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[[Datei:Heliostat 1908.JPG|mini|Heliostat]]
[[Datei:Ekling Heliostat.JPG|miniatur|Heliostat von [[Johann Michael Ekling|Ekling]] (ca. 1850)]]
Der '''Heliostat''' (von {{grcS|ἥλιος}} ''helios'' „Sonne“ und {{lang|grc|στατός}} ''statós'' „stehend, eingestellt“) ist ein Apparat mit einem Spiegel, der das [[Sonnenlicht]] unabhängig von der Änderung der [[Sonnenstand|Sonnenposition]] am Himmel immer auf den gleichen, ortsfesten Punkt reflektiert.

Dafür ist eine mechanisch oder elektrisch angetriebene Nachführung des Spiegels erforderlich. Der Spiegel muss dabei so bewegt werden, dass seine [[Normalenvektor|Normale]] den Winkel zwischen der bewegten Sonne und dem festen Zielpunkt dauerhaft halbiert. Diese Nachführung ist nicht trivial und so ist dafür eine Reihe von technischen Lösungen entwickelt worden.

Ein ähnliches, aber mit einem [[Zielfernrohr]] versehenes Instrument ist das 1821 von [[Carl Friedrich Gauß|Gauß]] entwickelte [[Heliotrop (Messgerät)|Heliotrop]] zur Sichtbarmachung ferner Vermessungspunkte.

== Geschichte ==
Die früheste Erwähnung des Heliostaten, vermutlich nicht vom Erfinder, befindet sich in einem Buch des niederländischen Physikers [[Willem Jacob ’s Gravesande]] aus dem Jahre [[1742]]. Vor ihm beschrieb der Italiener Giovanni Alonso Borelli (1608–1679) einen solchen Mechanismus in einem unveröffentlichten Manuskript.<ref>Pieter van der Star: ''Daniel Gabriel Fahrenheit's Letters to Leibniz and Boerhaave.'' Leiden 1983, S. 7.</ref> Die Rotation des Heliostaten erfolgte durch ein Uhrwerk.<ref name="physics.kenyon.edu">{{Internetquelle |url=http://physics.kenyon.edu/EarlyApparatus/Optics/Heliostat/Heliostat.html |titel=Heliostats |autor=Thomas B. Greenslade, Jr. |zugriff=2008-02-11 |sprache=en |archiv-datum=2009-05-06 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20090506222722/http://physics.kenyon.edu/EarlyApparatus/Optics/Heliostat/Heliostat.html |offline=ja }}</ref> Später wurde das Gerät u. a. vom französischen Physiker [[Jean Thiébault Silbermann]] weiterentwickelt.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.bibliotheque.polytechnique.edu/accueil/heliostat-de-silbermann-274066.kjsp?RH=D1_BIBL-FR |titel=Héliostat de Silbermann |autor= |hrsg=[[École polytechnique]] |archiv-url=https://archive.today/20131217225948/http://www.bibliotheque.polytechnique.edu/accueil/heliostat-de-silbermann-274066.kjsp?RH=D1_BIBL-FR |archiv-datum=2013-12-17 |zugriff=2008-05-08 |sprache=fr |offline=ja }}</ref>

[[Léon Foucault]] entwickelte um 1865 einen verbesserten Heliostaten, der für einen größeren Winkelbereich zur Himmelsbeobachtung verwendbar war. Seine feste Großanlage namens '''Siderostat''' ({{frS|sidérostat}}), ausgestattet mit einem Spiegel damals höchster Qualität, reduzierte Kosten und technische Schwierigkeiten, v. a. für [[äquatoriale Montierung]]en.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.numdam.org/numdam-bin/fitem?id=ASENS_1872_2_1__51_0|titel=Description du sidérostat de L. Foucault. |autor=Wolf, C. |hrsg=Annales scientifiques de l'École Normale Supérieure Sér. 2, 1 (1872), S. 51-84 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20140606213507/http://www.numdam.org/numdam-bin/fitem?id=ASENS_1872_2_1__51_0|archiv-datum=2014-06-06 |zugriff=2008-05-10 |sprache=fr}}</ref>

Bei Heliostaten und Siderostaten dreht sich im Laufe der Zeit das Bild in der Projektionsebene um einen Punkt (siehe [[Bildfelddrehung]]). Um auch diesen Nachteil zu beseitigen, wurden die [[Coelostat]]en entwickelt, die ein wichtiger Bestandteil von Sonnenbeobachtungsinstrumenten insbesondere bei großen [[Sonnenteleskop]]en sind.

== Anwendung ==
[[Datei:Schema Solartum-Kraftwerk.png|miniatur|300px|Schema eines Solarturmkraftwerks]]
[[Datei:PS10 solar power tower 2.jpg|miniatur|Solarturmkraftwerk [[Solarwärmekraftwerk PS10|PS10]] in [[Sanlúcar la Mayor]]]]
[[Datei:Light-directing mirrors Nord-LB office building Hanover Germany.jpg|mini|Heliostaten auf dem Dach des [[Verwaltungsgebäude der Nord/LB (Hannover)|Verwaltungsgebäudes der Nord/LB]] in Hannover]]

Zuerst wurde die Strahlungsenergie insbesondere in optischen Laboren angewandt, die die Zusammensetzung des Sonnenlichtes untersuchen. Dazu wurde der Heliostat außerhalb des Versuchsraums gestellt, um Lichtstrahlen in den Raum einzuleiten. Wenn sich das Labor in einem höheren Stock befindet, wird zur Installation des Heliostaten ein Vorsprung errichtet.<ref>{{Internetquelle|url=http://rhe.ish-lyon.cnrs.fr/instruments-scientifiques/instr_opt_heliostat.htm |titel=Inventaire des instruments scientifiques anciens dans les établissements publics - Héliostat de Silbermann |autor=Henri Chamoux|hrsg=Laboratoire de recherche historique Rhône-Alpes |zugriff=2014-06-23 |sprache=fr}}</ref>

Heliostaten sind in neuerer Zeit in so genannten [[Sonnenwärmekraftwerk#Solarturmkraftwerke|Solarturmkraftwerken]] eingesetzt worden, in denen hunderte von computergesteuerten Heliostaten ihr Licht auf einen in einer Turmspitze untergebrachten Absorber konzentrieren. Der Konzentrationsfaktor der Strahlung erreicht Werte von 1000 und mehr. Mit seiner Hilfe wird die Strahlung in Wärme umgewandelt, die abgeführt wird, um dann mittels Dampferzeugung über eine konventionelle Turbine einen [[Generator]] anzutreiben.

Heliostaten können auch für Beleuchtungszwecke eingesetzt werden. Dabei wird das Licht auf ansonsten im Dunkeln liegende Gebäudeteile, Lichtschächte oder Fahrzeugtunnel gelenkt. So sind insgesamt vier Heliostaten auf der italienischen [[Autostrada A6 (Italien)|Autobahn A6]] in der Nähe der Ortschaft [[Roccavignale|Painissolo]] zur Beleuchtung kurzer Tunnelabschnitte eingesetzt. Auf dem Dach des [[Verwaltungsgebäude der Nord/LB (Hannover)|Verwaltungsgebäudes der Nord/LB]] in Hannover sorgen zahlreiche Heliostaten dafür, dass sonnenabgewandte Büros mehr Tageslicht erhalten.<ref name="NLB_BBP"/>

In zunehmendem Maße werden Heliostaten eingesetzt, um Orte, die in den Wintermonaten aufgrund ihrer Tallage keine direkte Sonneneinstrahlung erfahren, künstlich mit Sonnenlicht zu beleuchten. Seit 2006 ist ein solcher Spiegel im [[piemont]]esischen [[Viganella#Das Spiegelprojekt|Viganella]] in Betrieb. 2013 wurde eine ähnliche Anlage im [[Norwegen|norwegischen]] [[Rjukan]] aufgestellt.<ref>{{cite web | url=http://www.spiegel.de/fotostrecke/heliostat-norwegische-gemeinde-rjukan-lenkt-sonnenlicht-mit-spiegeln-fotostrecke-99224.html | title=Heliostaten: Norwegische Gemeinde lenkt Sonnenlicht um | accessdate=2013-07-18 | date=2013-07-1 | publisher=[[Spiegel Online]]}}</ref>

Als Lichtquelle für [[lichtmikroskop]]ische Anwendungen mit großem Helligkeitsbedarf wurden ebenfalls Heliostaten verwendet, bevor ab dem 20. Jahrhundert ausreichend starke künstliche Lichtquellen zur Verfügung standen.

== Siehe auch ==
* [[Nachführung (Solartechnik)]]

== Literatur ==
* Kapitel 4.1.1 ''Heliostaten.'' In: M. Mohr, P. Svoboda, H. Unger: ''Praxis solarthermischer Kraftwerke.'' Springer, Berlin/Heidelberg 1999, ISBN 978-3-642-63616-5, S. 122–135.
* Kaltschmitt, Streicher, Wiese (Hrsg.): ''Erneuerbare Energien: Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte.'' Springer-Vieweg, 5. Auflage von 2014, ISBN 978-3-642-03248-6:
** ''Heliostat.'' S. 294–296.
** ''Heliostatenfelder.'' S. 296–299.
* H. Weik: ''Expert Praxislexikon: Sonnenenergie und solare Techniken.'' 2., überarbeitete Auflage von 2006, expert Verlag, ISBN 978-3-8169-2538-5:
** ''Heliostat.'' S. 132.
** ''Heliostatfelder.'' S. 132.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Heliostats|Heliostat}}
{{Wiktionary}}
* [http://www.lumena.ch/Tageslichtsysteme/heliostaten/default.htm Beschreibung auf Lumena.ch]
* [http://www.heliostaten.de/ weitere Informationen zu Heliostaten]
* [http://www.mikrocontroller.net/articles/Sonnenfolger_/_Heliostat Selbstbauprojekte zu Heliostaten]
* Das [http://www.sdtb.de/ Deutsche Technikmuseum] in Berlin verwendet Heliostaten zur Beleuchtung und im angeschlossenen [http://www.sdtb.de/Spectrum.4.0.html Science Center Spectrum] für Experimente zum Thema [http://www.sdtb.de/Licht-und-Sehen.247.0.html Licht und Sehen]

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="NLB_BBP">Martina Flamme-Jasper: ''NORD/LB Hanover - Behnisch, Behnisch & Partner.'' Hatje Cantz, Ostfildern-Ruit 2002, ISBN 3-7757-1231-3. S. 72–79.
</ref>
</references>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4619414-9}}

[[Kategorie:Astronomisches Instrument]]
[[Kategorie:Sonnenkollektor]]

Heliostat - Versionsgeschichte

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