DE2520639C3 - Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen - Google Patents
Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von SonnenstrahlenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen, mit einer
der Sonnenbewegung nachführbaren Linse, mit einem in deren Brennebene angeordneten Verdampfer zwecks
Verdampfung eines Fluids, mit einer Arbeitsmaschine in der das Fluid zur Leistung von Arbeit expandiert wird,
mit einer Maschine zum Umformen der geleisteten Arbeit in elektrische Energie und mit einer Wärmespeichereinrichtung
zum Speichern momentan nicht gebrauchter Wärmeenergie und Abgeben der gespei- «5
cherten Wärmeenergie bei späterem Bedarf.
Bei einer derartigen bekannten Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen (vgl.
US-PS 31 52 442). wird das durch einen Hohlspiegel erhitzte und verdampfte Fluid zunächst durch eine
Turbine und anschließend durch einen ersten Kondensator geleitet, in diesem ersten Kondensator gibt das Fluid
seine überschüssige Wärme an eine Wärmespeicherflüssigkeit
ab, die dann ihrerseits in zwei wärmeisclicrte Speichertanks geleitet wird. In Zeiten mit geringer oder
fehlender Sonneneinstrahlung wird die Wärmespeicherflüssigkeit aus den Speichertanks mittels einer Pumpe in
einen Wärmetauscher geleitet, in welchem die Wärmespeicherflüssigkeit
ihre Wärme wieder an das Fluid abgibt, welches anschließend durch die Turbine geleitet
wird. Die bekannte Anlage ist äußerst aufwendig, denn außer dem üblichen Kondensator sind mindestens noch
ein weiterer Wärmetauscher und mehrere Pumpen erforderlich. Außerdem sind zur Speicherung der
erhitzten Wärmespeicherflüssigkeit verhältnismäßig große isolierte Tanks erforderlich. Durch die mehrmalige
Übertragung der Wärme von einer Flüssigkeit auf die ändere sowie die zwischengeschälteten Kohdehsätoren.
Wärmetauscher und Rohrleitungen entstehen hohe Wärmeverluste.
Ähnliches gilt auch für eine andere bekannte Sonnenkraftanlage (vgl. DE-PS 8 34 040), bei der mittels
eines Hohlspiegels Ol erwärmt wird, welches seinerseits in einem Dampferzeuger seine Wärme an Wasserdampf
abgibt, der dann durch eine Turbine geleitet und anschließend kondensiert wird. In Zeiten maximaler
Sonneneinstrahlung wird ein Teil des erhitzten üles in einen Wärmespeicher geleitet, der Eisenbeton als
Speicherstoff enthält. Auch hier sind zwei getrennte Flüssigkeitskreisläufe mit entsprechenden Pumpen,
Wärmetauschern usw. erforderlich, wobei durch die mehrmalige Wärmeübertragung von einer Flüssigkeit
a--if die andere hohe Wärmeverluste entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von
Sonnenstrahlen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die besonders einfach in ihrem Aufbau ist und
mit sehr geringen Energieverlusten arbeitet.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß
die Wärmespeichereinrichtung zur Durchleitung des Fluiddampfes ausgebildet und zwischen dem Verdampfer
und der Arbeitsmaschine angeordnet ist, um zumindest einen Teil der Fluidwärme während Perioden
maximaler Sonneneinstrahlung aufzunehmen und die aufgenommene Wärmeenergie während Perioden geringerer
als der maximalen Sonneneinstrahlung in das Fluid zurückzuführen.
Die erfindungsgemäße Anlage ist wesentlich einfacher in ihrem Aufbau, denn es ist nur ein einziger
Fluidkreislauf erforderlich. Das durch die Sonnenwärme erhitzte Fluid wird zunächst durch einen Wärmespeicher
und dann erst zur Turbine geleitet. In dem Wärmespeicher wird während Zeiten maximaler Sonneneinstrahlung
ein Teil der im Verdampfer aufgenommenen Wärmeenergie gespeichert. In Zeiten mangelnder
Sonneneinstrahlung wird das Fluid weiterhin durch den der Turbine vorgescha.ltetek Wärmespeicher
geleitet, wobei dieser die vorher aufgenommene Wärme wieder an das Fluid abgibt. Da eine direkte Übertragung
der Wärme von dem Wärmespeicher auf das Arbeits fluid erfolgt, werden auch die Energieverluste verhältnismäßig
klein gehalten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht darin, daß die Wärmespeichereinrichtung durch ein eutektisches Material gebildet wird, das
während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung von dem durchgeleiteten Fluiddampf geschmolzen und
während Perioden geringerer als der maximalen Sonneneinstrahlung seine Schmelzwärme in das Fluid
zurückgibt. Die Verwendung von eutektischem Material ermöglicht die Speicherung großer Wärmemengen auf
verhältnismäßig kleinem Raum und vereinfacht somit ebenfalls die Anlage.
Die F.rfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in folgendem näher
erläutert.
Die Linse 13 ist in bekannter Weise in einer Kardanlagerung 19 angeordnet, so daß sie der
Sonnenbewegung nachgefi'ihrt werden kann, In der Brennebene der Linse 13 ist ein Verdampfer 53
angeordnet. Als Arbeitsfluid kann beispielsweise Was^
ser verwendet werden, Dieses Wasser wird aus einem Behälter 51 in den Verdampfer 53 geleitet und dort
durch die von der Linse 13 gebündelten Sonnenstrahlen Verdampft. Anstelle Von Wässer könnte auch ein
arideres Fluid, beispielsweise Luft, verwendet werden,
OR OA A
welche dann in dem Verdampfer 53 erhitzt wird. Das erhitzte Fluid gelangt über die Rohrleitung 55 in eine
Wärmespeichereinrichtung 57. Es wird innerhalb dieser Wärmespeichereinrichtung durch Rohrschlangen 59
hindurchgeleitet, die von eutektischem Material 61 umgeben sind. Beim Durchtritt des erhitzten Fluids
durch die Rohrschlangen 59 bringt es das eutektische Material während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung
zum Schmelzen und erhitzt dieses bis es eine Temperatur erreicht, die im wesentlich gleich der des
erhitzten Fluids ist. Nachdem das erhitzte Fluid die Wärmespeichereinrichtung 57 durchströmt und dort
einen Teil ihrer Wärme abgegeben hat, tritt sie durch eine Leitung 63 in eine Arbeitsmaschine 65, beispielsweise
eine Turbine, die einen Generator 69 antreibt. Der vom Generator erzeugte elektrische Strom kann über
die Leitung dem Verbraucher zugeführt oder gegebenenfalls auch in Akkumulatorenbatterien 73 zwecks
späterer Verwendung gespeichert werden. Nachdem das erhitzte Fluid die Arbeitsmaschine durchströmt hat,
kann es entweder in die Atmosphäre abgeleitet oder zum Behälter 51 zurückgeführt werden.
Wenn nun die Sonnenstrahlen nicht mehr kräftig genug sind, um ausreichend Wärme für den Verdampfer 53 zu liefern, wird die in der Wänmespeichereinrichtung 57 gespeicherte Wärme dazu verwendet, das die Rohrschlangen 59 durchströmende Fluid zusätzlich aufzuheizen.
Wenn nun die Sonnenstrahlen nicht mehr kräftig genug sind, um ausreichend Wärme für den Verdampfer 53 zu liefern, wird die in der Wänmespeichereinrichtung 57 gespeicherte Wärme dazu verwendet, das die Rohrschlangen 59 durchströmende Fluid zusätzlich aufzuheizen.
Wenn die Anlage kontinuierlich und auch in Zeiten betrieben werden soll, wo überhaupt keine Sonneneinstrahlung
mehr vorliegt und die in der Wärmespeichereinrichtung 57 gespeicherte Wärme nicht mehr
ausreicht um das Fluid genügend zu erhitzen, so könnte man an der Wärmespeichereinrichtung 57 einen
Brenner oder ähnliche Heizeinrichtungen vorsehen, die das Eutektikum weiterhin auf einer Temperatur halten,
die zur Erhitzung des die Rohrschlangen 59 durchströmenden Fluids ausreichend ist. Diese zusätzliche
Beheizung erfolgt solange bis die Sonnenenergie wieder ausreicht um das Fluid in dem Verdampfer 53 genügend
zu erhitzen. In der Regel reicht jedoch die in der Wärmespeichereinrichtung 57 im Eutektikum 61 gespeicherte
Wärme dazu aus, den Genera^-r 69 für mehrere Stunden zu betreiben. Zusätzlich kanu dann auch noch
Stromenergie aus den Akkumulatoren entnommen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen, mit einer der Sonnenbewegung
nachführbaren Linse, mit einem in deren Brennebene angeordneten Verdampfer zwecks Verdampfung
eines Fluids, mit einer Arbeitsmaschine, in der das Fluid zur Leistung von Arbeit expandiert wird, mit
einer Maschine zum Umformen der geleisteten Arbeit in elektrische Energie und mit einer
Wärmespeichereinrichtung zum Speichern momentan nicht gebrauchter Wärmeenergie und Abgeben
der gespeicherten Wärmeenergie bei späterem Bedarf, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmespeichereinrichtung (57) zur Durchleitung des Fluiddampfes ausgebildet und zwischen dem
Verdampfer (53) und der Arbeitsmaschine (65) angeordnet ist, um zumindest einen Teil der
Fluidwärme während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung aufzunehmen und die aufgenommene
Wärmeenergie während Perioden geringerer als der maximalen Sonneneinstrahlung in das Fluid zurückzuführen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmespeichereinrichtung (57) durch ein eutektisches Material gebildet wird, das während
Perioden maximaler Sonneneinstrahlung von dem durchgeleiteten Fluiddampf geschmolzen und während
Perioden geringerer als der maximalen Sonneneinstrahlung seine Schmelzwärme in das
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