Fresnel-lenzen en -spiegels oogsten warmte

Fresnellenzen die het zonlicht concentreren op warmtecollectoren (de groene pijl wijst er op één van)

Concentrerende Fresnellenzen verhogen het rendement van de warmtecollectoren waarop ze gericht zijn, aanzienlijk doordat zij door hun grote oppervlak vallende straling concentreren op het kleine oppervlak van de warmtecollector eronder. Voor de opmars van de zonthermie is deze CST (Concentrated Solar Thermal) voor 69% verantwoordelijk.
Fresnel heeft uitgevonden hoe je van een bolle lens een ‘platte’ lens kunt maken terwijl het concentrerend vermogen ervan gelijk blijft.

Overigens bestaan er ook (lineare) Fresnelspiegels.

Afb. 2, links: het blauwe deel draagt niet bij aan de lenswerking, want het is op te vatten als een samenstel van parallelle platen die geen lenswerking hebben. Je kun ze daarom weglaten, waarmee je grote hoeveelheden materiaal (glas of plastic) uitspaart. De groene delen hebben wel lenswerking. Als je ze in één vlak plaatst, leveren afb. 2 rechts:

*Afbeelding 2. De werking van een Fresnellens. Bron 3*

Deze zogenoemde Fresnellenzen concentreren de er doorvallende lichtstralen in hun brandpunt. In elk van deze brandpunten heeft men een warmtecollector geplaatst. De groene pijl van afb. 1 wijst op één van deze collectoren..

Fresnelcollectoren opgebouwd uit normale spiegels
Fresnelspiegels kunnen parabolische trogspiegels (afbeelding 3, links) vervangen. Deze soort Fresnelspiegels heten bij wijze van spreken bij toeval zo omdat Fresnel ze op deze manier heeft toegapast. In feite zijn het volstrekt normale platte spiegels. die ieder voor zich het zonlicht op een warmwaterbuis richten, zoals een parabolische spiegel (afb. 3 links) dat doet. Zie afb. 3 midden. Die lineaire (rechthoekige) spiegels kunnen samen de trog vervangen.

Afbeelding 3. Links het principe van een parabolische trog. Deze verhit de bruine buis voor warmwatervoorziening. Midden: de serie spiegels kan deze trogspiegel vervangen. Bron 5 Rechts: de blauwe vlakke (hier ronde) deelspiegels vervangen samen de parabolische trog. Bron 6

Afb. 3 midden, laat zien dat de invallende stralen gereflecteerd worden naar één punt: het brandpunt. Dit brandpunt wordt heet bij voldoende sterke instraling. De centrale buis in de brandlijn (de verzameling van brandpunten, bruin in afb. 3) wordt daardoor ook heet en kan zo het stadswarmtenet en de industrie van heet water voorzien.

Bronnen: