DIE KAUSTIK  

  

Physikalische Beschreibung der Kaustik

“Die an einem sphärischen Hohlspiegel reflektierten Strahlen bilden im Bereich zwischen Oberfläche des Hohlspiegels und dem Brennpunkt eine gekrümmte Katakaustik.“ 

Abb.1 zeigt die Ausbildung der Katakaustik (Kaustik; beide Begriffe werden in der Literatur verwendet) in einem innen verspiegelten Ring. Deutlich ist der erhellte Bereich, der erhöhten Lichtintensität (Lichtkonzentration) zu erkennen. 

Die Abb. 2 zeigt den geometrischen Strahlengang, der dann nach Reflexion am sphärischen Spiegel zur Ausbildung der Kaustik zwischen Brennpunkt F und der Spiegeloberfläche führt.

Die Abb. 3 zeigt die Ausnutzung der Kaustik in einem Kreissegment von nur 45° wie es zum Aufbau der Konzentratoren des Kaustik-Solar Systems verwandt wird.

  

Abb. 1, Bildquelle: www.Wikipedia.de          Abb. 2, Bildquelle: www.Wikipedia.de 

 

Was ist die hervorstechendste Eigenschaft der Kaustik eines sphärischen Spiegels und wie wurde sie für den Aufbau der Konzentratoren für das Kaustik-Solar System genutzt?

Andere nicht sphärische Konzentratoren wie z.B. Parabolspiegel, Linsen, haben einen geometrisch fest definierten Brennpunkt. Nur senkrecht einfallendes Licht wird in dem Brennpunkt reflektiert bzw. konzentriert, fällt das Licht schräg ein, müssen die Konzentratoren mit Tracking-Systemen nachgeführt werden. Hier liegt der Unterschied zum sphärischen Konzentrator.

Bei ihm ist der Brennpunkt und die Ausbildung der Lichtkonzentration (Kaustik) sowohl von der Geometrie als auch von der Lage des einfallenden Lichtes bestimmt.

Der Abb. 1 kann man entnehmen, dass sich die Kaustik an jeder Stelle des Ringes, abhängig von der Richtung des einfallenden Lichtes, ausbilden kann. Es liegt somit ein “wandernder“ Brennpunkt vor, der die Funktionalität auch bei schräg einfallendem Licht, wie es sich bei der Sonnenwanderung automatisch ergibt, sicherstellt. 

 

Abb. 3

 

Als Kaustik bezeichnet man in der technischen Optik das Konzentrationsgebiet eines sphärischen Spiegels, in dem Lichtstrahlen gebündelt werden. Diese Bündelung wandert mit dem einfallenden Sonnenlicht.

Die Kaustik, die durch den Konzentrator auf dem Silizium abgebildet wird, ermöglicht ein nachführungsfreies System. 

"Photovoltaik mit Durchblick" ist aus der 50-prozentigen Transparenz des Systems abgeleitet.