DE102014006126B3 - TUBE COLLECTOR WITH A CONCENTRATOR ELEMENT AND A RECEIVER ELEMENT - Google Patents

TUBE COLLECTOR WITH A CONCENTRATOR ELEMENT AND A RECEIVER ELEMENT Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Röhrenkollektor (1) mit einer Symmetrieebene (0), bestehend aus einem Konzentratorelement (2) und einem Empfängerelement (3), welcher Röhrenkollektor (1) insbesondere als Kollektorsäule (11) oder als Sonnenschutzelement (12) ausgebildet ist und bei einachsiger Nachführung zum Azimut- oder zum Höhenwinkel der Sonne um eine Drehachse (x) die tages- und jahreszeitlich in unterschiedlichen Winkeln einfallenden Strahlenbündel (Sp) der Sonne auf ein parallel zu einem Bündel von Brennlinien (f1–fn) in der Symmetrieebene (0) angeordnetes Empfängerelement (3) konzentriert. Erfindungsgemäß weist das Konzentratorelement (2) mindestens zwei einzelne spiegelbildlich zur Symmetrieebene (O) angeordnete Dreiecksprismen (20) auf, die jeweils eine lichtbrechende Einstrahlungsseite mit einem Einfallswinkel (α) und eine totalreflektierende Seite mit einem Reflexionswinkel (γ) und eine Ausfallsseite mit einem Ausfallswinkel (δ) aufweisen und so ausgebildet sind, dass der Einfallswinkel (α) und der Ausfallswinkel (δ) denselben Betrag haben und der Reflexionswinkel (γ) an der totalreflektierenden Seite größer als der glastypenspezifische Grenzwinkel der Totalreflexion, vorzugsweise größer als 42 Grad ist.The invention relates to a tube collector (1) with a plane of symmetry (0) consisting of a concentrator element (2) and a receiver element (3), which tube collector (1) is designed in particular as a collector column (11) or as a sun protection element (12) and at uniaxial tracking to the azimuth or elevation angle of the sun about an axis of rotation (x) the sun's rays (Sp) incident on day and season at different angles onto a bundle of focal lines (f1-fn) in the plane of symmetry (0) arranged receiver element (3) concentrated. According to the invention, the concentrator element (2) has at least two individual triangular prisms (20) arranged mirror-symmetrically to the plane of symmetry (O), each having a refractive irradiation side with an angle of incidence (α) and a totally reflecting side with an angle of reflection (γ) and a failure side with an angle of reflection (δ) and are formed so that the angle of incidence (α) and the angle of reflection (δ) have the same amount and the reflection angle (γ) on the total reflecting side is greater than the glass-type specific critical angle of total reflection, preferably greater than 42 degrees.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röhrenkollektor mit einem Konzentratorelement und einem Empfängerelement, bei dem das Konzentratorelement aus mindestens zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Dreiecksprismen besteht, die jeweils eine lichtbrechende Einfallsseite, eine totalreflektierende Seite und eine lichtbrechende Ausfallsseite haben und so angeordnet sind, dass ein Einfallswinkel am Einfallslot und ein Ausfallswinkel am Ausfallslot jeweils den selben Betrag aufweist. Die Seiten eines Dreiecksprismas sind entweder als planebene Flächen oder als gekrümmte Flächen ausgebildet. Die dreiecksförmigen Prismen bündeln die parallel einfallenden Strahlenbündel der Sonne auf eine Vielzahl von Brennlinien, die einen Schnittpunkt mit der Symmetrieebene des Röhrenkollektors aufweisen. Ein parallel zu den Brennlinien angeordnetes Empfängerelement besteht bei einem photovoltaischen Röhrenkollektor aus PV-Zellen, die auf einem Brennstreifen angeordnet sind oder bei einem solarthermischen Kollektor aus einem von einem Wärmeträgerfluid durchströmten Absorberrohr oder im Falle eines Hybridkollektors aus PV-Zellen, die auf der Oberfläche eines Absorberrohrs angeordnet sind. In einer ersten Anwendung der Erfindung ist der Röhrenkollektor als freistehender Säulenkollektor ausgebildet und folgt in einem Azimutlager dem jeweiligen Sonnenstand. In einer zweiten Anwendung der Erfindung ist der Röhrenkollektor als transluzentes Sonnenschutzelement ausgebildet, das in eine Gebäudehüllkonstruktion integriert ist.The invention relates to a tube collector with a concentrator element and a receiver element, wherein the concentrator consists of at least two mirror images of each other arranged triangular prisms, each having a refractive incidence side, a total reflecting side and a refractive failure side and are arranged so that an angle of incidence on Einfallslot and a failure angle on the failure slot in each case has the same amount. The sides of a triangular prism are formed either as flat surfaces or as curved surfaces. The triangular prisms combine the parallel incident rays of the sun on a plurality of focal lines, which have an intersection with the plane of symmetry of the tube collector. A parallel to the focal lines arranged receiver element consists in a photovoltaic tube collector of PV cells, which are arranged on a fuel strip or a solar thermal collector from a traversed by a heat transfer fluid absorber tube or in the case of a hybrid collector of PV cells on the surface of a Absorber tube are arranged. In a first application of the invention, the tube collector is designed as a freestanding column collector and follows in an azimuth bearing the respective position of the sun. In a second application of the invention, the tube collector is designed as a translucent sun protection element, which is integrated into a building envelope construction.

Stand der TechnikState of the art

Neben Flachkollektoren und Parabolrinnenkollektoren stellt ein Röhrenkollektor eine sehr verbreitete Bauform für Solarkollektoren dar. Als zum Sonnenstand ausrichtbarer Kollektor benötigt ein Röhrenkollektor nur eine Drehachse. Unter den solarthermischen Kollektoren sind Vakuumröhrenkollektoren, die in einer lückenlosen Reihung z. B. auf geneigten Dachflächen angeordnet werden, besonders effektiv. Nachteilig an dieser Anordnung ist, das pro Quadratmeter Dachfläche sehr viele einzelne aufwändig hergestellte Röhrenkollektoren erforderlich sind. Um diesen Nachteil zu kompensieren sind Röhrenkollektoren bekannt, die einen außerhalb des Röhrenkollektors angeordneten sekundären Konzentratorspiegel haben und deshalb in einem horizontalen oder vertikalen Abstand zueinander angeordnet sind. Bei konzentrierenden Röhrenkollektoren mit einem photovoltaischen Empfängerelement stellt die Kühlung der Solarzellen ein Problem dar.In addition to flat-plate collectors and parabolic trough collectors, a tube collector is a very common design for solar collectors. As a sun-adjustable collector, a tube collector requires only one axis of rotation. Among the solar thermal collectors are evacuated tube collectors, which are in a continuous sequence z. B. are arranged on sloping roofs, particularly effective. A disadvantage of this arrangement is that per square meter roof area very many individual elaborately made tube collectors are required. In order to compensate for this disadvantage, tube collectors are known which have a secondary concentrator mirror arranged outside the tube collector and are therefore arranged at a horizontal or vertical distance from one another. In concentric tube collectors with a photovoltaic receiver element, the cooling of the solar cells is a problem.

Bekannte Solarleuchten, die eine vom Stromnetz unabhängige Beleuchtung ermöglichen, weisen eine oder mehrere starr zur Sonne ausgerichtete Solarzellen auf, die Strom produzieren, der in einer Batterie im Gehäuse der Solarleuchte gespeichert wird. Bei Nacht liefert die Batterie den Strom für den Betrieb von Leuchtmitteln für eine Umgebungsbeleuchtung.Known solar lights, which allow independent from the mains lighting, have one or more rigidly aligned to the sun solar cells that produce electricity that is stored in a battery in the housing of the solar lamp. At night, the battery supplies the power for the operation of bulbs for ambient lighting.

Unter den zahlreichen Möglichkeiten der Ausbildung einer Sonnenschutzeinrichtung für Gebäude gelten außenliegende Sonnenschutzelemente wie starre oder bewegliche Lamellen, Raffstoren oder Rollladen-Jalousien als besonders wirksam, da sie einerseits nur temporär zum Einsatz kommen und andererseits unerwünschte energiereiche Sonnenstrahlung von einem Gebäude fernhalten bevor die energiereiche Strahlung das Innere des Gebäudes erreicht hat. Bekannte Sonnenschutzsysteme wie Jalousien und Rollläden haben den Nachteil, dass sie in einer wirksamen Sonnenschutzstellung ein Gebäude so sehr beschatten, dass im Inneren eine künstliche Beleuchtung notwendig wird.Among the many possibilities of training a sun protection device for buildings apply external sun protection elements such as rigid or movable slats, venetian blinds or shutters-blinds are particularly effective, since they are only temporarily used and on the other hand keep unwanted high-energy solar radiation from a building before the high-energy radiation Interior of the building has reached. Known sun protection systems such as blinds and shutters have the disadvantage that they shade a building in an effective sun protection position so much that an artificial lighting is necessary inside.

Die DE 199 31 976 A1 zeigt einen starr zur Sonne ausgerichteten Röhrenkollektor mit einem transluzenten Gehäuse, das auf seiner Innenseite ein System aus unterschiedlichen Linsen und Prismen trägt und dazu ausgebildet ist, die in unterschiedlichen Winkeln einfallenden parallelen Strahlenbündel der Sonne auf ein innerhalb des Röhrenkolletors angeordnetes Empfängerelement zu bündeln. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass immer nur ein schmaler, dem jeweiligen Sonnenstand zugewandter Sektor des Röhrenkollektors dazu geeignet ist, die Strahlen der Sonne auf das Empfängerelement zu bündeln.The DE 199 31 976 A1 shows a rigidly oriented to the sun tube collector with a translucent housing, which carries on its inside a system of different lenses and prisms and is adapted to focus the incident at different angles parallel beam of the sun on a disposed within the Röhrenkolletors receiver element. A disadvantage of this arrangement is that always only a narrow sector of the tube collector facing the respective position of the sun is suitable for bundling the rays of the sun onto the receiver element.

Die US 4 022 186 A zeigt einen linear fokussierenden solarthermischen Sonnenkollektor mit einem einstrahlungsseitig, symmetrisch zu einem Absorberrohr, angeordneten Gehäuse, das im zentralen Bereich von einer Fresnel-Linse und in den anschließenden Bereichen von einer Prismenanordnung gebildet wird. Sowohl die Fresnel-Linse als auch die Prismen können, bei einachsiger Nachführung des Sonnenkollektors, die parallelen Strahlenbündel der Sonne nur ungenau auf das Absorberrohr lenken, da es auf Grund der unterschiedlichen Einfallswinkel der Sonnenstrahlen beim Durchtritt durch eine Fresnel-Linse oder durch ein Prisma, bei dem der Einfallswinkel und der Ausfallswinkel nicht denselben Betrag aufweisen, zu unerwünschten Streuungen kommt.The US Pat. No. 4,022,186 A shows a linear focusing solar thermal solar collector with a radiation side, symmetrically to an absorber tube, arranged housing, which is formed in the central region of a Fresnel lens and in the subsequent areas of a prism array. Both the Fresnel lens and the prisms can, with uniaxial tracking of the solar collector, direct the parallel beams of the sun only inaccurately on the absorber tube, since it due to the different angles of incidence of the sun's rays when passing through a Fresnel lens or prism, where the angle of incidence and the angle of reflection do not have the same amount, undesirable scattering occurs.

Die US 4 337 759 A zeigt ebenfalls einen linear fokussierenden solarthermischen Sonnenkollektor, bei dem ein transluzentes Gehäuse spiegelbildlich zu einem Absorberrohr angeordnet ist. Bei einachsiger Nachführung zum jeweiligen Sonnenstand werden die Strahlen durch Totalreflektion an Prismen auf das Empfängerelement gelenkt. Da der Ein- und Ausfallswinkel der Strahlenbündel der Sonne bei diesem Konzentratorelement denselben Betrag aufweisen, können die Strahlen bei einachsiger Nachführung präzise auf das Absorberrohr fokussiert werden. Nachteilig an dieser Prismenanordnung ist ein, durch Spaltöffnungen stark zerklüftetes Konzentratorelement, das auf Grund der kerbenförmigen angeordneten Prismenflächen seine strukturelle Stabilität verliert und deshalb nicht mit der nötigen Präzision hergestellt werden kann. Ein weiteres Problem stellt die Reinigung der totalreflektierenden Prismenflächen dar, die aus geometrischen Gründen ebenfalls kaum möglich ist. The US 4,337,759 A also shows a linear focusing solar thermal solar collector, in which a translucent housing is arranged in mirror image to an absorber tube. With uniaxial tracking to the respective position of the sun, the beams are directed to the receiver element by total reflection of prisms. Since the angle of incidence and reflection of the sun's rays in this concentrator element have the same amount, the beams can be precisely focused on the absorber tube in uniaxial tracking. A disadvantage of this prism arrangement is a concentric element which is severely fissured by stomata and which, due to the notch-shaped prism surfaces, loses its structural stability and therefore can not be manufactured with the necessary precision. Another problem is the cleaning of the totally reflecting prism surfaces, which is also hardly possible for geometrical reasons.

Die DE 198 34 089 A1 zeigt einen linear konzentrierenden solarthermischen Sonnenkollektor, der als Röhrekollektor ausgebildet ist. Das transluzente Kollektorgehäuse ist als zylinderförmiges Rohr ausgebildet, dessen Innenseite einstrahlungsseitig stufenförmig angeordnete Prismen trägt, die die parallel einfallenden Strahlenbündel der Sonne auf ein zentrales mediendurchströmtes Absorberrohr konzentrieren sollen. Bei einer einachsigen Nachführung verschiebt sich der Fokalbereich der Prismen je nach Sonnenstand, sodass mit der hier vorgeschlagenen Prismenanordnung eine exakte Fokussierung der Sonnenstrahlen nicht möglich ist.The DE 198 34 089 A1 shows a linear concentrating solar thermal solar collector, which is designed as a tube collector. The translucent collector housing is designed as a cylindrical tube, the inside of which carries radiation-side stepwise arranged prisms, which are to concentrate the parallel incident radiation beams of the sun on a central media-flowed absorber tube. In a uniaxial tracking the focal range of the prisms shifts depending on the position of the sun, so that with the prism arrangement proposed here, an exact focusing of the sun's rays is not possible.

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die einstrahlungsseitig angeordneten Prismen jeweils mit einem Abstand zueinander angeordnet, sodass etwa die Hälfte der Lichtstrahlung auf einem hinter dem Absorberrohr liegenden Parabolspiegel fällt, der das parallel einfallende Strahlenbündel in einem konvergenten Strahlenbündel auf die strahlungsabgewandte Seite des Absorberrohr lenkt.At the in 3 In the embodiment shown, the prisms arranged on the irradiation side are each arranged at a distance from one another, so that approximately half of the light radiation falls on a parabolic mirror located behind the absorber tube, which deflects the parallel incident beam bundle in a convergent beam onto the side of the absorber tube facing away from the radiation.

Die DE 10 2008 014 618 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Konzentrierung und Umwandlung von Solarenergie, bei dem eine ebene Prismenplatte auf ihrer strahlungsabgewandten Seite Prismen trägt, die die Sonneneinstrahlung bei einachsiger Nachführung auf jeweils ein linkes und ein rechtes Empfängerelement, das gegenüber dem Strahlungsteiler versetzt angeordnet ist, umlenkt. Da die Empfängerelemente selbst direkte Einstrahlung empfangen können, ist mir dieser Vorrichtung zur Konzentrierung und Umwandlung der Solarenergie eine etwa zweifache Konzentration des Sonnenlichts auf ein Empfängerelement möglich.The DE 10 2008 014 618 A1 shows a device for concentrating and converting solar energy, in which a flat prism plate on its side facing away from the radiation carries prisms, which redirects the solar irradiation in uniaxial tracking on each of a left and a right receiver element, which is offset from the radiation splitter. Since the receiver elements themselves can receive direct radiation, this device for concentrating and converting the solar energy allows me to concentrate about twice the concentration of sunlight on a receiver element.

Die DE 20 2006 001 083 U1 zeigt einen Sonnenstrahlkonzentrator, bei dem auf einem Dreieck angeordnete Fresnel-Linsen die parallel einfallenden Sonnenstrahlen auf ein zentrales Absorberrohr lenken. Dabei wird das Dreieck mit einer Seite zur Einstrahlung orientiert während die beiden strahlungsabgewandten Seiten des Dreiecks von Spiegeln reflektiertes Licht erhalten, die auf beiden Seiten des Dreiecks in einem Winkel zur Sonne angeordnet sind.The DE 20 2006 001 083 U1 shows a Sonnenstrahlkonzentrator, arranged on a triangle Fresnel lenses direct the incident sunrays parallel to a central absorber tube. In this case, the triangle is oriented with one side to the radiation while the two radiation-remote sides of the triangle of mirrors receive reflected light, which are arranged on both sides of the triangle at an angle to the sun.

Die US 4 299 201 A zeigt einen, in eine Dachkonstruktion integrierbaren, starr zur Sonne ausgerichteten Sonnenkollektor, der aus Halbschalen ausgebildet ist, die jeweils auf ihrer strahlungsabgewandten Seite Prismen oder Linsen tragen, die das in unterschiedlichen Winkeln einfallende Sonnenlicht auf ein zentrales Absorberrohr lenken. Auf Grund der starren Ausrichtung zur Sonne werden immer nur unterschiedliche Abschnitte des Absorberrohrs von der gebündelten Strahlung erreicht.The US 4 299 201 A shows a, integratable into a roof structure, rigidly oriented to the sun solar collector, which is formed of half-shells, each carrying on its side facing away from radiation prisms or lenses that direct the incident sunlight at different angles on a central absorber tube. Due to the rigid orientation to the sun, only different sections of the absorber tube are always reached by the collimated radiation.

Die DE 20 2007 015 968 U1 zeigt ein Absorberrohr für solarthermische Anwendungen, bei dem das Absorberelement und ein gläsernes Hüllrohr an den Stirnseiten des gläsernen Hüllrohrs mittels einer Glasmetallverbindung vakuumdicht untereinander verbunden werden.The DE 20 2007 015 968 U1 shows an absorber tube for solar thermal applications, in which the absorber element and a glass cladding tube at the end faces of the glass cladding tube by means of a glass metal compound are connected to each other vacuum-tight.

Aus der DE 10 2009 038 962 A1 ist ein konzentrierender Sonnenkollektor mit einem auf eine Brennlinie fokussierenden Parabolspiegel bekannt, bei dem der Parabolspiegel als tragendes Element einer biege-, schub- und torsionssteifen Röhre ausgebildet ist.From the DE 10 2009 038 962 A1 is a concentrating solar collector with a focus on a focal line parabolic mirror is known in which the parabolic mirror is designed as a supporting element of a bending, thrust and torsion-resistant tube.

Aufgabenstellungtask

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Prismenanordnung für einen Röhrenkollektor zu finden, die bei einachsiger Nachführung zu den tages- und jahreszeitlich bedingt wechselnden Sonnenständen eine exakte Fokussierung mit einer bis zu 100-fachen Konzentration des Sonnenlichts auf ein Empfängerelement ermöglicht. Wenn Einfalls- und Ausfallswinkel an einem Dreiecksprisma identisch gewählt werden, bleibt die Fokuslage bei wechselndem Sonnenstand erhalten, wobei sich die Streueffekte an den Ein- und Ausfallsseiten eines totalreflektierenden Prismas gegenseitig aufheben. Diese Aufgaben werden mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen der Erfindung gelöst. Weitere vorteilhafte Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Based on the illustrated prior art, the object of the invention is to find a prism arrangement for a tube collector, the uniaxial tracking to the daily and seasonal conditionally changing sunshine an exact focus with up to 100 times the concentration of sunlight on a Receiver element allows. If incidence and exit angles are selected identically on a triangular prism, the focus position is maintained when the position of the sun is changing, whereby the scattering effects on the incidence and failure sides of a totally reflecting prism cancel each other out. These objects are achieved with the features mentioned in claim 1 of the invention. Further advantageous properties and possible applications of the invention will become apparent from the dependent claims.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Seiten eines Dreiecksprismas als planebene Flächen ausgebildet, wobei sich die Brennlinien einander benachbarter Dreiecksprismen am Empfängerelement eines Röhrenkollektors in einem Brennbereich überlappen. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung sind die Dreiecksprismen als Freiformprismen ausgebildet, bei denen mindestens eine Seite, bevorzugt jedoch alle drei Seiten eine Krümmung aufweisen, sodass die parallel einfallenden Strahlenbündel der Sonne von einem oder mehreren einander benachbarten Freiformprismen auf eine Brennlinie fokussiert werden. Um eine optimale Fokussierung auch bei wechselnden Einfallswinkeln der Sonne auf eine Brennlinie zu erreichen, sind alle drei Seiten eines Freiformprismas als gekrümmte Flächen ausgebildet, deren Krümmung jeweils durch ein Polynom höherer Ordnung definiert ist. In a preferred embodiment of the invention, the sides of a triangular prism are formed as flat surfaces, wherein the focal lines of adjacent triangular prisms overlap on the receiver element of a tube collector in a focal region. In a further embodiment variant of the invention, the triangular prisms are designed as free-form prisms, in which at least one side, but preferably all three sides, have a curvature, so that the sun's rays which collide in parallel are focused by one or more adjacent free-form prisms onto a focal line. In order to achieve optimal focusing even with changing angles of incidence of the sun on a focal line, all three sides of a freeform prism are formed as curved surfaces whose curvature is defined by a polynomial of higher order.

Eine erste Anwendung der Erfindung betrifft eine freistehende Kollektorsäule. Das Konzentratorelement und das Empfängerelement der Kollektorsäule bilden untereinander eine unverschiebliche Einheit und folgen innerhalb eines starren, transparenten Kollektorgehäuses dem jeweiligen Sonnenstand. In einer weiteren Ausführungsvariante bilden das Konzentratorelement und das Empfängerelement mit dem Kollektorgehäuse eine in sich unverschiebliche Einheit, die mit einem Azimutlager an dem Sockel der Kollektorsäule zur Sonne ausrichtbar ist. Das Empfängerelement einer Kollektorsäule besteht aus PV-Zellen, die untereinander durch eine Stromsammelschiene so verschaltet sind, dass jede einzelne Solarzelle mit einem Gleichspannungswandler verbunden ist, sodass die Solarzellen einzeln auf die unterschiedlichen Einstrahlungsbedingungen der Sonne reagieren können. Die Größe der PV-Zellen hängt von der Wafer-Größe ab und beträgt z. B. 156 × 156 mm bei einer bis zu 10-fachen Konzentration des Sonnenlichts. Ab einer Konzentration größer als 100 Sonnen können spezielle Silizium-Konzentrator-Solarzellen mit einer Größe von 4,5 × 4,5 mm verwendet werden. Sog. Stapel-Solarzellen, die nur wenige Millimeter groß sind, erfordern eine mindestens 300-fache Konzentration des Sonnenlichts.A first application of the invention relates to a freestanding collector column. The concentrator element and the receiver element of the collector column form an immovable unit with each other and follow within a rigid, transparent collector housing the respective position of the sun. In a further embodiment variant, the concentrator element and the receiver element with the collector housing form an inherently non-displaceable unit which can be aligned to the sun with an azimuth bearing on the base of the collector column. The receiver element of a collector column consists of PV cells, which are interconnected by a busbar so that each individual solar cell is connected to a DC-DC converter, so that the solar cells can react individually to the different insolation conditions of the sun. The size of the PV cells depends on the wafer size and is z. B. 156 × 156 mm at up to 10 times the concentration of sunlight. From a concentration greater than 100 suns, special silicon concentrator solar cells with a size of 4.5 × 4.5 mm can be used. So-called. Stack solar cells that are only a few millimeters in size require at least 300 times the concentration of sunlight.

Auf ihrer strahlungsabgewandten Seite sind die PV-Zellen mit einem Wärmeübertrager verbunden, der z. B. aus einem stranggepressten Aluminiumprofil mit Kühlrippen, die die von den Solarzellen absorbierte Wärme durch Konvektion auf die Umgebungsluft übertragen, besteht. Bei einer Fluidkühlung wird die von den Solarzellen absorbierte Wärme auf ein Wärmeträgerfluid, das in einem Wärmeträgerrohr geführt wird, übertragen. Bei einer Kühlung durch ein phasenwechselndes Material sind die Solarzellen auf ihrer strahlungsabgewandten Seite wärmeleitend mit einem Behälter verbunden, der ein PCM wie z. B. ein Salzhydrat [Ba(OH)2·8H2O] enthält. Dieser Behälter hat bei einer 5 m hohen Kollektorsäule und einem angenommenen Querschnitt von 150 × 150 mm ein Fassungsvermögen von 0,112 m3, was einer Schmelzenthalpie von 61,9 MJ entspricht. Das Salzhydrat mit einer Schmelztemperatur von 79°C bei Normaldruck ist damit in der Lage den Temperaturanstieg der Solarzellen temporär zu begrenzen. Um temporär auftretende Temperaturspitzen an den PV-Zellen zu kappen, kann auch ein anderes Salzhydrat, dessen Schmelztemperatur z. B. bei 50°C liegt, in den Behälter eingebaut werden. Während der Nachtabkühlung kristallisiert ein PCM zu einem festen Körper und verflüssigt sich ab einer bestimmten Temperatur bei intensiver Sonneneinstrahlung. Dabei kann die spezifische Schmelzenthalpie eines PCM zur Kühlung der Solarzellen genutzt werden.On its radiation side facing away from the PV cells are connected to a heat exchanger, the z. B. from an extruded aluminum profile with cooling fins, which transmit the absorbed heat from the solar cells by convection to the ambient air consists. In a fluid cooling, the heat absorbed by the solar cells heat is transferred to a heat transfer fluid, which is guided in a heat transfer tube. When cooled by a phase-changing material, the solar cells are thermally conductively connected on their side facing away from the radiation with a container containing a PCM such. A salt hydrate [Ba (OH) 2 .8H 2 O]. This container has a capacity of 0.112 m 3 for a 5 m high collector column and an assumed cross section of 150 × 150 mm, which corresponds to a melting enthalpy of 61.9 MJ. The salt hydrate with a melting temperature of 79 ° C at atmospheric pressure is thus able to temporarily limit the temperature rise of the solar cells. To cap temporarily occurring temperature peaks on the PV cells, another salt hydrate whose melting temperature z. B. at 50 ° C, be installed in the container. During night cooling, a PCM crystallizes to a solid and liquefies from a certain temperature in intense sunlight. The specific enthalpy of fusion of a PCM can be used to cool the solar cells.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, eine Windturbine in die Kollektorsäule zu integrieren, wobei die Kollektorsäule an ihrer Basis eine Lufteinlassöffnung und an ihre oberen Ende eine Luftauslassöffnung besitzt, sodass der Kamineffekt innerhalb eines Kollektorgehäuses genutzt werden kann, um eine Windturbine anzutreiben und um die von den Solarzellen absorbierte Wärme abzuleiten.In a further embodiment, it is provided to integrate a wind turbine in the collector column, wherein the collector column has at its base an air inlet opening and at its upper end an air outlet, so that the chimney effect can be used within a collector housing to drive a wind turbine and the of derive heat absorbed by the solar cells.

Den stirnseitigen Abschluss eines Röhrenkollektors bildet ein Stirnspiegel, der dazu ausgebildet ist, die von den Dreiecksprismen konzentrierten Strahlenbündel auf das Empfängerelement zu reflektieren. Um die Dreiecksprismen vor Verschmutzungen zu schützen ist ein transparentes Gehäuse vorgesehen. Bei einem solarthermischen Röhrenkollektor werden Wärmeverluste durch ein Vakuum zwischen dem transparenten Hüllrohr und dem Absorberrohr vermieden. Zur Vermeidung von Reflektionsverlusten sind die lichtempfangenden Oberflächen eines Röhrenkollektors entspiegelt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist ein Röhrenkollektor als Solarleuchte ausgebildet, bei der eine Vielzahl von LED-Leuchten parallel zu den Solarzellen angeordnet sind. Bei Nacht sind die divergenten Strahlenbündel der LED-Leuchten auf die Dreiecksprismen gerichtet und ermöglichen eine gleichmäßige Beleuchtung der Umgebung in einer ausgewählten Richtung.The front end of a tube collector forms a front mirror, which is adapted to reflect the concentrated by the triangular prisms beam on the receiver element. To protect the triangular prisms from contamination, a transparent housing is provided. In a solar thermal tube collector heat losses are avoided by a vacuum between the transparent cladding tube and the absorber tube. To avoid reflection losses, the light-receiving surfaces of a tube collector are antireflective. In a particularly advantageous embodiment of the invention, a tube collector is designed as a solar lamp, in which a plurality of LED lights are arranged parallel to the solar cells. At night, the divergent beams of the LED lights are directed at the triangular prisms and allow uniform illumination of the environment in a selected direction.

Bei einem zweischalig aufgebauten transparenten Kollektorgehäuse können die Dreiecksprismen kraftschlüssig mit der inneren und der äußeren Schale des Kollektorgehäuses verbunden werden, sodass ein Prismen-Hohlkammerprofil als Leichtbauteil hergestellt werden kann, das das Konzentratorelement eines Röhrenkollektors bildet. Die dreiecksförmigen Prismen können aber auch in einer gestaffelten Formation innerhalb eines feststehenden transparenten Hüllrohrs angeordnet werden. Über einen Gründungselement ist eine Kollektorsäule mit einem Baugrund verbunden und kann dabei einen Durchmesser von minimal nur 15 cm und maximal von mehreren Metern aufweisen. Mit einer Einspannung am Baugrund über einen geeignetes Gründungselement kann eine schlanke Kollektorsäule z. B. 2 m hoch sein und eine Kollektorsäule mit mehreren Metern Durchmesser kann eine Höhe von bis zu 20 m gebaut werden. Der Kamineffekt ist für den Betrieb einer Turbine bereits ab einer Höhe der Kollektorsäule von drei bis vier Metern und einem Durchmesser von etwa einem Meter möglich. Das Gehäuse einer Kollektorsäule besteht entweder aus einem ein- oder zweischalig ausgebildeten transparenten Hüllrohr oder aus einer pneumatisch gestützten transparenten Folie oder aus einer transparenten Hohlkammerschale. In dem Sockel der Kollektorsäule sind sowohl eine Steuerungseinheit und der Stellmotor für die Nachführung der Säule zum jeweiligen Sonnenstand als auch ein oder mehrere Gleichspannungswandler für die Umwandlung des von den PV-Zellen produzierten Gleichstroms in Wechselstrom sowie auch Batterien zur Speicherung des an den Solarzellen gewonnenen Stroms untergebracht. Die Oberflächen eines transparenten Hüllrohrs oder einer transluzenten Hohlkammerschale und die Oberflächen der Dreiecksprismen selbst tragen jeweils eine antireflektierende Beschichtung. Alle transparenten oder transluzenten Teile eines Röhrenkollektors werden aus einem eisenoxidarmen Kalknatronglas, einem Borosilicatglas oder aus transparenten Kunststoffen hergestellt. Zur Herstellung von Prismen-Hohlkammerprofilen, bei denen Dreiecksprismen als strukturell wirksame Abstandhalter zwischen einer transparenten Außen- und einer transparenten Innenschale angeordnet sind, eignen sich Polymethylmetacrylat (PMMA) oder Polycarbonat für ein Extrusionsverfahren. Eine zweite Anwendungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Röhrenkollektors betrifft ein Sonnenschutzelement. Eine Vielzahl kreisrunder Sonnenschutzelemente bilden ein Röhrenregister, bei dem die einzelnen Röhrenkollektoren gemeinsam zur Sonne ausgerichtet werden. Eine Vielzahl von lammellenförmigen Röhrenkollektoren bildet ein Lamellenregister, bei dem die einzelnen Lamellen als Jalousie oder als Rollladen-Jalousie jeweils gemeinsam zur Sonne ausgerichtet werden. Ein transluzenter Sonnenschutz hat den Vorteil, dass die energiereiche direkte Sonneneinstrahlung aus einem Gebäude ferngehalten und nur diffuse Strahlung durchgelassen wird. In Kombination mit einem innenraumseitigen Blendschutz erfüllt ein transluzenter Sonnenschutz alle Anforderungen, die an einen wirksamen Sonnenschutz gestellt sind.In a two-shell constructed transparent collector housing the triangular prisms can be frictionally connected to the inner and the outer shell of the collector housing, so that a prism hollow profile can be made as a lightweight component that forms the concentrator element of a tube collector. The triangular prisms can also be arranged in a staggered formation within a fixed transparent cladding tube. About a foundation element is a Collector column connected to a ground and can have a minimum diameter of only 15 cm and a maximum of several meters. With a clamping on the ground via a suitable foundation element, a slender collector column z. B. 2 m high and a collector column with several meters in diameter, a height of up to 20 m can be built. The chimney effect is possible for the operation of a turbine already from a height of the collector column of three to four meters and a diameter of about one meter. The housing of a collector column consists either of a single or double-shelled transparent cladding tube or of a pneumatically supported transparent foil or of a transparent hollow chamber shell. In the base of the collector column are both a control unit and the actuator for tracking the column to the respective position of the sun as well as one or more DC-DC converters for converting the direct current produced by the PV cells into alternating current as well as batteries for storing the electricity obtained at the solar cells accommodated. The surfaces of a transparent cladding tube or of a translucent hollow chamber shell and the surfaces of the triangular prisms themselves each carry an antireflecting coating. All transparent or translucent parts of a tube collector are made of low-iron soda-lime glass, borosilicate glass or transparent plastics. For the production of prism hollow chamber profiles, in which triangular prisms are arranged as structurally effective spacers between a transparent outer and a transparent inner shell, polymethylmethacrylate (PMMA) or polycarbonate are suitable for an extrusion process. A second possible application of a tube collector according to the invention relates to a sun protection element. A variety of circular sun protection elements form a tube register, in which the individual tube collectors are aligned together to the sun. A variety of lamellar tube collectors forms a lamellar register, in which the individual lamellae are aligned as a blind or blinds blinds together to the sun. A translucent sunscreen has the advantage that the high-energy direct solar radiation is kept away from a building and only diffuse radiation is transmitted. In combination with an interior glare protection, translucent sun protection meets all the requirements for effective sun protection.

Röhrenkollektoren, die in einem Röhrenregister zusammengefasst sind, bilden ebenfalls einen außenliegenden Sonnenschutz, der durch einfache Drehung der Röhrenkollektoren zum jeweiligen Sonnenstand ausrichtbar ist. Dabei sind die Röhrenkollektoren entweder in einer Ebene oder in zwei Ebenen gegeneinander versetzt angeordnet, sodass direkte Sonneneinstrahlung aus einem Gebäude ferngehalten werden kann.Tube collectors, which are combined in a tube register, also form an external sunscreen, which can be aligned to the respective position of the sun by simply turning the tube collectors. The tube collectors are arranged either offset in one plane or in two levels against each other, so that direct sunlight can be kept out of a building.

Der Verstellmechanismus zur Nachführung der Röhrenkollektoren kann in die Glashaltekonstruktion einer Fassade oder in einen vor der Fassade beweglich gelagerten Rahmen integriert werden. Ein derartiger Schieberahmen wird z. B. bedarfsweise vor eine Fensteröffnung gefahren.The adjustment mechanism for tracking the tube collectors can be integrated into the glass holding structure of a facade or in a movably mounted frame in front of the facade. Such a sliding frame is z. B. if necessary, driven in front of a window opening.

Schließlich können die Röhrenkollektoren mit einem kreisrunden oder ovalen oder polygonalen oder lamellenförmigen Querschnitt hergestellt werden. Eine Lamelle weist dabei ein Gehäuse mit einer strahlungszugewandten und einer strahlungsabgewandten Seite auf. Die dreiecksförmigen Prismen sind in die einstrahlungsseitige Schale einer Lamelle integriert. Eine Vielzahl derartiger Lamellen kann in einem Lamellenregister zusammengefasst und zur Sonne ausgerichtet werden. Die Verstellung der einzelnen Lamellen erfolgt bei einem Lamellenregister oder einer Rollladen-Jalousie an Trag- und Stellseilen. Ein Sonnenschutzelement, bei dem zwei Dreiecksprismen in ein transparentes Kollektorgehäuse integriert sind, kann in einem Extrusionsverfahren aus Kunststoff wirtschaftlich hergestellt werden, wobei die PV-Zellen mit Wärmeübertrager außerhalb des Kollektorgehäuses angeordnet sind. Die Dreiecksprismen können z. B. in einem Ziehverfahren aus einem Borosilicatglas hergestellt werden und vakuumdicht in ein Glasrohr aus einem eisenarmen Kalknatronglas eingeschlossen werden. Dafür sind Stirnkappen aus Metall erforderlich, die mit dem Glasrohr vakuumdicht verlötet werden und auf ihrer Innenseite einen Stirnspiegel tragen, der sicherstellt, dass die konvergenten Strahlenbündel auf die PV-Zellen reflektiert werden. Ausgewählte Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre jeweiligen vorteilhaften Eigenschaften gehen aus den Figuren hervor.Finally, the tube collectors can be made with a circular or oval or polygonal or lamellar cross-section. In this case, a lamella has a housing with a radiation-facing side and a radiation-remote side. The triangular prisms are integrated into the irradiation-side shell of a lamella. A variety of such slats can be summarized in a lamella and aligned with the sun. The adjustment of the individual slats takes place with a slat register or a shutter blind on support and control ropes. A sunshade element, in which two triangular prisms are integrated into a transparent collector housing, can be produced economically in an extrusion process made of plastic, the PV cells with heat exchanger being arranged outside the collector housing. The triangle prisms can z. B. are produced in a drawing process of a borosilicate glass and vacuum-sealed in a glass tube made of a low-iron soda lime glass enclosed. For this purpose, end caps made of metal are required, which are soldered to the glass tube vacuum-tight and wear on their inside a front mirror, which ensures that the convergent beams are reflected on the PV cells. Selected embodiments of the invention and their respective advantageous features will be apparent from the figures.

Es zeigen:Show it:

1 einen Röhrenkollektor mit zwei spiegelbildlich angeordneten Dreiecksprismen, die kraftschlüssig mit einem transparenten Hüllrohr verbunden sind, im Querschnitt 1 a tube collector with two mirror-image arranged triangular prisms, which are non-positively connected to a transparent cladding tube, in cross section

2 einen Röhrenkollektor mit zwei spiegelbildlich angeordneten Freiformprismen, die über Halteklammern in einem evakuierten transparenten Hüllrohr angeordnet sind, im Querschnitt 2 a tube collector with two mirror-image arranged free-form prisms, which are arranged on retaining clips in an evacuated transparent cladding tube, in cross section

3 eine Röhrenkollektor mit Freiformprismen in einer gestaffelten Formation und einem Gehäuse, das von einer feststehenden, transparenten und pneumatisch gestützten Folie gebildet wird im schematischen Querschnitt 3 a tube collector with free-form prisms in a staggered formation and a housing which is formed by a fixed, transparent and pneumatically supported film in schematic cross-section

4 einen Röhrenkollektor mit Dreiecksprismen in einer gestaffelten Formation und einem Gehäuse, das von einem feststehenden transparenten Hüllrohr gebildet wird, im schematischen Querschnitt 4 a tube collector with triangular prisms in a staggered formation and a housing, which is formed by a fixed transparent cladding tube, in schematic cross-section

5 einen Röhrenkollektor mit Dreiecksprismen in einer gestaffelten Formation und einem Gehäuse, das von einem zweischaligen evakuierten und transparenten Hüllrohr gebildet wird, im schematischen Querschnitt 5 a tube collector with triangular prisms in a staggered formation and a housing which is formed by a clam shell evacuated and transparent cladding, in schematic cross-section

6 einen Röhrenkollektor mit Dreiecksprismen in einer gestaffelten Formation und einem Gehäuse, das von zwei exzentrisch zu einander angeordneten transparenten Hüllrohren gebildet wird, im schematischen Querschnitt 6 a tube collector with triangular prisms in a staggered formation and a housing which is formed by two eccentrically arranged to each other transparent cladding tubes, in schematic cross-section

7 einen Röhrenkollektor mit Dreiecksprismen in einer gestaffelten Formation und einem Gehäuse, das von einem Prismen-Hohlkammerprofil gebildet wird, im schematischen Querschnitt 7 a tube collector with triangular prisms in a staggered formation and a housing, which is formed by a prism hollow chamber profile, in schematic cross-section

8 einen Röhrenkollektor mit Freiformprismen in einer gestaffelten Formation und einem Gehäuse, das von einem Prismen-Hohlkammerprofil gebildet wird, als solarthermischen Kollektor im schematischen Querschnitt 8th a tube collector with free-form prisms in a staggered formation and a housing, which is formed by a prism hollow chamber profile, as a solar thermal collector in schematic cross-section

9 einen Röhrenkollektor als Sonnenschutzelement in Lamellenform mit Dreiecksprismen in einer gestaffelten Formation und einem Gehäuse, das von einem Prismen-Hohlkammerprofil gebildet wird, im schematischen Querschnitt 9 a tube collector as sun protection element in lamellar form with triangular prisms in a staggered formation and a housing which is formed by a prism hollow chamber profile, in schematic cross-section

10 eine Kollektorsäule in einer isometrischen Ausschnittsdarstellung 10 a collector column in an isometric cutaway view

11 eine Kollektorsäule mit integrierter Turbine in einem schematischen Längsschnitt 11 a collector column with integrated turbine in a schematic longitudinal section

12 eine Kollektorsäule mit integrierter Turbine in einer isometrischen Ausschnittsdarstellung 12 a collector column with integrated turbine in an isometric cutaway view

13 den Längsabschnitt einer Kollektorsäule, die als Solarleuchte ausgebildet ist in einer isometrischen Ausschnittsdarstellung 13 the longitudinal section of a collector column, which is designed as a solar lamp in an isometric cutaway view

14 eine Anordnung von Röhrenkollektoren als Sonnenschutzelemente für eine Fassade in der perspektivischen Übersichtsdarstellung 14 an arrangement of tube collectors as sun protection elements for a facade in the perspective overview representation

15 das Röhrenregister nach 14 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung 15 the tube register 14 in a perspective sectional view

16 Röhrenkollektoren als Sonnenschutzelemente in einem Schieberahmen vor einer Fensteröffnung 16 Tubular collectors as sun protection elements in a sliding frame in front of a window opening

17 eine Rollladen-Jalousie aus Röhrenkollektoren in der perspektivischen Übersicht 17 a roller shutter blind from tube collectors in the perspective overview

18 ein hochgefahrenes Lamellenregister aus lamellenförmigen Röhrenkollektoren in einem schematischen Querschnitt 18 a ramped lamellae of lamellar tube collectors in a schematic cross section

19 das Lamellenregister nach 18 in einer aktiven Sonnenschutzstellung in einem schematischen Querschnitt 19 the slat register after 18 in an active sun protection position in a schematic cross section

20 ein Röhrenregister aus Röhrenkollektoren als Sonnenschutzelemente jeweils mit horizontaler Drehachse in einem schematischen Vertikalschnitt 20 a tube register of tube collectors as sun protection elements each with a horizontal axis of rotation in a schematic vertical section

21 ein Röhrenregister aus Röhrenkollektoren als Sonnenschutzelemente jeweils mit vertikaler Drehachse in einer isometrischen Ausschnittsdarstellung 21 a tube register of tube collectors as sun protection elements each with a vertical axis of rotation in an isometric view in detail

1 zeigt den Querschnitt durch einen Röhrenkollektor 1 mit spiegelbildlich zu der Symmetrieebene O angeordneten Dreiecksprismen 20, die die tages- und jahreszeitlich in unterschiedlichen Winkeln einfallenden, parallelen Strahlenbündel Sp der Sonne bei einachsiger Nachführung des Röhrenkollektors 1 auf ein Empfängerelement 3 fokussieren, das von einer Vielzahl von in Reihe parallel zu den Brennlinien f1–fn angeordneten PV-Zellen 30 gebildet wird. Ein beispielhaft hervorgehobener Lichtstrahl des Strahlenbündels Sp durchquert zunächst das Gehäuse 10 des Prismenrohrs 201 und dringt mit einem Einfallswinkel α an der strahlungszugewandten Seite des Dreiecksprismas 20 in den optisch dichteren Prismenkörper ein, wo er mit einem Brechungswinkel β zum Einfallslot hin gebrochen wird. An der gegenüberliegenden Seite des Dreiecksprismas 20 wird der Lichtstrahl mit einem Reflektionswinkel γ totalreflektiert, um an der Ausfallsseite des Dreiecksprismas 20 mit einem Einfallswinkel α' und einem Ausfallswinkel δ bei dem Übergang von dem optisch dichteren zu dem optisch dünneren Medium vom Ausfallslot weg auf die PV-Zelle 30 gelenkt zu werden. Eine Vielzahl von jeweils spiegelbildlich zu der Symmetrieebene O des Röhrenkollektors 1 angeordneten Lichtstrahlen eines konvergenten Strahlenbündel Sk schneidet sich in einer Vielzahl von Brennpunkten f1–fn in der Symmetrieebene O und bildet einen sich überlappenden Fokalbereich. Beim Austritt aus den Dreiecksprismen 20 werden die Lichtstrahlen als konvergente Strahlenbündel Sk auf die senkrecht zu der Symmetrieebene O angeordneten PV-Zellen 30 konzentriert. Mit dieser Prismenanordnung ist eine etwa vierfache Konzentration des Sonnenlichts auf die PV-Zellen 30 möglich. Bei einer angenommenen Breite von 15 mm für die PV-Zellen 30 hat der Röhrenkollektor ein Durchmesser von etwa 60 mm. Eine Längsnut in dem Prismenrohr 201 nimmt die PV-Zellen 30, die durch eine Stromsammelschiene 300 untereinander verbunden sind, auf. Ein Prismenrohr 201, bei dem die Dreiecksprismen 20 einstückig mit einem transparenten Gehäuse 10 verbunden sind, kann auf einfache Weise in einem Extrusionsverfahren aus einem transparenten Kunststoff, wie Polymethylmetacrylat (Pmma) oder Polycarbonat hergestellt werden. Alternativ kann der Röhrenkollektor 1 auch aus eisenoxidarmem Kalknatronglas hergestellt werden, wobei die Dreiecksprismen 20 in ein transparentes Glasrohr eingeklebt werden. An den Stirnseiten sind jeweils Kappen vorgesehen, die auf ihrer Innenseite einen Stirnspiegel 112 tragen, sodass ein schräg einfallendes Strahlenbündel Sk auf die PV-Zellen 30 reflektiert wird. 1 shows the cross section through a tube collector 1 arranged in mirror image to the plane of symmetry O arranged triangular prisms 20 , the parallel and incidentally at different angles incident, parallel beam Sp of the sun with uniaxial tracking of the tube collector 1 on a receiver element 3 focus, that of a plurality of PV cells arranged in series parallel to the focal lines f1-fn 30 is formed. An exemplified light beam of the beam Sp first passes through the housing 10 of the prism tube 201 and penetrates with an angle of incidence α on the radiation-facing side of the triangular prism 20 into the optically denser prism body, where it is refracted with an angle of refraction β towards the entrance slot. On the opposite side of the triangle prism 20 the light beam is totally reflected at a reflection angle γ to the failure side of the triangular prism 20 with an angle of incidence α 'and a divergence angle δ in the transition from the optically denser to the optically thinner medium away from the dummy slot on the PV cell 30 to be steered. A plurality of each mirror image of the symmetry plane O of the tube collector 1 arranged light beams of a convergent beam Sk intersects at a plurality of focal points f1-fn in the plane of symmetry O and forms an overlapping focal region. At the exit from the triangle prisms 20 the light beams are transmitted as convergent radiation beams Sk onto the PV cells arranged perpendicular to the plane of symmetry O. 30 concentrated. With this prism arrangement is an approximately fourfold concentration of sunlight on the PV cells 30 possible. With an assumed width of 15 mm for the PV cells 30 the tube collector has a diameter of about 60 mm. A longitudinal groove in the prism tube 201 takes the PV cells 30 passing through a power bus 300 connected to each other, on. A prism tube 201 in which the triangle prisms 20 integral with a transparent housing 10 can be easily prepared in an extrusion process of a transparent plastic, such as polymethylmethacrylate (Pmma) or polycarbonate. Alternatively, the tube collector 1 are also made of low-iron soda lime glass, the triangular prisms 20 glued into a transparent glass tube. Caps are provided on the front sides, which carry on their inside a front mirror 112 , so that an obliquely incident beam Sk on the PV cells 30 is reflected.

2 zeigt einen Röhrenkollektor 1, bei dem das Konzentratorelement 2 aus zwei spiegelbildlich zu der Symmetrieebene 0 angeordneten Dreiecksprismen 20 besteht. Die Dreiecksprismen 20 sind als Freiform-Prismen 200 ausgebildet, bei denen alle drei Prismenseiten eine Krümmung aufweisen, die durch ein Polynom höherer Ordnung definiert ist. Die Freiform-Prismen 200 sind in ein transparentes Hüllrohr 102 integriert und werden durch abschnittsweise angeordnete Halteklammern 100 innerhalb des transparenten Hüllrohrs 102 in Position gehalten. Der Röhrenkollektor 1 wird in einer horizontal, vertikal oder geneigt angeordneten Drehachse x zum jeweiligen Sonnenstand ausgerichtet, wobei ein paralleles Strahlenbündel Sp von den Freiform-Prismen 200 in zwei konvergenten Strahlenbündeln Sk auf einen Brennpunkt f1 konzentriert wird. Außerhalb des an seiner strahlungsabgewandten Seite abgeflacht ausgebildeten, transparenten Hüllrohrs 102 treffen die beiden konvergenten Strahlenbündel Sk auf einen etwa 15 mm breiten Streifen aus PV-Zellen 30 als Empfängerelement 3 des Röhrenkollektors 1. Die PV-Zellen 30 sind auf ihrer strahlungsabgewandten Seite mit einem Wärmeübertrager 31 verbunden, der von einem extrudierten Metallträger mit Kühlrippen 310 gebildet wird. Die Freiform-Prismen 200 ermöglichen eine etwa siebenfache Konzentration des Sonnenlichts auf die PV-Zellen 30. Um die Freiform-Prismen 200 vor Verschmutzung zu schützen, ist das transparente Hüllrohr 102 an beiden Enden mittels von Stirnkappen aus Metall, die jeweils einen Stirnspiegel 112 tragen, vakuumdicht verschlossen. Die Stirnspiegel 112 reflektieren ein konzentriertes Strahlenbündel Sk auf die PV-Zellen 30. Die Konzentration des parallelen Strahlenbündels Sp auf die PV-Zellen 30 wird exemplarisch an einem Lichtstrahl dargestellt. Der Einfallswinkel α definiert den Brechungswinkel β beim Eintritt des Lichtstrahls in das Freiform-Prisma 200. An der im weiteren Strahlungsverlauf nächsten Prismenseite wird der Strahl mit einem Reflexionswinkel γ gegenüber dem Lot totalreflektiert, um an der Ausfallsseite des Prismas 20 mit einem Einfallswinkel α' und einem Ausfallswinkel δ gegenüber dem Ausfallslot auf die PV-Zellen 30 konzentriert zu werden. Die Freiform-Prismen 200 sind so gestaltet, dass für jeden Lichtstrahl der Einfallswinkel α und der Ausfallswinkel δ denselben Betrag aufweisen. Die PV-Zellen 30 sind als etwa 15 mm breite und 78 mm lange Minisolarzellen mittels einer Stromsammelschiene 300 einzeln untereinander verschaltet. 2 shows a tube collector 1 in which the concentrator element 2 from two mirror images of the symmetry plane 0 arranged triangular prisms 20 consists. The triangle prisms 20 are as free-form prisms 200 in which all three sides of the prism have a curvature defined by a polynomial of higher order. The free-form prisms 200 are in a transparent cladding tube 102 integrated and are arranged by sections arranged retaining clips 100 within the transparent cladding tube 102 kept in position. The tube collector 1 is aligned in a horizontal, vertical or inclined rotation axis x to the respective position of the sun, with a parallel beam Sp from the free-form prisms 200 in two convergent beams Sk is focused on a focal point f1. Outside of the flattened on its radiation side facing away trained, transparent cladding tube 102 meet the two convergent beams Sk on an approximately 15 mm wide strip of PV cells 30 as a receiver element 3 of the tube collector 1 , The PV cells 30 are on their side facing away from the radiation with a heat exchanger 31 connected by an extruded metal support with cooling fins 310 is formed. The free-form prisms 200 allow about seven times the concentration of sunlight on the PV cells 30 , To the free-form prisms 200 To protect against contamination, is the transparent cladding 102 at both ends by means of end caps made of metal, each carrying a front mirror 112 , sealed vacuum-tight. The face mirrors 112 reflect a concentrated beam Sk on the PV cells 30 , The concentration of the parallel beam Sp on the PV cells 30 is exemplified by a light beam. The angle of incidence α defines the angle of refraction β when the light beam enters the free-form prism 200 , At the next prism side in the further course of the radiation, the beam is totally reflected at a reflection angle γ with respect to the solder in order to be at the exit side of the prism 20 with an angle of incidence α 'and a divergence angle δ with respect to the failure solder on the PV cells 30 to be concentrated. The free-form prisms 200 are designed so that for each light beam, the angle of incidence α and the angle of divergence δ have the same amount. The PV cells 30 are about 15 mm wide and 78 mm long mini solar panels by means of a busbar 300 individually interconnected.

3 zeigt den Querschnitt einer Kollektorsäule 11 mit einer vertikalen Drehachse x, die als Solarleuchte ausgebildet ist und bei der das Konzentratorelement 2 und das Empfängerelement 3 eine in sich unverdrehbare Einheit bilden und innerhalb eines feststehenden Gehäuses 10, das von einer transparenten, pneumatisch gestützten Folie 104 gebildet wird, angeordnet sind. Die Dreiecksprismen 20 sind jeweils als Freiformprismen 200 ausgebildet, weisen eine gestaffelte Formation auf und stehen an ihrem unteren Ende auf einem Stirnspiegel 112, der innerhalb des Gehäuses 10 zusammen mit dem Empfängerelement 3 drehbar gelagert ist. Die Kollektorsäule 11 hat z. B. einen Durchmesser von 1 m und eine Höhe von 4 m. Die parallelen Strahlenbündel Sp der Sonne werden von den Freiformprismen 200 auf eine Brennlinie f1 fokussiert. Hinter der Brennlinie f1 sind PV-Zellen 30 auf ihrer Strahlungsabgewandten Seite mit einem Wärmeübertrager 31 verbunden, der als Behälter 311 mit einer Füllung aus PCM 312 besteht und die von den PV-Zellen 30 absorbierte Wärme auf die umgebende Luft überträgt. Das Konzentratorelement 2 aus Freiformprismen 200 ist in der Lage die parallelen Strahlenbündel Sp der Sonne mit bis zu 100-facher Konzentration auf die Brennlinie f1 zu konzentrieren. Bei dem gezeigten Beispiel ist das Empfängerelement 3 parallel zur Brennlinie f1 so angeordnet, dass eine etwa 10-fache Konzentration des Sonnenlichts auf einen 10 cm breiten, mit PV-Zellen 30 belegten Behälter 311 ermöglicht wird. Der Behälter 311 nimmt eine Stromsammelschiene 300 auf, über die jede einzelne PV-Zelle 30 mit einem nicht näher bezeichneten Gleichspannungswandler verbunden ist, sodass die PV-Zellen 30 einzeln auf die wechselnden Einstrahlungsbedingungen der Sonne reagieren können. Die PV-Zellen 30 werden auf der linken und der rechten Seite des Behälters 311 von einer Vielzahl von LED-Leuchten 116 flankiert, deren divergente Strahlenbündel Sd auf die Dreiecksprismen 20 gerichtet sind, sodass eine Solarleuchte bei Nacht eine Umgebungsbeleuchtung mit einem gegenüber der Kollektorfunktion umgekehrten Strahlengang ermöglicht. 3 shows the cross section of a collector column 11 with a vertical axis of rotation x, which is designed as a solar lamp and in which the concentrator element 2 and the receiver element 3 form a self-rotatable unit and within a fixed housing 10 that of a transparent, pneumatically supported film 104 is formed, are arranged. The triangle prisms 20 are each as freeform prisms 200 formed, have a staggered formation and are at its lower end on a front mirror 112 , which is within the housing 10 together with the receiver element 3 is rotatably mounted. The collector column 11 has z. B. a diameter of 1 m and a height of 4 m. The parallel beams Sp of the sun are from the free-form prisms 200 focused on a focal line f1. Behind the focal line f1 are PV cells 30 on its radiation side facing away with a heat exchanger 31 connected as a container 311 with a filling of PCM 312 exists and that of the PV cells 30 absorbs absorbed heat to the surrounding air. The concentrator element 2 from freeform prisms 200 is capable of the parallel beams Sp of the sun with up to 100-fold concentration on the focal line f1 concentrate. In the example shown, the receiver element is 3 parallel to the focal line f1 arranged so that an approximately 10-fold concentration of sunlight to a 10 cm wide, with PV cells 30 occupied container 311 is possible. The container 311 takes a power bus 300 on top of every single PV cell 30 is connected to an unspecified DC-DC converter, so that the PV cells 30 individually react to the changing solar radiation conditions. The PV cells 30 be on the left and the right side of the container 311 from a variety of LED lights 116 flanked, whose divergent beams Sd on the triangular prisms 20 are directed so that a solar lamp at night ambient lighting with a opposite to the collector function reversed beam path allows.

4 zeigt eine Kollektorsäule 11 als Solarleuchte in einem Horizontalschnitt, deren feststehendes Gehäuse 10 ein transparentes Hüllrohr 102 aufweist. Das Konzentratorelement 10 besteht aus Dreiecksprismen 20, die in einer halbkreisförmigen gestaffelten Formation angeordnet sind und die parallelen Strahlenbündel Sp der Sonne auf einen mit PV-Zellen 30 belegten Wärmeübertrager 31 konzentrieren. Der Wärmeübertrager 31 besteht aus einem Behälter 311 mit einer Füllung aus PCM 312, das aus einem Salzhydrat, z. B. [Ba(OH)2·8H2O] besteht. Die PV-Zellen 30 stehen auf ihrer strahlungsabgewandten Seite in einem wärmeleitenden Kontakt mit dem Behälter 311. Der Wärmeübertrager 31 kappt Temperaturspitzen an den PV-Zellen 30 ab 79°C bei atmosphärischem Druck. An der Basis der Kollektorsäule 11 ist ein Stirnspiegel 112 vorgesehen, der die von den Dreiecksprismen 20 auf die Brennlinien f1–fn konzentrierten Lichtstrahlen in einem konvergenten Strahlenbündel Sk auf die PV-Zellen 30 reflektiert. Der Behälter 311 wird links und rechts von einer Vielzahl von LED-Leuchten 116 flankiert, deren divergente Strahlenbündel Sd auf die Dreiecksprismen 20 gerichtet sind, sodass eine Solarleuchte bei Nacht eine Umgebungsbeleuchtung mit einem gegenüber der Kollektorfunktion umgekehrten Strahlengang ermöglicht. Das feststehende gläserne Hüllrohr 102 bildet einen Spannrahmen für die Dreiecksprismen 20, die an ihrem oberen und an ihrem unteren Ende jeweils über einen drehbaren Ring mit dem transparenten Hüllrohr 102 verbunden sind und deshalb als zugbeanspruchte Dreiecksprismen 20 ausgebildet werden können. 4 shows a collector column 11 as a solar light in a horizontal section, whose fixed housing 10 a transparent cladding tube 102 having. The concentrator element 10 consists of triangular prisms 20 arranged in a semicircular staggered formation and the parallel beams Sp of the sun on one with PV cells 30 occupied heat exchanger 31 focus. The heat exchanger 31 consists of a container 311 with a filling of PCM 312 , which consists of a salt hydrate, z. B. [Ba (OH) 2 .8H 2 O] consists. The PV cells 30 stand on their side facing away from the radiation in a thermally conductive contact with the container 311 , The heat exchanger 31 cuts off temperature peaks on the PV cells 30 from 79 ° C at atmospheric pressure. At the base of the collector column 11 an end mirror 112 is provided which matches that of the triangular prisms 20 focused on the focal lines f1-fn light rays in a convergent beam Sk on the PV cells 30 reflected. The container 311 will be left and right of a variety of LED lights 116 flanked, whose divergent beams Sd on the triangular prisms 20 are directed so that a solar lamp at night ambient lighting with a opposite to the collector function reversed beam path allows. The fixed glass cladding 102 forms a clamping frame for the triangle prisms 20 , which at their upper and at their lower end in each case via a rotatable ring with the transparent cladding tube 102 are connected and therefore as zugbeanspruchte triangle prisms 20 can be trained.

5 zeigt den Horizontalschnitt durch eine Kollektorsäule 11, die als Solarleuchte ausgebildet ist und bei der Dreiecksprismen 20 in einer gestaffelten Formation zwischen zwei konzentrisch zueinander angeordneten, transparenten Hüllrohren 102 angeordnet sind. Bei dieser Kollektorsäule 11 bilden das Konzentratorelement 2, das Empfängerelement 3 und das zweischalige transparente Hüllrohr 102 eine in sich unverdrehbare Einheit, die als ganzes in einem Azimutlager 110 an der Basis der Kollektorsäule 11 zum jeweiligen Sonnenstand ausgerichtet wird. Auch bei diesem Beispiel ist ein Stirnspiegel 112 zur Reflektion der konvergenten Strahlenbündel Sk auf die PV-Zellen 30 vorgesehen. Die konzentrischen transparenten Hüllrohre 102 sind an ihren Stirnseiten untereinander zu einem Hohlkörper verschmolzen, an den ein Vakuum V angelegt wird um die Dreiecksprismen 20 vor Umwelteinflüssen zu schützen. Die einzelnen Prismen werden durch nicht näher dargestellte Metallklammern, wie in 2 exemplarisch dargestellt, in ihrer jeweiligen Position gehalten. PV-Zellen 30 sind auf ihrer strahlungsabgewandten Seite wärmeleitend mit einem Wärmeübertrager 31 verbunden, der aus einem Behälter 311 mit einer Füllung aus PCM 312 besteht. LED-Leuchten 116 sind auf beiden Seiten des Behälters 311 angeordnet und emittieren bei Nacht ein divergentes Strahlenbündel Sd auf die Dreiecksprismen 20. 5 shows the horizontal section through a collector column 11 , which is designed as a solar lamp and in the triangle prisms 20 in a staggered formation between two concentrically arranged, transparent sheaths 102 are arranged. At this collector column 11 form the concentrator element 2 , the receiver element 3 and the bivalve transparent cladding tube 102 a unit that can not be twisted in itself, as a whole in an azimuth bearing 110 at the base of the collector column 11 is aligned to the respective position of the sun. Also in this example, a face mirror 112 is for reflecting the convergent beams Sk onto the PV cells 30 intended. The concentric transparent ducts 102 are fused together at their ends to form a hollow body, to which a vacuum V is applied to the triangular prisms 20 to protect against environmental influences. The individual prisms are not shown by metal brackets, as in 2 exemplified, held in their respective position. PV cells 30 are on their side facing away from radiation heat-conducting with a heat exchanger 31 connected from a container 311 with a filling of PCM 312 consists. LED lights 116 are on both sides of the container 311 arranged and emit at night a divergent beam Sd on the triangular prisms 20 ,

6 zeigt einen Horizontalschnitt durch eine Kollektorsäule 11 mit einem zweischaligen Gehäuse 10, das aus zwei exzentrisch zueinander angeordneten transparenten Hüllrohren 102 aufgebaut ist. Zwischen den beiden Hüllrohren 102 aus Glas ist ein Vakuum V vorgesehen, um den Zwischenraum, in dem die Dreiecksprismen 20 angeordnet sind, vor Verschmutzung zu schützen. Die Dreiecksprismen 20 sind spiegelbildlich zu der Symmetrieebene 0 angeordnet und weisen jeweils ein unterschiedliches Profil mit planebenen Prismenseiten auf. Individuell verstellbare LED-Leuchten 116, die beidseitig an dem Wärmeübertrager 31 befestigt sind, sorgen bei Nacht für eine Beleuchtung der Umgebung. Die PV-Zellen 30 sind auf einem metallischen Träger angeordnet, auf dessen strahlungsabgewandter Seite Kühlrippen 310 für die Ableitung der an den PV-Zellen 30 absorbierten Wärme sorgen. Durch nicht näher dargestellte Metallklammern zwischen den transparenten Hüllrohren 102 werden die einzelnen Dreiecksprismen 20 exakt in ihrer jeweiligen Position fixiert. 6 shows a horizontal section through a collector column 11 with a double shell housing 10 , consisting of two eccentrically arranged transparent cladding tubes 102 is constructed. Between the two ducts 102 made of glass, a vacuum V is provided to the gap in which the triangle prisms 20 are arranged to protect against contamination. The triangle prisms 20 are arranged in mirror image to the plane of symmetry 0 and each have a different profile with planar prism sides. Individually adjustable LED lights 116 , on both sides of the heat exchanger 31 are attached, provide at night for a lighting of the environment. The PV cells 30 are arranged on a metallic support, on the radiation side facing away from cooling fins 310 for the derivation of the PV cells 30 provide absorbed heat. By not shown metal brackets between the transparent sheaths 102 become the single triangle prisms 20 fixed exactly in their respective position.

7 zeigt den Horizontalschnitt durch eine Kollektorsäule 11, bei der das Gehäuse 10 einstrahlungsseitig von einem Prismen-Hohlkammerprofil 202 und auf der strahlungsabgewandten Seite von einer transparenten Hohlkammerschale 103 gebildet wird. Das zweischalig und kreisrund aufgebaute Kollektorgehäuse 10 kann in einem Extrusionsverfahren an einem Stück oder in Segmenten hergestellt werden. Mit einer etwa zehnfachen Konzentration werden die parallelen Strahlenbündel Sp der Sonne auf eine Vielzahl von Brennlinien f1–fn, die jeweils ein Schnittpunkt mit der Symmetrieebene O aufweisen, auf ein quer zur Symmetrieebene O angeordnetes Empfängerelement 3 konzentriert. Das Empfängerelement 3 weist einen 100–150 mm breiten, mit einer Reihe von Solarzellen 30 belegten Streifen auf, der eine zur Einstrahlung orientierte Seite des Wärmeübertragers 31 bildet. Der Wärmeübertrager 31 besteht aus einem Behälter 311 mit einer Füllung aus PCM 312. Seitlich an dem Behälter 311 befestigte LED-Leuchten 116 sind bei Nacht auf die Dreiecksprismen 20 gerichtet, sodass das Licht von der Solarleuchte gleichmäßig in eine auswählbare Richtung abgestrahlt wird. 7 shows the horizontal section through a collector column 11 in which the case 10 Irradiation side of a prismatic hollow profile 202 and on the radiation side facing away from a transparent hollow chamber shell 103 is formed. The double-shell and circular collector housing 10 can be made in one piece or segments in an extrusion process. With an approximately tenfold concentration, the parallel beam Sp of the sun on a plurality of focal lines f1-fn, each having an intersection with the plane of symmetry O , on a transversely to the plane of symmetry O arranged receiver element 3 concentrated. The receiver element 3 has a 100-150 mm wide, with a series of solar cells 30 occupied strip on which a radiation-oriented side of the heat exchanger 31 forms. The heat exchanger 31 consists of a container 311 with a filling of PCM 312 , Laterally on the container 311 attached LED lights 116 are at night on the triangle prisms 20 directed, so that the light from the solar lamp is emitted evenly in a selectable direction.

8 zeigt einen Röhrenkollektor 1 mit einem zweischalig aufgebauten transparenten Gehäuse 10, das einstrahlungsseitig ein Prismen-Hohlkammerprofil 202 aufweist und auf der strahlungsabgewandten Seite von einer transparenten Hohlkammerschale 103 gebildet wird. Das Konzentratorelement 2 wird von Dreiecksprismen 20 als Freiformprismen 200 in einer gestaffelten, spiegelbildlich zur Symmetrieebene 0 angeordneten Formation gebildet und konzentrieren die parallel einfallenden Strahlenbündel Sp der Sonne auf eine Brennlinie f1. Das Empfängerelement 3 ist konzentrisch und koaxial zur Brennlinie f1 und zur Drehachse x des Röhrenkollektors 1 angeordnet und besteht aus einem Absorberrohr 32 mit einer absorbierenden Beschichtung 320, das von einem Wärmeträgerfluid 33 durchströmt und von einem transparenten Hüllrohr 102 umgeben wird. Zwischen dem Absorberrohr 32 und dem transparenten Hüllrohr 102 ist ein Vakuum V vorgesehen, um Wärmeverluste zu vermeiden. Der Stirnspiegel 112 ist dazu ausgebildet, ein von den Dreiecksprismen 20 konzentriertes Strahlenbündel Sk jeweils an den Stirnseiten des Kollektors auf das Absorberrohr 32 zu konzentrieren. 8th shows a tube collector 1 with a two-shell transparent housing 10 , the irradiation side, a prism hollow chamber profile 202 and on the radiation side facing away from a transparent hollow chamber shell 103 is formed. The concentrator element 2 becomes of triangle prisms 20 as freeform prisms 200 formed in a staggered, mirror image of the plane of symmetry 0 formation arranged and concentrate the parallel incident beam Sp of the sun on a focal line f1. The receiver element 3 is concentric and coaxial with the focal line f1 and the axis of rotation x of the tube collector 1 arranged and consists of an absorber tube 32 with an absorbent coating 320 that of a heat transfer fluid 33 flows through and from a transparent cladding tube 102 is surrounded. Between the absorber tube 32 and the transparent cladding tube 102 a vacuum V is provided to prevent heat loss. The face mirror 112 is configured to be one of the triangle prisms 20 concentrated beam Sk each at the end faces of the collector on the absorber tube 32 to concentrate.

9 zeigt einen Röhrenkollektor 1 mit einer Lamellenform als Sonnenschutzelement 12. Einstrahlungsseitig ist dieser Röhrenkollektor als Prismen-Hohlkammerprofil 202 ausgebildet, während auf der strahlungsabgewandten Seite das Gehäuse 10 einschalig ausgebildet ist und ein mit PV-Zellen 30 bestücktes Empfängerelement 3 trägt. Das Sonnenschutzelement 12 wird um eine vertikal, geneigt oder horizontal angeordnete Drehachse x zum jeweiligen Sonnenstand ausgerichtet. Das Sonnenschutzelement 12 kann in einem Extrusionsverfahren aus einem transparenten Kunststoff hergestellt werden. 9 shows a tube collector 1 with a lamella shape as a sun protection element 12 , Irradiation side of this tube collector is a prismatic hollow chamber profile 202 trained, while on the radiation side facing away from the housing 10 is single-shelled and one with PV cells 30 equipped receiver element 3 wearing. The sun protection element 12 is aligned to a vertical, inclined or horizontal rotation axis x to the respective position of the sun. The sun protection element 12 can be made in an extrusion process of a transparent plastic.

10 zeigt eine Kollektorsäule 11, die in ihrem Aufbau dem in 3 im Horizontalschnitt dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Das transparente Gehäuse 10 wird von einer transparenten Folie 104 gebildet, die durch einen Innendruck mittels eines nicht näher dargestellten Ventilators pneumatisch gestützt wird. Das Konzentratorelement 2 und das Empfängerelement 3 bilden eine in sich unverdrehbare Einheit, die in einem Azimutlager 110 an der Basis der Röhrenkollektors 1 über einen nicht näher dargestellten Stellmotor zur Sonne ausgerichtet wird. Das Konzentratorelement 2 besteht aus einer Vielzahl von Dreiecksprismen 20, die in einer V-förmig gestaffelten Formation angeordnet und als Freiformprismen 200 ausgebildet sind. Das Empfängerelement 3 besteht aus PV-Zellen 30, die auf ihrer strahlungsabgewandten Seite wärmeleitend mit einem Wärmeübertrager 31 verbunden sind. Wie in 3 beschrieben weist der Wärmeübertrager 31 einen Behälter 311 mit einer Füllung aus PCM 312 auf. 10 shows a collector column 11 in their construction the in 3 corresponds to the embodiment shown in horizontal section. The transparent housing 10 is made of a transparent film 104 formed, which is pneumatically supported by an internal pressure by means of a fan, not shown. The concentrator element 2 and the receiver element 3 form a self-rotating unit in an azimuth bearing 110 at the base of the tube collector 1 is aligned with the sun via a servomotor, not shown. The concentrator element 2 consists of a variety of triangle prisms 20 arranged in a V-shaped staggered formation and as free-form prisms 200 are formed. The receiver element 3 consists of PV cells 30 , on their side facing away from the radiation heat-conducting with a heat exchanger 31 are connected. As in 3 described has the heat exchanger 31 a container 311 with a filling of PCM 312 on.

11 zeigt einen Röhrenkollektor 1 als Kollektorsäule 11, die an ihrer Basis eine Lufteinlassöffnung 113 und an ihrer Spitze eine Luftauslassöffnung 114 aufweist. Im Bereich des Azimutlagers 110 ist eine Turbine 115 mit koaxial zur Drehachse x des Röhrenkollektors 1, angeordneter Rotationsachse eingebaut. Wird das Konzentratorelement 2, das dem in 4 gezeigten Beispiel entspricht und aus einer Vielzahl von Dreiecksprismen 20 besteht, zur Sonne ausgerichtet, werden die parallelen Sonnenstrahlen von den Dreiecksprismen 20 als konvergentes Strahlenbündel auf die PV-Zellen 30 des Empfängerelements 3 konzentriert. Bei einem 4 m bis 5 m hohen Säulenkollektor entsteht dabei innerhalb des transparenten Hüllrohrs 102 ein Kamineffekt, der von der an den PV-Zellen 30 absorbierten Wärme ausgelöst wird und die Turbine 115 antreibt. 11 shows a tube collector 1 as a collector column 11 , which at its base an air inlet opening 113 and at its top an air outlet 114 having. In the area of the azimuth bearing 110 is a turbine 115 with coaxial with the axis of rotation x of the tube collector 1 , arranged rotary axis installed. Will the concentrator element 2 that the in 4 shown example and from a variety of triangular prisms 20 aligned, aligned to the sun, the parallel sunbeams of the triangle prisms 20 as a convergent beam on the PV cells 30 of the receiver element 3 concentrated. In the case of a 4 to 5 m high column collector, this occurs within the transparent cladding tube 102 a chimney effect from that at the PV cells 30 absorbed heat is released and the turbine 115 drives.

12 zeigt eine Kollektorsäule 11, die in ihrem Aufbau dem in 6 im Horizontalschnitt gezeigten Beispiel entspricht. In einem Azimutlager 110 folgt die Kollektorsäule 11 mittels eines, nicht näher dargestellten Stellmotors mit Steuerungseinheit dem jeweiligen Sonnenstand. Über eine Lufteinlassöffnung 113 an der Basis und eine Luftauslassöffnung 114 am oberen Ende der Kollektorsäule 11 kann innerhalb des zweischalig aufgebauten Gehäuses 10 der Kamineffekt genutzt werden um eine Turbine 115 anzutreiben. Die PV-Zellen 30 sind auf ihrer strahlungsabgewandten Seite wärmeleitend mit einem Wärmeübertrager 31 verbunden, der von einem metallischen Trägerprofil mit Kühlrippen 310 gebildet wird. Die Luftkühlung der PV-Zellen 30 bewirkt eine vertikale Luftströmung, die für den Betrieb einer Turbine 115 im Bereich der Lufteinlassöffnung 113 genutzt wird. Die Luftauslassöffnung 114 befindet sich an dem nach oben offenen Ende der Kollektorsäule 11. 12 shows a collector column 11 in their construction the in 6 in the horizontal section shown example corresponds. In an azimuth warehouse 110 follows the collector column 11 by means of a servomotor, not shown with control unit the respective position of the sun. Via an air inlet 113 at the base and an air outlet 114 at the upper end of the collector column 11 can be inside the double shell housing 10 the chimney effect can be used around a turbine 115 drive. The PV cells 30 are on their side facing away from radiation heat-conducting with a heat exchanger 31 connected by a metallic carrier profile with cooling fins 310 is formed. The air cooling of the PV cells 30 causes a vertical air flow, which is responsible for the operation of a turbine 115 in the area of the air inlet opening 113 is being used. The air outlet opening 114 is located at the open end of the collector column 11 ,

13 zeigt einen Längsabschnitt einer Kollektorsäule 11 nach 12, die als Solarleuchte ausgebildet ist. Die Dreiecksprismen 20 weisen jeweils einen unterschiedlichen Profilquerschnitt mit planebenen Prismenseiten auf und sind in ein zweischalig aufgebautes Gehäuse 10 mit einem äußeren und einem inneren transparenten Hüllrohr 102 eingebaut. Das Empfängerelement 3 besteht aus PV-Zellen 30, die auf ihrer strahlungsabgewandten Seite mit einem Wärmeübertrager 31 verbunden sind. Der Wärmeübertrager 31 besteht aus einem extrudierten Träger mit Kühlrippen 310, an den LED-Leuchten 116 angeschlossen sind. Die LED-Leuchten 116 werfen divergente Strahlenbündel Sd auf die Dreiecksprismen 20, sodass bei Nacht eine gleichmäßige Beleuchtung der Umgebung ermöglicht wird. 13 shows a longitudinal section of a collector column 11 to 12 , which is designed as a solar lamp. The triangle prisms 20 each have a different profile cross-section with plane prism sides and are in a two-shell housing 10 with an outer and an inner transparent cladding tube 102 built-in. The receiver element 3 consists of PV cells 30 , on their side facing away from the radiation with a heat exchanger 31 are connected. The heat exchanger 31 consists of an extruded carrier with cooling fins 310 , on the LED lights 116 are connected. The LED to shine 116 throw divergent beams Sd on the triangle prisms 20 so that a uniform illumination of the environment is possible at night.

14 zeigt ein Röhrenregister 120 aus Röhrenkollektoren 1, die jeweils als Sonnenschutzelemente 12 ausgebildet sind und im Wesentlichen den in den 1 und 2 im Querschnitt erläuterten Röhrenkollektoren 1 entsprechen. In die Glashaltekonstruktion einer Gebäudehüllkonstruktion 13 ist ein Stellmotor 118 integriert, der die Röhrenkollektoren 1 zum jeweiligen Sonnenstand ausrichtet. Die Sonnenschutzelemente 12 sind als außenliegender Sonnenschutz einstrahlungsseitig vor einer Isolierverglasung 130 angeordnet. Jeder Röhrenkollektor 1 wird um eine horizontale Drehachse x zur Sonne ausgerichtet. 14 shows a tube register 120 from tube collectors 1 , each as sunscreen elements 12 are formed and essentially in the 1 and 2 in cross section explained tube collectors 1 correspond. In the glass holding construction of a building envelope construction 13 is a servomotor 118 integrated, the tube collectors 1 aligns to the respective position of the sun. The sun protection elements 12 are as external sun protection on the insolation side in front of an insulating glazing 130 arranged. Every tube collector 1 is aligned about a horizontal axis of rotation x to the sun.

15 zeigt das Röhrenregister 120 nach 14 mit einem in die Glashaltekonstruktion integrierten Zahnriemenantrieb. Jeder Röhrenkollektor 1 besitzt ein Konzentratorelement 2 aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Dreiecksprismen 20 und ein Empfängerelement 3, das von PV-Zellen 30 gebildet wird und entspricht in seinem Aufbau den in den 1 und 2 im Querschnitt gezeigten Ausführungsbeispielen. 15 shows the tube register 120 to 14 with a toothed belt drive integrated in the glass support structure. Every tube collector 1 has a concentrator element 2 from two mirror-inverted triangular prisms 20 and a receiver element 3 that of PV cells 30 is formed and corresponds in its structure in the 1 and 2 shown in cross-section embodiments.

16 zeigt ein Röhrenregister 120, bei dem eine Vielzahl von Röhrenkollektoren 1 in einen nicht näher bezeichneten verschieblichen Metallrahmen vor einer Fensteröffnung mit Isolierverglasung 130 integriert ist. Dabei bildet das Röhrenregister 120 einen transluzenten Sonnenschutz, der, wie in 15 gezeigt, mittels eines in den Rahmen integrierten Zahnriemenantriebs zum jeweiligen Sonnenstand ausgerichtet wird. Ein Sonnenschutzelement 12 entspricht in seinem Aufbau und seinen Abmessungen den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen. 16 shows a tube register 120 in which a variety of tube collectors 1 in a unspecified sliding metal frame in front of a window opening with double glazing 130 is integrated. At the same time the tube register forms 120 a translucent sunscreen that, as in 15 is aligned by means of integrated in the frame belt drive to the respective position of the sun. A sun protection element 12 corresponds in its structure and its dimensions in the 1 and 2 shown embodiments.

17 zeigt eine Rollladen-Jalousie 122, die aus einer Vielzahl von lamellenförmig ausgebildeten Röhrenkollektoren 1 aufgebaut ist. Die Röhrenkollektoren 1 entsprechen in ihren Aufbau dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Sonnenschutzelements 12. Das Gehäuse 10 eines Röhrenkollektors 1 weist auf seiner strahlungszugewandten Seite ein Prismen-Hohlkammerprofil 202 auf. In einem nicht näher bezeichneten Rollladenkasten werden die Sonnenschutzelemente 12 aufgerollt. Die Rollladen-Jalousie 122 ist als temporärer Sonnenschutz vor einem Fenster mit Isolierverglasung 130 angebracht. Das Konzentratorelement 2 fokussiert die Sonnenstrahlen auf ein Empfängerelement 3, das mit PV-Zellen 30 bestückt ist. Die Sonnenschutzelemente 12 tragen eine Antireflexbeschichtung 203 und werden in einem Extrusionsverfahren aus Acrylglas oder Polycarbonat hergestellt. 17 shows a shutter blind 122 Made from a variety of lamellar tube collectors 1 is constructed. The tube collectors 1 correspond in their construction to the in 9 shown embodiment of a sun protection element 12 , The housing 10 a tube collector 1 has on its radiation side facing a prismatic hollow chamber profile 202 on. In an unspecified shutter box, the sun protection elements 12 rolled up. The shutter blind 122 is as a temporary sunscreen in front of a window with double glazing 130 appropriate. The concentrator element 2 focuses the sun's rays on a receiver element 3 that with PV cells 30 is equipped. The sun protection elements 12 wear an anti-reflective coating 203 and are made in an extrusion process of acrylic or polycarbonate.

18 zeigt ein Lamellenregister 121 im hochgefahrenen Zustand. Das Lamellenregister 121 ist aus lamellenförmig ausgebildeten Röhrenkollektoren 1 aufgebaut, die dem in 9 gezeigten Beispiel entsprechen. 18 shows a slat register 121 in the raised state. The slat register 121 is made of lamellar tube collectors 1 built in the 9 correspond to the example shown.

19 zeigt das Lamellenregister 121 nach 18 in einer Sonnenschutzstellung, wobei jedes einzelne Sonnenschutzelement 12 um eine horizontale Achse x zu den tages- und jahreszeitlich in unterschiedlichen Winkeln einfallenden parallelen Strahlenbündeln Sp der Sonne ausrichtbar ist. Damit wird nicht nur ein effektiver Sonnenschutz für eine Gebäudehüllkonstruktion 13 sichergestellt, sondern auch eine photovoltaische Stromgewinnung an jedem einzelnen Sonnenschutzelement 12 ermöglicht. Analog zur einer herkömmlichen Jalousie bilden die einzelnen Sonnenschutzelemente 12 ein an Seilen geführtes, verstellbares Lamellenregister 121. 19 shows the slat register 121 to 18 in a sunshade position, with each individual sunshade element 12 about a horizontal axis x to the day and seasonally incident at different angles parallel radiation beams Sp the sun is aligned. This will not only be an effective sunscreen for a building envelope construction 13 ensured, but also a photovoltaic power generation on each individual sun protection element 12 allows. Analogous to a conventional blind, the individual sun protection elements form 12 a ropes led, adjustable lamellar register 121 ,

20 zeigt ein Röhrenregister 120, das aus einer Vielzahl von Röhrenkollektoren 1 besteht, die in ihrem Aufbau dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechen und die jeweils ein Konzentratorelement 2 und ein Empfängerelement 3 aufweisen und um eine horizontale Achse x zu den parallel einfallenden Strahlenbündeln Sp der Sonne ausrichtbar sind. Das Empfängerelement 3 ist als ein von einem Wärmeträgerfluid durchströmten und von einem transparenten Hüllrohr umgebenen Absorberrohr ausgebildet. Die an einem solarthermischen Röhrenkollektor 1 gewonnene Wärme kann im Winter zur Heizungsunterstützung und im Sommer im Zusammenwirken mit Absorptions- oder Adsorptionswärmetauschern zur Kühlung des Gebäudes beitragen. Der schematische Vertikalschnitt zeigt eine Gebäudehüllkonstruktion 13 mit Isolierverglasung 130 und außenliegenden transluzenten Sonnenschutzelementen 12. 20 shows a tube register 120 Coming from a variety of tube collectors 1 which exists in its construction in the 8th correspond to the embodiment shown and each a concentrator element 2 and a receiver element 3 and can be aligned about a horizontal axis x to the parallel incident beam Sp of the sun. The receiver element 3 is formed as a traversed by a heat transfer fluid and surrounded by a transparent cladding tube absorber tube. The on a solar thermal tube collector 1 The heat gained can contribute to the heating support in winter and, in conjunction with absorption or adsorption heat exchangers, in summer to cool the building. The schematic vertical section shows a building envelope construction 13 with double glazing 130 and external translucent sun protection elements 12 ,

21 zeigt ein Röhrenregister 120, das aus vertikal vor einer Gebäudehüllkonstruktion 13 mit Isolierverglasung 130 angeordneten, im Querschnitt kreisrunden Röhrenkollektoren 1 aufgebaut ist. Die Röhrenkollektoren 1 entsprechen in ihrem Aufbau dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel und können als solarthermische Kollektoren, wie in 20 gezeigt, oder als photovoltaische Kollektoren ausgebildet werden. Die Sonnenschutzelemente 12 werden um eine vertikale Achse x zum jeweiligen Sonnenstand ausgerichtet. Bezugszeichenübersicht Röhrenkollektor 1 Konzentratorelement 2 Gehäuse 10 Dreiecksprisma 20 Halteklammer 100 Freiform-Prisma 200 Stirnspiegel 101 Prismenrohr 201 Transparentes Hüllrohr 102 Prismen-Hohlkammerprofil 202 Transparente Hohlkammerschale 103 Antireflexbeschichtung 203 Transparente Folie 104 Brennlinien f1–fn Kollektorsäule 11 Paralleles Strahlenbündel Sp Azimutlager 110 Divergentes Strahlenbündel Sd Stirnspiegel 112 Konvergentes Strahlenbündel Sk Lufteinlassöffnung 113 Einfallswinkel α, α' Luftauslassöffnung 114 Brechungswinkel β Turbine 115 Reflexionswinkel γ LED-Leuchten 116 Ausfallswinkel δ Stellmotor 118 Empfängerelement 3 Sonnenschutzelement 12 PV-Zelle 30 Röhrenregister 120 Stromsammelschiene 300 Lamellenregister 121 Wärmeübertrager 31 Rollladen-Jalousie 122 Kühlrippen 310 Gebäudehüllkonstruktion 13 Behälter 311 Isolierverglasung 130 PCM 312 Vakuum V Absorberrohr 32 Drehachse x absorbierende Beschichtung 320 Symmetrieebene O Wärmeträgerfluid 33 21 shows a tube register 120 Standing out vertically in front of a building envelope construction 13 with double glazing 130 arranged, circular in cross-section tube collectors 1 is constructed. The tube collectors 1 correspond in their construction to the in 8th shown embodiment and can be used as solar thermal collectors, as in 20 shown, or be designed as photovoltaic panels. The sun protection elements 12 are aligned about a vertical axis x to the respective position of the sun. Reference numeral Overview tube collector 1 concentrator 2 casing 10 triangular prism 20 retaining clip 100 Freeform prism 200 Headmirrors 101 prismatic tube 201 Transparent cladding tube 102 Prisms-wall profile 202 Transparent hollow chamber shell 103 Antireflection coating 203 Transparent foil 104 focal lines f1-fn collector column 11 Parallel beam sp yaw bearings 110 Divergent beam sd Headmirrors 112 Convergent beam sk Air inlet opening 113 angle of incidence α, α ' air outlet 114 angle of refraction β turbine 115 angle of reflection γ LED lights 116 angle of reflection δ servomotor 118 receiver element 3 Sunshade element 12 PV cell 30 tube register 120 Busbar 300 finned coil 121 Heat exchanger 31 Shutter-blind 122 cooling fins 310 Gebäudehüllkonstruktion 13 container 311 glazing 130 PCM 312 vacuum V absorber tube 32 axis of rotation x absorbent coating 320 plane of symmetry O Heat transfer fluid 33

Claims (12)

Röhrenkollektor (1) mit einer Symmetrieebene (0), bestehend aus einem Konzentratorelement (2) und einem Empfängerelement (3), welcher Röhrenkollektor (1) insbesondere als Kollektorsäule (11) oder als Sonnenschutzelement (12) ausgebildet ist und bei einachsiger Nachführung zum Azimut- oder zum Höhenwinkel der Sonne um eine Drehachse (x) die tages- und jahreszeitlich in unterschiedlichen Winkeln einfallenden Strahlenbündel (Sp) der Sonne auf das parallel zu einem Bündel von Brennlinien (f1–fn) in der Symmetrieebene (0) angeordnete Empfängerelement (3) konzentriert, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentratorelement (2) mindestens zwei einzelne, spiegelbildlich zur Symmetrieebene (O) angeordnete, Dreiecksprismen (20) aufweist, die jeweils eine lichtbrechende Einstrahlungsseite mit einem Einfallswinkel (α) und eine totalreflektierende Seite mit einem Reflexionswinkel (γ) und eine Ausfallsseite mit einem Ausfallswinkel (δ) aufweisen und so ausgebildet sind, dass der Einfallswinkel (α) und der Ausfallswinkel (δ) denselben Betrag haben und der Reflexionswinkel (γ) an der totalreflektierenden Seite größer als der glastypenspezifische Grenzwinkel der Totalreflexion, vorzugsweise größer als 42 Grad ist.Tube collector ( 1 ) having a symmetry plane ( 0 ) consisting of a concentrator element ( 0 ) 2 ) and a receiver element ( 3 ), which tube collector ( 1 ) in particular as a collector column ( 11 ) or as a sun protection element ( 12 is formed and in uniaxial tracking to the azimuth or elevation angle of the sun about a rotation axis (x) the day and seasonally incident at different angles beam (Sp) of the sun on the parallel to a bundle of focal lines (f1-fn) in the symmetry plane ( 0 ) arranged receiver element ( 3 ), characterized in that the concentrator element ( 2 ) at least two individual, in mirror image to the plane of symmetry ( O ) arranged, triangular prisms ( 20 ), each having a refractive irradiation side with an incident angle (α) and a total reflecting side with a reflection angle (γ) and a failure side with a failure angle (δ) and are formed so that the incident angle (α) and the angle of reflection (δ ) have the same amount and the reflection angle (γ) at the total reflecting side is greater than the glass-type specific critical angle of total reflection, preferably greater than 42 degrees. Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten der Dreiecksprismen (20) als planebene Flächen ausgebildet sind, wobei ein parallel einfallendes Strahlenbündel (Sp) der Sonne von mindestens zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Dreiecksprismen (20) auf einen Brennbereich mit sich überlappenden Brennlinien (f1–fn) fokussiert wird.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sides of the triangular prisms ( 20 ) are formed as flat surfaces, wherein a parallel incident beam (Sp) of the sun of at least two mirror images of each other arranged triangular prisms ( 20 ) is focused on a focal region with overlapping focal lines (f1-fn). Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dreiecksprisma (20) als Freiformprisma (200) ausgebildet ist, bei dem mindestens eine Seite, bevorzugt jedoch alle drei Seiten eine gekrümmte Flächen aufweisen, wobei die Oberfläche einer Prismenseite durch ein Polynom höheren Grades definiert ist, um eine Fokussierung auf eine Brennlinie (f1) zu erzeugen.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a triangular prism ( 20 ) as a freeform prism ( 200 ) is formed, in which at least one side, but preferably all three sides one curved surfaces, wherein the surface of a prism side is defined by a polynomial of higher degree to produce a focus on a focal line (f1). Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Röhrenkollektor (1) ein transparentes Gehäuse (10) aufweist, das entweder von einem ein- oder zweischalig aufgebauten transparenten Hüllrohr (102) oder von einer transparenten Hohlkammerschale (103) oder von einer pneumatisch gestützten transparenten Folie (104) gebildet wird, wobei eine in sich unverdrehbare Einheit aus den Dreiecksprismen (20), dem Empfängerelement (3) und dem Gehäuse (10) zur Sonne ausrichtbar ist, oder eine in sich unverdrehbare Einheit aus den Dreiecksprismen (20) und dem Empfängerelement (3) innerhalb eines starren Gehäuses (10) zur Sonne ausrichtbar ist.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the tube collector ( 1 ) a transparent housing ( 10 ), which is formed either by a single-shell or two-shell transparent cladding tube ( 102 ) or from a transparent hollow chamber shell ( 103 ) or a pneumatically supported transparent film ( 104 ) is formed, wherein a non-rotatable unit of the triangular prisms ( 20 ), the receiver element ( 3 ) and the housing ( 10 ) is alignable to the sun, or a non-rotatable unit of the triangular prisms ( 20 ) and the receiver element ( 3 ) within a rigid housing ( 10 ) is alignable to the sun. Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl einzelner Dreiecksprismen (20) in dem Zwischenraum eines zweischalig ausgebildeten, transparenten Hüllrohrs (102) angeordnet ist oder dass eine Vielzahl von Dreiecksprismen (20) Bestandteil eines extrudierten Prismen-Hohlkammerprofils (202) ist.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a multiplicity of individual triangular prisms ( 20 ) in the intermediate space of a clam-shell, transparent cladding tube ( 102 ) or that a plurality of triangular prisms ( 20 ) Component of an extruded prism hollow chamber profile ( 202 ). Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängerelement (3) des Röhrenkollektors (1) von PV-Zellen (30) gebildet wird, die auf ihrer strahlungsabgewandten Seite mit einem Wärmeübertrager (31) verbunden sind, der im Falle einer Luftkühlung aus einem Träger mit Kühlrippen (310) besteht und im Falle einer Fluidkühlung ein von einem Wärmeträgerfluid (33) durchströmtes Absorberrohr (32) aufweist und im Falle einer PCM-Kühlung aus einem mit einem PCM (312) befüllten Behälter (311) besteht.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the receiver element ( 3 ) of the tube collector ( 1 ) of PV cells ( 30 ) is formed on its side facing away from the radiation with a heat exchanger ( 31 ), which in the case of air cooling from a carrier with cooling fins ( 310 ) and, in the case of fluid cooling, one of a heat transfer fluid ( 33 ) through the absorber tube ( 32 ) and in the case of PCM cooling from a PCM ( 312 ) filled containers ( 311 ) consists. Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die PV-Zellen (30) untereinander durch eine Stromsammelschiene (303) verbunden und jeweils einzeln, über Anode und Kathode, an einen Gleichspannungswandler angeschlossen sind, sodass die PV-Zellen (30) individuell, abhängig von den im Tagesverlauf wechselnden Einstrahlungsbedingungen, schaltbar sind.Tube collector ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the PV cells ( 30 ) with each other by a power bus ( 303 ) and each individually, via anode and cathode, are connected to a DC-DC converter, so that the PV cells ( 30 ) individually, depending on the changing during the day irradiation conditions, are switchable. Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kollektorsäule (11) als Solarleuchte ausgebildet ist und bei Sonneneinstrahlung in einem Azimutlager (10) mit Steuerungseinheit und Stellmotor (118) am Sockel der Kollektorsäule (11) zur Sonne ausrichtbar ist, während bei Nacht eine Vielzahl von LED-Leuchten (116), die parallel zu den PV-Zellen (30) angeordnet sind, jeweils mit einem divergenten Strahlenbündel (Sd) auf die Dreiecksprismen (20) gerichtet sind und eine Umgebungsbeleuchtung ermöglichen, wobei der Strom für den Betrieb der LED-Leuchten (116) in einer Batterie im Sockel der Kollektorsäule (11) gespeichert ist oder über einen Netzanschluss der Solarleuchte erfolgt.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a collector column ( 11 ) is designed as a solar lamp and in sunlight in an azimuth bearing ( 10 ) with control unit and servomotor ( 118 ) at the base of the collector column ( 11 ) is alignable to the sun, while at night a variety of LED lights ( 116 ) parallel to the PV cells ( 30 ) are arranged, each with a divergent beam (Sd) on the triangular prisms ( 20 ) and allow ambient lighting, the current for the operation of the LED lights ( 116 ) in a battery in the base of the collector column ( 11 ) or via a mains connection of the solar lamp. Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) eines Röhrenkollektors (1) an seinem Sockel eine Lufteinlassöffnung (113) und an seiner Spitze eine Luftauslassöffnung (114) aufweist, um im Innenraum des Gehäuses (10) den Kamineffekt für den Betrieb einer Turbine (115) zu nutzen.Tube collector ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the housing ( 10 ) of a tube collector ( 1 ) at its base an air inlet opening ( 113 ) and at its tip an air outlet ( 114 ) to in the interior of the housing ( 10 ) the chimney effect for the operation of a turbine ( 115 ) to use. Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Röhrenkollektor (1) an mindestens einem Ende einen senkrecht zur Symmetrieebene (O) angeordneten Stirnspiegel (112) aufweist, der ein von den Dreiecksprismen (20) konzentriertes, konvergentes Strahlenbündel (Sk) auf die PV-Zellen (30) reflektiert.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a tube collector ( 1 ) has at at least one end a perpendicular to the plane of symmetry ( O ) arranged end mirror ( 112 ), one of the triangular prisms ( 20 ) concentrated, convergent beam (Sk) on the PV cells ( 30 ) reflected. Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Röhrenkollektor (1) als transluzentes Sonnenschutzelement (12) ausgebildet ist und als Bestandteil eines Röhrenregisters (120) oder eines Lamellenregisters (121) oder einer Rollladen-Jalousie (122) einen außenliegenden Sonnenschutz für eine Gebäudehüllkonstruktion (13) mit Isolierverglasung (130) bildet.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the tube collector ( 1 ) as a translucent sun protection element ( 12 ) and formed as part of a tube register ( 120 ) or a lamella register ( 121 ) or a roller blind ( 122 ) an external sunscreen for a building envelope construction ( 13 ) with double glazing ( 130 ). Röhrenkollektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Röhrenkollektor (1) im Querschnitt kreisrund oder oval oder lamellenförmig oder polygonal ausgebildet sein kann.Tube collector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the tube collector ( 1 ) may be circular or oval or lamellar or polygonal in cross-section.
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