DE2937529C2

DE2937529C2 - Sonnenkraftwerk

Info

Publication number: DE2937529C2
Application number: DE2937529A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8521 Hannberg Franck
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1983-05-11
Also published as: IT1132818B; DE2937529A1; US4546758A; ES495087A0; FR2465102A1; FR2465102B1; IT8024616A0; GB2060860A; GB2060860B; ES8105827A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Sonnenkraftwerk mit einem Feld von Spiegeln, die tim den Fuß eines Turmes herum angeordnet sind, der an seinem oberen Ende in einem Hohlraum einen Solarerhitzer trägt, weicher durch die vom Spiegelfeld reflektierte und konzentrierte Strahlung durch eine Einstrahlungsöffnung in einer Wand des Hohlraums aufgeheizt wird und zur Nutzung der Strahlungswärme an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist, sowie mit einem die Einstrahlungsöffnung außerhalb des Hohlraums ringförmig vmgeb«;nden berührten Strahlungswärmetauscher, der an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist.

Ein derartiges Sonnenkraftwerk ist aus den veröffentlichten Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 75 36 921 bekannt Der Solarerhitzer dieses bekannten Sonnenkraftwerkes wird durch die Rohre eines Sonnenkessels gebildet, der von Wasser durchflossen ist und der sich in einem den Hohlraum für den Solarerhitzer bildenden Gehäuse auf dem Turm befindet In diesem Gehäuse befindet sich auch die Einstrahlungsöffnung für die vom Spiegelfeld reflektierte und konzentrierte Sonnenstrahlung. Hinter dieser Einstrahlungsöffnung verjüngt sich das Gehäuse kegelstumpfartig, dort ist auch auf der kegelstumpfartigen Gehäuseaußenseite der der Einstrahlungsöffnung zugeordnete berührte Strahlungswärmetauscher in Form einer räumlichen Rohrspirale angeordnet die in parallel angeordnete Äste unterteilt ist Diese räumliche Rohrspirale ist mit einer kegelstumpfförmigen Scheibe aus Glas, das innen zum Teil verspiegelt ist, außen auf dem Gehäuse abgedeckt.

Soll die vom Spiegelfeld reflektierte Einstrahlung möglichst vollständig vom durch das Gehäuse gebildeten Hohlraum aufgenommen und die Rückstrahlung, die vom Hohlraum ausgeht, minimiert werden, damit die Verluste insbesondere bei höheren Temperaturen, wie sie für thermodynamische Kreisprozesse erwünscht sind, den Wirkungsgrad des Sonnenkraftwerkes nicht verringern, muß man bemüht sein, die Einstrahlungsöffnung in der Wand des Gehäuses, das den Hohlraum bildet, möglichst kleinflächig zu machen. Eine solche Maßnahme ist den Gebrauchsmusterunterlagen nicht entnehmbar. Im Vergleich zum Hohlraum kleine Einstrahlungsöffnungen sind jedoch bekannt (US-PS 32 17 702).

Eine verhältnismäßig kleinflächige Einstrahlungsöffnung erfordert jedoch eine sehr genaue Ausrichtung aller Spiegel des Spiegelfeldes, damit man einen möglichst scharf gebündelten und dem Querschnitt der Einstrahlungsöffnung genau angepaßten Brennfleck der reflektierten Strahlung erhält. Dennoch wird man in der Praxis nicht erwarten können, daß sich am Rand der Einstrahlungsöffnung eine sprunghafte Änderung der Strahlungsdichte ergibt. Statt dessen wird sich an d?.r Einstrahlungsöffnung eine statistische Verteilung der Strahlungsdichte ergeben, die auch noch die Randzone überstrahlt und damit zu Strahlungsverlusten führt.

Mit dem in Form einer räumlichen Spirale ausgebildeten StreWungswärmetauscher an der Einstrahlungiöffnung des aus den Gebrauchsmusterunterlagen bekannten Sonnenkraftwerkes und der diesen Strahlungswärmetauscher abdeckenden, verspiegelten kegelstumpfförmigen Scheibe wird zwar Strahlung an der äußeren Randzone an der Einstrahlungsöffnung ausgenutzt, diese Ausnutzung erfolgt jedoch nicht optimal, da der Strahlungswärmetauscher nicht die gesamte von den Spiegeln des Spiegelfeldes zur äußeren Randzone an der Einstrahlungsöffnung gehende Strahlung erfaßt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlungsverluste des Spiegelfeldes am Rand der Einstrahlungsöffnung optimal zu nutzen und damit den Wirkungsgrad des Sonnenkraftwerkes der eingangs erwähnten Art zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Sonnenkraftwerk der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Berohrung des Strahlungswärmetauschers unmittelbar dem ^samten Spiegelfeld zugewandt ist

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Strahlungswärmetauscher alle von Spiegeln des Spiegelfeldes ausgehenden Strahlungsverluste außen am Rand der Einsiahlungsöffnung erfaßt

Aus der USrPatentschrift 39 27 659 ist ferner ein Sonnenkessel mit Wärmetauscherrohren bekannt, die sich innerhalb des Gehäuses des Sonnenkessels auf der Rückseite eines sich zum lnnenraum des Sonnenkessels hin verjüngenden, die Einstrahlungsöffnung umgebenden kegelstumpfförmigen Gehäuseteiles befinden, das außen verspiegelt ist Die Wärmetauscherrohre sind also überhaupt nicht dem Spiegeifeld zugewandt Auch wird an der verspiegelten Außenfläche des kegelstumpfförmigen Gehäuseteiles Rückstrahlung aus dem lnnenraum des Sonnenkessels nach außen reflektiert, wo sie verlorengeht Mit dem bekannten Sonnenkcssel kann also nur ein verhältnismäßig ungünstiger Wirkungsgrad für ein Sonnenkraftwerk erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Sonnenkraftwerk hat somit einen erhöhten Anlagenwirkungsgrad, weil auch Teile der Strahlungsenergie, die bei bekannten Sonnenkraftwerken nicht erfaßt werden, als nutzbare Wärme in den Kreislauf eingebracht werden. Im gleichen Sinne wirkt eine Rückgewinnung von zusätzlichen Strahlungsverlusten, die bei Relativbewegungen des Spiegelfeldes (z. B. durch Windlasten an den Spiegeln oder durch Schwingungsbewegungen des Turmes) gegenüber der Einstrahlungsöffnung entstehen.

Die Erfindung ermöglicht ferner eine Verringerung der Anlagekosten, weil die engen Winkeltoleranzen für die Ausrichtungsgenauigkeit der Einzelspiegel des Spiegelfeldes vergrößert werden können, und die bei ungenauer Fokussierung auftretende Streustrahlung über den Rano der Einstrahlungsöffnuny hinaus dann nicht mehr im beachtlichen Umfang verloren geht.

Dabei verbleibt die nach den Gebrauchsmusterunterlagen bereits erreichte Erhöhung der Anlagensicherheit für die Turmkanzel durch eine Hitzeschildwirkung des Strahlüngswärmetausehefs, der im Störfall mit hohem Durchsatz zwangsgekühlt und damit auf einer zulässigen Höchsttemperatur gehalten werden kann.

Der Strahlungswärmetauscher ist vorteilhaft dem Querschnitt der Einstrahlungsöffnung genau angepaßt und überdeckt deren Rand auf einer Breite von mindestens einem Zehntel, vorzugsweise einem Viertel ihrer lichten Weite. Mit lichter Weite ist dabei die maximale Weite der Einstrahlungsöffnung gemeint, die

- kreisförmig, oval oder auch rechteckig sein kann. Allgemein kann dazu gesagt werden, daß die Ringfläche, die der Strahlungswärmetauscher um den Rand der Einstrahlungsöffnung herum bedecken soll, von dem Grad der erreichbaren Fokussierung und damit von der Strahlungsintensität abhängen wird, die am Rand der Einstrahlungsöffnung noch herrschen soll.

Die Rohre des Strahlungswärmetauschers können auch Wärmerohre sein. Dies sind bekanntlich längliche Hohlkörper, in denen ein Wärmetauschermedium in der flüssigen Phase durch Kapillarwirkung aus einer Kondensationszone zu einer Verdampferzone gelangt und von dort nach Wärmeaufnahme dampfförmig zu der Kondensationszone zurückströmt, wo die Wärme abgegeben wird. Die Kondensationszone der Wärmerohre liegt vorteilhaft oberhalb der Verdampfungszone, damit der Rückfluß durch Schwerkraft unterstützt wird, und zwar außerhalb der Reflexionsstrahlung. Zu diesem Zweck kann sie aus der Fiäiriic uci Vcnjäiiipiüiigiiuiic geführt, insbesondere vom Rand der Verdampfungszone zum Hohlraum hin in den Schattenbereich abgebogen sein.

Den Rohren des Strahlungswärmetauschers können flächenhafte Elemente zugeordnet sein, die den Wärmeübergang auf die Rohre beeinflussen. So kann man zum Beispiel durch Reflexionsflächen dafür sorgen, daß die Rohre des Strahlungswärmetauschers, im intensitätsschwachen randfernen Bereich des Strahlungswärmetauschers auf eine ähnlich hohe Temperatur wie im randnahen Bereich gebracht werden. Andererseits kann man durch abdeckende Flächen dafür sorgen, daß Strahlungsenergie aus dem randnahen Bereich durch Wärmeleitung zu randferneren Dereichen des Strahlungswärmetauschers gelangt

Zu flächenhaften Elementen, die die Wärmeaufnahme des Strahlungswärmetauschers verbessern, gehören auch Rippen, die in bekannter Weise die Rohre quer zu ihrer Längsrichtung, insbesondere spiralig umgeben. Ferner können die flächenhaften Elemente dazu dienen, die Erwärmung der Rohre des Strahlungswärmetauschers zu vergleichmäßigen, d. h. Wärmeenergie von der dor Reflexionsstrahlung zugekehrten Seite zu der dieser abgekehrten Rückseite der Rohre zu bringen.

Die Oberflächen des Strahlungswärmetauschers können selektiv absorbierende und emittierende Beschichtungen aufweisen. Mit solchen Beschichtungen, die durch spezielle Oberflächenbehandlungen auf das die Rohre des Wärmetauschers bildende Grundmetall aufgebracht werden, sorgt man dafür, daß die Strahlungsaufnahme der erhitzten Teile des Wärmetauschers maximiert u.id die Strahlungsabgabe minimiert wird. Dabei bezieht sich die Möglichkeit der Beschichtung nicht nur auf die Rohre selbst sondern auch auf die diesen zugeordneten flächenhaften Elemente.

Dem Strahhingswärmetauscher können ferner photoelektrische Halbleiterelemente, sogenannte Solarzellen, zugeordnet werden, die vorzugsweise durch dessen Rohre zwangsgekühlt werden, damit ihre Temperatur im photoelektrisch günstigen Bereich bleibt Auf diese Weise kann man auch verhältnismäßig schwache Strahlungsanteile am randfernen Ende des Strahlungswärmetauschers noch zur Energiegewinnung heranziehen.

Im übrigen können verschiedene Ausführungen von Rohren und ihnen zugeordneten flächenhaften Elementen auch kombiniert werden. Deswegen kann man allgemein sagen, daß sowohl die Materialeigenschaften aJs auch die geometrische Anordnung der Oberflächen des Strahlungswärmetauschers so gewählt wird, daß durch die Wechselwirkung der Lichtabsorption, Lichtreflexion, Lichtstreuung, Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Konvektion die gewünschte photothermische Umwandlung von Strahlung in Nutzwärme, die mit dem Kühlmittel abführbar ist, maximiert wird. Dabei gilt in der Regel, daß die Rohrflächen mit selektiv absorbierenden Beschichtungen versehen werden, die im sichtbaren Strahlungsbereich stark absorbieren, im infraroten ίο Strahlungsbereich aber nur wenig emittieren, während die den Rohren zugeordneten flächenhaften Elemente je nach ihrer Aufgabe ein gleiches oder auch ein umgekehrtes Strahlungsverhalten aufweisen können.

Der Strahlungswärmetauscher kann zur Verringerung konvektiver Verluste mit einer Glasabdeckung versehen sein, die hochtemperaturfest, durch Dehnungsfugen segmentiert, ein- oder zweilagig und mit einer seitlichen Randabdichtung ausgeführt ist. Die Glasoberiiächeri körinen zur Verringerung der Wärmestrahlungsverluste durch selektive Beschichtung im infraroten Wärmestrahlungsbereich wenig durchlässig gemacht sein, während sie im sichtbaren Strahlungsbereich gut durchlässig sind. Dabei wird man die Glasabdeckung der Form des Strahlungswärmetauschers anpassen.

Die Rohre des Strahlungswärmetauschers können mit Dehnungskompensatoren vrsehen und über Festpunkte fixiert sein. Damit kann man den im Betrieb unvermeidlichen Wärmedehnungen am günstigsten Rechnung tragen. Die den Rohren gegebenenfalls zugeordneten flächenhaften Elemente, die den Rand der Einstrahlungsöffnung umgeben, können dagegen längs des Randes und/oder quer dazu durch Dehnungsfugen unterteilt sein. Dadurch ergeben sich Sektoren oder Segmente, so daß die an diesen Einzelteilen auftretenden Wärmedehnungen beherrschbar sind.

Der Strahlungswärmetauscher kann, wie schon vorher ausgeführt, ein zusätzliches Bauelement sein, das an der spiegelfeldseitigen Außenwand des Hohlraum-Solarerhitzers befestigt wird, so daß er in einer Fabrik gefertigt, mindestens aber vorgefertigt werden kann und auch leicht auszuwechseln ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Strahlungswärmetauscher als Bestandteil der Hohlraumwand in der Ebene der Einstrahlungsöffnung angeordnet ist. Hierdurch kann man insbesondere erreichen, daß er sowohl direkt durch die Reflexionsstrahlung des Spiegelfeldes als auch durch die Strahlung im Hohlraum erhitzt wird. Im Prinzip wird man bemüht sein, die Form des so Strahlungswärmetauschers im Interesse einer leichten Herstellung möglichst einfach zu wählen. Es kann aber auch durchaus vorteilhaft sein, wenn die Rohre des Strahlungswärmetauschers als dreidimensionale räumlich gekrümmte Ringfläche um die Einstrahlungsöffnung herum angeordnet sind. Man kann damit erreichen, daß die über den Rand hinausreichende Strahlung, die mit dem Strahlungswärmetauscher ausgenutzt werden soll, unter besonders günstigen Winkeln eintrifft. Im übrigen können im Rahmen der Konfiguration des Strahlungs-Wärmetauschers gemäß Patentanspruch 1 seine Rohre vorteilhaft mehrlagig und gegeneinander versetzt angeordnet sein.

Die Rohre des Strahlungswärmetauschers können vorteilhaft zu einem Rohrbündel zusammengefaßt sein, das längs des Randes der Emstrahlungsöfrnung oder quer dazu verläuft. Die Rohre des Rohrbündels werden dann parallel durchströmt und durch Sammelleitungen mit einer gemeinsamen Zu- bzw. Ableitung verbunden.

Dabei ergibt sich für den Fall der Strömuiigsrichtung vom randfernen zum randnahen Bereich eine maximale Temperatur des Kühlmittels, weil die Strahlungsintensität und damit d'e Temperatur am Rand der Einstrahlungsöffnung am größten ist. Strömt das Kühlmittel dagegen umgekehrt vom Rand zum randfernen Bereich des Strahlungswärmetauschers, so erhält man eine Ma;i«flierung der Wärmeaufnahme, weil die Grädigkeit größei ist, d. h. der Unterschied zwischen der Temperatur des Kühlmittels und der Rohrwandtemperatur. Deshalb kann es zweckmäßig sein, die Sfrömungsrichtung des Kühlmittels im Strahlungswärmetauscher bezogen auf die Einstrahlungsöffnung umkehrbar zu gestalten. Zu diesem Zweck kann man unterschiedliche AnschluQleitungen mit steuerbaren Ventilen vorsehen. Im übrigen kann man etwa aus Gründen der Herstellung, Wärmeleistung, Dehnungskompensation usw auch Rohrgeometrien wählen, die spiralie. längs oder quer m.äandrierend o'ler anderweitig nach bekannten Formen des Dampferzeugerbaus verlaufen und mit ebenfalls bekannten Kompensationsmitteln spannungsfrei angeordnet sind.

Im Normalfall wird man als Strahlungswärmetauscher im Sinne der Erfindung mehrere Rohrbündel vorsehen, die jeweils einen Teil der randnahen Ringlläche bedecken. Diese Rohrbündel sind vorteilhaft nach der Intensität der auf sie entfallenden Reflexionsstrahlung unterschiedlich parallel oder in Reihe zu schalten. Dies kann zum Beispiel tageszeitlich geändert werden, um die morgens, mittags und abends unterscr.sdliche Strahlungsintensität jeweils optimal in den Prozeß einkoppeln zu können. Darüber hinaus können die verschiedenen Rohrbündel je nach der Temperatur des Kühlmittels unterschiedlich als Vorwärmstrecke oder Verdampferstrecke oder Überhitzerstrecke eingesetzt sein.

Bei der Verwirklichung der Erfindung sollte mindestens ein Rohr des Strahlungswärmetauschers als Meßleitung dienen. Zu diesem Zweck kann es mit Meßfühlern für Temperatur und Massenstrom versehen sein, um eine direkte kalorimetrische Bestimmung und/oder Überwachung des differentiellen Intensitätsverlaufs der Reflexionsstrahlung in einem bestimmten Abstand vom Rand zu ermöglichen. Vorteilhaft kann man mehrere oder auch alle Rohre des Strahlungswärmetauschers als Meßleitung ausbilden bzw. schalten, und zur Ermittlung der über den Rand der Einstrahlungsöffnung hinausgehenden Reflexionsstrahlung benutzen. Auf diese Weise kann man auch die integrale Intensität der über den Rand hinausgehenden Strahlung, die ohne die Erfindung zum Teil als Strahlungsverlust zu bezeichnen wäre, ermitteln, so daß die volle Intensität der gesamten Spiegelfeldeinstrahlung meßbar wird.

Ferner können die Meßleitungen Teil eines vorzugsweise mit einem Prozeßrechner ausgestatteten Regelkreises zur Optimierung der Wärmeverwertung des Strahlungswärmetauschers sein. Mit einem solchen Prozeßrechner kann man dafür sorgen, daß die vom Strahlungswärmetauscher gewonnene, tageszeitlich veränderliche Sonnenwärme mit konstanten oder variablen Temperaturniveaus und entsprechend angepaßtem Massenstrom des Kühlmittels in einen Gas- und/oder Dampfprozeß jeweils am zweckmäßigsten eingekoppelt wird. Man kann so die tägliche Kreislaufarbeit maximieren und damit den mittleren Jahreswirkungsgrad verbessern. Der gleiche Prozeßrechner kann auch dazu dienen, in Zusammenarbeit mit dem Strahlungswärmetauscher über dessen Meßleitungen eine Temperatur-Grenzwertüberwachung durchzuführen und bei Störfällen die Schnell-Defokussierung des Spiegelfeldes zu veranlassen, um die Sicherheit der Anlage zu gewährleisten.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt.

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Sonnenkraftwerkes mit einem Turm,

ίο Fig. 2 die typische Verteilung der Reflexionsstrahlung im Bereich einer Einstrahlungsöffnung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Hohlraum-Solarerhitzer und die Einstrahlungsöffnung mit dem Strahlungswärmetauscher nach der Erfindung,

Fig. 4 einen der Fig. 3 ähnlichen Querschnitt mit einer Schaltung zur Regelung des internen Strahlungshohlraums durch den externen Strahlungswärmetauscher,

Fig. 5 das Rohrbündel eines Strahlungswärmetau-

schers mit einer parallel zum Rand der hinstrahiungsöfinung verlaufenden Strömungsrichtung,

Fig. 6 ein Rohrbündel eines Strahlungswärmetauschers mit einer im wesentlichen quer zum Rand der Einstrahlungsöffnung verlaufenden Strömungsrichtung,

Fig. 7 eine Ausführungsform des Strahlungswärmetauschers mit Wärmerohren,

Fig.8 eine mögliche Unterteilung einer einem Strahlungswärmetauscher zugeordneten Ringfläche und

F i g. 9 ein Schaltungsbeispiel für Einkopplungsmöglichkeiten der mit einem Strahlungswärmetauscher gewonnenen Nutzwärme in einen Gas- und Dampfprozeß.
Das in Fig. 1 dargestellte Sonnenkraftwerk umfaßt einen Turm 1, der sich zum Beispiel um mindestens vierzig Meter über den Erdboden 2 erhebt. Der Turm 1 trägt an seinem oberen Ende 3 einen oder mehrere Hohlraum-Solarerhitzer 4 und 5. Die Solarerhitzer sind im Prinzip Bündel flächenhaft verteilter Rohre, die Sonnenwärme aufnehmen und an ein die Rohre durchströmendes Kühlmittel abgeben. Zu dieser.i Zweck sind die Solarerhitzer in Parallelschaltung an die Druckleitung 6 eines Kompressors 7 angeschlossen, der beim Ausführungsbeispiel Luft als Kühlmitte! fördert.

Der Kompressor 7 ist über eine Welle 8 mit einer Gasturbine 9 verbunden. Zu dieser führen die HeiOgasleitungen 11 und 12 der beiden Snlarerhitzer 4 und 5. Das daraus austretende und die Gasturbine 9 antreibende heiße Gas (Luft) passiert im Verlauf seines Gaskreises 13 nach der Gasturbine 9 einen Wärmetauscher 14 eines Dampfkreislaufes 15, bevor es über einen Abluftkamin 16 aus der Kammer 3 austritt. Der Gaskreislauf 13 schließt sich dann über die freie Atmosphäre, aus der der Kompressor 7 ansaugt

Von dem Dampfkreislauf 15 ist zu sehen, daß die von dem als Dampferzeuger dienenden Wärmetauscher 14 nach unten führende Frischdampfleitung an einer am Erdboden 2 angeordneten Dampfturbine 17 endet Aus dieser austretender Dampf wird mit einer Leitung 18 in einen Trockenkühlturm 19 geführt, der mit dem Turm 1, wie dargestellt, baulich vereinigt ist Dort kondensiert das Kühlmittel und gelangt als Speisewasser wieder zum Wärmetauscher 14.

Die Dampfturbine 17 treibt einen elektrischen

Generator 20 mit einer Leistung von zum Beispie! 6 MWe. Mit der Welle 8 der Gasturbine 9 ist außer dem Kompressor 7 noch ein Generator 21 mit einer Nennleistung von zum Beispiel 14 MWe verbunden.

Die Solarerhitzer 4 und 5 werden von zwei symmetrischen Spiegelfeldsegmenten beaufschlagt, die am Fuß des Turmes 1 angeordnet sind. Davon sind in Fig. 1 nur für ein Spiegelfeldsegment 23 die schematisch dargestellten Einzelspiegel 24, 25 und 26 gezeichnet, welche die parallel einfallenden Sonnenstrahlen 27 als gebündelte Reflexionsstrahlung 28 durch eine Einstrahlung?>iffnung 29 in einer Hohlraumwand 30 auf den Solarerhitzer 4 richten. Eine gleichermaßen gebündelte Reflexionsstrahlung 32 beaufschlagt durch eine zweite Einstrahlungsöffnung 33 den Solarerhitzer 5.

Die Fig. 2 zeigt in vereinfachter Darstellung die Hohlraumwand 30 mit der Öffnung 29 und die darauf einfallende Reflexionsstrahlung 28, deren lokale Intensitat in Form einer Gauß'schen Kui ve 35 unter der Annahme einer rotationssymmetrischen räumlichen Verteilung aufgetragen ist. Man erkennt, daß die Intensität im Bereich der strichpunktiert dargestellten Achse 36 der kreisförmigen Einstrahlungsöffnung 29 ihr 2η Maximum hat, an den Flanken jedoch nicht sprungartig Null wird, sondern auch am Rand 38 der Einstrahlungsöffnung 29 noch einen mit 39 bezeichneten Intensitätswert von zum Beispiel V« der maximalen Intensität hat. Die über den Rand 38 hinausgehende Strahlung, die in Fig.2 durch den Zwickelbereich 40 unter der Intensitätskurve 35 dargestellt ist, hat beim Ausführungsbeispiel als Integral der Kurve 35 etwa ein Zehntel der Größe der durch die Einstrahlungsöffnung 29 tretenden Strahlung.

Die Fig.3 zeigt in einem Horizontalschnitt einen Hohlraum-Solarerhitzer 4, der mit sechseckigem Querschnitt 41 ausgeführt ist und der an der Turmspitze des Sonnenkraftwerkes nach F i g. 1 angeordnet ist. Der Hohlraum 41 enthält eine innere Bohrung 42, die, wie die Fig.3 zeigt, insgesamt einen U-förmigen oder angenähert halbkreisförmigen Querschnitt hat, weil die vertikal verlaufenden Rohre 42 mit drei Rohrwänden einen stegförmigen Bereich 43 und zwei symmetrisch zur Achse 36 liegende Schenkel 44 und 45 bilden. Steg 43 und Schenkel 44 und 45 sind Reflexicnsflächen 46, 47 uiid 48 zugeordnet.

Der Rohrwand 43 des Solarerhitzers 4 liegt die Einstrahlungsöffnung 29 in der Hohlraumwand 30 gegenüber, für deren Rand 38 rechts und links der strichpunktiert gezeichneten Mittellinie, die mit der Achse 36 zusammenfällt, zwei Ausführungsformen gezeichnet sind. Der Einstrahlungsöffnung 29 ist ein Strahlungswärmetauscher 50 zugeordnet, der die Einstrahlungsöffnung 29 ringförmig umgibt.

Bei der Ausführungsform auf der linken Seite der Fig.3 umfaßt der Strahlungswärmetauscher 50 ein zweilagiges Bündel von versetzt angeordneten Rohren 51, wobei die Lagen auf der Außenseite der Hohlraumwand 30, parallel zu dieser verlaufend, angeordnet sind. Die Rohre 51 sind mit einer Glasabdeckung 52 versehen. Diese trägt auf ihrer den Rohren zugewandten Seite eine Beschichtung 53, die eine selektive Durchlässigkeit hat Erwünscht ist eine möglichst geringe Durchlässigkeit im infraroten Strahlungsbereich, während im sichtbaren Strahlungsbereich die Durchlässigkeit so groß wie möglich sein soll, damit die Energie der Reflexionsstrahlung 28 zu den Rohren 51 gelangt.

Ferner besitzt der Strahlungswärmetauscher 50, wie der Querschnitt nach Fi g. 3 auf der linken Seite zeigt, auf der der Hohlraumwand 30 zugekehrten Seite ein flächenhaftes Element 54, das aus keramischem Material oder aus Metall besteht und die Aufgabe hat, die Strahlung, soweit sie an den Rohren 51 vorbeigeht oder auch von diesen at.-igeht, durch direkte Reflexion oder durch Streuung an die Rohre 51 zurückgelangen zu lassen. Gleichzeitig kann das flächenhafte Element 54, insbesondere in der Form einer Keramikplatte, eine Wärmeisolierung bilden, wenn dies gewünscht wird. Durch Randteile 55 und 56 ist für eine seitliche Abdichtung des Strahlungswärmetauschers 50 gesorgt.

Bei der Ausführungsform nach der rechten Seite der F i g. 3 ist ein zweilagiges Rohrbündel 60 des Strahlungswärmetauschers 50 anstelle der Hohlraumwand 30 angeordnet. Das Rohrbündel 60 wird deshalb, wie der Pfeil 28 andeutet, einmal direkt von der Reflexionsstrahlung 28 des Spiegelfeldes 23 beaufschlagt. Darüber hinaus ist es aber auch der durch den Pfeil 61 angedeuteten Rückstrahlung aus dem Hohlraum-Solarerhitzer 4 ausgesetzt.

Bei beiden Ausführungsformen nach F i g. 3 ist der Strahlungswärmetauscher 50 ein ebenes Gebilde, das ringförmig in der Ebene der Einstrahlungsötfnung 29 liegt. Seine Breite B ist etwa ein Drittel des Durchmessers der Einstrahlungsöffnung, der in der Praxis rund 6 m beträgt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 umfaßt in Übereinstimmung mit Fig. 3 einen Hohlraum 41 mit drei im Querschnitt U-förmig angeordneten Rohrwänden 43, 44, 45, die durch die Einstrahlungsöffnung 29 in der Hohlraumwand 30 beaufschlagt werden. Der der Einstrahlungsöffnung 29 zugeordnete Strahlungswärmetauscher 50 umfaßt wiederum ein zweilagiges Bündel 62 versetzt angeordneter Rohre 51. Die Lagen liegen jedoch nicht in der Ebene der Einstrahlungsöffnung 29, sondern sie sind geneigt dazu angeordnet, wie die F i g. 4 mit dem Horizontalschnitt durch die Mitte der Einstrahlungsöffnung 29 erkennen läßt. Daraus ergibt sich eine dreidimensionale, also räumliche Anordnung des Strahlungswärmetauschers 50.

Ferner zeigt die Fig.4, daß dem zweilagigen Rohrbündel 62 ein flächenhaftes Element 63 zugeordnet ist, das als Reflexions- oder gegebenenfalls Streufläche, eventuell auch als Wärmeleitfläche für die Strahlung wirkt, die die Rohre 51 passiert oder von diesen ausgeht. Das flächenhafte Element 63 besteht aus Metall und trägt auf der dem Rohrbündel 62 abgekehrten Seitp Rohre 64 in gut wärmeleitendem Kontakt, die mit den Rohren 51 zu einem gemeinsamen Kühlmittelkreis zusammengeschaltet sein können.

Man erkennt aus F i g. 4 ferner, daß der Strahlungswärmetauscher 50 in den Kühlmittelkreis des Solarerhitzers 4 unterschiedlich eingekoppelt werden kann. Je nachdem, welche der dargestellten sechs Ventile 65 bis 70 geöffnet oder geschlossen sind, kann der Strahiungswärmetauscher den Rohrwänden 44 und 45 der Schenkel des Solarerhitzers 4 entweder paralielgeschaltet oder in Reihe zugeordnet werden. Damit kann man tageszeitlich unsymmetrische Beaufschlagungen des Solarerhitzers 4 ausgleichen. Man erreicht dadurch eine Verminderung von Wärmespannungen und eine gleichmäßigere Ausgangstemperatur für den Kühlmittelstrom der verschiedenen Rohrwände 44,45.

Die F i g. 5 zeigt in einer vereinfachten Darstellung, daß der der Einstrahlungsöffnung 29 zugeordnete Strahlungswärmetauscher 50 ein Bündel von Rohren 51 umfaßt, die zu einer einzigen Kühlmittelschleife in Reihe geschaltet sind. Die Rohre 51 sind dem strichpunktiert dargestellten Rand 38 der Einstrahlungsöffnung 29 angepaßt, sie verlaufen parallel zu ihm. Sie sind mit Festpunkten 72 am einen Ende starr festgelegt Am

anderen Ende sind Gleitpunkte 73 zur Befestigung vorgesehen, so daß sich die Rohre 51 bei Erwärmung in ihrer Längsrichtung unbehindert ausdehnen können.

Die F i g. -i zeigt ferner in scherr.atischer Darstellung, daß die Anschlußleitungen 74 und 75 des Strahlungswärmetauschers 50 in umkehrbarer Strömungsrichtung mit Kühlmittel beaufschlagt werden können. Man kann also zum Beispiel Luft als gasförmiges Kühlmittel, wie das Pfeilpaar 76 zeigt, so durch den Strahlungswärmetauscher 50 strömen lassen, daß sie vom randnahen Bereich zu randferneren Bereichen gelangt, bevor sie aus dem Strahlungswärmetauschcr 50 austritt. Damit erreicht man die größtmögliche Kühlung, d. h. Wärmeaufnahme im randnahen Bereich. Nach einer Umschaltung kanr, das Kühlmittel aber auch gemäß dem Pfeilpaar 77 zunächst in die randfernen Rohre 51 und durch diese zum randnahen Bereich strömen, bevor es aus dem randnahen Bereich mit der höchstmöglichen Temperatur austritt. Die Richtung der Rohre 51 verläuft \n beiden Fallen, wie schon erwäimi, parallel zürn "and 38.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig.6 ist der Strahlungswärmetauscher 50 dagegen so ausgebildet, daß Rohre 80 mit einer der Breit', der Ringfläche entsprechenden Länge quer zu dem strichpunktiert angedeuteten Rand 38 verlaufen. Bei der dargestellten Kreisform der öffnung 29 verlaufen die Rohre 80 radial. Dabei sind nach den Pfeilen der F i g. 6 Zuflußleitungen 81 vorgesehen, die zum randnahen Teil des Strahlungswärmetauschers 50 führen, der durch eine Sammelleitung 82 ₆egeben ist. Die Abfluß:eitungen 83 sind einer randfernen Sammelleitung 84 zugeordnet. Diese begrenzt die vom Strahlungswärmetauscher 50 abgedeckte Ringfläche, die den Rand 38 der Einstrahlungsöffnung 29 umgibt, nach außen. Daraus wird ferner ersichtlich, daß die Breite des Strahlungswärmetauschers auch hier weit mehr als ein Zehntel der durch den Durchmesser gegebenen lichten Weite der Einstrahlungsöffnung 29 beträgt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.6 ist die Breite der Ringfläche wiederum etwa ein Drittel dieses Durchmessers.

Durch die Zu- und Ableitungen 81, f»3, die im übrigen auch für die umgekehrte Strömungsrichtung verwendet werden können, ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 eine quadrantenweise Unterteilung der Ringfläche des Strahlungswärmetauschers 50, die für den Ausgleich von Wärmedehnungen vorteilhaft ist. Statt dessen oder zusätzlich kann man auch Kompensatoren in Form von Metallbalgen zum Ausgleich von Wärmedehnungen einsetzen.

Die Fig.7 zeigt schematisch die Verwendung von Wärmerohren 85 als Elemente eines Strahlungswärmetauschers 50. Die Wärmerohre 85 verlaufen mit ihrer Verdampferzone 86 parallel zu dem strichpunktiert angedeuteten Rand 38 der Einstrahlungsöffnung 29. Die einem Wärmetauscher 87 zugeordnete Kondensationszone liegt oberhalb der Verdampferzone 86. Entgegen der Darstellung der Fig.7 ist sie aus der Ebene der Verdampferzone abgewinkelt, so daß die Wärmetauscher 87 »hinter« der Verdampferzone 86, also im Schattenbereich dieser Zone liegen, bezogen auf die senkrecht zur Zeichnungsebene einfallende Reflexionsstrahlung 28. Die mit den Sekundärleitungen 88 der Wärmetauscher 87 abzuführende Nutzwärme wird wiederum in den Kühlkreis der Solarerhitzer 4, eingekoppelt Sie könnte aber auch an das den Dampferzeuger 14 nach F i g. 1 durchströmende Speisewasser abgegeben werden. Dafür werden später anhand der Fig.9 noch verschiedene Möglichkeiten der Entkopplung in dem Dampfprozeß des Sonnenkraftwerkes beschrieben.

In F i g. 8 ist zu sehen, daß die die Einstrahlungsöffnung 29 umgebende Ringfläche des Wärmetauschers 50

längs Trennlinien 90 unterteilt werden kann, die beim Ausfüi.rungsbeispiel radial, allgemeiner gesagt, quer zum Rand 38 verlaufen. Eine weitere Unterteilungsmöglichkeit ist durch eine Trennlinie 91 angedeutet, die parallel zum Rand 38, allgemeiner längs des Randes,

verläuft, so daß Segmente entstehen.

Die Trennlinien 90 und 91 können zum Beispiel Dehnungsfugen in metallischen oder keramischen Flächen sein, die den Rohren des Wärmetauschers 50 zugeordnet sind. Ebenso kann es sich um Aufteilung

15 ?iner anhand der F i g. 3 beschriebenen Glasabdeckung des Strahlungswärmetauschers 50 handeln. Schließlich kann die durch die einzelnen Sektoren und Segmente gegebene Unterteilung der Ringfläche des Strahlungswärmetauschers 50 in Abschnitte 93 aber auch als Form vor; einzelner. Rohrbündel^ verstanden werden, di? ?>.'■■ optimalen Ausnutzung der unterschiedlichen Strahlungsintensität, wie sie aus F i g. 2 hervorgeht, durch Verbindungsleitungen mit steuerbaren Ventilen zur Optimierung des Wirkungsgrades oder der Wärmeauf-

nähme unterschiedlich in Reihe oder parallel geschaltet werden.

In F i g. 8 ist ferner angedeutet, daß jedem Abschnitt 93 des Strahlungswärmetauschers 50 ein Rohr 94 als Meßleitung zugeordnet ist. Das Rohr 94 liegt beim Ausführungsbeispie! im mittleren Bereich jedes Abschnittes 93. Es ist mit Sensoren für Temperatur und Massenstrom versehen, so daß die Wärmeaufnahme ermittelt werden kann, die eine Messung der lokalen Strahlungsintensität gestattet. Der oder die elektrischen Meßwerte der Sensoren werden dann über Leitungen 95 zu einem nicht weiter dargestellten Prozeßrechner übertragen. Vor. diesem kann die Einkopplung der auf den Randbereich entfallenden Sonnenwärme und dami: der Wirkungsgrad des Sonnenkraftwerkes durch die Steuerung der einzelnen Abschnitte 93 des Strahlungswärmetauschers 50 optimiert werden.

Außerdem kann der gleiche Prozeßrechner die Steuerung der Einzelspiegel 24,25,26 usw. beeinflussen, damit die auf den Randbereich fallende Strahl· -ng den gewünschten Wert, gegebenenfalls auch einen zulässigen Grenzwert, nicht überschreitet. Für den Störfall, zum Beispiel für den Ausfall der Kühlmittelversorgung oder der Stelleinrichtungen der Spiegel 24 bis 26, kann der Prozeßrechner ferner Hilfsmaßnahmen einleiten. Zu diesem Zweck kann der Strahlungswärmetauscher zum Beispiel bei Überhitzung mit einem verstärkten Kühlmittelstrom beaufschlagt werden.

Die über die Meßleitungen 94 angeregten oder unmittelbar eingeleiteten Hilfsmaßnahmen bei Störfällen können ferner für den FaIL daß das Kühlmittel ausfällt, darin bestehen, daß die Reflexionsstrahlung 28 durch Verstellung der Spiegel 24,25,26 aus dem Bereich des Turmes 1 gelenkt wird. Unter Umständen kann auch eine andere Kühlmittelquelle in Betrieb genommen werden.

Ferner können die Meßleitungen 94 zur Ermittlung der gesamten Strahlungsleistung des Spiegelfeldes eingesetzt werden, sofern die Relation der durch die Emstrahlungsöffnung in den Hohlraum 4t eintretenden Strahlung hn Verhältnis zu der Strahlung 40 bekannt ist, die auf den Strahlungswärmetauscher 50 wirkt Zu diesem Zweck kann auch der gesamte Strahlungswärmetauscher 50 eingesetzt werden.

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Die F i g. 9 zeigt einen Rohrplan des Sonnenkraftwerkes nach Fig. 1, aus dem die verschiedenen Einkopplungsmöglichkeiten des Strahlungswärmetauschers 50 zur Verwertung seiner Nutzwärme in den vorhandenen Gas- und Dampfkreifläufen 13,15 hervorgehen.

Die Gasturbine 9 treibt mit ihrer Welle 8 den Kompressor 7, der mit einer Ansaugleitung 100 atmosphärische Luft ansaugt und von seiner Druckseite aus über eine Leitung 101 in eine Brennkammer 102 zur fossilen Zusatzbefeuerung drückt. Die Druckleitung 101 führt hinter der Brennkammer 102 zum Hohlraum-Solarerhitzer 4,5 und von diesem mit dem Leitungszweig 103 zur Gasturbine 9, die mit 8 bar und 800⁰C beaufschlagt wird. Das aus der Gasturbine 9 mit 380° C austretende entspannte Heißgas passiert dann den Wärmetauscher 14, der nach F i g. 9 dreiteilig ausgebildet ist.

Der erste Teil 105 des Wärmetauschers 14 wirkt als Oberhiizer. Der Teil 106 des Wärmetauschers 14 dient als Verdampfer. Nach einem dritten Teil 107 des Wärmetaus-hers 14, der als Vorwärmer wirkt, verläßt die auf 150° C abgekühlte Luft über die Auslaßleitun<j 16 das Sonnenkraftwerk in die Atmosphäre.

Die Dampfturbine 17 mit dem Generator 20 ist zweistufig ausgebildet Aus dem Niederdruckteil führt eine Auslaßleitung 110 zu dem von dem Trockenkühlturm 19 gebildeten Kondensator. Aus diesem wird das Speisewasser mit einer Pumpe 111 in einen Speisewasserbehälter 112 geführt In den Speisewasserbehälter 112 führt auch eine Auslaßleitung 114 des Hochdruckteils, die als Anzapfleitung zum Vorwärmen des Speisewassers dienen kann.

Aus dem Speisewasserbehälter 112 kann das Speisewasser über eine Förderpumpe 115 in den Vorwärmer 107 gefördert werden. Der Vorwärmer ist seinerseits über eine Leitung 116 mit einer Dampftrommel 117 verbunden. Über ein Ventil 118 und einen Leitungszweig 119 steht er ferner mit der Anschlußleitung 120 des Strahlungswärmetauschers 50 in Verbindung.

Aus der Trommel 117 kann eine Pumpe 121 Speisewasser mit Sättigungstemperatur in den Verdampfer 106 fördern. Dieser ist über eine Leitung 122 mit dem Dampfraum der Trommel 117 verbunden, an den über eine Leitung 123 der Überhitzer 105 angeschlossen ist. Aus dem Überhitzer 105 führt die Heißdampfleitung 124 zur Dampfturbine 17.

Der Strahlungswärmetauscher 50 ist mit einem

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35 Leitungszweig 126 mit einem Ventil 127 einmal mit der Heißdampfleitung 124 verbunden. Die Leitung 120 steht über ein Ventil 130 mit der Leitung 123 in Verbindung. Ein weiteres Ventil 131 schließt die Verbindung mit der Leitung 12Z Die Leitung 126 ist über eine Leitung 133 mit einem Ventil 134 mit der Druckseite der Pumpe 121 und über einen Leitungszweig 135 mit einem Ventil 136 mit der Druckseite der Pumpe 115 verbunden.

Bei der dargestellten Ausbildung der Anschlußleitungen kann der Strahlungswärmetauscher 50 in Abhängigkeit von seiner Temperatur unterschiedlich in den Dampfkreis 15 der Dampfturbine 17 eingeschaltet werden. Werden zum Beispiel die Ventile 136 und 118 geöffnet, dann wird der Strahlungswärmetauscher 50 in Parallelbetrieb zum Vorwärmer 107 mit Speisewasser beaufschlagt, das von der Speisewasserpumpe 115 über den Leitungszweig 133 in den Strahlungswärmetauscher geführt wird und über die Leitungen 119 und 116 in die Trommel 117 gelangt Die Einlaßtemperatur des Speisewassers in den Strahlungswärmetauscher 50 beträgt dann zum Beispiel nur 50⁰C.

Wird das Ventil 134 gleichzeitig mit dem Ventil 131 geöffnet dann kann der Strahlungswärmetauscher 50 parallel zum Verdampfer 106 arbeiten, weil er von der Pumpe 121 beaufschlagt wird und Dampf über das Ventil 131 in die Leitung 122 liefert Die Dampftemperatur hinter dem Strahlungswärmetauscher 50 kann hier bei 150 bis 200° C liegen.

Schließlich kann durch öffnen der Ventile 130 und 127 der Strahlungswärmetauscher 50 auch als Überhitzer gefahren werden. Hierbei wird er mit Dampf aus der Trommel 117 beaufschlagt, der dann unmittelbar in die Heißdampfleitung 124 abgegeben wird. Hier ist die Endtemperatur hinter dem Strahlungswärmetauscher 50 zum Beispiel 350° C.

Wie F i g. 4 zeigt, ist es auch möglich, den Strahlungswärmetauscher 50 an der Einstrahlungsöffnung 29 in den Gaskreis 13 einzukoppeln, wenn mit ihm genügend hohe Temperaturen zwischen beispielsweise 500 und 800°C erreicht werden können. Im Hinblick auf eine Abschirmwirkung, die mit dem Strahlungswärmetauscher 50 für das Bauwerk des Sonnenkraftwerkes beabsichtigt sein kann, können jedoch die niedrigen Temperaturen des Dampfkreises 15 besser für die Wärmeabfuhr, d. h. für die Nutzung der Sonnenwärme mit dem Strahlungswärmetauscher 50, geeignet sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sonnenkraftwerk mit einem Feld von Spiegeln, die um den Fuß eines Turmes herum angeordnet sind, der an seinem oberen Ende in einem Hohlraum s einen Solarerhitzer trägt, welcher durch die vom Spiegelfeld reflektierte und konzentrierte Strahlung durch eine Einstrahlungsöffnung in einer Wand des Hohlraums aufgeheizt wird und zur Nutzung der Strahlungswärme an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist, sowie mit einem die Einstrahlungsöffnung außerhalb des Hohlraums ringförmig umgebenden berührten Strahlungswärmetauscher, der an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Berohrung (60, 62) des Strahlungswärmetauschers (50) unmittelbar dem gesamten Spiegelfeld (23 bis 26) zugewandt ist

2. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungswärmetauscher (50) dem Querschnitt der Einstrahlungsöffnung (29) angepaßt ist und deren Rand (38) auf einer Breite von mindestens einem Zehntel, vorzugsweise einem Viertel ihrer lichten Weite überdeckt

3. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des Strahlungswärmetauschers (50) Wärmerohre (85) sind.

4. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationszone (87) der Wärmerohre (851 oberhalb der Verdampfungszone (86) außerhalb der Reflexionsstrahlung (28) liegt

5. Sonnenkraftwerk nacn einer.! der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Rohren (51) des Strahlungswärmetauschers (i)) flächenhafte Elemente (63) zugeordnet sind, die durch Wärmeleitung und/oder Rückstrahlung den Wärmeübergang auf die Rohre (51) beeinflussen.

6. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Strahlungswärmetauschers (50) selektiv absorbierende und emittierende Beschichtungen aufweisen.

7. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strahlungswärmetauscher (50) photoelektrische Halbleiterelemente zugeordnet sind, die vorzugsweise durch dessen Rohre (51) zwangsgekühlt werden.

8. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahiungswärmetauscher (50) zur Verringerung konvektiver Verluste mit einer Giasabdeckung (52) versehen ist, die hochtemperaturfest, durch Dehnungsfugen segmentiert, ein- oder zweitägig und mit seitlicher Randabdichtung (55,56) ausgeführt ist.

9. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasoberflächen zur Verringerung der Wärmestrahlungsverluste durch selektive Beschichtung (53) im infraroten Wärmestrahlungsbereich wenig durchlässig gemacht sind, während sie im sichtbaren Strahlungsbereich gut durchlässig sind.

10. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (51) des Strahlungswärmetauschers (50) mit Dehnungskondensatoren versehen und über Festpunkte (72) fixiert sind, während ihnen gegebenenfalls zugeordnete flächenhafte Elemente, die den Rand (38) der Einstrahlungsöffnung (29) umgeben, längs des Randes und/oder quer dazu durch Dehnungsfugen (90, 91) in Sektoren und/oder Segmente unterteilt sind.

11. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungswärmetauscher (50) als Bestandteil der Hohlraumwand (30) in der Ebene der Einstrahlungsöffnung (29) so angeordnet ist, daß er sowohl direkt durcL die Reflexionsstrahlung (28) als auch durch die Strahlung im Hohlraum (41) erhitzt wird.

12. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (51) des Strahlungswärmetauschers (50) als dreidimenfionale, räumlich gekrümmte Ringfläche um die Einstrahlungsöffnung (29) herum angeordnet sind.

13. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (51) des Strahlungswärmetauschers (50) mehrlagig und gegeneinander versetzt angeordnet sind.

14. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (51) des Strahlungswärmetauschers (50) zu einem Rohrbündel (60) zusammengefaßt sind, das längs des Randes (38) der Einstrahlungsöffnung (29) oder quer dazu verläuft

15. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohrbündel (60) vorgesehen sind, die jeweils einen Teil der dem Rand (38) benachbarten Ringfläche bedecken.

16. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündel (60) nach der Intensität der auf sie entfallenden Reflexionsstrahlung (28), insbesondere tageszeitlich unterschiedlich parallel oder in Reihe zu schalten sind.

17. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündel (60) nach der Temperatur des Kühlmittels unterschiedlich als Vorwärmstrecke oder Verdampferstrecke oder Überhitzerstrecke eingesetzt sind.

18. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Kühlmittels im Strahlungswärmetauscher (50) bezogen auf die Einstrahlungsöffnung (29) umkehrbar ist

19. Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rohr (51) des Strafilungswärmetauschers (50) als Meßleitung (94) dient und mit Meßfühlern für Temperatur und Massenstrom versehen ist.

20. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohre (51) des Strahlungswärmetauschers (50) als Meßleitung zur Ermittlung der über den Rand der Einstrahlungsöffnung hinausgehenden Reflexionsstrahlung ausgebildet und verteilt angeordnet sind oder daß alle Rohre (51) zur kalorimetrischen Messung der gesamten Reflexionsstrahlung schaltbar sind.

21. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßleitüngen (94) zur Steuerung des Spiegelfeldes (2?) mit einem Prozeßrechner verbunden sind.

22. Sonnenkraftwerk nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßleitungen (94) Teil eines vorzugsweise mit einem Prozeßrechner ausgestatteten Regelkreises zur Optimierung der Wärmeverwertung des Strahlungswärmetauschei's

(50) sind

23, Sonnenkraftwerk nach einem der Ansprüche t bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (5t) des Strahlungswärmetauschers (50) beim Betrieb oberhalb einer zulässigen Grenztemperatur durch eine Sicherheitsschaltung mit einem erhöhten Kühlmittelstrom beaufschlagbar sind.