DE9003220U1

DE9003220U1 - Solarvorrichtung

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Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1990-06-07
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Description

PATENTANWALT DIPL-!NG. J. WENZEL 7 STUTTGART HAUPTMANNSREUTE Sol arvorrichtung

Die Neuerung betrifft eine Solarvorrichtung rait einem Absorber oder Sol arzel lenniodul _f deren vHrkua-durch eine Trog- oder V-förmige Spiegelanordnung verstärkt wird, -?o bei die Spiegel _Ä,cfc besc^attungsfrei seitlich über den O Absorber oder 'as Solarze¹ lenenodul hinaus ausdehnen.

Es ist bereits bekannt, eine Solarvorrichtung mit Spiegeln oder Absorberflächen auszurüsten, bei der nicht nur die direkt auftreff-nde Sonnenstrahlung genutzt wird, sondern auch die frühmorgens und spätabends einfallenden Sonnenstrahlen, ohne daß irgendeine Sonnennachführvng der Spiegel - oder der Absorberflächen oder Solarzellenflachen vorgesehen ist. (DE-PS 36 00 881 ).

Hierbei ist auch schon bekannt, daß die Spiegelflächen mit ihren zugehörigen Tragelementen in der Seitenansicht gebogen sind, so daß ein allmählicher Übergang von dem kleineren Neigungswinkel zu dem größeren erföl gt.(DE-GM 88 02 322).

Auf diese Weise kann die wirksame Spiegelfläche vergrößert werden, so daß entsprechend höhere Temperaturen mit geringerem Aufwand oder eine entsprechend höhere Leistung der

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- 4 Solarzellen oder Absorber erzielt werden kann.

Nun gibt es weiter transportable Vorrichtungen dieser Art, die 7'jm Beispiel dazu diener., ^i Akkus vorn elektrischen Bohr- oder Schraubvorrichtungen aufzuLaden, so daß diese ohne einen Kabelanschluß aufgeladen werden können. Das Erfordernis dazu ergibt sich häufig an Baustellen, an denen irgendein elektrischer Kabelanschluß nicht vorhanden ist.

Der Neuerung liegt die .Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die sich sehr schnell in eine kompakte und damit leicht transportable Einheit zusammenlegen läßt.

Ein weiterer bedeutender Aspekt der Neuerung besteht davin, daß die Wirksamkeit derBereiche,- die sich seitl ichjüber die Absorber und/oder SolarmoduLe hinaus ausdehnen, wesentlich verbessert werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Vorrichtung der eingangs erwähnten Art vorgesehen, daß die Troe- oder V-fönimzueinander angeordneten Spiepe? durch Lösung der zwischen ihnen angeordneten Stütze«an einem Ende derselben &bgr;&ugr;&iacgr;&bgr;&iacgr;&eegr;&eegr;&pgr;- der klappbar sind.

Durch diese Klappbarkeit wird das Volumen der Vorrichtung «anz Wesentlich verringert, so daß sich die Vorrichtung leicht rum Beispiel im Kofferraum eines Pkü v=- = t-=-.-.^. !».-

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In weiterer Ausgestaltung der Neuerung sind die Merkmale der Unteransprüche vorgesehen. Dadurch können die Spiegel &ogr;. a. durch zusätzliche klappbare Spiegel noch vergrößert werden, ohne daß das verpackte Volumen dadurch wesentlich vergrößert wird.

Dies ist sehr wichtig, weil durch eine jeder Vergrößerung ■ !er Spiegel der Konzentrationsfaktor vergrößert werden kann, wie dem Fachmann bekennt ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Neuerung ergeben sich aus der nun fol genden Beschreibung einiger AusführungsbeispieLe unter Hinweis auf die zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Seitensicht auf eine Ausführungsform;

Tig. 2 eine Seitenansicht auf die Ausführungsform nach der Fig. 1, jedoch in der zusammengeklappten Transport]age;

7ig. 3 eine Draufsicht von oben auf die Ausführungsform nach der Fig. 1;

Fig. 4 eine schema ti sehe Ansicht von Süden in der Wirklage bei einer anderen Ausführungsform und

Fig, 5 eine Ansicht wie Fig. 4 bei einer darüber hinausgehenden Ausführungsform.

Die'Vorrichtung nach der Fig. 1 ist auf dem Boden aufgelegt. Es kann sich um irgendeinen beliebigen Boden handeln, der auch nicht unbedingt eben sein muß.Natürlich

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kann die Vorrichtung aber auch zum Beispiel auf dem Gepäckträger eines Pkw befestigt werden, der z. B. auf einem Parkplatz abgestellt ist.

Unten sieht man die Bodenstange 1, die an ihrem vorderen linken Ende eine nach unten auf den Boden herausgeklappte Stütze 3 aufweist, die mittels einer Schraube ^ an der Bodenstange 1 befestigt ist. Am anderen Ende der Bodenstange ist mittels der Schraube 13 die Haltestange 12 befestigt, die im Winkel OO durch die Stütze 7 zu der Bodenstenge 1 gehalten ist, an welcher die Stütze 7 mit der Schraube 8 unten und der lösbaren Befestigungsvorrichtung 11 oben befestigt ist.

Auf der Bodenstange 1 sitzen die in einem geringen Winkel zueinander versetzten Spiegel 5, 6, wobei der vordere SpiegeL 5 durch einen Unterlegklotz 23 in dem geringen Winkel zu der Bodenstange 1 gehalten ist. Dadurch kann der Spiegel 5 ebenflächig ausgebildet sein, ebenso wie die übrigen Spiegel. Die beiden Spiegel 5 und 6 können aber auch leicht gebogen sein, wie dem Fachmann bekannt ist.

Es handelt sich bevorzugt nicht um Glasspiegel, sondern um Bretter aus Holz oder Kunststoff, die mit einer Spiegelföl ie beklebt sind, es kann sich auch um ein Metallblech handeln.

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Dies ist dem Fachmann bekannt und muß deshalb nicht näher erläutert werden.

Die Stütze 7 ist unten mit einer Befestigungsschiene 9 versehen, die in einem Abstand a von dem unteren Spiegel 6 an-

&iacgr; geordnet ist.

Hinter den hier in der Seitenansicht nur sichtbaren Teile 1, 3, 7, 12 sind mindestens weitere Teile gleicher Ausführung

j zusätzlich parallel hierzu vorhanden, wie man der Fig. 3

&Ggr; entnehmen kann. Diese zeigt, daß zusätzlich zu der Boden-

stange 1 auch eine Bodenstange 2 parallel zu dieser vor-

handen ist.

' J Die Befestigungsschiene 9 dient der Halterung des Solarzellenmoduls 10, das parallel zu der Stütze 7 liegt und mit dieser lösbar befestigt sein kann durch beliebige Mittel. Zum Beispiel kann das Solarzellenmodul oder der Absorber lediglich angeklemmt sein.Auf diese Weise dient die Stütze für die Haltestange 12 gleichzeitig zur Aufnahme und Halterung des Solarzellenmoduls 10 zusammen mit einer dahieter-1 legenden Stütze 7a , die hier und auch in den übrigen Figuren nicht sichtbar ist, die sich der Fachmann jedoch leicht vorstellen kann. Die nicht dargestellte Stütze 7a dient zur

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Halterung der Haltestange 12a nach der Fig. 3.

Diese beiden Haltestangen 12, 12a dienen der Halterung der beiden ebenf 1 ächigen Spiegel 14, 15, die ebenfalls in einem kleinen Winkel gegeneinander versetzt sind, was hier nicht im einzelnen dargestellt ist.

Außerdem kann man der Fig. 1 entnehmen, daß in einer Ausnehmung 25 der Haltestaneen 12 und 12a ein Querträger 16 eingesteckt ist, deren Zweck später anhand der Fig. 3 noch erläutert werden wird.

Die Fig. 2 zeigt die Vorrichtung nach der Fig. 1 in der zussüüüerigek! sppten Transport! ase_; Hierzu wurde zunäfahst das Sol arzel 1 enmoduL 10 von der Stütze 7 gelöst und entfernt. Daraufhin wurde die lösbare Befestigungsvorrichtung 11 sowie die dahinter liegende lösbare Befestigungsvorrichtung lie von den Heltestangen 12, 12a gelöst ;:.j die Stützen 7a, 7 nach rechts heruntergeklappt. Daraufhin wurden die beiden Haltestangen 12, 12a zusammen mit den daran befestigten Spiegel 14, 15 nach unten u^ die Schraube 13 und die dahinter! iegende Schraube 13 a auf die Bodenstaneenilj,2 mit den Spiegeln 5, 6 geklappt.

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Die Vorrichtung nach der Fig. 2 läßt sich nunmehr leicht von Hand transportieren. Man kann zum Beispiel an der Befestigungsschiene 9 anfassen und dadurch die Vorrichtung leicht wie eine vergrößerte Aktentasche transportieren. Auf diese Weise bleiben die Stützen 7, 7a, in der in der V Fig. 2 dargestellten Lage parallel zu den Bodenstangen 1 und 2. Jetzt kann auch der Querträger 16 aus der Aufnehmung 25 herausgezogen werden, dies kann aber auch zuvor geschehen, um die zusätzlichen Spiegel 14e, 14b gemäß der Fig. 3 nach unten und anschließend auch die Spiegel 14 und 15 zu klappen, was im nachfolgenden insbesondere anhand der Fig. 3 erläutert werden wird.

Fig. 3 zeigt somit vor allem die Möglichkeit, die vorher . erwähnten Spiegel 14, 15 ebenso wie die Spiegel 5, 6 dadurch zu vergrößern, daß die zusätzlichen Spiegel 14a, 14b durch die Scharniere 17, 18, 19, 20 an den zuerst Genannten befestigt und somit auf diese klappbar sind.

In der Fig. 2 sind diese , nicht dargestellt, so daß es sich hier um eine zusätzliche Möglichkeit handelt. Diese zusätzlichen Spiegel 14a, 14b werden durch den einen Querträger IG in ihrer Lege nach der Fig. 1'.geholt en, in*-dem dieser durch die Ausnehmungen 25 und 25a in den beiden Halte-

durch stangen 12, l'S» gesteckt und/Jie Befestigungsmittel 21,

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gehalten wird. Hierbei kann es sich um Schrauben, * , B. von Hand zu betätigende Fi ügel sehr®? ben, aber auch beliebige andere Befestigungsmittel wie Klemmen handeln.

Auch die Unter- oder Südspiegel 5, 6 können eu f diese Weise in beliebiger Richtung vergrößerbar sein. Damit wird das Paket nach der Fig. 2 e in wenig stärker, und es kann deshalb zweckmäßig sein, die eine Gelenkverbindung 13 durch zwei derartige im Abstand zueinander gehaltene Verbindungen &zgr;&ugr; ersetzen, um der größeren Wandstärke der Vorrichtung in diesem zusammengelegten Zustand Rechnung zu tragen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Befestigungsschrauben 21 und 22 dadurch wegzulassen, daß der Querträger 16 selbst mit entsprechenden Scharnieren versehen ist, die aber dann in bekannter Weise arretierbar sein müssen. Ebenso können natürlich die Scharniere 17-20 arretierbar sein.

Auf diese Weise kann die Vorrichtung noch erheblich über das vergrößert sein, was in den Figuren dargestellt ist.Je größer die Spiegelflächen sind, desto größer ist auch der Konzentrationsfaktor. Allerdings erscheint bei de. Anwendung von SoL arzeL ] enmodul en ein höherer Faktor als 2,5 nicht angemessen, weil dann gemäß Literaturangaben die Solarzellen-

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module auf Dauer zur Braunfärbung neigen sollen.

IHe Vergrößerung des Oberspieg el s über den Spiegel 14 hinaus kann ferner auch zweckmäßig sein, um die Verunreinigung allet Spiegelflächen durch Schnee, Hegel und dergleichen weitgeb.=»x ." zu verhindern» Die c.c£s-v\mg jehrt, daß die Spiegel föl ien O durch den Regen st», betätig g "'«inigt werden.

Für die Sommerzeit ist ferner zuwscktnaftife, yxe Stütze 3 durch eine I ängere Stütze zu

ersetzen, wodvrch dann der Neigungswinkel gegenüber dem Boden der gesamten ,Errichtung entsprechend vergrößert werden kann. Im Winter wird dagegen die Stütze 3 nicht benötigt, sondern parallel zu der Bodenstange 1 geklappt. Denn -wird aber die andere Stütze 24 nach unten geklappt, um den Spiegeln 5, 6 einen negativen Winkel gegenüber dem Boden zu geben, wodurch auch der Winkel der Oberspiegel 14,15 entsprechend verkleinert wird.

Es besteht auch die Möglichkeit, durch mehrere verschiedene Befestigungsvorrichtungen 11 der Stütze 7,7a den dargestellten öffnungswinkel oc zwischen den beiden Ober- und Unterspiegeln zu ändern. In der Regel ist dies aber nicht erforderlich, wenn nicht die alleräußerste Optimierung erreicht werden sol 1. Es kann sich um eine einfache lösbare Schraube 11 handeln.

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Andererseits ist aber such möglie^: , daß die b^vtützen7,7a -^an in der Fig. 1 gabelförmig ausgebildet sind, wöbe i dann ein ortsfester Bolzen der Halt estang en 12, 12a in die Gabel eingreifbar ist. Es ist dann noch ein Riegel erforderlich, um diese Verbindung zu verriegeln. Solche ■..") Riegel sind dem Fachmann bestens bekannt, ebenso wie derart lösbare Verbindungen auf verschiedene andere Art, so daß dies nicht im einzelnen dargestellt werden muß.

Zur Sicherung gegen die Schneelast können die Stützen 7,7a entsprechend stabil ausgebildet sein.

Zur Sturmsicherung kann die Vorrichtung durch Schnüre mit dem Boden in bekannter Weise verspannt werden, was ebenfalls schon früher vorgeschlagen wurde. Dabei können einige Schnüre auch nach Süden engeordnet sein, weil hier die größte Gefahr besteht. Die Beschattung dieser Schnüre kenn dadurch verringert werden, daß es sich um möglichst dünne Schnürt» handelt, z. B. die bekannten Drachen-Schnure. Sie können nach Art eines ZeL tes durch Heringe am Boden Verspannt werden. Es ist aber euch möglich, die Bodenstsngen 1 und/oder die Stützen 3, 24 an einer festen Bodenschiene eines Gebäudes oder eines Kraftfahrzeu ees zu befestigen.

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Der Neuerungsgegenstand zeigt den Vorteil großer Einfachheit, weiL er ausschließlich aus den erwähnten ebenen Spiegeln und einfachen geraden Stangen oder Stützen mit wenigen Bohrungen oder Schrauben bestehen kann. Insbesondere bei der Fertigung aus Holz oder Kunststoff Hegen deshalb die Materialanfertigungskosten außerordentlich niedrig.

Entscheidend ist hierbei, daß das Zusammenklappen der Vorrichtung sowie die Aufstellung am Einsatzort in sehr kurzer Zeit erfolgen kann, und daß die Vorrichtung in zusammengeklapptem Zustand nach der Fig. 2 sowohl von Hand leicht getragen als auch raumsparend in einem Fahrzeug untergebracht werden kann.
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De- Neuerungsgegenstand ist bereits ausgeführt worden und hat sich sehr bewährt. Dabei handelte es sich zum Beispiel bei dem Sol arzeL1enmoduL 10 um ein 5 W-ModuL neuerer Art, Gas zum Preise von EM 98,- im Jahre 1990 im Einzelhandel angeboten wird. Durch den Neuerungsgegenstand wurde die Leistung dieses Moduls im Januar 1990 auf 12 W gebracht. Der Zugewinn von 7 W ist daher mit sehr geringen Kosten verbunden, die=nur einen geringen BruchteiJ der Kosten des ModuL s betragen. Deshalb ist; diesWirt schaf ti ichke it in hohe., Maße gegeben.

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L-ig. 4 ist eine Ansicht von Süden, d. h. von links in der Fig. 1 nach rechts schematiscn, wobei die Obsrspiegel 14 und 15 weggelassen sind. Auch die Stützen 3 sind hier weggelassen, so daß man unten lediglich den Spiegel 5 sieht, euch die Bodenstange 1 ist der Übersichtlichkeit und Klarheit wegen weggelassen.

Im übrigen muß es sich auch nicht genau um die Vorrichtung nach der Fig. 1 handeln, sondern um eine beliebige Vorrichtung dieser Art , die jetzt nicht mehr im einzelnen beschrieben werden muß, weil dies einerseits in den vorangegangenen Figuren dargestellt ist, andererseits frber dem Fachmann auch bekannt ist.

Links erkennt man in der Fig. 4, daß die Ausdehnung 5a des Spiegels 5 seitlich über das Sol arzel lenmoduL 10 oder den Absorber hinaus mit einem Scharnier 30 versehen und iti. einem Winkel ß 1 nach oben geschwenkt und in dieser Lage durch die Stütze 26 am Bodeß gehalten ist.

Die Ausdehnung 5 b des Spiegels 5 nach rechts über das Solarrsodul 10 hinaus ist ebenfalls mit einem Scharnier 31 versehen, und auch hier ist die Ausdehnung 5 b um den

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Winkel &bgr; 2 nach oben geschUenkt und durch die Halteitenge 27 oder Stütze Um Boden gehalten. Dabei können die Teile 5a, 5b auch an ihren anderen Enden mit Scharnieren 26, 29 versehen sein. Dadurch können die Haltestangen 26, 27 auch schräg gestellt werden, um die Winkel ß 1, ß 2 zu ändern. Der Fachmann wird diese beiden Winkel im Zusammenhang mit der übrigen Dimensionierung so wählen, daß eine Beschattung durch den Spiegel Überhang 5a, 5b möglichst nicht eintritt. Eine vorübergehende kurze Beschattung=ganz früh morgens und spät abends kann indessen in der Regel in Kauf genommen werden, wenn eine Verstellung nicht vorgesehen ist.

Die Einstralvlungsverhältnisse in den verschiedenen Teilen der Welt sind bekannt, so daß dies auch mit Computer- Unter-₍- , Stützung dem Fachmann möglich ist.

Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Winkel j ß 1, ß 2 mehrfach von Hand im Laufe eines Tages zu ändern, j wenn die Optimierung angestrebt wird. Es ist auch eine Nach-

führung nur der Spiegel teile 5a, 5b möglich, was den Vorteil

zeigt, daß es sich um verhältnismäßig kleine Spiegel handelt

im Vergleich zu der gesamten Anlage, die andernfalls bewegt werden müßte.

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Die Wirksamkeit der Verstellung der Spiegelteile 5a, 5b ist nämlich sehr hoch. Es ist nachgewiesen, daß ein einziges Spiegelt ei] nur durch das Verschwenken des Spieeeis einen zusätzlichen Gewinn von 20 % erzeugt. Wenn Ober- und Unterspiegel an allen vier Teilen versteLlt werden, ergibt dies also eine Leistungsverbesserung von 80 % nur durch das Verschwenken" derSpiegel . Die Wirkung ist aber auch ohne irgend eine Nachführung erheblich. Hierzu zeigt die Fig. 5 eebogene Spiegel teile 5c, 5d, die nicht verschwenkbar leicht nach oben gebogen sind. Es kann sich um einen Radius R handeln, wie eingezeichnet. Wenn die Vorrichtung von Hand um d ie senkrechte Achse der Sonne nachgeführt wird, kann der Radius R etwas klleiner gewählt werden als andernfalls.

Die Neuerung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Aus führung sföimen beschränkt. Der Fachmann hat vielmehr die Möglichkeit, weitere AusführutESformen im Rahmen der Ansprüche zu erstellen. Insbesondere sind die Ausführurtgsformen nach den Fig. 4 und 5 nicht auf die Bauart nach den vorangegangenen Figuren 1-3 beschränkt.

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Ansprüche %

1. SoLarvorrichtung mit einem Absorber oder Solarzellenmodul, deren Wirkung durch eine Trog- oder V-förmige Spiegelanordnung verstärkt wird, wobei die Spiegel sich beschattungsfrei seitlich über die Absorber oder Solarzellen hinaus ausdehnen,dadurch gekennzeichnet, daß die

^ Trog- oder V-förmig zueinander angeordneten Spiegel

(5,6,14,15) durch Lösen der zwischen ihnen angeordneten Stützen (7) an einem Ende (11) derselben aufeinander klappbar sind.

2. Solarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber oder das Sol arzel lenmoduL (10) an der zwischen den Spiegeln angeordneten Stützen(7) lösbar

angeordnet ist.

3. Solarvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stützen (7) im unteren Bereich eine j Befestigungsschiene (9) in einem Abstand (a) von dem ' unteren Spiegel (6) zur Auflage des Absorbers oder Solarzellenmodul (10) angeordnet ist.

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Scharnieren (17, 18, 19, 20) an den Ai-Benbereieren der Spiegel befestigt und durch eine Arretiervorrichtimg (16) in ihrer Wirklage gehalten sind.

5. Solarvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Arretiervorrichtung einen Querträger (16) aufweist, der mit Längsträgern (12, 12a) lösbar befestigt ist.

6. Solarvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Längsträgern (12, 12a) eine Ausnehmung ( 25,25a)angieufdnet ist, durch die der Querträger (16) gesteckt ist.

&ngr; 7. Solarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im vorderen und/oder hinteren Bereich der Bodenstange (1) nach unten klappbare Stützen (3,¹ 24) zur Auflage der Vorrichtung auf dem Boden angeordnet sind.

8. Sol arvorrichtune mit einem Absorber oder Solarzellenmodul, deren Wirkung durch eine Trog- oder v-förmige Spiegelanordnung verstärkt wird, wobei die Spiegel

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sich seitlich über die Absorber oder Sol aruicdal e hinaus ausdehnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel (5, 6, 14, 15) in den Bereichen, a'e sich in iYirer Wirk]age seitlich über die Absorber und/oder Solarmodule (IC hinaus dusdehnen (5a, 5Ö, 14a, 14b) in einem Win* ·?1 (ßl, ß2^ gegenüber den Innenbereichen (14 15) det Spiegel nach innen ^-»neigt sind.

9» Sol arvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung (ßl, ß2) einen allmählichen Übergang zeigt, so daß die Außenspiegel (5a, 5b,14a,14b) zumindest teilweise mit einem Radius (R) oder einer anderen Kurve gebogen ausgebildet sind.

10. Solarvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenspiegel (5a, 5b) durch Haltestangen (26, 27) in ihrer Wirklaee gehalten sind.