DE102010025604B4 - Solar radiation receiver - Google Patents

Solar radiation receiver Download PDF

Info

Publication number
DE102010025604B4
DE102010025604B4 DE102010025604A DE102010025604A DE102010025604B4 DE 102010025604 B4 DE102010025604 B4 DE 102010025604B4 DE 102010025604 A DE102010025604 A DE 102010025604A DE 102010025604 A DE102010025604 A DE 102010025604A DE 102010025604 B4 DE102010025604 B4 DE 102010025604B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wall
solar radiation
radiation receiver
heat carrier
receiver according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102010025604A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010025604A1 (en
Inventor
Dipl.-Ing. Amsbeck Lars
Dr.-Ing. Buck Reiner
Dipl.-Phys. Gobereit Birgit
Dr.-Ing. Röger Marc
Dipl.-Ing. Wu Wei
Dipl.-Ing. Singer Csaba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE102010025604A priority Critical patent/DE102010025604B4/en
Publication of DE102010025604A1 publication Critical patent/DE102010025604A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010025604B4 publication Critical patent/DE102010025604B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/60Solar heat collectors using working fluids the working fluids trickling freely over absorbing elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/80Solar heat collectors using working fluids comprising porous material or permeable masses directly contacting the working fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/20Working fluids specially adapted for solar heat collectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/87Reflectors layout
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • F24S80/56Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by means for preventing heat loss
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

Solarstrahlungsempfänger mit einer Wand (25) zum kontrollierten Führen eines an der Wand herab rieselnden körnigen Wärmeträgers bei gleichzeitiger Solarbestrahlung des Wärmeträgers, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (25) vorstehende Leitstrukturen (26) aufweist, die abwärts zu der Wand (25) hin konvergieren.A solar radiation receiver having a wall (25) for the controlled guiding of a granular heat carrier flowing down the wall with simultaneous solar irradiation of the heat carrier, characterized in that the wall (25) has projecting conductive structures (26) which converge downwards towards the wall (25) ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarstrahlungsempfänger mit einer Wand zum kontrollierten Führen eines in Kontakt mit der Wand absinkenden körnigen oder flüssigen Wärmeträgers bei gleichzeitiger Solarbestrahlung des Wärmeträgers.The invention relates to a solar radiation receiver with a wall for the controlled guiding of a sinking in contact with the wall granular or liquid heat carrier with simultaneous solar irradiation of the heat carrier.

Die Aufgabe von Solarstrahlungsempfängern (Receivern) in konzentrierenden Solarsystemen ist die effiziente Einkopplung der Strahlungsenergie in ein energieaufnehmendes Medium wie z. B. die Erhitzung eines Wärmeträgers zur Stromerzeugung oder die Konversion bei chemischen Prozessen in der Brennstofferzeugung.The task of solar radiation receivers (receivers) in concentrating solar systems is the efficient coupling of the radiation energy into an energy-absorbing medium such. As the heating of a heat carrier for power generation or conversion in chemical processes in the fuel production.

Die Aufenthaltszeit des Mediums im bestrahlten Bereich des Receivers ist dabei von entscheidender Bedeutung. Aus der Aufenthaltszeit ergibt sich der Energieeintrag in das energieaufnehmende Medium. Durch das Einstellen einer optimalen Aufenthaltszeit können die Effizienz des Receivers und die erreichbaren Betriebsparameter wie z. B. Temperaturspreizung zwischen Receivereinlass und -auslass oder Konversionsraten verbessert werden. In Systemen mit direkter Absorption der solaren Strahlung durch das energieaufnehmende Medium und gravitationsgetriebener Bewegung (z. B. freier Fall) kann die Aufenthaltszeit nicht wie in anderen Wärmeübertragern oder Reaktoren über den Massenstrom eingestellt werden, sondern kann nur durch andere Maßnahmen beeinflusst werden.The residence time of the medium in the irradiated area of the receiver is of crucial importance. The residence time results in the energy input into the energy-absorbing medium. By setting an optimal residence time, the efficiency of the receiver and the achievable operating parameters such. B. Temperature spread between receiver inlet and outlet or conversion rates can be improved. In systems with direct absorption of the solar radiation by the energy-absorbing medium and gravitationally driven movement (eg free fall), the residence time can not be adjusted via the mass flow as in other heat exchangers or reactors, but can only be influenced by other measures.

Weiterhin ist für einen effizienten Receiver eine Reduzierung der Wärmeverluste nötig. Bei offenen Systemen muss darüber hinaus dafür gesorgt werden, dass möglichst wenig energieaufnehmendes Medium aus dem Receiver ausgetragen wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Kontrolle der Aufenthaltszeit des energieaufnehmenden Mediums in der Solarstrahlung und reduziert die Verluste.Furthermore, a reduction of the heat losses is necessary for an efficient receiver. In open systems, moreover, it must be ensured that as little energy-absorbing medium as possible is discharged from the receiver. The present invention allows control of the residence time of the energy-absorbing medium in the solar radiation and reduces the losses.

Ein Strahlungsempfänger, von dem der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist beschrieben in DE 10 2008 036 210 A1 (DLR). Dieser Strahlungsempfänger weist eine schiefe Ebene auf, auf der Feststoffpartikel kontrolliert von einer Einlassvorrichtung zu einem Ablauf hinab gleiten. Die Strahlung eines Heliostatfeldes wird von einem Sekundärspiegel auf die schiefe Ebene reflektiert. Dadurch werden die auf der schiefen Ebene herabgleitenden Partikel aufgeheizt. Die Partikel bilden einen Wärmespeicher, dem Wärme je nach Bedarf entzogen werden kann.A radiation receiver, from which the preamble of claim 1 proceeds, is described in DE 10 2008 036 210 A1 (DLR). This radiation receiver has an inclined plane on which solid particles slide in a controlled manner from an inlet device down to a drain. The radiation of a heliostat field is reflected by a secondary mirror on the inclined plane. This heats the particles that slide down the inclined plane. The particles form a heat storage, the heat can be withdrawn as needed.

Bei den bekannten Strahlungsempfängern ist insbesondere bei körnigen Wärmeträgern eine genaue Dosierung des Wärmeträgervorhanges schwierig. Eine zu geringe Aufenthaltszeit im Receiver kann zu geringen Temperaturerhöhungen oder zu niedrigen Konversionsraten sowie erhöhten Strahlungsverlusten aufgrund eines optisch zu dünnen Vorhanges führen. Wind kann zu einer Beeinflussung der Bewegung des energieaufnehmenden Wärmeträgers im Receiver führen. Dies kann zur Folge haben, dass ein Teil des Wärmeträgers aus dem Receiver herausgeblasen wird. Eine Temperaturschichtung im Wärmeträgervorhang kann zu erhöhten Abstrahlungsverlusten führen. Alle diese Komponenten können eine starke Reduzierung des Wirkungsgrades des Strahlungsempfängers bewirken.In the known radiation receivers, an accurate metering of the heat transfer curtain is difficult especially in granular heat transfer. A too short residence time in the receiver can lead to low temperature increases or to low conversion rates as well as increased radiation losses due to a visually too thin curtain. Wind can lead to an influence on the movement of the energy-absorbing heat carrier in the receiver. This can result in part of the heat carrier being blown out of the receiver. A temperature stratification in the heat transfer curtain can lead to increased radiation losses. All of these components can greatly reduce the efficiency of the radiation receiver.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Solarstrahlungsempfänger zu schaffen, bei dem die Stärke des Rieselvorhanges mit einfachen Mitteln beeinflusst werden kann.The invention has for its object to provide a solar radiation receiver, in which the strength of the trickle curtain can be influenced by simple means.

Der erfindungsgemäße Solarstrahlungsempfänger ist durch den Patentanspruch 1 definiert. Dieser ist für körnige Wärmeträger, wie Granulat, Sand u. dgl., bestimmt. Die Rieselbahn weist eine Wand mit vorstehenden Leitstrukturen auf, wobei die Leitstrukturen abwärts zu der Wand hin konvergieren. Durch die Erfindung wird erreicht, dass der körnige Wärmeträger, der in Form eines Rieselvorhanges an der Wand herabfällt, in Wandkontakt oder jedenfalls in Wandnähe verbleibt. Alle Flächen der Leitstrukturen, auf die der körnige Wärmeträger prallt, sind so geneigt, dass die Partikel in Richtung der hinter der Leitstruktur gelegenen Wand reflektiert werden. Dies gilt auch für die Flächen der Verbindung zwischen der Leitstruktur und der Wand. Bei einer senkrechten Wand sollte der Winkel zwischen der Wand und den Flächen der Leitstruktur im Bereich zwischen 0° und 60° liegen.The solar radiation receiver according to the invention is defined by the patent claim 1. This is for granular heat transfer media, such as granules, sand u. Like., Determined. The trickle track has a wall with protruding lead structures, the lead structures converging downwardly toward the wall. By the invention it is achieved that the granular heat carrier, which falls in the form of a trickle curtain on the wall, remains in wall contact or at least close to the wall. All surfaces of the conductive structures impacted by the granular heat carrier are inclined so that the particles are reflected in the direction of the wall behind the conductive structure. This also applies to the surfaces of the connection between the guide structure and the wall. For a vertical wall, the angle between the wall and the faces of the guiding structure should be in the range between 0 ° and 60 °.

Um eine Anpassung der Aufenthaltszeit des Wärmeträgers an die sich ändernde Solarleistung zu erreichen, können die Leitstrukturen beweglich ausgeführt werden. Bei geringer Einstrahlung in den Receiver sind bei einem kleinen Mediummassenstrom viele Einbauten über dem Fallweg nötig, um eine ausreichende Energieeinkopplung zu erzielen. Bei höherer Einstrahlung können Einbauten aus dem Fallweg herausgenommen werden, damit bei kürzerer Aufenthaltszeit in erhöhter Strahlung der gleiche Energieeintrag in das energieaufnehmende Medium erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil der Leitstrukturen ist, dass die Temperaturschichtung im Vorhang durch Vermischung reduziert wird und dadurch geringere Abstrahlungsverluste auftreten.In order to achieve an adaptation of the residence time of the heat carrier to the changing solar power, the guide structures can be made movable. With low irradiation into the receiver, many installations above the fall path are necessary with a small medium mass flow in order to achieve sufficient energy input. In the case of higher irradiation, internals can be removed from the fall path so that the same energy input into the energy-absorbing medium can be achieved with a shorter residence time in increased radiation. Another advantage of the conductive structures is that the temperature stratification in the curtain is reduced by mixing and thus lower radiation losses occur.

Die Leitstrukturen können jeweils mit der Wand einen Spalt für den Durchtritt des Wärmeträgers bilden. Sie können motorisch aus der Wand heraus fahrbar sein, um den Spalt zu vergrößern und zu verkleinern.The guide structures can each form a gap with the wall for the passage of the heat carrier. They can be motorized out of the wall to enlarge and reduce the gap.

Eine zweite Variante eines Solarstrahlungsempfängers, der nicht Teil der Erfindung ist, ist für flüssige Medien als Wärmeträger geeignet. Bei ihr besteht die Rieselbahn aus Schindeln, die einander überlappen. Die Schindeln bewirken ein Abbremsen und Führen des flüssigen energieaufnehmenden Mediums. Falls das Medium keine ausreichende Absorption der Solarstrahlung zeigt, kann eine Absorption auch an den Wänden erfolgen. Der schindelförmige Aufbau hat zur Folge, dass an jeder Schindel der Film neu aufgebaut wird. Auch die Ausführung der Decke mit schrägen Flächen kann vorteilhaft sein, wenn auf der Decke ebenfalls ein Wärmeträgermedium fließt und die Decke dadurch kühlt.A second variant of a solar radiation receiver, which is not part of the invention, is suitable for liquid media as a heat transfer medium. With her The Rieselbahn consists of shingles that overlap each other. The shingles cause a slowing down and guiding the liquid energy-absorbing medium. If the medium does not show sufficient absorption of the solar radiation, absorption can also take place on the walls. The shingled structure has the consequence that the film is rebuilt on each shingle. Also, the execution of the ceiling with sloping surfaces may be advantageous if also a heat transfer medium flows on the ceiling and thereby cools the ceiling.

Die Erfindung ermöglicht eine Aufteilung der jeweiligen Rieselbahn in nebeneinander angeordnete Segmente, die im Weg des Wärmeträgers parallel oder hintereinander durchlaufen werden können. Dadurch kann das energieaufnehmende Medium (der Wärmeträger) mehrfach durch den Receiver geführt werden, um den gewünschten Energieeintrag zu erreichen. Statt eines zusammenhängenden Vorhanges gibt es dann mehrere Vorhänge nebeneinander. Bei sich ändernder Einstrahlung kann die Aufenthaltszeit des Mediums geändert werden. Hierzu kann die Anzahl der durchlaufenen Segmente über den Tag hinweg geändert werden. Um die nötige Anzahl der Rezirkulationen und damit den konstruktiven Aufwand zu verringern, kann die Rezirkulation auch mit den Leitstrukturen kombiniert werden. Eine Rezirkulation ist dann auch mit einem körnigen Wärmeträger möglich. Eine weitere konstruktive Vereinfachung entsteht bei einer parallelen Nutzung des Transportsystems (Liftes) für die Rezirkulation von mehreren Massenströmen auf verschiedenen Temperaturstufen. Ein innen isolierter Lift mit mehreren Kammern kann mehrere rezirkulierte Massenströme gleichzeitig transportieren. Auch eine teilweise Vermischung eines Massenstroms mit einem Massenstrom auf einem niedrigeren Temperaturniveau kann zu einer geringeren Anzahl an Rezirkulationen führen.The invention enables a division of the respective Rieselbahn into juxtaposed segments that can be traversed in the path of the heat carrier in parallel or in succession. As a result, the energy-absorbing medium (the heat carrier) can be repeatedly passed through the receiver in order to achieve the desired energy input. Instead of a coherent curtain, there are several curtains next to each other. With changing radiation, the residence time of the medium can be changed. To do this, you can change the number of segments passed through the day. In order to reduce the necessary number of recirculations and thus the design effort, the recirculation can also be combined with the lead structures. A recirculation is then possible with a granular heat transfer medium. Another constructive simplification arises in a parallel use of the transport system (lift) for the recirculation of several mass flows at different temperature levels. An inside insulated lift with several chambers can transport several recirculated mass flows at the same time. Even a partial mixing of a mass flow with a mass flow at a lower temperature level can lead to a lower number of recirculations.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine Prinzipdarstellung des Aufbaus des Solarstrahlungsempfängers, 1 a schematic diagram of the structure of the solar radiation receiver,

2 einen Querschnitt durch eine Wand des Solarstrahlungsempfängers, 2 a cross section through a wall of the solar radiation receiver,

3 eine perspektivische Darstellung der Wand mit daran angebrachten Leitstrukturen, 3 a perspective view of the wall with attached conductive structures,

4 eine perspektivische Ansicht des Solarstrahlungsempfängers mit Windschirm, schräg von unten gesehen, 4 a perspective view of the solar radiation receiver with wind screen, viewed obliquely from below,

5 einen Vertikalschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Solarstrahlungsempfängers gemäß der zweiten, nicht erfindungsgemäßen Variante, 5 4 a vertical section through a modified embodiment of the solar radiation receiver according to the second variant, not according to the invention,

6 die Aufteilung der Rieselbahn in Segmente mit einem Beispiel für Parallelbetrieb und seriellen Betrieb der Segmente und 6 the splitting of the Rieselbahn into segments with an example for parallel operation and serial operation of the segments and

7 die Segmente bei ausschließlich seriellem Betrieb. 7 the segments in exclusively serial operation.

In den 13 ist ein Solarstrahlungsempfänger gemäß der ersten Variante der Erfindung dargestellt, also ein Solarstrahlungsempfänger, der mit einem körnigen Wärmeträger, wie beispielsweise Sand, betrieben wird. Der Solarstrahlungsempfänger weist ein generell topfförmiges Gehäuse 10 auf, das eine umlaufende zylindrische Umfangswand 11 und eine geschlossene Oberwand 12 hat. An der Unterseite befindet sich eine schräge Apertur 13, durch die Solarstrahlung in den Hohlraum 14 eintreten kann, wo sie absorbiert und in Wärme umgesetzt wird. Das untere Ende des Gehäuses 10 ist als umgekehrttrichterförmiger Windschirm 15 ausgebildet, der vom oberen Bereich der Apertur 13 nach außen absteht und eine große untere Öffnung 16 bildet, durch die Strahlung, welche von Heliostaten reflektiert wurde, schräg von unten in das Gehäuse 10 eindringen kann. Der Windschirm 15 trägt an seiner Unterseite 17 eine Beschichtung mit geringer Emissivität, um die Abstrahlungsverluste gering zu halten. Der Windschirm 15 fängt aufsteigende Warmluft ab und leitet diese in das Gehäuse 10. Die Apertur 13 ist schräg, damit die vom Heliostaten gebündelte Strahlung schräg von unten in das Gehäuse eindringen kann.In the 1 - 3 a solar radiation receiver according to the first variant of the invention is shown, that is, a solar radiation receiver, which is operated with a granular heat transfer medium, such as sand. The solar radiation receiver has a generally cup-shaped housing 10 on, which is a circumferential cylindrical peripheral wall 11 and a closed upper wall 12 Has. At the bottom there is an oblique aperture 13 , through the solar radiation into the cavity 14 can occur where it is absorbed and converted into heat. The lower end of the case 10 is as a reverse funnel-shaped windscreen 15 formed from the top of the aperture 13 protrudes outwards and a large lower opening 16 forms, by the radiation, which was reflected by heliostats, obliquely from below into the housing 10 can penetrate. The wind screen 15 wears on its underside 17 A coating with low emissivity to minimize the radiation losses. The wind screen 15 absorbs rising warm air and directs it into the housing 10 , The aperture 13 is oblique, so that the bundled by the heliostat radiation can penetrate obliquely from below into the housing.

In dem Gehäuse 10 wird ein Vorhang 20 von entlang der Seitenwand 11 herab rieselndem Wärmeträgermaterial erzeugt, das in freiem Fall absinkt und dabei Wärmestrahlung absorbiert. Der Wärmeträger wird in einer Rinne 21 am unteren Ende des Gehäuses aufgefangen und abgeführt.In the case 10 becomes a curtain 20 from along the side wall 11 produced down trickling heat transfer material, which sinks in free fall and absorbs heat radiation. The heat transfer medium is in a gutter 21 collected at the lower end of the housing and removed.

Die 2 und 3 zeigen eine vertikale Wand 25, an deren Innenseite der Vorhang 20 aus körnigem Wärmeträger 24, insbesondere Sand, herab rieselt. Der bei geringem Massenstrom nach einem gewissen Fallweg optisch dünne Partikelvorhang fällt auf die Leitstruktur 26 und wird in Richtung der Wand 25 abgelenkt, so dass der Vorhang 20 stets in Wandnähe verbleibt. Alle Flächen, auf die Partikel fallen, sind in Richtung der Wand 25 schräg gestellt, so dass keine Partikel von der Wand wegspringen. 3 zeigt die Leitstruktur 26, die von der vertikalen Wand 25 schräg nach oben absteht. Die Platte ist von Streben 27 getragen. Zwischen dem unteren Ende der Platte und der Wand 25 ist ein Spalt 28 gebildet, durch den die Partikel des Wärmeträgers 24 auf die Wandnähe konzentriert herabfallen. Die Leitstrukturen 26 haben auch zur Folge, dass die herabfallenden Partikel abgebremst und miteinander vermischt werden, so dass unterhalb der Leitstrukturen 26 wieder ein optisch dichter Vorhang ausgebildet wird. Bei hohem Massenstrom kann die Leitstruktur 26 in die Wand 25 hinein eingezogen werden, so dass die Partikel dann ungebremst herabfallen.The 2 and 3 show a vertical wall 25 , on the inside of the curtain 20 from granular heat transfer medium 24 , especially sand, trickles down. At a low mass flow after a certain fall path optically thin particle curtain falls on the guide structure 26 and will go towards the wall 25 distracted, so the curtain 20 always remains near the wall. All surfaces on which particles fall are in the direction of the wall 25 tilted so that no particles jump off the wall. 3 shows the lead structure 26 coming from the vertical wall 25 protrudes obliquely upwards. The plate is of struts 27 carried. Between the bottom of the plate and the wall 25 is a gap 28 formed by the particles of the heat carrier 24 Concentrate on the wall. The lead structures 26 also have the consequence that the falling particles are slowed down and mixed with each other, so that below the conductive structures 26 again an optically dense curtain is formed. At high mass flow, the conductive structure 26 in the wall 25 be retracted so that the particles then fall down unchecked.

In 5 ist ein anderer Solarstrahlungsempfänger dargestellt, der mit einem flüssigen Wärmeträger 30 betrieben wird, welcher als Flüssigkeitsvorhang an der Wand 31 herabsinkt und dabei Solarstrahlung absorbiert. Die Wand 31 bildet im vorliegenden Fall eine konische Trommel, deren Durchmesser sich nach unten hin verringert. Sie besteht aus sich überlappenden Schindeln 32. Durch den schindelförmigen Aufbau der Wand und der Decke wird ein stabiler Flüssigkeitsfilm erreicht, der an der Apertur 33 in einer umlaufenden Rinne 34 gesammelt wird. Die Flüssigkeit wird an der Mitte der schindelförmigen Oberwand 35 zugeführt, die kegelförmig ist. Auf der Oberwand 35 gleitet die Flüssigkeit in einem dünnen Film nach allen Seiten gleichmäßig herab. Durch einen Spalt 36 zwischen der Oberwand und der Seitenwand gelangt die Flüssigkeit 37 auf die Innenseite der Seitenwand. Ein äußeres Schutzgehäuse 38 dient als Tragstruktur für die beschriebenen Schindelwände.In 5 another solar radiation receiver is shown, which with a liquid heat carrier 30 operated, which as a liquid curtain on the wall 31 sinks and absorbs solar radiation. The wall 31 forms in the present case a conical drum whose diameter decreases towards the bottom. It consists of overlapping shingles 32 , Due to the shingled structure of the wall and the ceiling, a stable film of liquid is achieved at the aperture 33 in a circumferential groove 34 is collected. The liquid is at the middle of the shingled top wall 35 fed, which is cone-shaped. On the upper wall 35 slides the liquid down evenly in a thin film on all sides. Through a gap 36 between the top wall and the side wall enters the liquid 37 on the inside of the side wall. An outer protective housing 38 serves as a supporting structure for the described shingle walls.

In 5 ist der Fokalbereich 40 dargestellt, in welchem die durch die Apertur 33 einfallende Solarstrahlung von den Heliostaten konzentriert wird. Die Strahlung geht durch den Fokalbereich 40 hindurch und trifft dann auf den Wärmeträger.In 5 is the focal area 40 shown in which the through the aperture 33 incident solar radiation is concentrated by the heliostats. The radiation goes through the focal area 40 through and then hits the heat carrier.

In den 6 und 7 ist dargestellt, dass die jeweilige Wand in Segmente 42 unterteilt ist, die jeweils eine Rieselbahn bilden, wobei unterschiedliche Betriebszustände für die Führung des Wärmeträgers 43 eingestellt werden können. Der Wärmeträger 43 kann eingangsseitig auf mehrere Segmente 42 verteilt werden, wie in 6 dargestellt ist. Diese werden dann in Parallelbetrieb betrieben und bilden eine Gruppe. Von dem Ausgang 44 dieser Gruppe führt ein Lift 45 zu dem Eingang 46 einer benachbarten Gruppe von Segmenten. Hierbei sind zwei Gruppen von Segmenten durch den Lift 25 derart verbunden, dass der Lift den Wärmeträger vom unteren Ende der einen Gruppe zum oberen Ende der anderen Gruppe fördert.In the 6 and 7 is shown that the respective wall into segments 42 is divided, each forming a Rieselbahn, with different operating conditions for the leadership of the heat carrier 43 can be adjusted. The heat carrier 43 can input side to several segments 42 be distributed as in 6 is shown. These are then operated in parallel operation and form a group. From the exit 44 This group leads a lift 45 to the entrance 46 an adjacent group of segments. Here are two groups of segments through the lift 25 connected such that the lift promotes the heat transfer from the lower end of the one group to the upper end of the other group.

Bei der Betriebsweise, die in 7 dargestellt ist, werden die Segmente 42, die den Hohlraum 14 bilden, seriell betrieben. Der Wärmeträger 43 durchläuft jedes Segment 42 in vertikaler Richtung und wird dann durch einen Lift 45 zum nächsten Segment befördert. Die Anzahl der Vorhänge, in die der Wärmeträgerstrom unterteilt wird, bestimmt sich nach der in den Wärmeträger einzukoppelnden Energie. Bei veränderter Einstrahlungsleistung in den Receiver, z. B. durch sich ändernden Sonnenstand, oder durch eine andere Flussdichteverteilung auf die Vorhänge, wird die Anzahl der seriell durchlaufenen Segmente variiert. Diese Steuerung der Transportwege des Wärmeträgers kann automatisch in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern erfolgen. So kann beispielsweise erreicht werden, dass der Temperaturhub des Solarstrahlungsempfängers auf einen gewünschten Wert geregelt wird. Bei seriellem Betrieb sollte jeweils dasjenige Segment, das den kühleren Vorhang aufweist, vor einem Segment mit dem heißeren Vorhang angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein ”volumetrischer Effekt” erreicht werden, durch den die Abstrahlungsverluste minimiert werden.In the mode of operation, in 7 is shown, the segments 42 that the cavity 14 form, serially operated. The heat carrier 43 goes through each segment 42 in a vertical direction and is then through a lift 45 to the next segment. The number of curtains, in which the heat transfer stream is divided, determined by the energy to be injected into the heat carrier. With changed irradiation power in the receiver, z. B. by changing sun position, or by another flow density distribution on the curtains, the number of serially traversed segments is varied. This control of the transport paths of the heat carrier can be done automatically depending on predetermined parameters. For example, it can be achieved that the temperature deviation of the solar radiation receiver is regulated to a desired value. In serial operation, each segment having the cooler curtain should be placed in front of a segment with the hotter curtain. In this way, a "volumetric effect" can be achieved by which the radiation losses are minimized.

Claims (7)

Solarstrahlungsempfänger mit einer Wand (25) zum kontrollierten Führen eines an der Wand herab rieselnden körnigen Wärmeträgers bei gleichzeitiger Solarbestrahlung des Wärmeträgers, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (25) vorstehende Leitstrukturen (26) aufweist, die abwärts zu der Wand (25) hin konvergieren.Solar radiation receiver with a wall ( 25 ) for the controlled guiding of a granular heat carrier trickling down on the wall with simultaneous solar irradiation of the heat carrier, characterized in that the wall ( 25 ) above lead structures ( 26 ) facing downwards to the wall ( 25 ) converge. Solarstrahlungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Enden der Leitstrukturen (26) mit der Wand (25) einen Spalt (28) für den Durchtritt des Wärmeträgers (24) bilden.Solar radiation receiver according to claim 1, characterized in that the lower ends of the conductive structures ( 26 ) with the wall ( 25 ) a gap ( 28 ) for the passage of the heat carrier ( 24 ) form. Solarstrahlungsempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitstrukturen (26) motorisch aus der Wand (25) heraus fahrbar sind.Solar radiation receiver according to claim 1 or 2, characterized in that the conductive structures ( 26 ) motor out of the wall ( 25 ) are mobile out. Solarstrahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (25) rund ist und eine zylindrische oder konische Trommel bildet.Solar radiation receiver according to one of claims 1-3, characterized in that the wall ( 25 ) is round and forms a cylindrical or conical drum. Solarstrahlungsempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel oben durch eine Oberwand (12) geschlossen ist und unten eine horizontale oder schräge Apertur (13) für den Durchtritt der Solarstrahlung aufweist.Solar radiation receiver according to claim 4, characterized in that the drum at the top by a top wall ( 12 ) is closed and below a horizontal or oblique aperture ( 13 ) for the passage of solar radiation. Solarstrahlungsempfänger nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand in nebeneinander angeordnete vertikale Segmente (42) unterteilt ist, die parallel oder nacheinander von dem Wärmeträger durchlaufen werden, wobei die Anzahl der nacheinander zu durchlaufenden Segmente gesteuert variierbar ist.Solar radiation receiver according to one of claims 1-5, characterized in that the wall in juxtaposed vertical segments ( 42 ) is divided, which are passed through in parallel or sequentially by the heat carrier, wherein the number of successively to be traversed segments controlled variable. Solarstrahlungsempfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Segmente (42) durch einen Lift (45) derart verbunden sind, dass der Lift Wärmeträgermedium vom unteren Ende des einen Segments zum oberen Ende des anderen Segments fördert.Solar radiation receiver according to claim 6, characterized in that at least two segments ( 42 ) by a lift ( 45 ) are connected such that the lift heat transfer medium from the bottom Promotes end of the one segment to the upper end of the other segment.
DE102010025604A 2010-02-25 2010-06-30 Solar radiation receiver Active DE102010025604B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010025604A DE102010025604B4 (en) 2010-02-25 2010-06-30 Solar radiation receiver

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010009267 2010-02-25
DE102010009267.3 2010-02-25
DE102010025604A DE102010025604B4 (en) 2010-02-25 2010-06-30 Solar radiation receiver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010025604A1 DE102010025604A1 (en) 2011-08-25
DE102010025604B4 true DE102010025604B4 (en) 2013-07-18

Family

ID=44356803

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010025604A Active DE102010025604B4 (en) 2010-02-25 2010-06-30 Solar radiation receiver
DE102010025602.1A Active DE102010025602B4 (en) 2010-02-25 2010-06-30 Solar radiation receiver

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010025602.1A Active DE102010025602B4 (en) 2010-02-25 2010-06-30 Solar radiation receiver

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE102010025604B4 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29507178U1 (en) * 1995-04-28 1996-08-29 Kugler, Adolf, 89555 Steinheim Device for generating electrical energy and thermal energy
JP2001012807A (en) * 1999-06-26 2001-01-19 Takashi Takahashi Heat exchanger
DE102008036210A1 (en) * 2008-08-02 2010-02-04 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. radiation receiver

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4449514A (en) * 1982-06-25 1984-05-22 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solar concentrator protective system
IL100743A (en) * 1992-01-23 1994-11-28 Yeda Res & Dev Central solar receiver
DE19744541C2 (en) 1997-10-09 2001-05-03 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Solar receiver

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29507178U1 (en) * 1995-04-28 1996-08-29 Kugler, Adolf, 89555 Steinheim Device for generating electrical energy and thermal energy
JP2001012807A (en) * 1999-06-26 2001-01-19 Takashi Takahashi Heat exchanger
DE102008036210A1 (en) * 2008-08-02 2010-02-04 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. radiation receiver

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010025604A1 (en) 2011-08-25
DE102010025602B4 (en) 2015-07-09
DE102010025602A1 (en) 2011-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008036210B4 (en) radiation receiver
DE2552092A1 (en) THERMOSTATICALLY REGULATED, NON-LASTING ENRICHMENT DEVICE FOR SOLAR ENERGY
EP2245384B1 (en) Self-learning solar collector orientation control system
DE2635423C2 (en) Glasshouse
DE112011101719T5 (en) Photovoltaic power generating device with a cylindrical light collecting device
DE102008057868B4 (en) Parabolic trough collector
DE102010025604B4 (en) Solar radiation receiver
DE102008052301A1 (en) Discharge device for a solar system
DE102011018279B4 (en) Sludge drying plant
DE19736335C1 (en) Fluid flow control vane for solar collector pipe
EP0092251B1 (en) Device for the conversion of solar energy into heat
DE202015009554U1 (en) Device for concentrating solar energy
DE2636533A1 (en) Collector plate for use with solar energy system - has twin section construction with angled top and bottom collector pipes
DE2631412A1 (en) SOLAR COLLECTION DEVICE
DE2945052A1 (en) HEAT PUMP HEATING
DE2808814A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR STORING AND DISTRIBUTING AIR WARMED BY SOLAR ENERGY
DE102011108713B4 (en) Solar thermal power plant and method for operating a solar thermal power plant
DE102017200464B4 (en) Solar radiation receiver for solar energy production plants and solar energy production plants
DE19743428A1 (en) Solar receiver for solar thermal power plant
DE102016121654B3 (en) Receiver with absorber modules
DE102009026546B4 (en) solar panel
AT510624B1 (en) WIND TURBINE
WO1990014880A1 (en) Mixing device for fluids
DE2928482A1 (en) Solar energy collector system - comprises modular elements absorbing radiant heat and circulating air through heat transfer sections
DE102014208817A1 (en) Rotor system for recovery in the exhaust air of ventilation systems contained heat energy and method for influencing the speed of the rotor unit of such a rotor system

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20131019