasser in Verbindung ist. Dieser Linsen- und Leitungssatz wird vorzugsweise zur Wärmespeicherung in der vorstehend beschriebenen Weise während der Sonnenlosen Perioden zwecks Fortsetzung der Destillation verwendet. Die Linsenflüssigkeiten für beide Linsensätze dienen der Wiedergewinnung der von beiden Linsenflüssigkeiten in der vorstehend beschriebenen Weise absorbierten Wärme. Die Verwendung der verschiedenen Flüssigkeitslinsen steigert die Produktion von destilliertem Wasser und den Wirkungsgrad des Systems. Nach einer Ausführungsform ist die Brennstelle der Linse bzw. des Linsensystems in dem zu destillierenden Wasser angeordnet, so daß die Brennstelle in dem zu destillierenden Wasser auch bei sich ändernder Sonnenstellung verbleibt. Dies macht Einrichtungen zur Bewegung der Linse oder des Linsensystems überflüssig·, um die Brennstelle in oder an einem länglichen Kollektor zu hauten. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Destillationsapparat tragbar und leicht zusammensetzbar und auseinandernehmbar. Mit Vorzug werden die Destillationsapparate zur Destillierung von Seewasser und Brakwasser eingesetzt, und es können tragbare Destillationsapparate Insbesondere auf See,auf Lebensrettungsbooten und in Wüstengegenden eingesetzt werden.

Die Linsen können nach der Erfindung auch kombiniert werden, so daß die Sonnenstrahlen hintereinander durch die Linsen hindurchtreten, um eine kürzere Brennweite des Linsensystems zu erhalten.

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Der erfindungsgemäße Apparat kann auch verwendet werden, um das von der Destillation -wiedergewonnene Wasser und Salz zu elektrolysieren. Aus der Elektrolyse können Wasserstoff, Natrium und Chlor gewonnen werden. Die Gewinnung dieser Produkte steigert den wirtschaftlichen Wirkungsgrad der Anlage. Zusätzlich kann Wasserstoff als nicht verschmutzender Brennstoff eingesetzt oder mit Kohlenstoffmonoxyd zur Produktion von Methanol verwendet werden. Ebenso kann der Wasserstoff mit dem Stickstoff aus der Luft zur Fertigung von Stickstof fdUngemitteln oder anderen Stickstoffprodukten wie Salpetersäure und Harnstoff Verwendung finden.

Weiterhin kann erfindungsgemäß eine hler beschriebene Anlage zur Gewinnung von Elektrizität mit einer hydroelektrischen Einrichtung, mit Wärmepumpen und/oder mit Kühlanlagen und/oder mit Expansionseinrichtungen wie Turbinen und Motoren kombiniert werden.

Weiterhin werden erfindungsgemäß eine Anlage und Verfahren gezeigt, die einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und mit geringen Kosten Sonnenenergie konzentrieren,Auffangen und umwandeln.

Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung gehen aus der.nachfolgenden Beschreibung von AusrUhrungsbeiepielen derselben im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor.

Die vorliegende Erfindung wird beispielsweise und ohne Beschränkung in den Figuren der beigefügten Zeichnung wiedergegeben, in denen gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Teile beziehen!

.Fig. 1 ist eine sohematische perspektivische Wiedergabe eines Systems mit einer länglichen Flüssigkeitslinse und einem länglichen Kollektor, wobei die

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Linse um eine Querachse beweglich ist, um dem Sonnenstand nachzufahren, und wobei die Linse und der Kollektor untereinander verbunden und um eine Längsachse beweglich sind, um dem jahreszeitlichen Sonnenstand nachzufahren;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer einer Reihe von in Längsrichtung nebeneinander angeordneten Flüssigkeitslinsen und ihres Rahmens im Querschnitt, wobei die Linse eine Öffnung aufweist, um ihren Innenraun mit anderen Linsen verbinden zu können. und wobei die Anordnung dazu Verwendung finden kann, eine einzelne dargestellte Linse durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete Linsen zu ersetzen;

Flg. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Linsensystems, welches zwei separate Platten zum Umschließen einer Linsenflüssigkeit aufweist, sowie einen Rahmen zum Verbinden der Platten zu einer flüssig keit sdlchten Linse;

Fig. 4 ist ein Querschnitt der Linse und des Rahmens nach Flg. 3 nach der Linie 4-4;

Fig. 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines anderen Systems, bei dem Platten von vier Flüssigkeitslinsen in Längsrichtung angeordnet und auf längliche Kollektoren gerichtet sind, wobei die Platten und Kollektoren untereinander in Verbindung stehen und auf einer Welle beweglich sind, die so gedreht wird, daß der Jahreszeitlichen Stellung der Sonne nachgefahren werden kann, und wobei die Linsen um eine gemeinsame Querachse drehbar sind,um der tageszeitlichen Sonnenstellung nächfahren zu können,

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wie es anhand von Pig. I beschrieben ist;

Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines anderen Systems mit länglichen ebenen Fresnellinsen mit linearer Brennstelle und Kollektoren mit flUssigkeitsführenden Leitungen, wobei die Linsen und Kollektoren untereinander in Verbindung stehen und in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise beweglich sind;

Fig. 7 ist ein Querschnitt eines Teils eines anderen Kollektors, der drei flüssigkeitsführende Leitungen umfaßt, von denen die innere durch die mittlere und die mittlere von der äußeren Leitung umschlossen ist;

Fig. ö ist eine schematische perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Systems zum Destillieren von Wasser, welches individuelle Systeme umfaßt, von denen Jedes drei längliche Flüssigkeitslinsen aufweist, von denen zwei in der gleichen Ebene und das dritte in einem Winkel zu den beiden angeordnet sind, so daß die Brennstellen der Linsen in einem das zu destillierende Wasser enthaltenden Gefäß an verschiedenen Stellen desselben vorgesehen sind;

Fig. 9 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines tragbaren Systems zum Destillieren von Wasser, welohes leicht zusammengesetzt und auseinandergenommen werden kann und Fresnellinsen aufweist;

Fig. Io ist ein Querschnitt einer fotoelektrischen Zelle, die in der flüssigkeitsführenden Leitung angeordnet ist, um Elektrizität aus der Sonnenenergie zu gewinnen, wobei die Flüssigkeit innerhalb und/außerhalb

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der Leitung zum Abtransport der Wärme zirkuliert;

Fig. 11 ist ein schematischer Querschnitt eines Linsensystems mit einer zentralen Flüssigkeitslinse und benachbarten Linsen vom Fresneltyp, die ein Profil aufweisen, welches unter einem solchen Winkel steht, daß die Fresnellinsen die gleiche Brennstelle wie die Flüssigkeitslinsen haben, wobei die Brennstelle an einem länglichen Kollektor gelegen ist, der mit den Linsen in Verbindung steht, wobei die Linsen und der Kollektor zum Nachfahren der Sonnenstellung beweglich sind*

Fig. 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Systems entsprechend der Erfindung mit einer länglichen gebogenen Linse vom Fresneltyp und einem Kollektor mit einer einzigen Flüssigkeitsleitung von rechteckigem Querschnitt;

Fig. Ij5 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Systems zur im wesentlichen kontinuierlichen Destillation von Wasser, bei dem das Linsensystem Fresnellinsen und Flüssigkeitslinsen umfaßt und mehrere Brennstellen aufweist, die in dem zu destillierenden Wasser in verschiedenen Tiefen angeordnet sind, wobei die Fresnellinse und der Kollektor zum Nachfahren der Jahreszeitlichen Stellung der Sonne beweglich sind. Ferner ist ein Linsensatz zum Vorheizen des einlaufenden zu destillierenden Wassers vorgesehen;

Fig. 14 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines anderen Systems zur Destillation von Wasser, bei dem das Linsensystem zwei Flüssigkeitslinsen und mehrere Leitungen umfaßt, um einen im wesentlichen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen;

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Fig. 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht mit zwei Linsen, durch die die Sonnenstrahlen hintereinander hindurchtreten und bei der die Brennweite der Linsen verkürzt und an einem Kollektor eine schärfere Brennstelle erzeugt werden kann, wobei die Oberseite des Kollektors der durch die Infrarotstrahlen erzeugten Wärme ausgesetzt ist und wobei die Linsen und der Kollektor zum Nachfahren des Sonnenstandes beweglich sind;

Fig. Ib ist ein schematischer Querschnitt durch ein Linsensystem mit einer zentralen Linse und benachbarten Fresnellinsen, die ein Relief aufweisen, welches eine solche Winkelstellung aufweist, daß die benachbarten Fresnellinsen den gleichen Brennpunkt wie die zentrale Linse aufweisen, wobei die Linsen so angeordnet sind, daß der Brennpunkt des Linsensystems In oder auf einem Kollektor gelegen 1st, der zwei benachbarte Leitungen aufweist', die einander umschließen, so daß die Sonnenenergie während verschiedener Zeiten des Jahres ohne Nachfahreinrichtung für den Sonnenstand aufgefangen werden kann;

Fig. 17 ist ein vergrößerter schematischer Querschnitt einer der Fresnellinsen der Fig. Ib;

Fig. Ib 1st eine schematische perspektivische Darstellung mit einem Satz von Fresnellinsen, die in der Ostwestrichtung angeordnet sind und von denen , die Linsen an östlichen und westlichen Enden im Bezug auf die innere Linse unter einem Winkel stehen, wobei eine gegebene Linse die Sonnenenergie In erster Linie zu einer bestimmten Tageszeit in oder auf den Kollektor richtet;

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Fig. 19 ist eine perspektivische Darstellung eines zusammengesetzten Linsensystems, bei dem die Linsen so angeordnet und unter einem solchen Winkel stehend vorgesehen sind, wie es in den Fig. 16 und 18 dargestellt ist, so daß die Sonnenenergie in oder auf den Kollektor sowohl während der verschiedenen Jahreszeiten als auch der verschiedenen Tageszeiten konzentriert wird;

In Fig. 1 ist ein Sonnenenergie auf fangsystem dargestellt, welches eine mit einer lichtbrechenden Flüssigkeit gefüllte Sammellinse und einen eine Flüssigkeit enthaltenden Kollektor für die Sonnenenergie umfaßt. Das System 2o weist eine längliche Flüssigkeitssammellinse 22 und einen Kollektor 24 in Form von länglichen, Flüssigkeit enthaltenden Leitungen auf. Die längliche Flüssigkeitslinse 22 umfaßt die die Sonnenenergie hindurchlassenden Platten 2b, 2b, die vorzugsweise aus separaten, in einem Rahmen 3o angeordneten Platten 2b, 2ö besteht, die einen Abstand voneinander belassen, um die die Sonnenenergie durchlassende Flüssigkeit 51 aufzunehmen, in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform 1st die obere Linsenplatte 2b konvex und die untere Linsenplatte 2b planar. Die Jeweiligen Seiten 52, ?4 der Linsenplatten 26, 2b und die Enden der Linsenplatten (In Fig. 1 nicht dargestellt) werden zur Schaffung einer Fltisslgkeitsdichtheit In einer noch zu beschreibenden Weise versiegelt. Alternativ können in Fig. 1 nicht dargestellte Mittel zur Hinzufügung und zur Entfernung bzw. zum Umwälzen der Flüssigkeit 51 und Luft vorgesehene Mittel in den Seiten und/oder Enden der Linsenplatten vorgesehen sein. Auch können die Linsen in Längsrichtung und quer (radial; nebeneinander angeordnet sein, was noch beschrieben wird. In der in Flg. 1 dargestellten

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Ausführungsform umfaßt der Kollektor 24 eine äußere längliche Leitung 36» die eine innere längliche Leitung 38 umschließt, die beide Rohrform aufweisen. Die Leitung 36 ist in einem isolierenden Behälter 4o angeordnet und von isolierendem Material umgeben, mit Ausnahme einer in Längsrichtung sich erstreckenden öffnung 44 oberhalb der Leitung 36. Die öffnung 44 ist durch die Sonnenenergie hindurchlassende wärmeisolierende Platte 46 verschlossen. Die Platte 46 besteht in geeigneter Welse aus Glas oder Kunststoff, und das Isoliermaterial 42 ist beispielsweise ein Schaum, etwa Polyäthylenschaum. Ein Dichtmaterial wie beispielsweise Silikon ist zwischen der Platte 46 und dem Behälter 4o vorgesehen, um den Behälter flUssigkeitsdicht abzudichten. Der Kollektor 24 ist unterhalb der Linse 22, und die theoretische Brennlinie 48 1st an oder längs des Kollektors angeordnet. Die Achse der Linse (und des Systems) ist in ostwestlicher Richtung orientiert. Der Rahmen 30 und die Linse 22 werden in dem Rahmen 5o schwenkbar unterstützt, der um die Querachse 52 an den Zapfen 53 in nioht dargestellten Schwenklagern schwenkbar ist. An den einander gegenüberliegenden Selten des Rahmens 3o sind nahe den benachbarten Seiten 32,34 der Linse an deren gegenüberliegenden Enden Kabel 55 (von denen nur «Ines dargestellt ist) angebracht und um Rollen oder Seilscheiben 58 gewunden, damit die Kabel in einer gemeinsamen Richtung sich auf eine nicht dargestellte Antriebsanordnung' hinzubewegen können. Die Bewegung der Kabel 55 in der Richtung der Pfeile versohwenkt die Linse 22 um die Achse 52 und bewegt die Platte 26 nach Westen.

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Eine Bewegung am anderen Ende des Rahmens Jo angebrachter nicht dargestellter Kabel verschwenkt die Linse 22 um die Achse 52 und bewegt die Platte 26 nach Osten. Auf diese Weise ist die Linse 22 in ostwestlicher Richtung drehbar, um der stündlichen Sonnenbewegung nachfahren zu können. Die Linse 22 und der Kollektor 24 sind darüberhinaus noch in der nordsüdlichen Richtung um die Längsachse 6o drehbar, um der jahreszeitlichen Sonnenbewegung nachfahren zu können. Der Rahmen 5°* in dem die Linse 22 angebracht ist, ist der Nähe der Enden der Linse schwenkbar in dem Tragrahmen 62 iittels Zapfen 64 (von denen nur einer dargestellt ist) in nicht dargestellten Schwenklagern gelagert. Mit den Rahmen 5o ist der Kollektor 24 über Streben 66 verbunden. Der Rahmen 5o und der Kollektor 24 können daher als eine Einheit um die Achse 6o verschwenkt werden, so daß die relative Orientierung zwischen dem Kollektor und der Linse unverändert bleiben. An einer Seite des Kollektors sind Kabel 68 (von denen nur eines dargestellt ist) angebracht, um die Linse und den Kollektor in die Nordrichtung verschwenken zu können. An der anderen Seite des Kollektors sind Kabel 7o (von denen nur eines dargestellt ist) angebracht, um die Linse und den Kollektor nach Süden in eine Stellung verschwenken zu können, die in strichpunktierten Linien dargestellt ist. Die Kabel 68 und 7o sind ebenfalls um Seilscheiben 58 herumgeschlungen, damit die Kabel in einer gemeinsamen Richtung zu einem nicht dargestellten Antrieb hin verlaufen können. Die Linse und der Kollektor sind Über einen Gesamtwinkel von ungefähr 47 Grad während des Jahres in der Nordsüdrichtung verschwenkbar. Der Antrieb kann beispielsweise elektrische Motoren umfassen, die

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über Sensoren wie Fototransistoren oder durch elektrische Zeitschalter angetrieben und gesteuert werden. Zusätzlich zu den in Fig. lillustrierten und vorstehend beschriebenen Mitteln können automatische, halbautomatische oder von Hand zu betätigende Mittel zum Nachfahren der Sonnenstellung vorhanden sein. Ein System verwendet einen Elektromotor, dessen Welle um eine kleinen Winkel weitergestellt wird, wenn direktes oder fokussiertes Sonnenlicht eine Fotozelle oder ein Thermopaar trifft. Es können zur Bewegung der Linsen und Kollektoren auch hydraulische Systeme eingesetzt werden. Andere Systeme verwenden eine Zeitschalteinrichtung oder eine Vorrichtung mit einem Gewicht und einer Seilscheibe. Die Bewegung der Sonne beeinflußt das Ausgangsignal der Fotozelle, um den Motor zu steuern, oder es wird der Motor durch eine Zeitschalteinrichtung betätigt, um die Welle in keinem Winkelinkrementen zu drehen, oder es dreht die Vorrichtung mit Gewicht und Seilscheibe direkt. Wie erwähnt, sind vollständige Systeme zur Bewegung der Linsen und zur Erfassung der Sonnenstellung bekannt und werden nicht dargestellt. Teile der Systeme zum Nachfahren der Sonnenstellung sind Indessen in den Zeichnungen enthalten. Während das tageszeitliche oder stündliche Nachfahren zur Verbesserung der Auffangung von Sonnenenergie vorzugsweise vorhanden ist, ist es nioht notwendig, da der Kollektor und die Linse ohnehin schon im wesentlichen in der Ostwestrichtung orientiert sind. Indem die Bewegungen der Linse und des Kollektors miteinander verbunden werden, wird die Brennstelle der Linse stets auf dem Kollektor gehalten, unabhängig von der Jahreszeit. Die vorstehend beschriebene Nachfahranordnung verbessert die Sammlung von Sonnenenergie

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beträchtlich, da das System stets in Richtungen orientiert ist , die direkt in die Sonne weisen, und dies sowohl Jahreszeitlich und vorzugsweise auch tageszeitlich.

Wie schon erwähnt, ist der Kollektor in der theoretischen Brennstelle 48 der Linse 22 angeordnet, und lassen in der AusfUhrungsform der Fig. 1 die Leitungen 36 und 38 die Sonnenenergie hindurch, wobei die theoretische Brennstelle 48 innerhalb der inneren Leitung 38 gelegen ist. Die Leitungen 36 und 38 enthalten wärmetransportierende Flüssigkeiten 54 und 56. Da die Konzentration der Sonnenenergie in der Leitung, in der die tile ore ti sehe Brennstelle gelegen ist, am Größten ist, d.h. in der Flüssigkeit 56 innerhalb der Leitung 38, kann die Flüssigkeit 56 auf eine relativ hohe Temperatur aufgeheizt werden. Deshalb wird dafür eine solche Flüssigkeit gewählt, die einen hohen Siede-

o punkt von beispielsweise 150 bis 35° C aufweist.

Als solche Flüssigkeiten kommen bespielsweise und ohne Beschränkung Schmieröle, Gl^vzerine, Mineralöle, Paraffinöle udgl. in Betracht. Während der Sonnenscheinperioden wird demnach die Flüssigkeit 56 auf eine Temperatur oberhalb loo°C , beispielsweise 2oo C aufgeheizt, wobei die präzise erreichte Temperatur von vielen Faktoren wie Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeiten 5^» 56, Durchmesser der Leitungen 36, 38, Sonnenintensität und -stellung, Isolation , Wärme-Ubergangteahlen u. dgl. abhängt. Die Flüssigkeit 54 hat einen Siedepunkt, der niedriger ist, als der Siedepunkt der Flüssigkeit 56, vorzugsweise mindestens 5o C niedriger als der Siedepunkt der Flüssigkeit 56 und vorzugsweise in den Temperaturbereich von - 60⁰C.

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bis ungefähr loo ° c. Als solche Flüssigkeit ist beispielsweise Wässer geeignet. Vorzugsweise besitzt die Flüssigkeit 5^ auch eine niedrige latente Verdampfungswärme von beispielsweise etwa 2o cal/g bis ungefähr 37o cal/g. Als solche Flüssigkeiten können beispielsweise und nicht beschränkend Kältemittel, Lösungsmittel, Kohlenwasserstoffe, Alkohol u.dgl. in Betracht.

In Betrieb wird die Sonnenenergie in der Flüssigkeit 56 (als die Schmieröl ausgesucht worden ist) in der Leitungen 38 konzentriert und hebt die Temperatur des Öles auf ungefähr 2oo ° c an. Da die Brennstelle der Linse 22theoretisch linienförmig ist, wird die Flüssigkeit 56 kontinuierlich aufgeheizt, während sie an der Brennlinie entlang läuft. Die Flüssigkeit 5^ (als die Wasser ausgewählt worden ist) umgibt das Ol und die Leitung 38 und wird in erster Linie durch Leitung durch das öl aufgeheizt. Beide Flüssigkeiten (öl und Wasser) werden mit vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeiten umgewälzt,um die gewünschten Temperaturen zu erreichen und können für verschiedene Anwendungen der Wärme eingesetzt werden. Beispielswelse kann das Wasser auf 7o bis 80⁰C oder mehr aufgeheizt und für Raumheizung und Heißwasserbereitung verwendet werden. Das Wasser kam auch auf niedrigere Temperaturen erwärmt werden und beispielsweise in Schwimmbecken verwendet werden. Das die höhere Temperatur, aufweisende öl kann in Anwendungsfällen, die eine höhere Temperatur erfordern, eingesetzt werden, auch Im industriellen Bereich, oder kann lediglich zum Aufheizen des Wassers dienen. Da die Temperatur der Flüssigkeit 56

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beim Passieren der Brennlinie der Linse zunimmt, können Flüssigkeiten mit vielen verschiedenen Temperaturen gewonnen werden, indem Anschlüsse zum Einlaß und/oder Auslaß von Flüssigkeit an verschiedenen Stellen entlang der Brennlinie angebracht werden. Die Flüssigkeit 54 kann auch erwärmt und der Dampf oder überhitzter Dampf zur Gewinnung von mechanischer Leistung in Expansionsanordnungen wie Motoren und Turbinen verwendet werden, die wiederum elektrische Energie liefern. Vorzugsweise wird ein (nicht dargestelltes) geschlossenes System verwendet, indem . die kondensierte Flüssigkeit in den Kollektor 24 zurückgeführt wird. Bei solchen Anwendungsfällen kann die Flüssigkeit 54 aus Kältemitteln, Lösungsmitteln, Kohlenwasserstoff,. Alkohol bestehen.

Wie bereits erwähnt, besteht ein ernsthafter Nachteil der Sonnenenergiesysteme im Allgemeinen und der bekannten Systeme im Besonderen in den Schwierigkeiten der Energiespeicherung während der sonnenlosen oder sonnenschwachen Perioden, beispielsweise während der Nacht oder während Zeiten wolkigen Wetters. Für solche Perioden wird Wärme in der Flüssigkeit 56 gespeichert, die während der normalen Betriebsweise des Systems auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die wenigstens um 50 ° C . höher als die Temperatur der Flüssigkeit 54 ist. Auch wenn¹ daher die Flüssigkeit 56 nicht oder in reduziertem Maß durch Sonnenenergie weiter aufgeheizt wird, speichert sie Wärme und liefert weiterhin Wärme an die Flüssigkeit 54, weil zwischen den Flüssigkeiten eine Temperaturdifferenz besteht. Vorzugsweise wird die Umwälzung der Flüssigkeit 56 während dieser Perioden

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eingestellt. Die Flüssigkeit 56 überträgt Wärme an die Flüssigkeit 54 bis die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Flüssigkeiten relativ klein geworden ist. Die Zeitdauej^während der die Flüssigkeit 56 Wärme überträgt und/oder speichert, hängt von der Anfangstemperatur der Flüssigkeit 56, der Temperaturdifferenz zwischen den Flüssigkeiten, den physikalischen Eigenschaften (spezifische Wärme, Siedepunkt, latente Wärme, usw.) der Flüssigkeiten und der Verwendungsweise der Flüssigkeit 54 ab.

Die Flüssigkeit }1 in der Linse 22 kann mit einer der Leitungen in dem Kollektor 24 in Verbindung gebracht werden um der LinsenflUssigkeit Wärme zu entziehen und sie dadurch auf eine· geeigneten Temperatur zu halten, während gleichzeitig die von der Linsenflüssigkeit absorbierte Sonnenenergie beispielsweise für die Vorheizung der in den Leitungen 36 und/oder 38 zirkulierenden Flüssigkeiten Verwendung finden kann.

Gemäß Fig.l umfaßt der Kollektor 24 rohrförmige Leitungen 36, 58. Die Leitungen brauchen Jedoch nicht einei kreisförmigen Querschnitt aufzuweisen und in anderen Fällen sind andere Konfigurationen wie beispie Isweise rechteckige Querschnitte vorzuziehen. Eine rechteckige Konfiguration kann wünschenswert sein, wenn die theoretische Brennlinie Abweichungen aufweist. Eine rechteckige Gestalt gestattet eine Bewegung der Brennlinie 48, während sie in der Leitung 36 gehalten wird. Die Brennlinie 48 kann auf der Oberfläche der Leitung · 36 gelegen sein, und in einem solchen Fall braucht die Oberfläche der Leitung }o die Sonnenenergie nicht durchzulassen und ist vorzugsweise dunkel gefärbt.

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Die in den übrigen Figuren gezeigten und nachstehend beschriebenen Systeme sind in ihrer Längsrichtung ostwestlich orientiert und der Sonne zugewendet. Ferner sind die -länglichen Linsen oder Linsensysteme und die längliche Kollektoren und ihre Leitungen im wesentlichen

entlang paralleler Längsachsen angeordnet. Ferner sind die Konzentratoren und Kollektoren vorzugsweise beweglich, und es sind vorzugsweise Mittel vorgesehen, um sie zu bewegen und der jahreszeitlichen und vorzugsweise der stündlichen Stellung der Sonne nachzufahren. Eine Bewegung der Linsen kann jedoch entfallen, wenn die Brennweite der Linsen kurz ist> so daß die Verlagerung der Brennlinie von Jahreszeit zu Jahreszeit klein bleibt und innerhalb des Umfangs der inneren Leitung 38 des Kollektors verbleibt.

Von Hand betätigte, automatische oder halbautomatische Antriebe zur Erzielung der Nachfahrbewegung der Systeme und/oder Linsen suf einer jahreszeitlichen oder stündlichen Basis sind bekannt. Während in Fig. 1 nur eine einzige Linse dargestellt ist, können viele Linsen in LÄngs- und Querrichtung vorgesehen sein.

Die Leitungen 36 und 38 in Fig. 1 können beide undurchlässige Wärmeleitendeoberflächen aufweisen, und es sind die unteren Teile der Oberfläche der Leitung 36 und/oder der Leitung 38 vorzugsweise entweder durch schwarze Farbe dunkel gemacht oder es ist die Leitung oder sind die Leitungen in der unteren Hälfte ihrer Oberflächen mit schwarzen metallischen Folien versehen, damit die Sonnenenergie nicht hindurchgelassen und die Wärmeabsorption aus der Sonnenenergie gefördert wird.

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Zusätzlich liefert die Platte 46 in den Kollektoren ein Gewächshauseffekt. Der Behälter 4o ist vorzugsweise aus isolierendem Material hergestellt, um Wärmeverluste zu verhindern. Die Verminderung von Wärmeverlusten ist besonders wichtig während der Perioden fehlenden oder verminderten Sonnenscheins. Wie jedoch noch vollständiger beschrieben werden wird, kann die Platte 46 eliminiert werden, wenn es nicht erwünscht ist, Wärme an der Brennlinie der Linse festzuhalten, wenn beispielsweise Fotoelemente dort angeordnet sind. Vorzugsweise ist die teoretische Brennlinie der Linsen in der inneren Flüssigkeit lokalisiert, um weitere. Wärmeverluste dadurch zu vermeiden, daß die äußere Flüssigkeit als Isolator wirkt. Die die Sonnenenergie durchlassenden Roh* in Fig. 1 sind vorzugsweise aus farblosem und transparentem Glas oder Kunststoff hergestellt, während die RohMi die keine Sonnenenergie durchlassen müssen, vorzugsweise aus Metall und vorzugsweise aus Stahl, Kupfer oder Aluminium bestäien und alle vorzugsweise an ihren unteren Flächenteilen dunkel gemacht sind.

Die Fläche der Kollektoroberflächen kann viel kleiner als die Fläche der Konzentratoren sein und kann im Bereich von nur 1 bis Io <£ eines konventionellen Kollektors in Gestalt einer flachen Platte liegen, wodurch die Wärmeverluste entsprechend reduziert werden. Da außerdem für derartige Kollektoren weniger Material gebraucht wird, vermindern sich seine Kosten·

Die Kollektorsysteme können auch eine andere Zahl von Leitungen als zwei aufweisen sowie andere als kreiszylinderische Querschnitte. Auch können die Linsen-

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konfigurationen und die Linsen und Linsensysteme andere als die in Fig. 1 dargestellten sein.

Die Linse in Fig 1 wird von geeigneten Rahmen und Traggliedern gehalten. Beispielsweise ist die Linse 8o in Fig. 2 in einem Rahmen 88 gehalten. Wie dort dargestellt sind mehrere Linsen in Längsrichtung an ihren Enden 9° hintereinander angeordnet. Sie werden von in Längsrichtung verlaufenden StUtzstreben 92 und in Querrichtung verlaufenden Stützstreben 94 gehalten. Die Linsen können in dem Rahmen beispielsweise angeklebt sein. Die eoretische Brennlinie 96 der Linsen ist an und entlang dem Kollektor 98 gelegen. Es sind öffnungen loo vorgesehen, um Flüssigkeit 31 und/oder Luft einzulassen oder abzuleiten. Die öffnungen loo können durch Rohre verbunden sein, um eine Umwälzung der Flüssigkeit zustandezubringen. Die öffnungen können auch an anderen Stellen angebracht werden. Wie bereits erwähnt, können die die Linsen bildenden Platten einstückig extrudiert oder als Blasformstück hergestellt sein oder separate Platten umfassen, die beispielsweise zusammengeschweißt sind. In den Fig. 3 und 4 sind die obere gewölbte Platte 26 und die untere ebene Platte 28 separate Teile und in flüssigkeitsdichter Weise durch den Rahmen Io4 zusammengehalten. Der Rahmen Io4 umfaßt zwei in Längsrichtung verlaufende Nuten I06, I08. Die obere Nut I06 ist gewölbt und so bemessen, daß sie die obere gewölbte Platte 26 aufnimmt, während die untere Nut gerade verläuft und so bemessen ist, daß sie die ebene Platte 28 aufnehmen kann. Die Kanten der jeweiligen

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separaten Platten werden in die jeweiligen Nuten mit Dichtmateria] IJo eingesetzt. Die Enden der Platten werden in ähnlicher Weise zusammengefügt. Das Material Ho kann eine Dichtung oder ein ähnliches flexibles Formstück und/oder deformierbares Material wie Silikon zur Bildung f]üssj£keitsdichter Verbindungen umfaßen Auf diese V.'ojse sind die erfindungsgemäßen Linsen, bei denen zwei unabhängige Platten zusammengefügt werden oder dje Linsen extrudiert oder geblasen werden, relativ einfach herzustellen und relativ kostengünstig. Der erforderliche Kurvenradius der gewölbten konvexen-Platte und der Brennpunktabstand von der Linse zum Kollektor hängt von der Breite der Platten, dem maximalen Abstand zwischen den Platten und dem Brechungsindex der zwischen den Platten befindlichen Flüssigkeit ab. Flüssigkeiten mit höheren Brechungsindex verkürzen den erforderlichen Radius und den Brennpunktabstand.

Je nach der verwendeten QisenflUssigkeit und dem Abstand zwischen den den Linsenplatten wird ein Teil der auf die Linse auftreffenden infraroten Strahlen im Bereich von etwa o,7 bis 4 Mikron nicht durch die LirjMc hindurchpassieren. Ein Teil der infraroten Strahlen wird vielmehr direkt durch die Flüssigkeit absorbiert werden und diese aufheizen. Ein anderer Teil der infraroten Strahlen wird von den Linsenplatten absorbiert, die aufgeheizt werden und wiederum teilweise die Flüssigkeit mitheizen. Ein Teil der Sonnenenergie wird von Jeder Platte reflektiert, wobei wiederum ein Teil der reflektierten Sonnenenergie zur Innenseite dieser Platte in das Innere der Linse reflektiert

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wird und wiederum teilweise von der LinsenflUssigkeit absorbiert wird. Nur wenig von dem im sichtbaren Bereich liegenden Strahlen in dem Wellenlängenbereich von etwa o,25 bis ungefähr 0,7 Mikron wird in einer transparenten und farblosen Linsenflüssigkeit und den transparenten und farblosen Linsenplatten absorbiert. Für einige Anwendungszwecke ist es wünschenswert, die Absorption von infraroten Strahlen so gering wie möglich zu machen, beispielsweise wenn es darum geht, soviel Wärme wie möglich im Brennpunkt der Linse zu erzeugen. In anderen Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, die Linsenflüssigkeit aufzuheizen und/oder sowenig wie möglich Hitze in dem Brennpunkt der Linse zu entwickeln, während gleichzeitig soviel wie möglich der Lichtstrahlen hindurchgelassen werden sollen, beispielsweise wenn Fotoelemente in den Brennpunkt der Linse angeordnet sind. Im vorigen Fall wird der Abstand zwischen den Linsenplatten möglichst gering gemacht, beispielsweise etwa 2,5 cm im Punkt des maximalen Abstandes der Linsenplatten. Die Linsenflüssigkeit wird so ausgewählt, daß sie bei Umgebungstemperatur nur einen minimalen Anteil der infraroten Strahlung absorbiert und vorzugsweise einen Brechungsindex von wenigstens 1,35 hat. Flüssigkeiten wie Kohlenwasserstoffe, Mineralöle, Lösungsmittel, Lösungen wie Salzwasser usw. sind transparent , farblos und absorbieren wesentlich weniger Infrarotstrahlung als Wasser. Vorzugsweise werden auf Glas- und Kunststoff nicht korrodifinaü wirkende Flüssigkeiten mit einer geeigneten Siedetemperatur ausgewählt. Einige Flüssigkeiten mit einem hohen Brechungsindex und niedriger Absorption

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von infraroten Strahlen wie Trichlorethylen und Toluol wirken auf Kunststoffe wie Acrylharz korrodierend. Bei der Verwendung solcher kcxrodierenden Flüssigkeiten werden die der Flüssigkeit ausgesetzten Linsenplatten durch Folien aus Teflon oder überzüge aus Epoxyharz wie Lucite RD abgedeckt, die durch die Linsenflüssigkeit nicht koriödiert werden. Im letzteren Fall wird der Abstand zwischen den Linsenplatten möglichst groß gemacht, beispielsweise etwa Io cm am Funkt des größten Abstandes der Linsenplatten, und die Flüssigkeit wird so ausgewählt, daß sie bei Umgebungstemperatur eine maximale Menge von Infrarot absorbiert, während sie immer noch transparent und fabrlos ist.

Der Grad der Infrarotabsorptioh hängt auch von dem für die Linsen verwendeten Material ab. Beispielsweise kann für niedrige Absor tion ein wasserhelles Glas mit ungefähr 1,5 % Absor tion oder ein Kunststoff mit einer ähnlich niedrigen Absorption eingesetzt werden, wenn eine Linsenflüssigkeit wie z.B. eine wässrigen Salzlösung vorhanden ist. Wenn indessen ein hoher Grad von Infrarotabsorption erwünscht ist, beispielsweise in Anwendungsfällen zur Gewinnung von Elektrizität, bei der die Sonnenenergie auf Fototelemente fokussiert wird, können Linsen aus Glas oder Kunststoff mit Linsenflüssigkeiten verwendet werden, die eine Infrarotabsorptjon von beispielsweise 2o % aufweist. Vorzugsweise wird im letzteren Fall, wenn infrarote Strahlung absorbiert werden soll, Wasser verwendet. In bestimmten Gegenden wird dem Wasser ein Gefrierschutz mittel zugesetzt, um das Gefrieren zu verhindern. Wenn Wasser in dem Kollektor verwendet wird, wird auch

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dem Kollektorwasser ein Gefrierschutzmittel zugesetzt. Bei Wasser als LinsenflUssigkeit und dem größeren Abstand (beispielsweise ungefähr Io cm ) zwischen den Linsenplatten, findet eine erhöhte Infrarotabsorption durch die LinsenflUssigkeit statt und eine entsprechende Zunahme der Aufheizung derselben. Die Wärme in der LinsenflUssigkeit kann in Wärmetauschern wiedergewonnen und zum Heizen und/oder Vorheizen der Kollektorflüssigkeit in der bereits beschriebenen Weise verwendet werden. Die Wärme kann auch zur Aufheizung von Wasser im Haushalt oder für andere Zwecke, zum Heizen von Gebäuden oder zur Gewinnung von Elektrizität durch überhitzen von niedrig siedenden Flüssigkeiten verwendet werden, deren Dampf dann in Expansionseinrichtungen wie Turbinen oder Motoren expandieren gelassen wird. Da die Linsenflüssigkeit den größten Teil der Lichtstrahlen durchläßt, wird die Erzeugung von Elektrizität durch die Fotozellen kaum vermindert, während die Linsenflüssigkeit erhitzt und Wärme in der erwähnten Weise für Heizzwecke und/oder zur Gewinnung weiterer Elektrizität Verwendung findet. Auf diese Weise bietet die Erfindung ^ine sehr wirtschaftliche Kombination gleichzeitiger Wärme- und Elektrizitätsgewinnung.

In Fig. 5 besteht das System fo aus Tafeln Jl aus Flüssigkeitslinsen 22. Jede Tafel umfaßt 4 Flüssigkeitsiinsen 22, die in Längrichtung und Querrichtung einander benachbart sind. Die Tafeln sind drehbar unterstützt, um der Sonne Jahreszeitlich und stündlich nachzufahren. Der Rahmen 5o ist auf Wellen 64 gelagert, die drehbar mit dem Rahmen 62 aneinander gegenüberliegenden

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Enden desselben, beispielsweise Über Lager verbünden sind. Ein Ende einer der Wellen 6^ ist mit einem nicht dargestellten Antrieb wie z.B. einem Elektromotor verbunden. Die Linsen 22 und der Rahmen 5o sind um die Längsachse 60 durch Drehung der Welle 6k zum jahreszeitlichen Nachfahren der Sonne drehbar. Der Rahmen ist an dem Rahmen 5o über Zapfen 52 schwenkbar gelagert und mit den Linsen 22 über eine gemeinsame Querachse 53 zum Nachfahren der Sonnenstellung in der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise beweglich.

In Fig. 9 ist ein ebenes lichtbrechendes Element 126 dargestellt, welches einen starren Rahmen umfaßt, der eine Platte aus Kunststoff oder Glas umgibt, in der durch Einpressen oder Einformen konzentrische geringen Abstand aufweisende Ringe oder Mikroprismen eingeformt sind, deren Teilung beispielsweise drei bis vier Mikroprismen/mm beträgt. Das ebenene lichtbrechende Element 126 verhält sich wie eine ebene Fresnellinse. Auf das lichtbrechende Element 126 auftreffende Sonnenenergie wird durch die Mikroprismen in einem theoretischen Brennpunkt konzentriert. Das lichtbrechende Element 126 kann zu mehreren in Längsrichtung und/oder Querrichtung nebeneinander angeordnet sein. Das System kann so angeordnet sein, daß die Brennpunkte der Linsen 126 in oder auf der Oberfläche von Leitungen 36 und 38 gelegen sind, wobei die Reihe diskreter Brennpunkte Über eine Längenabschnitt im Ergebnis eine aus diskreten Brennpunkten zusammengesetzte Brennlinie ergeben, wie es in Fig. 9

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in einer zu destiULerenden Flüssigkeit dargestellt ist.

Das System 13o der Fig. 6 verwendet längliche lichtbrechende Elemente 132* die in Längsrichtung verlaufende Mikroprismen 134 aufweisen, die wie in Längsrichtung verlaufende Fresnellinsen wirken. Die Linsen 132 und die Kollektoren 124 sind so angeordnet, daß die Brennlinie einer Linsenreihe auf dem jeweiligen Kollektor gelegen ist, wie es im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde. Die Linsen und Kollektoren sind untereinander verbunden und wie die Systeme der Fig. 1 und 5 beweglich.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung mit drei Leitungen , bei der die innere Leitung 139 von einer mittleren Leitung 141 umgeben ist, die wiederum von einer äußeren Leitung 36 umgeben ist. Die Vorsehung dreier Leitungen gestattet die Verwendung von drei verschiedenen Flüssigkeiten und erlaubt die Verwendung der Flüssigkeit bei verschiedenen Temperaturen für viele verschiedene Anwendungsfälle und erlaubt schließlich eine größere Verlagerung der Brennlinie. Die äußere Leitung 36 kann transparent sein, und es kann das fluide Medium in der äußeren Leitung ein Gas sein, wobei die äußere Leitung und das Gas einen Gewächshauseffekt über den inneren Leitungen 141, 139 schaffen.

Die vorliegende Erfindung kann, wie bereits beschrieben, bei vielen Energieanwendungen eingesetzt werden und kann auch mit Vorteil zur Destillation oder anderweiten Behandlung von Wasser durch Verdampfung und Kondensation benutst werden.In einen typischen Fall ist das Wasser Seewasser oder Brackwasser und muß

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entsalzt werden, oder es handelt sich um Wasser oder eine Flüssigkeit, die Mineralien oder andere Substanzen enthält, oder es handelt sich um industrielles Abwasser oder kontaminiertes Wasser, welches gereinigt und destilliert werden soll. Die lichtbrechenden Konzentratoren und Kollektoren sind in Destillationssystemen angeordnet, wobei vorzugsweise die Kondensationswärme wiedergewonnen und vorzugsweise Wärme in dem kondensierten Wasser und in der abgelassenen Salzlake in der noch zu beschreibenden Weise ebenfalls wiedergewonnen wird.

Das in Fig. 8 dargestellte System l6o umfaßt mehrere Untersysteme 162, von denen jedes eine drei-Unsige Anordnung 164 umfaßt. Jedes Linsensystem ist oberhalb eines in Längsrichtung verlaufenden zentralen Kanals 166 sowie parallelen länglichen Seltenkanälen 168 so angeordnet, daß der mittlere Teil des Linsensystems oberhalb des zentralen Kanals gelegen ist und die äußere Längskanten der beiden anderen Linsen oberhalb der Seitenkanäle sich befinden. Jede Linse ist geneigt und die unteren Platten 28 der Linsen sind eben. Das zu destillierende Wasser I70 wird in den mittleren Kanal bis zu einer bestimmten Höhe eingefüllt. Innerhalb des Kanals 166 sind die in Längsrichtung verlaufenden Brennlinien F der Linsen angeordnet, vorzugsweise an verschiedenen Stellen und in verschiedenen Höhen, wobei die verschiedenen Höhen den verschiedenen Wassertiefen in dem Kanal I66 entsprechen. In Flg. 8 1st die Linsenflüssigkeit J>1 vorzugsweise Salzwasser. Die Lösung des in dem Wasser gelösten Salzes (NACl) absorbiert weniger Infrarotstrahlen als Wasser allein. Wenn es also erwünscht 1st,

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si

die Absorption von infraroten Strahlen in der LinsenflUssigkeit zu reduzieren, wird vorzugsweise eine Salz/Vasserlösung als LinsenflUssigkeit benutzt. Wenn Meerwasser entsalzt werden soll, wird vorzugsweise Meerwasser als LinsenflUssigkeit verwendet und vorzugsweise auch vorgeheizt in den das zu destillierende Wasser enthaltenden Behälter eingeleitet. In den Leitungen sind Ventile vorgesehen, um das Ablassen des Wassers und die Zirkulation der Flüssigkeiten zu regulieren. Im Betrieb wird das Wasser 170 von der in den Brennlinien F konzentrierten Sonnenenergie aufgeheizt und verdampft. Der Dampf trift auf die unteren Platten 28, wird daran kondensiert und strömt dort entlang, um von den Kanten derselben in die Seitenkanäle 168 abgelassen zu werden bzw. herabzutropfen. Die Innenräume der FlUssigkeltslinsen stehen mit dem Inneren der Kanäle 166 durch Leitungen 177 (von denen nur ein Satz dargestellt ist) und auch untereinander in Verbindung. Innerhalb des Kanals kann ein Wärmetauscher I79 vorgesehen sein, insbesondere_/um Wärme von dem kondensierten Wasser im Kanal 168 auf das Wasser in dem Kanal I66 zu übertragen. Das Wasser in den Flüssigkeitslinsen wird durch die Linsen und Kanäle umgewälzt. Auf diese Weise wird die durch die Kondensation des Dampfes freigesetzte Wärme über die Platten 28 auf das Wasser in den Linsen übertrage^ und die von dem Wasser in den Linsen aus dem kondensierenden Dampf absorbierte Wärme wird in das System in den Kanälen zurückgeleitet. Auf diese Weise kann das zu destillierende Wasser geheizt oder vorgeheizt werden. Die Linsen 22 sind so angeordnet, daß die Brennlinien F innerhalb der Kanäle I66 ungeachtet

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der jahreszeitlichen und tageszeitlichen Stellung der Sonne verbleiben, wobei sich die Brennlinien entlang der in dem Kanal 166 durch die strichpunktierten Linien angedeuteten Wege bewegen. Die Brennlinien werden also nicht außerhalb der Kanäle 166 verlagert, und es ist daher nicht notwendig. Mittel zur Bewegung der Linsen und zum Nachfahren der Sonnenstellung vorzusehen. Die Wärme in dem destillierten Wasser kann auch dazu verwendet werden, das zu destillierende Wasser vorzuheizen oder zu heizen. Das destillierte Wasser kann nur wenige Grade unterhalb der Dampftemperatur liegen. Die wiedergewönne Wärme kann ebenso für andere Zwecke verwendet werde^und es kann die Linsenflüssigkeit und/oder das Kondensat durch Wärmetauscher geleitet werden, um die darin befindliche Wärme zu entfernen. Dies ist wichtig, da die zur Verdampfung des Wassers I70 erforderliche latente Wärme von ungefähr 45 cal/g zusätzlich zur fühlbaren Wärme durch die Kondensation des Dampfes wieder freigesetzt und im wesentlichen aus dem Kondensat wiedergewonnen und durch das zirkulierende Wasser in den Linsen, auf denen der Dampf kondensiert, wieder in das System eingespeist wird. Die latente Wärme und die festellbare Wärme sind beträchtlich und wurden andernfalls verlorengehen.Dies führt zu einem wesentlichen höheren Wirkungsgrad des Systems verglichen mit Sonnendestillationsapparaten, bei denen mit dem zu behandelnden Wasser gefüllte Kanäle nur mit Glas oder Kunststoffplatten oder Folien abgedeckt werden, die die Sonne aufnehmen. Das Umwälzen des Wassers in den Linsen

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kühlt auch die unteren Linsenplatten 28 und fördert die darauf stattfindende Kondensation. Die Leitungen I75 und 176 sind dazu vorgesehen, die jeweiligen Kanäle zu füllen und zu leeren. Das Wasser I70 kann zwischen vorbestimmten Füllständen durch ein Schwimmersystem gehalten werden, welches einen Schwimmer I78 und Relais 180, 182 umfaßt. Eine Bewegung des Schwimmers betätigt die jeweiligen Relais und startet bzw. stoppt eine Pumpe oder ein nicht dargestelltes Motorventil. Eine ähnliche Anordnung kann auch in den Seitenkanälen I68 verwendet werden. Es kann auch eine auf dem Schwereprinzip arbeitende Entwässerungsanordnung verwendet werden, um die Höhe des destillierten Wassers in den Seitenkanälen zwischen vorbestimmten Höhen halten zu können. Die jeweiligen Kanäle stehen miteinander in Verbindung _/ um im wesentlichen gleiche Füllstandshöhen in den jeweiligen Kanälen zu schaffen. Die Kanäle bestehen vorteilhaft aus Beton oder Asbestzement und sind vorzugsweise auf den Außenseiten isoliert. Es können auch andere Mittel als die Linse selbst zur Kondensation des Dampfes vorgesehen sein, wie beispielsweise im wesentlichen glatte vorzugsweise ebene Platten, die unterhalb der Linsen 164 angeordnet werden. In einen! solchen Fall kann die Linsenflüssigkeit nicht im wesentlichen die ganze latente Wärme wiedergewinnen, wenn nicht die Platte in ihrer Nähe angeordnet ist. Alternativ können auch mit der Platte zusammenwirkende Mittel rur Wiedergewinnung der latenten Wärme verwendet werden.

Dae in Fig. 8 dargestellte System ist durch die Kanalplatten im wesentlichen umschlossen, um die

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Wärraeverluste zu reduzieren. Die Platten sind aus dehnbarem Material hergestellt, damit die Bewegung der Linsen aufgenommen werden kann. Darüberhinaus wird wie bereits erwähnt die Linsenflüssigkeit durch Entfernung der wiedergewonnenen Kondensationswärme beispielsweise durch Umwälzung in den Kanälen 166, gekühlt, wodurch wiederum die unteren Linsenseite gekühlt und eine Unterstützung bei der Kondensation des darauf auftreffenden Dampfes geleistet wird. Wie bereits beschrieben wird die LinsenflUssigkeit durch direkte und indirekte Absorption infraroter Strahlen und durch die Aufheizung der Linsenplatten aufgeheizt, und es kann diese Wärme ebenfalls aus der LinsenflUssigkeit wiedergewonnen werden. Die aus der Linsenflüssigkeit und dem kondensierten Wasser wiedergewonnene Wärme kann zur Vorheizung des zu destillierenden Wassers verwendet werden, bevor dieses in den Kanal 166 eintritt oder zur Vorheizung und Aufheizungdes destillierten Wassers in dem Kanal 166 durch entsprechende Wärmetauscher. Der Wirkungsgrad des Systems kann weiter gesteigert werden, indem die in der aus dem Kanal 166 von Zeit zu Zeit abgezogenen Salzlake: enthaltene Wärme wiedergewonnen wird. Die Wärme, die aus dem kondensierenden Dampf, dem kondensierten Wasser, der Salzlake· und der LinsenflUssigkeit zurückgewonnen wird, kann für andere Zwecke wie z.B.wie die GevrimiigNOi Elektrizität durch überhitzung und Eypandierung von Flüssigkeiten mit niedrigen Siedepunkten und Verdampfungswärmen eingesetzt werden. Die nachstehend beschriebenen Wasserdestillationssysteme arbeiten in ähnlicher Weise

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und ihre Beschreibung daher knapper sein.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform eines tragbaren Wasserdestillationssystems 33© dargestellt, welches sich leicht zusammensetzen und auseinandernehmen läßt. Das System 33° umfaßt ebene Fresnellinsen 126 mit konzentrischen Mikroprismen, mittels deren die Sonnenenergie in Brennpunkten konzentrierbar ist. Eine in Längsrichtung verlaufende Fresnellinse oder solche Linsen können ebenfalls verwendet werden. Die Linsen 126 sind in Längsrichtung und Querrichtung nebeneinander angeordnet, so daß sich eine zusammengesetzte Linsenanordnung aus 6 Fresnellinsen ergibt, die gegenüber der horizontalen geneigt ist und bei der die Anzahl 6 nur illustrationshalber gewählt ist. Die Linsen werden dadurch zu einer Einheit zusammengefügt, da sie beispielsweise durch Klebstoffe auf eine Glasoder Kunststoffplatte 332 aufgeheftet werden, die Sonnenenergie durchläßt und die im Falle von Kunststoff entlang flexibler Trennlinien 334 gefaltet sein kann. Jede Fresnellinse kann ungefähr 18 χ 14 cm messen. Die Brennpunkte der Linsen liegen in dem zu destillierenden Wasser in dem flexiblen Behälter bzw. Sack 336, der aus Kunststoff oder einem anderen zusammenfaltbaren Material besteht. Der flexible Behälter oder Sack 338 aus Kunststoff oder einem anderen flexiblen Material ist unterhalb des Behälters 336 angeordnet und erstreckt sich über diesen hinaus. Er dient dazu, das Kondensat von der Platte 332 einzusammeln. Die Linsenanordnung und die Behälter werden von einer Traganordnung 34o gehalten, die Stützenpaare 342, 344,

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einen Rahmen 3^6 und eine Grundplatte Jk8 umfaßt. Die Stützen sind an einem Ende schwenkbar an dem Rahmen 3^6 angebrocht und am anderen Ende in Einkerbungen in dor Grundplatte 3^8 festgelegt. Die Stützen können auch Im Boden oder anderweitig befestigt werci n, wenn keine Grundplatte verwendet wird. Die Stolzen können verlagert werden, um den Neigungswinkel der IJnsenanordnung einzustellen und der jahreszeitlichen Stellung der Sonne zu folgen. Die Behälter oder Säcke haben Seitenwände 35o, 352, die sich nach oben bis an die Platte 332 erstrecken, um in der schon beschriebenen Weise ein geschlossenes System zu bilden. In der Seitenwandung 352 ist an der unteren Seite der Platte 332 eine öffnung gebildet, die dem Kondensat erlaubt, in den Kollektorsack abzutropfen.

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Anzeigemittel wie die an den Boden der Behälter angeschlossenen durchsichtigen Röhren 322, 324 dienen zur Anzeige der Wasserstände in den Behältern. Die Linsenanordnung, die Traganordnung und die Behälter können leicht auseinandergenonunen und zusammengesetzt werden. Die in dem zu destillierenden Wasser im Behälter 336 gelegenen Brennpunkte heizen das Wasser auf und lassen es verdampfen, worauf es an der Unterseite der ebenen Platten 332 kondensiert. Das Kondensat bewegt sich entlang den Platten 332 und fällt in den Container 338.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird die konzentrierte Sonnenenergie zur Gewinnung von Elektrizität durch Fotoelemente verwendet. Die Fotoelemente 398 der Fig. 10 bestehen aus Silizium- oder Kadmiumsulfid oder anderen Materialien und sind im Innern der inneren flüssigkeitsführenden Leitung 400 angeordnet, die vorteilhaft einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Der theoretische Brennpunkt 402 der Linse befindet sich an den Fotozellen und vorzugsweise auf ihrer äußeren Oberfläche. Die Zellen können in einer Reihe nebeneinander und auch parallel zueinander angeordnet sein, wenn die theoretische Brennstelüe 402 eine Brennlinie ist, oder auch mit Abständen, wenn die theoretische Brennstelle 402 ein tatsächlicher Brennpunkt ist. Die konzentrierten Lichtstrahlen werden von den Zellen in Elektrizität umgewandelt, während die von den Zellen absorbierte Wärme der infraroten Strahlen durch die zirkulierende Flüssigkeit 404 und auch durch die Flüssigkeit 406, die in dem äußeren Leitungsteil zirkuliert, abtransportiert, wird. Der Wärmeabtransport kann durch die Bemessung der Leitungen 402, 406 und durch das Volumen und die Geschwindigkeit, mit der das fluide Medium umgewälzt wird, gesteuert werden. Vorzugsweise ist das fluide

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Medium im wesentlichen elektrisch nichtleitend wie beispielsweise Luft oder andere Gase und Flüssigkeiten. Nicht dargestellte Mittel verbinden die Fotozellen untereinander in Parallel- oder Reihenschaltung zur Ableitung der erzeugten Elektrizität. Wenn das fluide Medium 404 elektrisch leitend ist, sind nicht dargestellte Mittel zur elektrischen Isolierung der Zellen und der Mittel zur Verbidung der Zellen und Abführung der erzeugten Elektrizität vorgesehen. Die Leitung 402 besteht wenigstens an ihrer Oberfläche aus transparentem Material, wenn die theoretische Brennstelle eine Linie ist. Wenn die theoretische Brennstelle 402 ein Punkt ist, können oberhalb der Zellen durchsichtige öffnungen angeordnet sein. Der obere Teil der äußeren Leitung 408 ist auch durchsichtig. Die Einzelheiten der inneren und äußeren Leitungen sind schon beschrieben worden.

Wie bereits erwähnt, gestattet es die Konzentration der Lichtenergie der Sonne um mehr als das Hundertfache, Elektrizität mit einer mehr als hundertfachen Leistung zu gewinnen, während die erhöhte Wärmeenergie dissipiert und von den fluiden Medien in den Leitungen abtransportiert wird. Wie bereits beschrieben, kann die an den Foto zellen erzeugte Wärmemenge durch Absorption infraroter Strahlung in einer Flüssigkeitslinse reduziert werden. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Fotozellen, während gleichzeitig die Anforderungen an die Wärmedissipatiori durch den Kollektor reduziert werden. Die in dem fluiden Medium in der Linse absorbierte Wärme ■-· kann wiedergewonnen werden, wie bereits erwähnt. Es kann zusammen mit anderen Verwendungszwecken'aer Sonnenenergie Elektrizität erzeugt werden. Wenn beispielweise ein doppelter Kollektor mit zwei fluiden Medien verwendet wird, können

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Fotozellen in der soeben beschriebenen Weise eingebaut sein und kann elektrische Energie gewonnen werden, während die Wärmeenergie zum Heizen genutzt werden kann. Darüber hinaus kann die gewonnene Elektrizität zur Elektrolyse von Wasser und/oder Salz zur Herstellung von Wasserstoff, Natrium und Chlor Verwendung finden. Der Wasserstoff kann mit Kohlenstoffmonoxid zur Herstellung von Methanol oder mit Luftstickstoff zur Herstellung von Stickstoffdüngern und anderen Stickstoffprodukten wie Salpetersäure und Harnstoff dienen. Eine derartige Elektrolyse kann zusammen mit der Destillationsanordnung der Erfindung stattfinden. Weiterhin kann' gemäß der Erfindung die Sonnenenergie verwendende Elektrizitätsgewinnungsanlage mit hydroelektrischen Mitteln kombiniert werden, die Wasserspeicher umfassen. Eine solche Kombination erlaubt die Gewinnung von Elektrizität zur Nachtzeit, während Perioden verringerten Sonnenscheins oder während Verbrauchsspitzen durch die hydroelektrische Vorrichtung, während das Sonnenenergiesystem Elektrizität während der Sonnenscheinperioden liefert. Das Sonnenenergiesystem kann als auf dem Vorratsbehälter schwimmende Anordnung vorgesehen sein und benötigt daher keinen zusätzlichen Grund und Boden.

Wie bereits erwähnt, kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, die Platte 46 fortzulassen, die gemäß Fig. 1 zur Bildung eines Gewächshauseffektes in dem Kollektor verwendet wird; Der Kollektor 205 der Fig. umfaßt keine Platte entsprechend der Platte 46 der Fig. 1, so daß die Wärme der infraroten Strahlen nicht in dem Kollektor zurückgehalten wird. Die Weglassung der Platte 46 und der zugehörigen Abdichtungen und die Reduzierung der Isolierung vermindern die Kosten

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des Kollektors, während die von den infraroten Strahlen erzeugte Wärme in die Umgebung verteilt wird. Darüber hinaus sind die Leitungen in dem Kollektor 205 der Sonne über einen großen Winkel ausgesetzt.

Fluidlinsen mit oberen und unteren Platten sind im allgemeinen groß und haben dementsprechend lange Brennweiten, die gewöhnlich länger als die Breite der Platten sind. Longitudinale Frenellinsen mit in Längsrichtung verlaufenden Mikroprismen sind im allgemeinen kleiner und haben kürzere Brennweiten. Da die in Längsrichtung verlaufenden Mikroprismen zur Mitte der Linse hin an Höhe abnehmen, ist die Linsenbreite beschränkt. Auch ist die Breite der Glas- oder Kunststoff platten für die Fresiellirisen" beschränkt. Dies kann mit großem Vorteil genutzt werden. Beispielsweise kann die Platte 46 oder die Leitung 36 (Fig. 6) weggelassen und dennoch der Gewächshäuseffekt beibehalten werden, indem der Abstand zwischen den Linsen und dem Kollektor in einem geschlossenen System vermindert wird.

Die Fig. 11 zeigt eine Kombination einer in der Mitte angeordneten Fluidlinse 200 mit vier einander benachbarten Fresiellinsen 201 bis 204, von denen jede ein Profil aufweist, welches in einem solchen Winkel steht, daß die Sonnenstrahlen auf eine gemeinsame in Längsrichtung verlaufende Brennstelle 208 gerichtet werden, die auch die Brennstelle der zentralen Fluidlinse darstellt. Das Linsensystem kann mit dem Kollektor 205 verbunden und beweglich sein, um der Sonnenstellung in der beschriebenen Weise nachfahren zu können. Das Linsensystem kann auch zwei Fresiellinsen anstelle von vier umfassen. Auch können die Linsen in Längs- und

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Querrichtung wie in Fig. 5 angeordnet sein, um die Konzentration von Sonnenenergie beträchtlich zu steigern, besonders für die Verwendung bei der Gewinnung von Elektrizität mittels Fotoelementen.

Das System 144 in Fig. 12 zeigt ein geradliniger lichtbrechendes Element 146, welches in Längsrichtung verlaufende Mikroprismen 118 aufweist, die die Sonnenenergie je nach der jahreszeitlichen Stellung der Sonne auf verschiedene linienförmige Brennstellen F, F-, F₂ auf dem Kollektor 150 richten. Der Kollektor 150 ist in Ost-West-Richtung angeordnet, so daß er die Sonnenenergie während der täglichen Bewegung der Sonne sammelt und umfaßt eine einzelne für die Sonnenenergie durchlässige und wenigstens im oberen Teil 152 rechteckigen Querschnitt aufweisende Leitung 154 für ein fluides Medium, welche teilweise von isolierendem Material 42 umgeben ist. Die Teile des Systems 144 sind nicht größengetreu gezeichnet. Insbesondere ist der Kollektor 150 aus Gründen der Klarheit im Verhältnis größer gezeichnet und besitzt in Wirklichkeit weniger als 10 % der Größe der Linse 146. Es wird ein geschlossenes System erhalten, in dem die Seiten des lichtbrechenden Elements 146 und das-isolierende Material 42 einander überlappen. Wie bereits beschrieben, erleichtert die Verwendung einer rechteckigen Leitung die Unterbringung eines sich bewegenden Brennpunktes, wie F, F₁, F₂/auf der Leitung. Obwohl das Element 146 in erster Linie durch Brechung der Sonnenstrahlen fokussiert, ergeben die Mikroprismen auch eine Reflexion der ~< Sonnenstrahlen wie bei 156 dargestellt. Die Innenseiten des Elements 146 können ebenfalls in geeigneten Winkeln angeordnet und verspiegelt sein, so daß sie jegliche

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auftreffenden Strahlen auf die Brennstelle reflektieren.

Linsen mit einem fluiden Medium sind größer als Frenellinsen, absorbieren weniger und reflektieren mehr Sonnenenergie als Frcaiellinsen. Daher ist ein vollständig aus Linsen mit einem fluiden Medium bestehendes System allgemein weniger effektiv als ein System, welches nur Fr«iellinsen oder wenigstens eine Fresnellinse in Kombination mit wenigstens einer Linse für ein fluides Medium umfaßt. Entsprechend der Erfindung werden auch Systeme mit Frenellinsen und ein fluides Medium enthaltenden Linsen angegeben. Solche Systeme können mit großem Vorteil bei der |

Destillation von Wasser verwendet werden, wo die ein fluides Medium enthaltenden Linsen den Gesamtwirkungsgrad durch die Wiedergewinnung der Verdampfungswärme des destillierten Wassers erhöht. In Fig. 13 ist ein derartiges System 450 dargestellt. Das System 450 umfaßt eine Fluidlinse 22 und Fresiellinsen 132 A und 132 B. Jede Linse hat eine andere Brennstelle in dem Kanal 166, der das zu destillierende Wasser 170 enthält. Der Kanal 166 ist trogförmig rund weist verschiedene Wassertiefen auf. Die verschiedenen Brennstellen sind in verschiedenen Tiefen gelegen. Ober der Zone in dem Kanal 166, in die das zu destillierende Wasser eingeleitet wird und die mit 451 bezeichnet ist, ist ein schmaler Fresnel-Konzentrator 132 A angeordnet. ' \ Da der Kollektor 188 hur eine einzige Leitung aufweist, \ und zufolge der Anordnung und Größe der Linse 432 A j dienen4er Kollektor 188 und die Linse 132 A zur Vorheizung des in den Kanal 166 eingeleiteten Wassers auf beispielsweise etwa 40° C. Als Ergebnis findet

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an dieser Stelle praktisch keine Kondensation statt. Die einen hohen Wirkungsgrad aufweisende Fresnellinse 132 B weist einen steilen Neigungswinkel zur Horizontalen auf und ist nach Norden gerichtet. Sie ist auf die innere Leitung in dem Kollektor 172 fokussiert, der von dem Zweileitungstyp ist. Der Kollektor 172 und die Fr«iellinse 132 B sind untereinander verbunden, und es ist die Linse in der bei Fig. 1 beschriebenen Weise abgestützt, so daß beide beweglich sind, um der jahreszeitlichen und stündlichen Stellung der Sonne folgen zu können. Vorzugsweise sind nachgiebige Flächen 452, 453 vorgesehen und an einer Seite an der Abstützung für die Fresnellinse 132 A und an der anderen Seite an der Traganordnung für die Fluidlinse 22 befestigt. Die innere Leitung 38 führt eine Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt, die auf eine hohe Temperatur von beispielweise 200° C aufgeheizt werden kann. Dies heizt wiederum die Flüssigkeit mit dem niedrigeren Siedepunkt in der äußeren Leitung beispielsweise auf 80° C auf. Wegen ihres steilen Winkels und weil sie nicht durch eine Flüssigkeit gekühlt wird wie eine Flüssigkeitslinse.kondensiert nur wenig Dampf an der Linse 132 B. Die Flüssigkeitslinse 22, die einen niedrigeren Wirkungsgrad als die Linse 132 B aufweist^- ist unter einem geringen Winkel zur Horizontalen geneigt, beispielsweise um 15°, und nach Süden gerichtet, was ausreicht/ um Kondensat entlang der unteren Platte 28 strömen und in den Kanal 168 ablaufen zu lassen. Die Linse 22 ist direkt in den Kanal ^; 166 fokussiert, so daß ihre Brennstelle unabhängig von der jahreszeitlichen und tageszeitlichen Stellung der Sonne im Wasser 170 gelegen ist. Ein wesentlicher An-

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teil des Dampfes trifft auf die Linse 22 wegen deren Anordnung auf. Die Fresnel/Flüssigkeitslinsenkombination der Fig. 13 hat die folgenden Vorteile. Durch Verwendung mehrerer Linden, Kollektoren und Brennstellen in verschiedenen Wassertiefen ergibt sich eine Aufheizung des Wassers in verschiedenen Tiefen auf verschiedene Temperaturen, so daß Strömungen einsetzen, die die Gesamtaufheizung des Wassers und die Verdampfung unterstützen und dadurch den Wirkungsgrad des Systems verbessern. Die Verwendung von Fresnellinsen zur Aufheizung des Wassers bei gleichzeitiger Vorsehung einer Flüssigkeitslinse, auf der der Dampf kondensiert, erlaubt eine Rückgewinnung der Verdampfungswärme, durch die Linsenflüssigkeit bei gleichzeitiger Möglichkeit der Verwendung der wirkungsvolleren beweglichen Fresnellinse. Die Flüssigkeitslinse ist nicht beweglich, weil ein; geeigneterL ■..> Neigungswinkel stets eingehalten werden muß/ damit ^: das Kondensat an der unteren Platte der Linse ablaufen kann. Die Brennstelle der Linse 22 liegt immer in dem Kanal 166,unabhängig von der Jahreszeit. Die Verwendung eines Kollektors 172 im Brennpunkt der wirkungsvollen Fresnellinse und außerdem die Verwendung einer Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt erlaube! die Anhebung der Temperatur dieser Flüssigkeit auf ungefähr 200* C, wodurch Wärme in der bereits beschriebenen Weise gespeichert und während der Nacht verwendet werden kann. Die Anordnung der Brennstelle! .■: der Linse 22 direkt Im Kanal heiat; das Was*·!--schnell auf und führt den Wasser 170 Wärme währefcd der'Sonnenscheinperioden zu. Während Perioden ohne Sonnenschein (und auch während Sonnenscheinperioden, wenn Wärme aus der Linsenflüssigkeit abgeführt wird) ist di·

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Linsenflüssigkeit kühl und ruft eine stärkere Kondensation des Dampfes hervor. Diese Kombination erlaubt eine kontinuierliche Arbeitsweise, wobei die Brennstelle der Linse 22 direkt in dem Kanal die Verdampfung des Wassers während der Sonnenscheinperioden bewerkstelligt und der Kollektor 172, in _t dem die Flüssigkeiten in der inneren Leitung auf 200° C und in der äußeren Leitung auf 80° C aufgeheizt werden. Wärme speichert und die Verdampfung des Wassers während Perioden mit und ohne Sonnenschein übernimmt, unterstützt durch die von der Linsenflüssigkeit gekühlte untere Linsenplatte 28. Eine weitere Ausführungsform zum Destillieren von Wasser, die dem Gerät nach Fig. 13 ähnlich ist, ist in Fig. 14 dargestellt. Jedoch sind in Fig. 14 zwei Sätze von Flüssigkeitslinsen mit Doppelplatte vorgesehen. Ein Linssensatz 22 Ά ist nach Süden um beispielsweise 15° zur Horizontalen geneigt und besitzt einen kleineren Abstand zwischen den Platten von beispielsweise 2,5 cm im Punkt des größten Abstandes. Derartige Linsen haben schrägstehende gekühlte Bodenplatten, damit der Dampf auf diesen Platten kondensieren und gegen den Kanal 168 hin abströmen und in diesen ablaufen kann. Ein weiterer Satz von Linsen 22 B enthält eine umlaufende Linsenflüssigkeit mit einer Siedetemperatur von vorzugsweise, über 200* C und hoher Infrarotabsorption. Diese Flüssigkeit wird aus dem:Linsensystem in die innere Leitung 38 einer Reihe^;von vorzugsweise metallischen, untereinander verbundenen Kollektoren 172, 172 A, 172 B, 172 C eingeleitet. Eine Anzahl von untereinander verbundenen Kollektoren ist zur Steigerung der insgesamt

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vorhandenen Kollektoroberfläche in dem Kanal 166 vorgesehen. Die inneren Leitungen 38 sind in die äußeren 36 eingesetzt. Eine weiter Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, strömt in den äußeren Leitungen 36 um die Leitung 38 herum. Die in der Leitung 36 umgewälzte Flüssigkeit wird auf beispielweise 90° C aufgeheizt und heizt das in dem Behälter 166 enthaltene Wasser 170. Die Strömung der eine hohe Temperatur aufweisenden Flüssigkeit in den Leitungen 36 wird in den Stunden ohne Sonnenschein unterbrochen. Die Flüssigkeit mit der hohen Temperatur wird in den inneren Leitungen 38 gespeichert und fährt fort, die Flüssigkeit in den äußeren Leitungen 36 aufzuheizen. Die äußeren Leitungen 36 heizen wiederum das Wasser, so daß dieses in den sonnenlosen Stunden weiter destilliert werden kann. Die Linsen 22 A mit den gekühlten unteren Platten 28 kondensieren den so hergestellten Wasserdampf auch in den Stunden ohne Sonnenschein und geben das Kondensat in den Kanal 168 ab. Während der Stunden mit Sonnenschein liefern die Linsen 22 A Wärme für die Verdampfung des zu destillierenden Wassers. In dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 14 dargestellten System brauchen die Linsen nicht beweglich zu sein, um der Sonne nachfahren zu können, da die Brennstellen der Linsen sich immer in dem das zu destillierende Wasser enthaltenden Gefäß befinden. Wie vorstehend schon erwähnt, wird als Linsenflüssigkeit vorzugsweise eine Salz-Wasser-Lösung und vorzugsweise.See« wasser verwendet. Bei der Destillation von Seewasser wird das Seewasser aus der Linse in vorgeheiztem Zustand in den Behälter eingeleitet.

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Gemäß der Erfindung können Sonnenenergiesysteme mit Wärmepumpen kombiriert werden (sowohl nach dem Kompressor, als auch nach dem Absorptions-System). Die Kombination kann in Klimaanlagen, Kühlanlagen und/oder als Wärmespeichersystem verwendet werden, wobei die Wärmepumpe Wärme liefert, wenn kein oder verminderter Sonnenschein vorhanden ist. Zur Verdampfung des umgewälzten Kältemittels verwendet eine Wärmepumpe entweder Luft oder vorzugsweise Wasser als Wärmequelle oder aber die aus der Sonnenenergie erhaltene Wärme, die durch die Flüssigkeit oder die Flüssigkeiten in den oben beschriebenen Kollektoren gesammelt wird. Bei der Verwendung von Wasser ist im allgemeinen ein großes Reservoir erforderlich, da das abströmende Wasser auf eine niedrige Temperatur abgekühlt ist und gefrieren kann, wenn das Reservoir klein ist. Die mittels einer Wärmepumpe erhältliche Wärme hängt von der Differenz der absoluten Temperatur zwischen der Wärmequelle, die zur Verdampfung des Kältemittels dient ,und dem kondensierten Kältemittel ab. Die von der Wärmepumpe erhaltene Wärme kann das zwei- bis fünffache der in dem Kompressor für das Kältemittel erforderlichen Leistung betragen. Die Wärmepumpe kann zur Bereitstellung zusätzlicher Wärme in den sonnenlosen Stunden dienen. Die Kombination. des Sonnenenergiesystems mit einer hydroelektrischen Anlage mit einem Wasserreservoir kann mit großem Vor teil mit einer Wärmepumpe .zusammen verwendet werden, worin die Wärme von der Wärmepumpe aus dem Wasser des Vorratsbehälters der hydroelektrischen Anlage gewonnen wird.

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Es können auch Linsen so kombiniert werden, daß die Sonnenstrahlen der Reihe nach durch sie hindurchgehen. Durch eine solche Anordnung kann die Brennweite verkürzt werden und kann sich eine schärfere Brennstelle am Kollektor ergeben. Sie ist besonders brauchbar, wenn die Linse auf Fotoelemente fokussiert wird. Fig. 15 zeigt eine Flüssigkeitslinse 22 wie vorstehend beschrieben, die einer Fresnellinse 132 der vorstehend beschriebenen Art überlagert ist. Die Fresnellinse verkürzt die sonst längere Brennweite der Flüssigkeitslinse. Der Kollektor 414 A enthält darin angeordnete Fotoelemente 398. Die Leitungen 36, 38 sind jedoch nicht umschlossen, um einen Gewächshauseffekt zu erzielen. In Fig. 15 sind die Leitungen ganz in einem isolierenden Behälter 412 angeordnet. Die weite, trogartige Öffnung 4-13 in dem Behälter 412, die nicht abgeschlossen ist, vermindert die Gewächshauseffekt-Heizung. Es können andere vorstehend beschriebene Kollektoren verwendet werden, wenn ein Gewächshauseffekt erwünscht ist. Beide Linsen sind vorzugsweise beweglich, um der normalen Sonnenstellung nachzufahren. Die Linse 22 ist so aufgehängt, wie es in Fig. 1 beschrieben ist, während die Linse 132 unterhalb der Linse 22 in einer Weise gehalten ist, die derjenigen ähnlich ist, in der Kollektor 414 A aufgehängt ist. Darüber hinaus kann jede Linse über der anderen angeordnet 'sein, und es können auch zwei Fresnellinsen oder zwei Flüssigkeitslinsen verwendet werden.

In den Fig. 16 bie 19 sind zentrale Fresnellinsen in Kombination mit seitlich daneben angeordneten Fresnellinsen gezeigt, die die Sonnenenergie auf eine im wesentlichen gemeinsame Brennlinie konzentrieren, und dies iiu wesentlichen unabhängig von der Jahree- und Tageszeit (Fig. 18 und 19) und ohne Ausrüstung

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zum Nachfahren der Sonnenstellung. In Fig. 16 umfaßt das Linsensystem 500 eine mittlere longitudinale Fresnellinse 502 und seitlich daneben angeordnete longitudinale Fresnellinsen 503, 504. Die mittlere Linse kann auch eine Flüssigkeitslinse sein. Die Linsen erstrecken sich im wesentlichen in Ost-West-Richtung. Die mit 506 bezeichneten Mikroprismen stehen in einem solchen Winkel und die Linsen sind so angeordnet, daß die Brennstelle des Linsensystems in oder auf dem Kollektor 508 gelegen ist, unabhängig von der Jahreszeit. Nur illustrationshalber zeigt Fig. 17 schematisch, wie die Mikroprismen 506 in ihrer · Winkelstellung ausgebildet sein können, um dies zu erreichen. Die mittlere Linse 502 ist parallel zur Erdoberfläche dargestellt, aber das ganze System kann gedreht werden, so daß die Linse 502 einen Winkel zur Erdoberfläche einnimmt, je nachdem wo das System angeordnet ist. In dem System der Fig. 16 konzentriert die Linse 503 die Sonnenenergie in erster Linie während der Zeit kurz vor und nach der Wintersonnenwende, die Linse 502 während der Zeit kurz vor und kurz nach der Frühlings- Tagundnachtgleiche , Linse 504 während der Zeit kurz vor und -kurz nach der Sommersonnenwende und die Linse 502 kurz vor und kurz nach der Herbst-Tagundnachtgleiche usw.

Die Brenneteile F ist in oder"auf dem Kollektor 508 gelegen, welcher zwei einander benachbarte transpa rente Leitungen 36 umfaßt, von denen jede eine innere Leitung 38 umgibt. Auf diese Weise wird die Brenn linie auch bei einer seitlichen Abweichung immer noch in einer der Leitungen gelegen' sein. Darüber

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hinaus gestattet es die Verwendung nebeneinanderliegender Leitungen im Falle unscharfer Brennlinien, daß die Brennlinie teilweise in mehreren Leitungen gelegen ist. Eine gewölbte reflektierende Platte xst vorzugsweise unterhalb der Leitungen angeordnet, um die auf sie fallende Energie auf die Leitungen zu richten.

In Fig. 18 weisen die an den östlichen und westlichen Enden des Systems gelegenen Fresnellinsen einen Winkel zur inneren Fresnellinse auf, damit diese Linsen für die Konzentration der Energie morgens und abends besser orientiert sind. Beispielsweise ist die am östlichen Ende gelegene Linse 520 so geneigt, daß sie der Sonne am Morgen zugewandt ist und es ist die Linse 522 am westlichen Ende so geneigt, daß sie der Sonne am Abend zugewandt ist. Die innere Linse 524 ist so orientiert, daß sie der Sonne während der Tagesmitte zugewandt ist. Diese Linsenanordnung ergibt eine verstärkte Sammlung von Sonnenenergie ohne Verwendung einer Nachfahreinrichtung.

In Fig. 19 ist ein zusammengesetztes Linsensystem dargestellt, welches Linsen 503 und 504 umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie die Sonnenenergie in erster Linie während vorgegebener Jahreszeiten konzentrieren. Außerdem umfaßt das System Linsen 522 und 520 (nicht dargestellt)', die so angeordnet sind, daft sie die Sonnenenergie vorzugsweise während der Morgen- und Abendstunden konzentrieren. Auf diese Weise wird mit diesen Linsen und den Linsen 502 und 524 die Sonnenenergie während des ganzen Tages und Jahres ohne Nachfahreinrichtung aufgefangen. Wie in Fig. 19 dargestellt, können Linsen wie 522 und 520

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Die hervorstechenden Aspekte und Vorzüge der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden: Ein mit Linsen arbeitendes Sammelsystem wird mit einem Leitungen aufweisenden Kollektorsystem kombiniert, in dem die der Sonne ausgesetzte Oberfläche des Sammelsystems größer als die Oberfläche des Kollektorsystems ist, wodurch die Energie konzentriert wird. Als Ergebnis werden Wärmeverluste wesentlich reduziert, da der Kollektor eine Oberfläche, beispielsweise 1 bis 10 % der üblichen Kollektorsysteme mit flachen Platten aufweist. Auf diese Weise ist der Wirkungsgrad gegenüber konventionellen System mit flachen Platten in der Größenordnung von 50 % höher. Die Oberflächenverringerung verringert entsprechend den Materialbedarf pro Einheit der der Sonne ausgesetzten Oberfläche. Die Investitionskosten werden entsprechend um ungefähr die Hälfte herabgesetzt. Darüber hinaus ergibt der höhere Wirkungsgrad niedrigere Kosten für die erzeugte Energie.

Zur Schaffung wirksamerer Systeme nach der vorliegenden Erfindung können mit einem fluiden Medium arbeitende Linsen zur Absorption infraroter Strahlung verwendet und die gewonnene Härme für verschiedene Zwecke ausgenutzt werden. Die Absorption der Infrarotstrahlung durch das fluide Medium der

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Linse reduziert die an der Brennstelle der Linse erfolgte Wärme. Dies ist äußerst nützlich, wenn in der Brennstelle Fotoelemente angeordnet sind. Der Wirkungsgrad von Sonnenenergiesystemen kann erhöht und es können die Kosten gesenkt werden, indem in einem einzigen System Fresnellinsen und ein fluides Medium enthaltende Linsen kombiniert werden, von denen jede individuelle Vorteile zum Gesamtsystem beiträgt. Ein solches zusammengesetztes System ist besonders brauchbar für die Destillation von Wasser. Bei Destillationssystemen kann das fluide Medium in einer mit einem solchen Medium arbeitenden Linse zumindest einen Teil der Wärme durch Kondensation der zu destillierenden Flüssigkeit wiedergewinnen oder durch Absorption infraroter Energie. Die Wärme in dem fluiden Medium in der Linse kann zur Unterstützung der Destillation oder in anderer Weise verwendet werden. Darüber hinaus kann die Wärme in dem destillierten Wasser wiedergewonnen und zur Unterstützung der Destillation oder anderweitig verwendet werden. Weiterhin kann Wärme aus der aufgeheizten Salzlake wiedergewonnen werden, die von Zeit zu Zeit aus dem System abgelassen wird. Vorzugsweise' wird - eine wässrige Salzlösung oder Seewasser alsfluides ^^ Medium in der Linse verwendet und kann in aufgeheizter Form dem Destillationsprozeß zugeführt werden! Auf diese Weise sind hohe Wirkungsgrade mit der vorliegenden Erfindung erreichbar. Das Salz aus der konzentrierten

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Salzlake kann ebenfalls wiedergewonnen und verkauft oder elektrolysiert werden. Die Erfindung schafft tragbare zerlegbare Destillationseinheiten, die zur Destillation von Seewasser in Rettungsbooten oder von Brackwasser in trockenen Wüstengegenden benutzt werden können, so daß dadurch möglicherweise Menschenleben gerettet werden können. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine schwimmende Anlage auf See auf einem großen Schiff, beispielsweise auf früher eingemotteten Flugzeugträgern, die in einem warmen und sonnigen Klima stationiert werden könnten, um Seewasser mit hohem Wirkungsgrad und kostensparend zu destillieren.

Weiterhin werden erfindungsgemäß Rahmen offenbart, um der Sonne jahreszeitlich, stündlich und jahreszeitlich und stündlich nachfahren zu können. Es werden zusammengesetzte Linsensysteme offenbart, in denen die einzelnen Linsen so angeordnet sind, daß das System die Sonne in oder auf einem Kollektor konzentriert, unabhängig von der Jahreszeit und Tageszeit und ohne Nachfahreinrichtung.

Weiterhin wird erfindungsgemäß die Sammelwirkung der Sonnenenergie erfüllt durch ein Linsensystem mit einer zentralen Linse, die sowohl die direkt empfangene Sonnenenergie und die von Spiegeln unterhalb der Linse reflektierte Sonnenenergie in einen gemeinsamen Brennpunkt fokussiert.

Es sind zwar spezifische Anwendungsfälle der^: Erfindung beschrieben worden, doch sind·viele andere Einsatzmöglichkeiten der gesammelten Sonnenenergie denkbar. Beispielsweise könnte das als Nebenprodukt

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der Entsalzung anfallende Salz eingesammelt und zur Verringerung der Gesamtbetriebskosten des Systems verkauft werden. Darüber hinaus könnte das Salz durch eine Elektrolyse in Natrium und Chlor getrennt werden, deren Elektrizität vorzugsweise durch das Sonnenenergie-Sammelsystem selbst geliefert wird. Auch kann durch Elektrolyse Wasser in Stickstoff und Sauerstoff getrennt werden, wobei die Elektrizität vorzugsweise durch Sonnenenergie gewonnen wird. Der Wasserstoff kann wiederum mit Kohlenmonoxid zur Herstellung von flüssigem Methanol verwendet werden, welches leicht transportiert und als Brennstoff für Automobile, Flugzeuge usw. verwendet werden kann. Das vorstehend beschriebene System könnte mit hydroelektrischen Einrichtungen und/oder mit bekannten Wärmepumpen (des Kompressions- und Absorptions-Systems) kombiniert werden, um die gesammelte Sonnenenergie weiter in Kombination mit der von den Wärmepumpen gelieferten Wärme verwenden

zu können, besonders bei Kühlsystemen. Zusätzlich zur Lieferung von Energie für Heizzwecke könnten die erfindungsgemäßen Systeme für Klimaanlagen und wie soeben erwähnt für Kühlanlagen verwendet werden. Auch könnten die mehrere Leitungen aufweisenden Kollektoren und die entsprechenden fluiden Medien Temperaturen von ungefähr 70 bis 80° C für Raumheizzwecke und zur Bereitstellung von Warmwasser eingesetzt werden und bei höheren Temperaturen, beispielsweise von 180 bis 200° C,zur Wärmespeicherung und Elektrizitätsgewinnung dienen und auch in Kombination mit Expansionsmototen Verwendung finden.

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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist in erster Linie unter Verwendung schematischer Darstellungen beschrieben worden. Entsprechend sind bestimmte Einzelheiten weggelassen worden, die für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind. Beispielsweise sind die Materialien und die Traganordnung der Einrichtung nach der Erfindung nicht im einzelnen beschrieben worden, weil sie einem Fachmann bekannt sind. Die Größen der Teile der beschriebenen Vorrichtung hängen von dem Verwendungszweck derselben ab.

Es sei betont, daß die von der Sonne unter Verwendung von erfindungsgemäßen Energiesystemen erhaltene Wärme kostengünstiger sein kann als aus Brennstoffen, die auf diese Weise ersetzt werden können, gewonnene Wärme. Die durch die erfindungsgemäßen Systeme ermöglichte Wärmespeicherung stellen ein Merkmal dar, welches diese Systeme ebenfalls mit Brennstoffen konkurrer Cähig macht. Die erfindungsgemäßen Destillationsj ;teme können destilliertes Wasser bei geringen Kosten bereitstellen und sind deshalb wichtig, wo sauberes Wasser selten ist.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie bestimmte Änderungen und Abwandlungen der offenbarten Ausführungsbeispiele sind für einen Fachmann ohne weiteres verständlich. Der Anmelder ist bestrebt, durch seine Ansprüche alle diese Änderungen und Abwandlungen zu decken, die an den Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden können, die hier zum Zwecke der Offenbarung dargestellt worden

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sind, ohne von der Idee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Ein Schutz der vorliegenden Erfindung durch ein Patent in allen ihren Aspekten wird erstrebt im Rahmen der nachstehenden Ansprüche im breitesten Umfang, den der Stand der Technik erlaubt .

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Claims

Patentansprüche.

1. Einrichtung zur Konzentration und zum Auffangen von Sonnenenergie mit einer Kollektoranordnung und einer Linsenanordnung, dadurch gekennzeichnet _t daß die Kollektoranordnung eine längliche Leitungsanordnung umfaßt, die mehrere aneinandergrenzende Flüssigkeiten enthält, und daß die Linsenanordnung mindestens eine Linse mit einem fluiden Medium oder mindestens eine Fresnellinse umfaßt, die die Sonnenenergie entlang einer im wesentlichen kontinuierlichen Linie oder entlang einer Linie von diskreten Brennpunkten fokussieren, die in oder auf der länglichen Leitungsanordnung gelegen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsanordnung wenigstens zwei Leitungen umfaßt, von denen die eine in der anderen angeordnet ist und von denen die Leitung.in der bzw. auf der die Brennstelle der Linsenanordnung gelegen ist, ein fluides Medium mit einem Siedepunkt enthält, der denjenigen des fluiden Mediums in der anderen Leitung mindestens um etwa ^0⁰C übertrifft.

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ORIGINAL INSPECTED

J5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Medium mit der höheren Siedetemperatur eine Siedetemperatur von etwa l5o°C bis 35o° C aufweist und daß die Siedetemperatur des anderen fluiden Mediums etwa -bo°C bis etwa loo°C beträgt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse mit dem fluiden Medium ein die Sonnenenergie hindurchlassendes fluides Medium sowie einander mit Abstand gegenüberliegende, die Sonnenenergie hindurchlassende und das fluide Medium der Linse umschließende Platten.aufweist, wobei das fluide Medium der Linse und der Abstand der Platten in Abhängigkeit von dem gewünschten Absorptionsgrad der infraroten Strahlen in dem fluiden Medium der Linse ausgewählt sind.

t>. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Platten an der Stelle ihres größten Abstandes etwa 2,5 bis Io cm beträgt.

b. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Brennlinie bzw. der Brennpunkte Fotoelemente so angeordnet sind, daß ein Wärmetausch mit der Leitungsanordnung stattfindet.

7. Einrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Linsenplatten und das fluide Medium in der Linse so ausgewählt sind, daß ein Maximum an infraroten Strahlen absorbiert wird, während ein Maximum von Lichtstrahlen zu- den Fotoelementen durchgelassen wird.

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b. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungen vorgesehen sind, die das Innere der Linse mit dem fluiden Medium mit einem Wärmetauscher oder dem inneren der Leitungsanordnung verbindet, wodurch das fluide Medium in der Linse in den Wärmetauscher oder in die Leitungsanordnung umgewälzt werden kann.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, welche Mittel zur Destillation von Flüssigkeiten einschließlich Salz, Mineralien oder andere Substanzen enthaltendem Wasser umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Behälteranordnung zur Aufnahme der zu destillierenden Flüssigkeit vorgesehen ist, in der die Leitungsanordnung untergebracht ist und die. Verdampfung der zu destillierenden Flüssigkeit unterstützt, daß sie eine Kondensationsanordnung mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche umfaßt, die oberhalb der ersten Behälteranordnung vorgesehen ist und zumindest teilweise nach unten geneigt ist, so daß wenigstens ein unterer Teil der glatten Oberfläche bis über die erste Behälteranordnung hinaus reicht, und daß sie eine zweite Behälteranordnung zur Aufnahme kondensierter Flüssigkeit umfaßt, von der wenigstens ein Teil in der Nähe und außerhalb sowie unterhalb des unteren Teils der glatten Oberfläche gelegen ist, um die verdampfte und auf der glatten Oberfläche kondensierte sowie von dem unteren Teil herabtropfende Flüssigkeit aufzufangen.

10. Einrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Oberfläche durch eine untere Platte einer Linse mit einem fluiden Medium gebildet

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ist, wodurch ein wesentlicher Teil der Kondensationswärme durch die Platte auf das fluide Medium in der Linse übertragbar und so wiedergewinnbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die zu verdampfende Flüssigkeit mit der wiedergewonnenen Wärme aufzuheizen.

12. Einrichtung nach Anspruch 9# dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsanordnung die erste Behälteranordnung bildet.

15· Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß tragbare Mittel zum einfachen Zusammensetzen und Auseinandernehmen der Einrichtung vorgesehen sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß hydroelektrische Mittel zur Elektrizitätserzeugung vorgesehen sind.

15· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Elektrolyse von Wasser oder aus der Destillation von Seewasser erhaltenem Salz vorgesehen sind.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15« dadurch gekennzeichnet, daß eine Expansionsein- -richtung zur Gewinnung mechanischer oder elektrischer Energie aus der aufgefangenen Sonnenenergie vorgesehen ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Ib, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmepumpenan ordnung zur Gewinnung von Energie zusätzlich zur einge fangenen Sonnenenergie vorgesehen ist.

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18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Bewegung und Orientierung der Linsenanordnung um mindestens eine Achse vorgesehen ist, um zumindest einer der jahreszeitlichen und tageszeitlichen Bewegungen der Sonne nachfahren zu können, und daß die Einrichtung Mittel zur Abtastung der Sonnenstellung umfaßt.

19· Einrichtung zur Konzentration und zum Auffangen von Sonnenenergie mit einer Kombination aus einer länglichen Kollektoranordnung und einer länglichen Linsenanordnung zur Konzentration der Sonnenenergie auf die Kollektoranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoranordnung und die längliche Linsenanordnung untereinander verbunden sind, wobei Verbindungsglieder die Linsenanordnung und die Kollektoranordnung mit Abstand voneinander starr und drehbar miteinander verbinden, die Längsachsen der Linsenanordnung und der Kollektoranordnung im wesentlichen parallel sind und eine Traganordnung zur schwenkbaren Unterstützung der Linsenanordnung und der damit um die Längsachse der Linsenanordnung drehbar verbundenen Kollektoranordnung vorgesehen ist, wodurch der Sonnenstellung nachgefahren werden kann.

2o. Einrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Traganordnung einen ersten Rahmen und einen zweiten Rahmen umfaßt, von denen der erste Rahmen Mittel zur schwenkbaren Abstützung des zweiten Rahmens mit einer den ersten und den zweiten Rahmen

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an der Längsachse der Linsenanordnung verbindenden Schwenklagerung sowie Verbindungsglieder umfaßt, die die Kollektoranordnung mit dem zweiten Rahmen zu gemeinsamer Drehung verbindet.

21. Einrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daü eine Defestigungsanordnung zur drehbaren Befestigung der Linsenanordnung utn eine quer zur Längsachse der Linsenanordnung gelegene Achse umfaßt.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsanordnung für die Linse einen dritten Rahmen zur drehbaren Abstützung der Linsenanordnung im zweiten Rahmen umfaßt, welche eine Schwenklagerung beinhaltet, die den zweiten und dritten Rahmen längs einer Querachse verbindet, und daß die Linsenanordnung und die Kollektoranordnung mit ihren Längsachsen im wesentlichen in Ostwestrichtung gelegen sind, wodurch die Drehung der Linsenanordnung und der Kollektoranordnung um die Längsachse der Linsenanordnung dazu dienen kann, der jahreszeitlichen Stellung der Sonne nachzufahren, und wodurch die Drehung der Linsenanordnung um die Querachse dazu dienen kann, der tageszeitlichen Stellung der Sonne nachzufahren.

2^. Einrichtung zur Konzentration und zum Auffangen von Sonnenenergie, gekennzeichnet durch mindestens drei Linsen, von denen die erste eine longitudinale Fresnellinse oder eine Linse mit einem fluiden Medium ist, die in der Mitte der anderen Linsen angeordnet ist und eine längliche Brennlinie aufweist, von denen die anderen Linsen longitudinale Fresnellinsen mit longitudinalen Mikroprlsmen und einer länglichen Brennlinie sind, wobei die Fresnellinsen

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so angeordnet und die Mikroprismen so ausgerichtet sind, daß die Brennlinien der Fresnellinsen sich im wesentlichen längs der Brennlinie der ersten Linse erstrecken.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoranordnung mindestens zwei im wesentlichen parallele Leitungen umfaßt, die in der Nachbarschaft der länglichen Brennlinie gelegen sind.

25. Einrichtung nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verbindung aller Linsen für die Nachfahrbewegung vorgesehen sind.

26. Einrichtung nach den Ansprüchen 24 und 25 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verbindung der Linsen und der Kollektoranordnung für die Nachiahrbewegung vorgesehen sind.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 2b, bei der die Linsen so orientiert sind, daß sie mit ihrer Längsrichtung im wesentlichen in der Ostwestrichtung ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnellinsen in einem solchen Winkel zur mittleren Linse angeordnet sind, daß die Brennlinien des Linsensystems unabhängig von der Jahreszeit im wesentlichen stationär verbleiben .

28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, bei der die Linsen so orientiert sind, daß ihre Längsachsen im wesentlichen in der Ostwestrichtung gelegen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den östlichen bzw. westlichen Endenbzw, zwischen den östlichen und westlichen Enden des Systems Linsen

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angeordnet sind, die einen Winkel mit einer der inneren Linsen aufweisen, wodurch die Konzentration von Sonnenenergie im Tagesablauf erhöht wird, ohne daß die Linsen zum Nachfahren der Sonnenstellung bewegt werden.

29. Einrichtung zur Konzentration von Sonnenenergie und Umwandlung derselben in elektrische Energie mit einer ein fluides Medium enthaltenden Linse mit einer Brennstelle und nahe der Brennstelle angebrachten Fotoelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse ein fluides Medium enthält, welches die Lichtstrahlen im wesentlichen ungeschwächt durchläßt und eine hohe Absorption der Infrarotstrahlen aufweist, wodurch die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie in der Umgebung der Fotozellen vermindert und der Wirkungsgrad der Erzeugung von Elektrizität durch die Fotozellen gesteigert wird.

30. Einrichtung nach Anspruch 29» bei der die Linsenanordnung einander gegenüberstehende und das fluide Medium umschließende Platten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten so ausgewählt sind und einen solchen Abstand aufweisen, daß ein hoher Grad der Absorption der infraroten Strahlen in dem fluiden Medium und ein hoher Grad von Durchlässigkeit der Lichtstrahlen durch die Platten und das fluide Medium eintreten. =.

31. Einrichtung nach den Ansprüchen 29 und Jo, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher und mit dem Inneren der Linse in Verbindung stehende Leitungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe das fluide Medium der Linse umgewälzt und aus der Linse entfernt werden kann.

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52. Einrichtung nach den Ansprüchen 29 bis Jl, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kollektor aufweist, der eine längliche, die Sonnenenergie durchlassende Leitung zur Aufnahme der Fotoelemente aufweist, die ein fluides Medium zur Kühlung der Fotoelemente umfaßt.

55· Einrichtung zur Konzentration von Sonnenenergie und Umwandlung derselben in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kombination von mehreren Linsen umfaßt, die so angeordnet sind, daß die Sonnenenergie hintereinander durch sie hindurchtritt und auf eine Brennstelle projiziert wird, und daß in der Nähe der Brennstelle Fotoelemente angeordnet sind.

54. Einrichtung nach Anspruch 55* dadurch gekennzeichnet, daß zwei Linsen übereinander angeordnet sind.

55· Destillationsapparat zur Destillation einer Flüssigkeit mit Hilfe von Sonnenenergie mit einem in der zu destillierenden Flüssigkeit angeordneten Kollektor und einer Linsenanordnung zur Fokussierung der Sonnenenergie in der Nähe des Kollektors, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung aus mindestens einer Fresnellinse und mindestens einer Linse mit dem fluiden Medium so angeordnet 1st und so wirkt, daß der Dampf der Flüssigkeit darauf kondensiert und die kondensierte Flüssigkeit an einem Ende derselben abgegeben wird.

J>b Einrichtung nach Anspruch 5t>» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verbindung des fluiden Mediums in der mindestens einen Linse für ein fluides Medium mit einem Wärmetauscher vorgesehen sind, wodurch die latente Wärme der Verdampfung der Flüssigkeit im wesentlichen wiedergewonnen werden kann. 709882/1105

37· DestJLllationsapparat zum Destillieren einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch einen Behälter für die zu destillierende Flüssigkeit, durch eine Linsenanordnung mit mehreren Brennstellen, die im wesentlichen unabhängig von der jahreszeitlichen und tageszeitlichen Stellung der Sonne in verschiedenen Höhen in dem Behälter gelegen sind, die verschiedenen Flüssigkeitstiefen entsprechen, wobei die Linsenanordnung eine oberhalb des Behälters angeordnete Linse mit einem fluiden Medium umfaßt, an deren unterer Platte Flüssigkeitsdampf kondensiert, und durch eine Behälteranordnung die so angeordnet ist, daß sie kondensierte Flüssigkeit von der Platte übernehmen kann.

38. Destillationsapparat nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Linsen mit fluidem Medium einander gegenüberliegende, ein fluides Medium in der Linse umschließende Platten umfaßt, die einen solchen Abstand aufweisen, daß ein wesentlicher Teil der Sonnenenergie durch das fluide Medium in der Linse absorbiert wird und daß die absorbierte Sonnenenergie im wesentlichen in Wärme umgewandelt wird, die zur Heizung der zu destillierenden Flüssigkeit verwendbar ist.

39. Destillationsapparat nach den Ansprüchen 37 und 38, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die das fluide Medium in der wenigstens eine Linse mit fluidem Medium mit einem Wärmetauscher in . Verbindung bringen, wodurch die latente Verdampfungswärme der Flüssigkeit im wesentlichen wiedergewonnen werden kann.

40. Einrichtung zum Auffangen, von Sonnenenergie mit einer Kollektoranordnung und einer Linsenanordnung mit fluidem Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Kollektoranordnung mindestens eine längliche Leitung umfaßt, die mindestens ein fluides Medium enthält, und daß die Linsenanordnung mit dem fluiden Medium eine Längsachse aufweist und die Sonnenenergie entlang einer kontinuierlichen Linie in oder auf der Leitung konzentriert.

41. Kombination aus einer Einrichtung zur Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität und eine hydroelektrische Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung während der Sonnenscheinperioden und die hydroelektrische Einrichtung während der sonnenlosen Perioden eingesetzt werden, wodurch Elektrizität im wesentlichen kontinuierlich erzeugt werden kann.

42. Kombination nach Anspruch 4l, gekennzeichnet durch eine Wärmepumpenanordnung, die Wärme aus einem in der hydroelektrischen Einrichtung enthaltenen Reservoir entnimmt.

45. Kollektor zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie, dadurch gekennzeichnet, daß er seine erste längliche Leitungsanordnung umfaßt, die ein fluides Medium zur Absorption von Sonnenenergie und Umwandlung in Wärmeenergie enthält, daß er eine längliche Kammer aufweist, in der die erste Leitungsanordnung untergebracht ist, daß die Kammer ein gasförmiges, die Sonnenenergie durchlassendes fluides Medium enthält und Abstand von der ersten Leitungsanordnung aufweist· und Sonnenenergie dahin durchläßt, wodurch die Kammer um die Leitungsanordnung herum einen Gewächshauseffekt erzeugt, und daß er weiterhin eine isolierende Anordnung umfaßt, in der die erste Leitungsanordnung und die Kammer im wesentlichen angeordnet sind und daß die Isolierende Anordnung eine

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Öffnung aufweist, die so groß ist, daß sie die rohrförmige Kammer aufnehmen kann.

44. Verfahren zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenenergie entlang einer im wesentlichen kontinuierlichen Linie oder entlang einer Linie von diskreten Brennpunkten In oder auf einem länglichen Kollektor kenzentriert wird, der mehrere voneinander getrennte fluide Medien enthält, von denen benachbarte aneinandergrenzen.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die fluiden Medien durch mehrere längliche Leitungen, von denen die eine In der anderen angeordnet ist, voneinander getrennt sind, daß ein erstes der fluiden Medien eine Siedetemperatur aufweist, die mindestens 50⁰C höher als die Siedetemperatur eines benachbarten fluiden Mediums ist, und daß die Brennlinie bzw. die Brennpunkte in dem ersten fluiden Medium oder an seiner Oberfläche gelegen sind.

46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Medium mit der höheren Siedetemperatur eine Siedetemperatur von etwa 15o°C bis 55o°C aufweist und die Siedetemperatur des anderen fluiden Mediums etwa von mius 60⁰C bis etwa loo°C beträgt.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Medium mit dem höheren Siedepunkt während Sonnenscheinperioden stationä gehalten wird, um seine Temperatur ansteigen zu lassen, wodurch In dem fluidem Medium Wärme zur Verwendung in den sonnenlosen Perioden oder in den Perioden mit Sonnen schob verringerter Intensität gespeichert werden kann.

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48. Verfahren nach den Ansprüchen 45 und 46, dadurch gekennzeichnet, daß das andere fluide Medium eine niedrige Verdampfungswärme von etwa 2o bis 27o cal/g aufweist.

49.Verfahren zur Konzentration von Sonnenenergie und Umwandlung derselben in elektrische Energie, bei dem die Sonnenenergie in der Nähe von Fotoelementen fokussiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenenergie durch eine Linse mit einem fluiden Medium fokussiert wird, bei der das fluide Medium die Lichtstrahlen im wesentlichen ungeschwächt durchläßt und eine hohe Absorption der infraroten Strahlen aufweist, wodurch die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie in der Nähe der Fotoelemente vermindert wird.

50. Verfahren zum Destillieren einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit durch Sonnenenergie aufgeheizt wird, um sie zu verdampfen, bei dem der Dampf der verdampften Flüssigkeit kondensiert wird und bei dem die kondensierte Flüssigkeit aufgefangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in der kondensierten Flüssigkeit enthaltene Wärme wiedergewonnen wird.

51. Verfahren zum Destillieren einer Flüssigkeit, bei dem in einem Behälter enthaltene Flüssigkeit,durch Sonnenenergie aufgeheizt wird, um sie aus dem Behälter zu verdampfen, bei dem der Dampf der verdampften Flüssig keit kondensiert wird und bei dem die kondensierte Flüssigkeit aufgefangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme zurückgewonnen wird, die in der Flüssigkeit enthalten ist, die nach Verdampfung eines wesentlichen Teils der Flüssigkeit in dem Behälter zurückbleibt.

52. Verfahren zum Destillieren einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit in einem.Behälter durch Sonnenenergie aufgeheizt wird, um sie aus dem Behälter zu

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vedampfen, bei dem der Dampf der verdampften Flüssigkeit kondensiert wird und bei dem die kondensierte Flüssigkeit aufgefangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenenergie direkt in die Flüssigkeit an Stellen verschiedener Flüssigkeitstiefe fokussiert wird.

53· Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3* dadurch gekennzeichnet, daß das andere fluide Medium eine niedrige Verdampfungswärme von etwa 2o bis ungefähr 27o cal/g aufweist.

54. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4o und 53» dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung mit dem fluiden Medium mindestens eine Zylinderlinse umfaßt, deren Zylinderachse parallel zur Längsrichtung der Leiteranordnung gerichtet ist.

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