Parabolrinne - einfacher Aufbau und Realisierung einer Anlage mit Fernzugriff

Aufgrund der Mechanik ist es einfacher anstelle eines zweiachsigen Parabolspiegel, eine einachsige Parabolrinne der Sonne nachzuführen. Die Rinne besteht aus einer länglichen Spiegelrinne (ähnliche einer Dachrinne), mit einer parabolischen Rinnenform welche die Sonne in ihrem Brennpunkt fokussiert. In diesem Brennpunkt verläuft über die gesamte Länge eine Vakuumröhre, welche das Sonnenlicht auffängt und den Wärmeträger (z.B. Wasser) aufheizt. Die Rinne kann horizontal aufgebaut werden, wobei die Rinne der Sonnenelevation (Neigung gegen oben und unten) nachgeführt wird. Ein vertikaler Aufbau der Rinne ist ebenfalls möglich, in dieser Konstellation wird die Rinne der Himmelsrichtung der Sonne (Azimuth) nachgeführt. Beide Betriebsarten sind mechanisch relativ einfach umzusetzen und erfordern in der Programmierung nur eine leichte Anpassung. Mechanik: An einem Getriebe (mit starker Untersetzung) ist die Parabolrinne befestigt. Gegenüber dem Getriebe ist die Lagerung der Achse z.B. mit einem Stehlager nötig. Die Parabolrinne besteht aus dem Spiegel, der Vakuumröhre und optional einer geeigneten Abdeckung welche die Rinne wetterfest macht, jedoch immer noch das ganze Sonnenlicht durchlässt (z.B. Boresitglas). Steuerung: Die Steuerung besteht lokal aus einem Mikroprozessor (z.B. Arduino), welcher mit einem Neigungssensor die aktuelle Ausrichtung bestimmt und den Getriebemotor so ansteuert, dass sich die Rinne immer dem errechneten Sollwert anpasst. Die Berechnung des Sonnenstand erfolgt entweder in diesem Prozessor, oder aber an externer Stelle. Bei meinem Aufbau habe ich die externe Lösung gewählt, da diese sehr viele Vorteile mit sich bringt.. Der Prozessor, ausgerüstet mit WLAN, fragt beim Webserver regelmässig die aktuelle Position ab und übermittelt gleichzeitig Messwerte und Betriebsdaten. Die Abhängigkeit des Mikroprozessor vom Webserver kann damit gleichzeitig als Fernsteuerung genutzt werden. So können beliebige Befehle z.B. für die Ausrichtung der Rinne vom Webserver simuliert werden. Ausserdem sind Korrketuren und Optimierungen bis zu einem bestimmten Punkt von extern möglich, ohne dass man physischen Zugriff auf die Anlage hat. Mit dieser Variante werden ausserdem die Aufgaben des Mikroprozessor reduziert, so dass man weitere Steuerungsfunktionen wie z.B. das Regeln der Umwälzpumpe im gleichen Prozessor unterbringen kann. Soll der gewählte Mikroprozessor Arduino alle Aufgaben (inkl. Sonnenstandsberechnung) selber ausführen, so stösst man bald an die Grenze der zur Vergügung stehen In- und Ouput und man wird dadurch dazu gezwungen z.B. auf eine Fernsteuerung zu verzichten. Hier geht's zur Live-Anzeige der Versuchsanlage (Standort Bern, Schweiz)