WO2014037582A2 - Receiver für konzentrierte sonnenstrahlung - Google Patents

Receiver für konzentrierte sonnenstrahlung Download PDF

Info

Publication number
WO2014037582A2
WO2014037582A2 PCT/EP2013/068721 EP2013068721W WO2014037582A2 WO 2014037582 A2 WO2014037582 A2 WO 2014037582A2 EP 2013068721 W EP2013068721 W EP 2013068721W WO 2014037582 A2 WO2014037582 A2 WO 2014037582A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
receiver according
receiver
absorber
gas
temperature
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/068721
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014037582A3 (de
Inventor
Ulrich Bech
Original Assignee
Ulrich Bech
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 Ulrich Bech filed Critical Ulrich Bech
Publication of WO2014037582A2 publication Critical patent/WO2014037582A2/de
Publication of WO2014037582A3 publication Critical patent/WO2014037582A3/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/40—Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/88—Multi reflective traps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S2080/01—Selection of particular materials
    • F24S2080/011—Ceramics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/10—Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
    • F24S70/16—Details of absorbing elements characterised by the absorbing material made of ceramic; made of concrete; made of natural stone
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a receiver according to the preamble of claim 1.
  • 'CSP' Concentrated Solar Power
  • the cooling with molten salts has the advantage that they are stable up to about 600 ° C and can be used as a storage medium.
  • Test facilities with heated molten salts are planned for temperatures up to 570 ° C.
  • the required salt mixtures have solidification points> 140 ° C, which makes the required equipment for storage very expensive.
  • US Patent Application No. 2006/0174866 describes a high temperature volumetric solar receiver having a cavity for absorbing heat, a two-ply window, and an inlet and an outlet communicating with the cavity. Between the window layers, a cavity is provided, which has an outlet to the heat-absorbing cavity. Through an inlet, a fluid can be introduced into the cavity between the window layers, which passes into the cavity via the outlet. In this way, the temperature at the window can be kept low and overheating can be avoided. Through a plurality of small fluid inlets, the heat-absorbing cavity communicates with a further cavity arranged behind it, in which a material of high storage capacity is stored. As a result, energy can be produced even if the sunlight is not available for a short time.
  • US Pat. No. 3,981,151 The aim of US Pat. No. 3,981,151 is to increase the yield of agricultural crops by applying light to them at night.
  • An energy conversion system is proposed in which solar energy is focused on a latticework of refractory bricks, which then heat a stream of air drawn through the latticework. The hot air stream is then passed through a pile of pebbles, which stores the heat.
  • an energy conversion system eg, a steam or gas turbine. and then converted into electrical energy in one. This allows plants to be irradiated with artificial light during the night.
  • US 4,312,324 relates to an open solar receiver which is protected from wind.
  • the solar receiver consists of a cavity, an inlet, a heat exchanger arranged in the cavity in the form of a ceramic honeycomb structure and a frusto-conical concentrator. Sunlight reflected by a mirror field is focused on the heat exchanger, which is thereby warmed up. Air, which is drawn in the circuit through the heat exchanger and a heat storage, heats the heat storage to about 1100 ° C. The latter can then be decoupled and connected to a gas turbine to recover electrical energy.
  • US 4,401,103 describes a system consisting of an array of collectors that can follow the sun gear, focus the received sunlight, and then aim at a target.
  • the system further includes a storage chamber and means for circulating fluid between the target and the storage chamber.
  • the high-temperature storage is interesting by the correspondingly high heat capacity, but requires adequate thermal insulation. The inevitable cooling can be used for preheating. description
  • a receiver for collecting concentrated solar radiation from a surrounding mirror array comprising a container with at least one light inlet opening, and an inlet and an outlet for a cooling medium;
  • the inventive receiver is further characterized in that the absorber body are joined together to form an absorber stack.
  • the receiver according to the invention has the great advantage that it can absorb highly concentrated solar radiation and dissipate the heat through the existing channels and, for example, can heat up directly adjacent thermal storage elements.
  • the storage elements can be present in the same or in an adjacent container. Preferably, they are in direct contact with the absorber bodies.
  • the stored thermal energy may then be used to operate, for example, a gas turbine when the sun is no longer shining.
  • Heat storage elements are advantageously provided in the receiver, in which the collected heat can be stored. Conveniently, the
  • Heat storage elements adjacent, e.g. above or below the absorber body and in a common container, arranged.
  • the heat storage elements are designed to accommodate temperatures> 1000 ° C and preferably> 1250 ° C can.
  • the inventive receiver at much higher
  • Temperatures work as previously known receivers.
  • a plurality of absorber bodies is provided, which absorber bodies are joined together to form an absorber stack.
  • the desired high outlet temperature can be adjusted according to the needs of a gas turbine.
  • the absorber body is formed as a ceramic element or consisting of such. Ceramic elements have the advantage that these are very high
  • a single absorber body may comprise a support structure and inserts.
  • the inserts which are advantageously designed as high-temperature-resistant ceramic elements, are preferably fastened in a form-fitting manner to the support structure and form their temperature-resistant surface which corresponds to the incident,
  • the inserts are equipped with vertical channels for a heat transfer medium, so that the heat can be dissipated as efficiently as possible.
  • a short-circuited cooling circuit with corresponding channels of the absorber stack is present in the receiver, which
  • Channels with the heat storage elements in preferably direct connection. This has the advantage that the entire (gas) cooling circuit does not require valves, and the receiver is therefore suitable for operation with temperatures> 1400 ° C.
  • the absorber body has a Lichtfanggeometrie which is suitable to capture incident light by multiple reflection on black areas and convert it into heat. This can ensure that essentially all the incident radiation energy, or at least more than 90% and
  • Inner wall of the flanks preferably polished or mirrored.
  • the absorber body has vertical channels for the passage of a cooling medium. This can prevent that the absorber body heats up too much.
  • the bottom region in the form of a dovetail, a reflection of the incident light to the outside can be largely prevented.
  • Receiver interior which is divided by a wall in an absorber region and a gas backflow region, wherein the cooling medium from the inlet is preferably passed into the absorber region, from there into the gas backflow region and then to the outlet.
  • a combustion chamber and a supply line for the fuel are provided in the above-mentioned combustion chamber in the gas backflow region of the receiver as an option.
  • the receiver is always ready for power / power generation even in unfavorable weather conditions.
  • the absorber body are preferably attached to the wall by positive engagement. This has the advantage that they can expand when heated and there is no danger that the cohesion of
  • Absorber body could take damage.
  • the Lichteintrittsöffhung are formed by a plurality of successively and spaced apart transparent discs.
  • the light inlet opening is formed by at least three panes, wherein the intermediate spaces between the panes of a cooling medium can be flowed through. Due to the outer pressure window held in the temperature range ⁇ 500 ° C, the receiver can be sealed in a gastight manner against the environment.
  • the outlet of the receiver is preferably connected to a heat storage and / or a gas turbine.
  • the inlet of the receiver is connected to the outlet of a compressor or a pump. This means that the gas leaving the gas turbine is recycled again after cooling in a steam generator.
  • the inlet and outlet are connected to tubes for the circulation of molten salt as the cooling medium, which are preferably accommodated in the channels.
  • preconcentrators are provided in front of the light entry openings. These have the purpose of the incident
  • the preconcentrators each have a kelchförmiges
  • Lichteinfangteil This can for example have a hexagonal geometry.
  • the Lichteinfangmaschine form juxtaposed a honeycomb structure. Through this dense packing of Lichteinfangmaschine the incident solar radiation can be captured for the most part.
  • High-temperature storage in conjunction respectively includes such.
  • the high-temperature storage allows the storage of thermal energy and its use at a time when there is no more solar radiation. This leads to a desired equalization of
  • the receiver is designed as a sufficiently stable pressure vessel.
  • the receiver can serve as a freestanding tower receiver and may be equipped with a gas turbine.
  • the high-temperature reservoir is formed by a plurality of ceramic components arranged above and next to each other, which are arranged in a housing.
  • an annular space is provided between the housing wall of the receiver and the high-temperature accumulator.
  • the annulus serves as remindstrom Scheme for a
  • Heat transfer medium in the high-temperature storage from inside to outside leading channels for the heated medium are provided, which are in communication with the annulus.
  • Heat transfer medium can be achieved.
  • the annular space is via a manifold with the
  • a chimney-like interior is provided in the center of the high-temperature storage.
  • the housing of the high-temperature reservoir is internally provided with cooling, e.g. spirally ascending along the inner wall of the housing
  • the present invention proposes an integrated concept, which is preferably structured in a pre-concentrator stage in front of the actual absorber stack, which captures the solar radiation reflected by the mirrors over a wide area and directs it to round windows of the pressure vessel.
  • the pressure vessel preferably contains a pressure-charged inert gas filling, which heats a steam turbine via a gas turbine stage (in the closed circuit), which operates a downstream steam turbine.
  • the conversion of radiant energy to heat occurs in concave-shaped high temperature ceramic absorbers while further concentrating the radiation in the concave opening.
  • the bottom region of such an absorber is preferably designed as a 'black body'.
  • the geometry of the absorber is preferably such that multiple reflections almost completely convert the entered radiation into heat. Roughening or napping structures can assist in the process of light trapping. This fulfills the second task, none Solar radiation, and little low-frequency radiation, to let outward. High-quality thermal insulation and an integrated cooling system used for preheating support this task.
  • the strong overheating of the absorber bottom area is used to heat up the compressed gas efficiently in a short time pass and direct it directly into the center of the flanged high-temperature reservoir. This serves both to compensate for solar energy fluctuations (eg cloud passage) and for the efficient storage of high temperature heat for use after sunset, Then the closed compressed gas cycle can continue to operate until the memory is cooled down to temperatures that continue operation of the gas turbine stage no longer make sense. Preferably, these are evening hours to so-called peak load times, when the highest electricity prices can be achieved.
  • the compressed gas circulation can be switched to air intake and fuel injection into the gas return flow range can cause a temperature increase corresponding to a conventional aircraft engine.
  • the specific fuel consumption is significantly lower than with conventional gas turbines.
  • the exhaust gases of the gas turbine are used in any case to generate optimally superheated steam before they are cooled down in the preheating of the steam generator to condenser temperature. This keeps the energy consumption low for the subsequent first compressor stage.
  • the second compressor stage is coupled to the high-speed gas turbine after an intermediate cooling. Excess energy is preferably decoupled via a hydraulic element and used to drive the low-speed compressor on the ground and or as a support of the generator drive, this has the advantage that a gas turbine transmission can be omitted.
  • the plant described can therefore extend the useful life of the high-efficiency gas turbine stage from the high-temperature storage by several hours and deliver energy in the peak peak load periods.
  • the option to switch The gas turbine on additional fuel opens the possibility for further expansion of the period of use or use as 'emergency generator', which can be started at any time. Since according to the invention all the essential components including the electrical infrastructure are available, the additional investment for this valuable option remains low.
  • Molten salt cooled receiver ready to provide.
  • This also has a gas circulation for cooling and storage, but with lower pressure.
  • salt melt leading tubes are embedded.
  • These can be advantageously directly connected to a designed for salts 'high-temperature storage' (about 600 ° C). This temperature range is suitable for steam overheating.
  • the molten salt circulation can be operated extended in this temperature range from the compensation reservoir of the gas cooling which is installed as an option.
  • the invention it is possible to design compact receivers with high efficiency for areas with regularly intense solar radiation.
  • the higher energy concentration is advantageously achieved by means of a double pass of the compressed gas through the absorber stack (upwards in the outdoor area, down in the floor area) and stored at temperatures of up to 1400 ° C., resulting in a significantly increased efficiency of the gas turbine operation and an increase in output.
  • the much higher temperatures are possible by modifications to the absorber and the arrangement of high-temperature ceramic parts at the critical points of the gas cycle: inserts have a heat insulation on the back so that radiated energy can only be dissipated through the gas channels.
  • the built-in parts are preferably made of carbides (SiC, BC, TiC, VC, WC etc.), nitrides ( ⁇ , ⁇ , TiN, VN, etc) or oxides and their mixtures or coatings.
  • Graphite, diamond and crystalline SiC can advantageously also be used with suitable reducing or inert protective gases (CO, CHx, N2, argon, helium, etc.), in which case the clear, crystalline SiC can introduce a substantial part of the radiation and internal dopants '(Fe, Ti, V etc.) from the radiation be heated volumetrically, which significantly improves the absorption.
  • a steam jet pump may be placed in front of the gas turbine operated by high pressure steam from the downstream steam generator (modified "Cheng-Cycle”) .
  • This design also allows for safe temperature control with different hot gas supply and gas turbine power increase Soiinenstrahlung or partially or completely emptied memory and the compressed gas circulation can be switched to fuel gas mode, so that the system represents a real reserve capacity, regardless of the weather conditions.
  • FIG. 1 schematically illustrates the overall plant of a solar plant for the utilization of solar energy; with a solar tower receiver as an essential component;
  • FIG. 2 is a longitudinal section through a device comprising a first embodiment according to the invention of a receiver for collecting concentrated solar energy from a mirror field and a high-temperature reservoir in direct communication with the receiver, preferably in the region above 1250 degrees Celsius;
  • Fig. 3 is a cross-section through the container of Fig. 2 on the plane of the receiver, showing the windows of the receiver and absorber bodies arranged behind it;
  • Fig. 4 shows above several arranged on a circular path side by side absorber body and below a single absorber body in more detail;
  • Fig. 5 shows a window of the receiver in an enlarged view
  • Fig. 6 to 9 show preconcentrators, which can be arranged in front of the light entry openings of the receiver;
  • FIG. 10 shows a second embodiment of an absorber according to the invention, which is cooled by molten salt-filled tubes;
  • FIG. 11 shows at the top a modified absorber body, which is designed for cooling by means of a salt melt, and at the bottom a plurality of receiver bodies arranged side by side on a circular path, in each case in plan view;
  • FIG. 12 shows a cross section through the absorber according to FIG. 10.
  • Fig. 13 shows an inverse combination receiver (top) high temperature accumulator (bottom) with a dual warm up of the preheated compressor gas in the absorber stack;
  • Fig. 14 shows a possible rectangular shape for the light entrance openings
  • Fig. 15 shows a possible design of the turbine system as well as details for components to achieve highest gas outlet temperatures for filling the high-temperature storage
  • FIG. 16 shows the absorber with the inserts for the system according to FIG. 15
  • a system with cost-effective, linear mirror fields 20 according to the prior art as a heat source for 400-500 ° C steam is added to a receiver for the focusing field 6, which is placed according to the topography on hills and gaps of the existing system.
  • the elaborate mirror field with heliostats 5, which can follow the daily changing course of the sun, is used exclusively to achieve increased energy efficiency from its overheating stage.
  • a first stage is when such a receiver is used only for steam overheating in a molten salt cooled field.
  • the fully developed receiver (details in Figure 2) includes a high-temperature heat storage 25, and is pressure-charged to operate one (or two) flanged gas turbine (s) 13, which advantageously by means of hydraulic elements 14th introduce excess energy into the steam generator / steam turbine 16.
  • the exhaust gases of the gas turbine can be advantageously used in a flanged heat exchanger 3 for steam superheating or molten salt heating.
  • an extended molten salt heat storage 18 is provided for the medium temperature range, supplemented by heat exchangers and an oil-cooled preheating stage (not shown), depending on the local design.
  • preheating after the condenser 17 of the steam turbine 16 can be effected by heat from the cooling circuits of the closed receiver circuit.
  • the heat storage then starts in the temperature range 200 ° C in stages up to 500 ° C.
  • High temperature storage takes place directly in the tower receiver described in FIGS. 2 and 10.
  • the container 21 shown in Figure 2 comprises a receiver 23 with absorber stack 47 for collecting concentrated solar energy from a mirror array 6 (see Figure 1) and a high-temperature storage 25, which communicates via an opening 27 with the receiver 23 in direct connection.
  • hot gas (arrow 29) flows through orifice 27 into the high temperature reservoir 25, where it gives up heat to the reservoir.
  • Vorkonzentratoren 31 are arranged, which direct incident sunlight in the window 33.
  • a plurality of preconcentrators 31 form outwardly a preferably blanket honeycomb pattern (see description of FIGS. 6 to 9) to avoid concentrated sunlight between the windows 33 so that they can be cooled.
  • the windows 33 preferably comprise a plurality of, in the present embodiment, three, successively arranged discs 35,37,39, which are separated by gaps 41,43. In the intermediate spaces 41,43 opens a cooling gas line 44.
  • the discs may be made of quartz glass or other high temperature resistant glass.
  • the inner writings can have a semipermeable coating.
  • the receiver interior 45 at a distance from the windows 33 at least one absorber stack 47 is arranged.
  • the absorber stack 47 is constructed of refractory ceramic plates or bodies 49, between which vertical channels 51 are present.
  • the receiver interior 45 is divided by a supporting wall 52 an absorber area 53 (left half of the receiver) and a gas return area 55 (right half of the receiver).
  • the receiver interior is lined on the inside with the necessary heat insulation 57.
  • the high-temperature reservoir 25 is constructed from ceramic components 59, which preferably have horizontal channels 61. These let the hot gas flow from the inside to the outer wall 63.
  • the storage body 64 may also be heaped up from spherical elements.
  • a preferably conical interior 65 is formed, through which the hot gas can flow.
  • the outer wall 63 of the high-temperature storage is protected by a thermal insulation 67. Between the heat insulation 67 and the outer wall 63 cooling coils 69 are arranged, which limit the temperature of the outer wall safe.
  • annular space 71 is provided between the storage body 64 and the heat insulation 67, which allows the gas outflow.
  • the annular space 71 opens into an annular collecting channel 73, through which the gas flowing back is directed to the right side of the receiver (gas backflow region).
  • annular collecting channel 73 In the gas backflow region 55 of the receiver one or more outlet openings 75 is provided, through which the gas can pass into a collecting space 77.
  • the collecting space 77 has an outlet opening 79, which is formed by a flange 81.
  • a gas turbine (not shown in FIG. 2) can be connected to the flange 81 (see FIG.
  • the collecting space 77 is enclosed by a space 83 which serves as a mixing space for the cooling gas supplied by the compressors for supplying the absorber.
  • the space 83 has inlet openings 85, 87, in the present case preferably two, through which the cooling gas is guided into the mixing space 83.
  • Analogous to the high-temperature reservoir 23 and the receiver container is equipped with a separate cooling 89.
  • a separate cooling 91 is preferably provided for the windows 33. This is described in more detail below in the description of FIG.
  • a special feature of the container 21 is that this, if no sufficient heat from the high-temperature reservoir 25 is available, can be operated by means of fossil fuel additive.
  • a fuel supply line 93 is provided which leads into the gas backflow region 55.
  • a preferably oval combustion chamber 95 is formed, which can generate enough hot gas for the supply of the gas turbines.
  • absorber bodies 97 are arranged on a circular path in the receiver interior 45 at a distance from the windows 33.
  • the absorber body 97 are formed in a cup-shaped section for the further concentration of solar energy radiating from the windows.
  • a single absorber body 97 is shown in detail in FIG. He has a cross-section two opposite concave flanks 99a, 99b of a high temperature resistant ceramic material whose inner walls are preferably mirrored or polished.
  • the bottom region 101 adjoining the flanks 99a, 99b is geometrically designed so that no appreciable radiation can escape through reflection.
  • the bottom portion has the shape of a dovetail 103, which has two substantially V-shaped depressions 105 in section, which are formed on the surface as a black body. Behind the illuminated surfaces, passages are provided in the ceramic material proportional to the cooling requirement, which form vertical channels 51 due to the vertical stacking (see FIG.
  • Individual absorber body 97 are arranged one above the other to form a stack and preferably connected in a form-fitting manner to the wall 52 arranged behind it.
  • the absorber body on the side facing away from the light two or more preferably dovetailed projections 103 which are recessed in matching grooves of the wall 52. Between the extensions 103 and the mating grooves, as well as between the absorbers mutually, a margin is left to endure temperature changes.
  • the absorber bodies 97 are connected to each other by special hollow components 109, but with play.
  • the components 109 each form a vertical cooling channel 111 through the cavity in order to absorb and dissipate the unavoidable scattered radiation.
  • the components 109 are also preferably positively connected to two adjacent absorber bodies. As a result, the whole is constructed as a loose composite, but defined geometrically.
  • the parts 109 are replaced by inserts 102 (FIG. 16).
  • the windows 33 of the receiver 23 are expediently circular disks 35, 37, 39, preferably quartz glass disks (FIG. 5).
  • the cooling of the light inlet window can be done externally by spiral gas channels.
  • the disks 35, 37, 39 are accommodated in specially provided grooves 119 of the cylinder 113.
  • the inner pane 39 and the middle pane 37 serve primarily to attenuate the large heat present in the receiver interior during solar irradiation, so that suitable seals (not shown in the figures) can be used for sealing the outer pane 35. Accordingly, the inner pane 39 and the middle pane 37 need not be gas-tight and / or pressure-tight inserted into the grooves 119.
  • the reference numeral 121 indicates cooling channels through which cooling gas can flow tangentially into the intermediate space 41 (FIG. 5). Through openings 123, which are provided in the middle disc 37, the cooling gas from the gap 41 can get into the gap 43 and then flows through a channel 125 preferably in the receiver interior 45th
  • the preconcentrators 31, which are arranged in front of the light entry openings, are shown in greater detail in FIGS. 6 to 9.
  • the preconcentrators 31 have conical tapering light-collecting channels 127, which open into a circular shape 128 toward the bottom. These match the round light entry openings 27.
  • the Lichteinfangkanäle 127 are preferably hexagonal, so that they can form a closed surface in the form of a honeycomb form 129.
  • the receiver according to FIG. 10 differs from the receiver already described essentially in that the cooling of the absorber body into the vertical channels through tubes 131 through which molten salt flows are cooled.
  • the tubes 131 are connected to a central supply line 133 in connection.
  • the refluxing, heated molten salt flows on the back of the absorber stack .. preferably through an additional ceramic memory 135 and then flows into a manifold 137.
  • the gas cooling system 89 can be provided for additional heat storage with a flanged heat storage (such as embodiment 2), preferably as Cup made of ceramic elements, connected to a compressor for the operation of the circulation and a preheating stage of the cool salt inlet.
  • the collecting tube 137 is in communication with a molten salt storage, not shown in the figures.
  • the inventive receiver works as follows:
  • the collected by a mirror field radiation energy is first collected in preconcentrators 31 and passed in mirrored conical Lichteinfangkanälen 127 on the round window of the container 33 receivers 23.
  • These cooled windows are able to absorb internal pressure.
  • the absorber light-catching elements are arranged, the windows have polished, open edges for further concentration of the radiation. Only in dovetail-like soil area is the largest part of the conversion into heat energy, since there the surfaces are designed as a black body.
  • the highly heat-resistant ceramic material allows local and temporal overheating, especially when the absorber wall (Fig. 4) is modular, allowing the individual elements temporary expansions.
  • the cooling of these highly heated elements takes place with (pressure) gas or molten salt directly onto further high-temperature ceramic components 59 (FIGS. 10, 11 and 12) of the high-temperature reservoir 25.
  • the cooling-gas or molten-salt stream is regulated outside the hot receiver container (FIG. 21).
  • the cooling of the container is used to preheat the respective cooling circuit, so that almost all of the once radiated solar energy is converted into usable heat.
  • the elaborate thermal insulation forms the benchmark for energy efficiency.
  • the design of the receiver must be decided in detail according to economic criteria.
  • the inventive receiver with a focusing mirror field can significantly increase the overall efficiency of a steam turbine in an existing linear mirror solar system.
  • FIGS. 13-16 shows a special embodiment of the turbine system for light compact systems, which enables substantially higher gas inlet temperatures from a high-temperature heat accumulator (> 1250 ° C.).
  • Decisive here is the special design of the absorber body for highest temperatures that can be achieved in the discharge part of the absorber stack.
  • FIG. 13 shows a modified receiver 23 with a directly flanged or mounted high-temperature reservoir 25, this being arranged under the receiver. For longer storage times and corresponding volume of this high temperature storage is then also (part of) the tower structure.
  • the gas duct in the exemplary embodiment of the receiver according to FIG. 13 is characterized by the additional annular spaces 142, 144 with outlet 146, with a flow through an absorber stack twice.
  • Reference numeral 140 shows a cooled holder for the absorber stack (integrated into the area below 1000 ° C, therefore metallic).
  • Figure 14 shows rectangular Lichteintrittsöfihungen for a possible compact receiver with directly flanged Spiralkühlungen.
  • the flow-through channels are shown in detail: In the outer region of the channels (inserts 102 on the front of the absorber body and behind the mirror coating 100, inserts 104 in FIG. 16), the gas flow is upwards, in FIG Bottom portion 101 down (ie, in the channels of partition plates 110, the partition plates reducing vertical convection to the receiver interior 45.
  • Reference numeral 108 shows a preferred embodiment for absorber plate inserts 105 replacing the standard parts 104 in the lower outlet region of the vertical channels. where the highest temperatures have to be reached: These semi-transmissive radiation scavengers 108 enhance absorption.
  • the temperature of the preheated compressor gas when flowing upwards should already be greatly increased.
  • the gas mixture can be changed and the desired temperature level can be stabilized by means of fuel gas supply 93, the gas mixture remaining reducing.
  • a safe outflow of the gas is made possible by afterburning.
  • This mode of operation can be modified until complete combustion gas operation, the high-temperature reservoir 25 can still provide heat energy, the mode of operation is optimized by side accesses of the high-temperature storage tower 136. It is crucial that (electric) power generation is possible at any time by this possibility and the plant thus represents a real reserve capacity.
  • a steam jet pump (Venturi nozzle) is provided 15, which is fed directly from the steam generator 16. Via connecting valves 11, such a system can work as part of a larger ensemble, also as a process heat supplier for neighboring consumers.
  • cooling channels of the pressure vessel and the windows 35,37,39 are used as preheating and mixed with heated compressor gas used as the first stage of the cooling gas heating.
  • heated compressor gas used as the first stage of the cooling gas heating.
  • the receiver has a container 21 with at least one light inlet opening 27, and an inlet and an outlet for a cooling medium.
  • a container 21 with at least one light inlet opening 27, and an inlet and an outlet for a cooling medium.
  • at least one absorber body 97 is provided, which is at least partially formed as a black body and is arranged behind the light inlet opening 27, for collecting the
  • Radiation energy and conversion of the same into thermal energy are provided in the container 21 heat storage elements as high-temperature storage for energy production in the evening hours.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Receiver zum Auffangen von konzentrierter Sonneneinstrahlung aus einem umliegenden Spiegelfeld. Der Receiver besitzt einen Behälter (21) mit wenigstens einer Lichteintrittsöffnung (27), sowie einem Ein- und einem Auslass für ein Kühlmedium. Im Behälter (21) ist wenigstens ein Absorberkörper (97) vorgesehen, welcher wenigstens bereichsweise als schwarzer Körper ausgebildet ist und hinter der Lichteintrittsöffnung (27) angeordnet ist, zum Auffangen der Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie. Ausserdem sind im Behälter (21) Wärmespeicherelemente als Hochtemperaturspeicher zur Energieerzeugung in Abendstunden vorgesehen.

Description

Receiver für konzentrierte Sonnenstrahlung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Receiver gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Stand der Technik Schon frühzeitig wurden Versuche gemacht, mit Spiegeln oder Brenn-Gläsern
Sonnenlicht zu hohen Temperaturen zu konzentrieren. Das älteste bekannte Beispiel stammt von Archimedes ca. 221 B.C., aber auch 1906 wurden bereits 3000°C erreicht. Die technische Herausforderung besteht darin, mit dieser konzentrierten Wärme verlässlich umzugehen über eine dauerhafte Umwandlung in andere, insbesondere transportierbare Energieformen. Interessant ist elektrische Energie, aber auch Einsatz als Prozesswärme und damit ggf. auch Synthese-Gas- oder Flüssig-Treibstoff- Erzeugung ist denkbar.
Die Schlüssel-Komponente einer solchen fokussierenden Solarenergie Anlage, heute üblicherweise als ,CSP' (Concentrated Solar Power) bezeichnet, ist der ,Receiver', denn dort muss technisches Neuland beschritten werden, im Prinzip eine ,Heissgas- Maschine' die grundsätzlich nicht sehr verschieden von einem Raketen-Motor ist, der ebenfalls extrem heisse Druckgase ,verarbeiten' muss.
Das hinsichtlich Effizienz anspruchsvollste Konzept integriert — wie im konventionellen Kraftwerksbau - den Energiefluss über eine Gas-Turbinenstufe, vorgeschlagen für die DLR Prototypenanlage Jülich, deren heisses Abgas den Dampferzeuger der nachgeschalteten Dampfturbine betreibt.
Das Problem des Gasturbinen-Einsatzes mit Eintrittstemperaturen von ca. 1050°C ist nicht nur technischer sondern auch ökonomischer Natur: Leider werden mit verfügbaren Receivern die optimalen Wirkungsgrade des thermischen Prozesses nur für wenige Stunden am Tag und bei idealen Wetterbedingungen erreicht. Mit Recht reklamieren daher die Designer der relativ billigen Parabol-Spiegel für 400°C Dampfanlagen mit Speicherung, die Optimierung ihrer Komponenten voran zu treiben. In einer Solarwärme-Anlage zur Stromerzeugung wird durch grossflächige Sammlung von Sonnenstrahlungsenergie in linearen Spiegelfeldern Wärmeenergie in Längsrohren gewonnen, die auf einen Speicher oder direkt auf einen Dampferzeuger arbeiten. Die erzielten Temperaturen sind aus Material- und Kostengründen im Bereich zwischen 400 und 500 °C, was im Dampferzeuger suboptimale Dampfparameter von 350 - 400 °C ergibt. ]
Die Kühlung mit Salzschmelzen hat den Vorteil, dass diese bis ca. 600 °C stabil sind und als Speichermedium eingesetzt werden können. Versuchsanlagen mit aufgeheizten Salzschmelzen sind für Temperaturen bis 570 °C geplant. Die erforderlichen Salzmischungen haben jedoch Erstarrungspunkte >140 °C, was die erforderlichen Anlagen für die Speicherung sehr aufwendig macht.
US Patentanmeldung Nr. 2006/0174866 beschreibt einen volumetrischen Hochtemperatur-Solarempfänger mit einer Kavität für die Absorption von Wärme, einem zweilagigen Fenster, sowie einem Ein- und einem Auslass, welche mit der Kavität in Verbindung stehen. Zwischen den Fensterlagen ist ein Hohlraum vorgesehen, welcher einen Auslass zur wärmeabsörbierenden Kavität hat. Durch einen Einlass kann ein Fluid in den Hohlraum zwischen den Fensterlagen eingelassen werden, welches über den Auslass in die Kavität gelangt. Auf diese Weise kann die Temperatur am Fenster gering gehalten und eine Überhitzung vermieden werden. Durch eine Vielzahl von kleinen Fluideinlässen ist die wärmeabsorbierende Kavität mit einer hinter dieser angeordneten weiteren Kavität in Verbindung, in welcher ein Material hoher Speicherkapazität gelagert ist. Dadurch kann Energie auch dann produziert werden, wenn das Sonnenlicht für eine kurze Zeit nicht vorhanden ist.
Ziel des US Patents Nr. 3,981,151 ist es, den Ernteertrag von landwirtschaftlichen Pflanzen zu steigern, indem diese in der Nacht mit Licht beaufschlagt werden. Es wird ein Energieumwandlungssystem vorgeschlagen, in welchem Sonnenenergie auf ein Gitterwerk von feuerfesten Ziegeln fokussiert wird, welche dann einen durch das Gitterwerk gezogenen Luftstrom erhitzen. Der heisse Luftstrom wird dann durch einen Haufen Kieselsteine geleitet, welcher die Wärme speichert. Wenn Energie benötigt wird zu Zeiten, wenn die Sonne nicht scheint, wird Luft durch die Kieselsteine gezogen und einem Energiekonversionssystem, z.B. einer Dampf- oder Gasturbine, zugeführt. und dann in einem in elektrische Energie umgewandelt wird. Damit können Pflanzen in der Nacht mit künstlichem Licht bestrahlt werden.
US 4,312,324 betrifft einen offenen Solarempfänger, welcher gegenüber Wind geschützt ist. Der Solarempfänger besteht aus einer Kavität, einem Einlass, einem in der Kavität angeordneten Wärmetauscher in Gestalt einer keramischen Honigwabenstruktur und einem kegelstumpfförmigen Konzentrator. Von einem Spiegelfeld reflektiertes Sonnenlicht wird auf den Wärmetauscher fokussiert, welcher sich dadurch aufgewärmt wird. Luft, welche im Kreislauf durch den Wärmetauscher und einen Wärmespeicher gezogen wird, erwärmt den Wärmespeicher auf ca. 1100 °C. Letzterer kann dann abgekoppelt werden und mit einer Gasturbine verbunden werden, um elektrische Energie zu gewinnen.
US 4,401,103 beschreibt ein System bestehend aus einer Anordnung von Kollektoren, die dem Sonnengang folgen können, das empfangene Sonnenlicht konzentrieren und dann auf ein Ziel richten. Das System umfasst im Weiteren eine Speicherkammer und eine Einrichtung, um ein Fluid zwischen dem Ziel und der Speicherkammer zu zirkulieren.
Aufgabe der Erfindung
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den bekannten Nachteilen des Stands der Technik Abhilfe zu schaffen und eine Receivervorrichtung für eine Solaranlage bereitzustellen, welche auch sehr hohe Temperaturen durch mehrstufige Konzentration bewältigen kann. Noch ein Ziel ist es, eine Receivervorrichtung vorzuschlagen, welche in der Lage ist, auch dann noch weiter zu arbeiten, wenn keine Sonnenstrahlung mehr vorhanden ist. Ein weiteres Ziel ist es, eine Receivervorrichtung bereitzustellen, welche die von einem fokussierenden Spiegelfeld auf einen Turm gesandte Strahlungsenergie möglichst vollständig in Waerme umwandelt. Dabei soll möglichst das vollständige reflektierte Strahlungsspektrum von infrarot bis ultraviolett umgewandelt werden. Die Hochtemperaturspeicherung ist durch die entsprechend hohe Wärmekapazität interessant, verlangt jedoch angemessene Wärmeisolierung. Die unvermeidliche Kühlung kann zur Vorwärmung eingesetzt werden. Beschreibung
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe realisiert durch einen Receiver zum Auffangen von konzentrierter Sonneneinstrahlung aus einem umliegendem Spiegelfeld umfassend einen Behälter mit wenigstens einer Lichteintrittsöffnung, sowie einem Ein- und einem Auslass für ein Kühlmedium;
wenigstens einen im Behälter vorgesehenen Absorberkörper, welcher vorzugsweise wenigstens bereichsweise als schwarzer Körper ausgebildet ist und hinter der Lichteintrittsöffnung angeordnet ist, zum Auffangen der Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie. Der erfindungsgemässe Receiver ist weiter gekennzeichnet dadurch, dass die Absorberkörper zu einem Absorberstapel zusammengefügt sind. Dabei sind vorzugsweise im Wesentlichen vertikale Kanäle für die Durchleitung eines Kühlmediums vorhanden. Im Betrieb sind diese Kanäle durch ein Kühl- resp. Wärmetransfermedium durchströmt zur Abführung der durch die Absorberkörper aufgenommenen Wärmeenergie. Der erfindungsgemässe Receiver hat den grossen Vorteil, dass dieser hochkonzentrierte Sonnenstrahlung aufnehmen und die Wärme durch die vorhandenen Kanäle abfuhren kann und beispielsweise direkt benachbarte thermische Speicherelemente aufwärmen kann. Die Speicherelemente können im selben oder einem benachbarten Behälter vorhanden sind. Vorzugsweise sind sie in direktem Kontakt mit den Absorberkörpern. Die gespeicherte Wärmeenergie kann dann, wenn die Sonne nicht mehr scheint, zum Betreiben beispielsweise einer Gasturbine verwendet werden kann.
Vorteilhaft sind im Receiver Wärmespeicherelemente vorgesehen, in welchen die aufgefangene Wärme gespeichert werden kann. Zweckmässigerweise sind die
Wärmespeicherelemente benachbart, z.B. oberhalb oder unterhalb der Absorberkörper und in einem gemeinsamen Behälter, angeordnet.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmespeicherelemente ausgelegt, um Temperaturen > 1000 °C und vorzugsweise > 1250 °C aufnehmen zu können. Damit kann der erfindungsgemässe Receiver bei wesentlich höheren
Temperaturen arbeiten als bislang bekannte Receiver. Vorteilhaft ist eine Mehrzahl von Absorberkörpern vorgesehen, welche Absorberkörper zu einem Absorberstapel zusammengefügt sind. Damit lässt sich die gewünschte hohe Auslasstemperatur entsprechend den Bedürfnissen einer Gasturbine anpassen.
Zweckmässigerweise ist der Absorberkörper als Keramikelement oder aus solchen bestehend ausgebildet. Keramikelemente haben den Vorteil, dass diese sehr hohe
Temperaturen von > 1000 °C vorzugsweise > 1250 °C und besonders bevorzugt > 1850 °C aushalten können. Ein einzelner Absorberkörper kann eine Tragstruktur und Einlegeteile umfassen. Die vorteilhaft als hochtemperaturbeständige Keramikelemente ausgelegten Einlegeteile sind vorzugsweise formschlüssig an der Tragstruktur befestigt und bilden deren temperaturbeständige Oberfläche, die dem einfallenden,
konzentrierten Sonnenlicht des Spiegelfeldes ausgesetzt ist. Die Einlegeteile sind mit vertikalen Kanälen für ein Wärmetransfermedium ausgestattet, damit die Wärme möglichst effizient abgeführt werden kann.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist im Receiver ein kurzgeschlossener Kühlkreislauf mit entsprechenden Kanälen des Absorberstapels vorhanden, welche
Kanäle mit den Wärmespeicherelementen in vorzugsweise direkter Verbindung stehen. Dies hat den Vorteil, dass der gesamte (Gas-)Kühlkreislauf ohne Ventile auskommt, und der Receiver daher für den Betrieb mit Temperaturen > 1400 °C geeignet ist.
Vorteilhaft weist der der Absorberkörper eine Lichtfanggeometrie auf, die geeignet ist, einfallendes Licht durch Mehrfachreflexion an schwarzen Flächen einzufangen und in Wärme umzuwandeln. Damit kann sichergestellt werden, dass im Wesentlichen die gesamte einfallende Strahlungsenergie, oder zumindest mehr als 90% und
vorzugsweise mehr 95% der Wärmestrahlung, aufgefangen werden kann, davon vorzugsweise > 50% oberhalb von 1400 °C. Um dies zu erreichen, ist die
Innenwandung der Flanken vorzugsweise poliert oder verspiegelt.
Vorteilhaft weist ein einzelner Absorberkörper zwei einander gegenüberliegende konkave Flanken auf, um einfallende Strahlung in den Bodenbereich des
Absorberkörpers zu leiten. Durch eine Mehrfachreflexion der einfallenden Strahlung am Absorberkörper kann die Effizienz deutlich gesteigert werden. Vorteilhaft besitzt der Absorberkörper vertikale Kanäle für die Durchleitung eines Kühlmediums. Damit kann verhindert werden, dass sich der Absorberkörper allzu stark erhitzt.
Durch die Ausbildung des Bodenbereichs in Gestalt eines Schwalbenschwanzes kann eine Reflexion des einfallenden Lichtes nach aussen weitgehend verhindert werden.
Gemäss einer vorteilhaften Auführungsform hat der Receiver einen
Receiverinnenraum, welcher durch eine Wand in einen Absorberbereich und einen Gasrückstrombereich unterteilt ist, wobei das Kühlmedium vom Einlass vorzugsweise in den Absorberbereich, von da in den Gasrückstrombereich und sodann zum Auslass geleitet wird.
Vorteilhaft sind im Gasrückstrombereich des Receivers als Option eine Brennkammer und eine Zuleitung für den Brennstoff in die erwähnte Brennkammer vorgesehen. Das hat den Vorteil, dass der Receiver auch bei ungünstiger Witterung jederzeit zur Energie-/Stromerzeugung einsatzfähig ist. Zweckmässigerweise sind die Absorberkörper an der Wand vorzugsweise durch Formschluss befestigt. Dies hat den Vorteil, dass sie sich bei der Erwärmung ausdehnen können und keine Gefahr besteht, dass der Zusammenhalt der
Absorberkörper Schaden nehmen könnte. Dabei besteht zwischen den Absorberkörpern vorzugsweise ein gewisses Spiel, damit bei der Erwärmung keine Spannungen zwischen den Absorberkörpern auftreten können.
Vorzugsweise sind die Lichteintrittsöffhung durch eine Mehrzahl von hintereinander und in Abstand voneinander angeordneten transparenten Scheiben gebildet. Dies hat den Vorteil, dass die hohen Temperaturen innerhalb des Receivers besser bewältigt werden können. Zweckmässigerweise ist die Lichteintrittsöffnung durch wenigstens drei Scheiben gebildet, wobei die Zwischenräume zwischen den Scheiben von einem Kühlmedium durchströmbar sind. Durch das im Temperaturbereich < 500 °C gehaltene, äussere Druckfenster kann der Receiver gasdicht gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Zur Umwandlung der Wärmeenergie in elektrischen Strom ist der Auslass des Receivers vorzugsweise mit einem Wärmespeicher und/oder einer Gasturbine in Verbindung.
Vorteilhaft steht der Einlass des Receivers mit dem Auslass eines Kompressors oder einer Pumpe in Verbindung . Das heisst, dass das aus der Gasturbine austretende Gas wieder rezykliert wird nach Abkühlung in einem Dampferzeuger.
Vorteilhaft sind in einer möglichen Ausführungsvariante der Ein- und Auslass mit Röhren für die Zirkulation von Salzschmelze als Kühlmedium verbunden, die vorzugsweise in den Kanälen aufgenommen sind. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind vor den Lichteintrittsöffnungen Vorkonzentratoren vorgesehen. Diese haben den Zweck, die einfallende
Sonnenstrahlung zusätzlich zu bündeln.
Zweckmässigerweise besitzen die Vorkonzentratoren je ein kelchförmiges
Lichteinfangteil. Dieses kann beispielsweise eine hexagonale Geometrie haben. Vorteilhaft bilden die Lichteinfangteile nebeneinander angeordnet eine Wabenstruktur. Durch diese dichte Packung der Lichteinfangteile kann die einfallende Sonnenstrahlung zum allergrössten Teil eingefangen werden.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform steht der Receiver mit einem
Hochtemperaturspeicher in Verbindung respektive umfasst einen solchen. Der Hochtemperaturspeicher erlaubt die Zwischenspeicherung der Wärmeenergie und Verwendung derselben zu einem Zeitpunkt, wo keine Sonneneinstrahlung mehr stattfindet. Dies führt zu einer erwünschten Vergleichmässigung der
Energiegewinnung. Vorzugsweise ist der Receiver als ein ausreichend stabiler Druckbehälter ausgeführt. Der Receiver kann als freistehender Turm - Receiver dienen und ggf. mit einer Gasturbine ausgestattet sein.
Vorteilhaft ist der Hochtemperaturspeicher durch eine Vielzahl von über- und nebeneinander angeordneten Keramikbauteilen gebildet, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Um eine allzu starke Erwärmung der Gehäusewand zu verhindern, ist zwischen der Gehäusewand des Receivers und dem Hochtemperaturspeicher ein Ringraum vorgesehen. Der Ringraum dient dabei als Rückstrombereich für ein
Wärmetransfermedium. Vorteilhaft sind im Hochtemperaturspeicher von innen nach aussen führende Kanäle für das erhitzte Medium vorgesehen, welche mit dem Ringraum in Verbindung stehen. Damit kann eine gute Durchdringung des Hochemperaturspeichers mit dem
Wärmetransfermedium erreicht werden.
Zweckmässigerweise steht der Ringraum über eine Sammelleitung mit dem
Gasrückstrombereich in Verbindung.
Vorteilhaft ist im Zentrum des Hochtemperaturspeichers ein kaminartiger Innenraum vorgesehen.
Vorzugsweise ist das Gehäuse des Hochtemperaturspeichers innenseitig mit einer Kühlung, z.B. spiralförmig entlang der Gehäuseinnenwand aufsteigenden
Rohrleitungen, versehen.
Zusammengefasst lässt sich folgendes festhalten: Die vorliegende Erfindung schlägt ein integriertes Konzept vor, das vorzugsweise gegliedert ist in eine Vor-Konzentratorstufe vor dem eigentlichen Absorberstapel, der flächendeckend die von den Spiegeln reflektierte Sonnenstrahlung einfängt und auf Rundfenster des Druckbehälters leitet. Der Druckbehälter enthält vorzugsweise eine druckaufgeladene Inert-Gas Füllung, die über eine Gasturbinenstufe (im geschlossenen Kreislauf) einen Dampferzeuger erhitzt, der eine nachgeschaltete Dampfturbine betreibt.
Die Umwandlung der Strahlungsenergie in Wärme erfolgt in konkav geformten Hochtemperatur-Keramikabsorbern, wobei die Strahlung in der konkaven Öffnung weiter konzentriert wird. Der Bodenbereich eines solchen Absorbers ist vorzugsweise als 'schwarzer Körper' ausgelegt. Die Geometrie des Absorbers ist vorzugsweise so, dass mehrfache Reflektionen die eingetretene Strahlung nahezu vollständig in Wärme überfuhren. Aufrauhungen bzw. Noppenstrukturen können den Prozess des Lichteinfangs unterstützen. Damit wird die zweite Aufgabe erfüllt, keine Sonnenstrahlung, und wenig niederfrequente Strahlung, nach aussen dringen zu lassen. Eine hochwertige Wärmeisolierung und ein integriertes Kühlsystem, das zum Vorwärmen benutzt wird, unterstützen diese Aufgabe.
Diese konzentrierte Energieeinbringung verlangt nach einer intensiven Kühlung, die durch vertikal verlaufende Gaskanäle ermöglicht wird: Erfindungsgemäss wird die starke Überhitzung des Absorber-Bodenbereichs genutzt, um das Druckgas effizient in kurzem Zeitdurchlauf stark aufzuheizen und direkt in die Mitte des angeflanschten Hochtemperaturspeichers zu leiten. Dieser dient sowohl zum Ausgleich von Sonnenenergie-Schwankungen (z.B. Wolkendurchgang) als auch zur effizienten Speicherung von Hochtemperaturwärme zur Nutzung nach Sonnenuntergang, Dann kann der geschlossene Druckgas-Kreislauf weiter betrieben werden, bis der Speicher auf Temperaturen herunter gekühlt ist, die einen Weiterbetrieb der Gasturbinenstufe nicht mehr sinnvoll machen. Vorzugsweise sind dies Abendstunden zu sogenannten Spitzenlastzeiten, wenn die höchsten Strompreise erzielt werden können. Als Option kann bei Speichertemperaturen unter ca. 1000°C der Druckgaskreislauf auf Luftansaugung umgestellt und durch Brennstoffeinspritzung in den Gasrückstrombereich eine Temperaturerhöhung bewirkt werden entsprechend einem konventionellen Flugtriebwerk. Da die angesaugte Luft stark vorgewärmt werden kann, ist der spezifische Brennstoffverbrauch jedoch bedeutend niedriger als bei konventionellen Gasturbinen . Die Abgase der Gasturbine werden in jedem Fall zur Erzeugung optimal überhitzten Dampfes genutzt, bevor sie in der Vorwärmung des Dampferzeugers auf Kondensator-Temperatur herunter gekühlt werden. Dies hält den Energieaufwand für die nachfolgende erste Kompressorstufe niedrig. Die zweite Kompressorstufe ist nach einer Zwischenkühlung an die schnell laufende Gasturbine gekoppelt. Überschüssige Energie wird vorzugsweise über ein Hydraulikelement ausgekoppelt und zum Antrieb des langsam laufenden Kompressors am Boden und oder als Unterstützung des Generatorantriebs verwendet, Dies hat den Vorteil, dass ein Gasturbinengetriebe entfallen kann.
Die beschriebene Anlage kann daher die Nutzungsdauer der hocheffizienten Gasturbinenstufe aus dem Hochtemperatur-Speicher um mehrere Stunden ausdehnen und Energie in den wertvollen Spitzenlastzeiten liefern. Die Option zur Umschaltung der Gasturbine auf Zusatzbrennstoff eröffnet die Möglichkeit zur weiteren Ausdehnung der Nutzungszeit bzw. Einsatz als 'Notstromaggregat', das jederzeit gestartet werden kann. Da erfindungsgemäss alle wesentlichen Komponenten inklusive der elektrischen Infrastruktur vorhanden sind, bleibt die Zusatzinvestition für diese wertvolle Option gering.
Erfindungsgemäss ist es möglich, für Regionen mit weniger intensiver Sonnenstrahlung und entsprechend grossen Feldern zur Kollektion von Sonnenstrahlen einen vereinfachten; Salzschmelze gekühlten Receiver bereit zu stellen. Dieser hat ebenfalls zur Kühlung und Speicherung einen Gasumlauf, allerdings mit niedrigerem Druck. In die Gasaufström- und Abströmkanäle sind dann Salzschmelze führende Rohre eingelassen. Diese können vorteilhaft mit einem für Salze ausgelegten 'Hochtemperatur-Speicher' (ca. 600°C) direkt verbunden werden. Dieser Temperaturbereich ist für die Dampfüberhitzung geeignet. Aus dem als Option aufgesetzten Ausgleichspeicher der Gaskühlung kann der Salzschmelze-Umlauf verlängert in diesem Temperatur-Bereich betrieben werden.
Erfindungsgemäss ist es umgekehrt möglich, für Gebiete mit regelmässig intensiver Sonnenstrahlung Kompaktreceiver mit hoher Effizienz auszulegen. Die höhere Energiekonzentration wird vorteilhaft mittels zweifachem Durchlauf des Druckgases durch den Absorberstapel erzielt (im Aussenbereich aufwärts, im Bodenbereich abwärts) und bei Temperaturen bis zu 1400°C gespeichert, was einen deutlich erhöhten Wirkungsgrad des Gasturbinenbetriebs und eine Leistungssteigerung zur Folge hat. Erfindungsgemäss werden die wesentlich höheren Temperaturen möglich durch Modifizierungen am Absorber und die Anordnung von Hochtemperatur-Keramikteilen an den kritischen Punkten des Gaskreislaufs: Einlegeteile weisen rückseitig eine Wärmeisolierung auf, sodass eingestrahlte Energie nur durch die Gaskanäle abgeführt werden kann. Die Einbauteile bestehen vorzugsweise aus Karbiden (SiC, BC, TiC, VC, WC etc.), Nitriden (ΑΙΝ,ΒΝ, TiN, VN, etc) oder Oxiden und deren Gemischen bzw. Coatings. Vorteilhaft kann bei geeigneten reduzierenden oder inerten Schutzgasen (CO, CHx, N2, Argon, Helium etc.) auch Graphit, Diamant und kristallines SiC (Moissanite) eingesetzt werden, wobei das klare, kristalline SiC einen wesentlichen Teil der Strahlung einlassen kann und interne Dotierungen'(Fe,Ti,V etc.) von der Strahlung volumetrisch erhitzt werden, was die Absorption wesentlich verbessert. Wenn erwünscht, kann eine Dampfstrahlpumpe vor der Gasturbine angeordnet werden, die mit Hochdruckdampf aus dem nachgeschalteten Dampferzeuger betrieben wird (modifizierter „Cheng-Cycle"). Diese Auslegung erlaubt auch eine sichere Temperaturführung bei unterschiedlichem Heissgas-Angebot und eine Leistungssteigerung der Gasturbine. Bei unzureichender Soiinenstrahlung bzw. teilweise oder ganz entleertem Speicher kann auch der Druckgas-Umlauf auf Brenngas- Modus umgestellt werden, sodass die Anlage eine echte Reservekapazität darstellt, unabhängig von den Wetterbedingungen.
Diese und andere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die nicht einschränkende Beispiele darstellen und auf die in den nachfolgenden Zeichnungen Bezug genommen wird: Fig. 1 beschreibt schematisch die Gesamtanlage einer Solar-Gesamtanlage zur Verwertung von Sonnenenergie, mit einem Solar-Turmreceiver als wesentlicher Komponente;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung umfassend eine erste erfindungsgemässe Ausführungsform eines Receivers zum Auffangen von konzentrierter Sonnenenergie aus einem Spiegelfeld und einem mit dem Receiver in direkter Verbindung stehenden Hochtemperaturspeicher, vorzugsweise im Bereich oberhalb von 1250 Grad Celsius;
Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den Behälter von Figur 2 auf der Ebene des Receivers, welcher die Fenster des Receivers und dahinter angeordnete Absorberkörper zeigt; Fig. 4 zeigt oben mehrere auf einer Kreisbahn nebeneinander angeordnete Absorberkörper und unten einen einzelnen Absorberkörper näher im Detail;
Fig. 5 ein Fenster des Receivers in vergrösserter Darstellung; Fig. 6 bis 9 zeigen Vorkonzentratoren, welche vor den Lichteintrittsöffnungen des Receivers angeordnet werden können;
Fig. 10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Absorbers, welcher durch Salzschmelze-gefüllte Rohre gekühlt wird; Fig. 11 zeigt oben einen modifizierten Absorberkörper, welcher für die Kühlung mittels einer Salzschmelze ausgelegt ist, und unten mehrere auf einer Kreisbahn nebeneinander angeordnete Receiverkörper, jeweils in Draufsicht;
Fig. 12 einen Querschnitt durch den Absorber gemäss Fig. 10.
Fig. 13 zeigt eine umgekehrte Kombination Receiver (oben)-Hochtemperaturspeicher (unten) mit einer zweifachen Aufwärmung des vorgewärmten Kompressorgases im Absorberstapel;
Fig. 14 zeigt eine mögliche Rechteckform für die Lichteintrittsöffnungen;
Fig. 15 zeigt eine mögliche Auslegung der Turbinen-Anlage sowie Details für Bauteile zur Erzielung höchster Gas-Auslasstemperaturen zum Auffüllen des Hochtemperatur- Speichers; und
Fig. 16 zeigt den Absorber mit den Einlegeteilen für die Anlage gemäss Fig. 15
Es wird eine Anlage mit kostengünstigen, linearen Spiegelfeldern 20 gemäss Stand der Technik als Wärmequelle für 400 - 500°C Dampf ergänzt, um einen Receiver für das fokussierende Feld 6, das entsprechend der Topographie auf Hügeln und Zwischenräumen der existierenden Anlage aufgestellt ist. Das aufwendige Spiegelfeld mit Heliostaten 5, die dem täglich wechselnden Lauf der Sonne folgen können, wird ausschliesslich genutzt, um aus seiner Überhitzungsstufe erhöhte Energieeffizienz zu erzielen. Dabei ist eine erste Stufe, wenn ein solcher Receiver nur zur Dampf- Überhitzung in einem Salzschmelze gekühlten Feld eingesetzt wird. (Pumpe, Drei- Wegeventil 19) Der voll ausgebaute Receiver (Details in Fig 2) enthält einen Hochtemperatur- Wärmespeicher 25, und ist druckaufgeladen zum Betrieb einer (oder zwei) angeflanschten Gasturbine(n) 13, die vorteilhaft mittels Hydraulikelemente 14 überschüssige Energie in den Dampferzeuger/Dampfturbine 16 einbringen. Die Abgase der Gasturbine können vorteilhaft in einem angeflanschten Wärmetauscher 3 zur Dampfüberhitzung oder Salzschmelze-Erwärmung genutzt werden. Für den Mittel- Temperaturbereich ist bei solchen Anlagen ein erweiterter Salzschmelze - Wärmespeicher 18 vorgesehen, ergänzt je nach örtlicher Auslegung um Wärmetauscher und eine ölgekühlte Vorwärmstufe (nicht gezeigt) In vielen Fällen kann die Vorwärmung nach dem Kondensator 17 der Dampfturbine 16 durch Wärme aus den Kühlkreisläufen des geschlossenen Receiver-Kreislaufs erfolgen. Die Wärmespeicherung beginnt dann im Temperaturbereich 200°C in Stufen bis 500°C. Hochtemperaturspeicherung erfolgt direkt in dem in Fig 2 bzw. 10 beschriebenen Turm-Receiver.
Der in Figur 2 gezeigte Behälter 21 umfasst einen Receiver 23 mit Absorberstapel 47 zum Auffangen von konzentrierter Sonnenenergie aus einem Spiegelfeld 6 (siehe Figur 1) und einen Hochtemperaturspeicher 25, welcher über eine Öffnung 27 mit dem Receiver 23 in direkter Verbindung steht. Im Betrieb fliesst heisses Gas (Pfeil 29) durch Öffnung 27 in den Hochtemperaturspeicher 25, wo es die Wärme an den Speicher abgibt.
Im Aussenbereich vor dem Receiver 23 sind Vorkonzentratoren 31 angeordnet, welche einfallendes Sonnenlicht in Fenster 33 leiten. Eine Mehrzahl von Vorkonzentratoren 31 bildet nach aussen ein vorzugsweise flächendeckendes Wabenmuster (siehe Beschreibung zu Fig. 6 bis 9), um konzentriertes Sonnenlicht zwischen den Fenstern 33 zu vermeiden, damit diese gekühlt werden können. Die Fenster 33 umfassen vorzugsweise mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei, hintereinander angeordnete Scheiben 35,37,39, die durch Zwischenräume 41,43 voneinander getrennt sind. In die Zwischenräume 41,43 mündet eine Kühlgasleitung 44. Die Scheiben können aus Quarzglas oder einem anderen hochtemperaturbeständigen Glas hergestellt sein. Die inneren Schreiben können ein halbdurchlässiges Coating aufweisen.
Im Receiverinnenraum 45 im Abstand zu den Fenstern 33 ist wenigstens ein Absorberstapel 47 angeordnet. Der Absorberstapel 47 ist aus feuerfesten Keramikplatten oder - körpern 49 aufgebaut, zwischen denen vertikale Kanäle 51 vorhanden sind. Der Receiverinnenraum 45 ist durch eine tragende Wand 52 geteilt in einen Absorberbereich 53 (linke Hälfte des Receivers) und einen Gasrückstrombereich 55 (rechte Hälfte des Receivers). Der Receiverinnenraum ist innenseitig mit den notwendigen Wärmeisolierungen 57 ausgekleidet.
Der Hochtemperaturspeicher 25 ist aufgebaut aus Keramikbauteilen 59, welche vorzugsweise Horizontalkanäle 61 aufweisen. Diese lassen das heisse Gas von innen zur Aussenwand 63 abströmen. Anstelle der Keramikbauteile kann der Speicherkörper 64 auch aus kugelförmigen Elementen aufgeschüttet sein.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist in der Mitte des Hochtemperaturspeichers 25 ein vorzugsweise kegelförmiger Innenraum 65 ausgebildet, durch welchen das heisse Gas abströmen kann. Die Aussenwand 63 des Hochtemperaturspeichers ist durch eine Wärmeisolierung 67 geschützt. Zwischen der Wärmeisolierung 67 und der Aussenwand 63 sind Kühlspiralen 69 angeordnet, welche die Temperatur der Aussenwand sicher begrenzen.
Zwischen dem Speicherkörper 64 und der Wärmeisolierung 67 ist ein Ringraum 71 vorgesehen, welcher den Gasabstrom zulässt. Unten mündet der Ringraum 71 in einen ringförmigen Sammelkanal 73, durch welchen das zurückströmende Gas auf die rechte Seite des Receivers (Gasrückstrombereich) geleitet wird. Im Gasrückstrombereich 55 des Receivers ist eine oder mehrere Austrittsöffnungen 75 vorgesehen, durch welche das Gas in einen Sammelraum 77 gelangen kann. Der Sammelraum 77 hat eine Austrittsöffhung 79, welche durch einen Flansch 81 gebildet ist. An den Flansch 81 kann eine in der Figur 2 nicht gezeigte Gasturbine angeschlossen werden (s. Fig. 1).
Der Sammelraum 77 ist von einem Raum 83 umschlossen, welcher für das von den Kompressoren gelieferte Kühlgas als Mischraum dient zur Versorgung des Absorbers. Der Raum 83 besitzt Eintrittsöffnungen 85,87, vorliegend vorzugsweise zwei, durch welche das Kühlgas in den Mischraum 83 geführt wird. Analog zum Hochtemperaturspeicher 23 ist auch der Receiverbehälter mit einer separaten Kühlung 89 ausgestattet. Ausserdem ist vorzugsweise eine separate Kühlung 91 für die Fenster 33 vorgesehen. Diese ist unten in der Beschreibung zu Figur 5 näher im Detail beschrieben. Eine Besonderheit des Behälters 21 ist, dass dieser, wenn keine ausreichende Wärme aus dem Hochtemperaturspeicher 25 zur Verfugung steht, mittels fossilem Zusatzbrennstoff betrieben werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Brennstoffzufuhrleitung 93 vorgesehen, welche in den Gasrückstrombereich 55 führt. Im Gasrückstrombereich 55 ist ein vorzugsweise ovaler Brennraum 95 ausgebildet, welcher genügend Heissgas für die Versorgung der Gasturbinen generieren kann.
Wie in Figur 3 gezeigt, sind im Receiverinnenraum 45 jeweils im Abstand zu den Fenstern 33 Absorberkörper 97 auf einer Kreisbahn angeordnet. Die Absorberkörper 97 sind im Schnitt kelchförmig ausgebildet für die weitere Konzentration der aus den Fenstern einstrahlenden Sonnenenergie. Ein einzelner Absorberkörper 97 ist im Detail in Figur 4 gezeigt. Er besitzt eine im Querschnitt zwei einander gegenüberliegende konkave Flanken 99a,99b aus einem hochtemperaturbeständigen Keramikmaterial, deren Innenwandungen vorzugsweise verspiegelt oder poliert sind. Der an die Flanken 99a,99b anschliessende Bodenbereich 101 ist geometrisch so ausgelegt, dass keine nennenswerte Strahlung durch Reflexion entweichen kann. Konkret hat der Bodenbereich die Gestalt eines Schwalbenschwanzes 103, welcher im Schnitt zwei im Wesentlichen V-förmige Einsenkungen 105 aufweist, die an der Oberfläche als schwarzer Körper ausgebildet sind. Hinter den angestrahlten Oberflächen sind im Keramikmaterial proportional zum Kühlbedarf Durchlässe vorgesehen, welche aufgrund der vertikalen Stapelung vertikale Kanäle 51 bilden (s. Figur 2).
Einzelne Absorberkörper 97 sind übereinander zu einem Stapel angeordnet und vorzugsweise formschlüssig mit der dahinter angeordneten Wand 52 verbunden. Zu diesem Zweck haben die Absorberkörper auf der lichtabgewandten Seite zwei oder mehrere vorzugsweise schwalbenschwanzformige Fortsätze 103, die in passende Nuten der Wand 52 eingelassen sind. Zwischen den Fortsätzen 103 und den dazu passenden Nuten, wie auch zwischen den Absorbern gegenseitig, ist ein Spielraum belassen, um Temperaturwechsel zu ertragen.
An den Spitzen der Flanken 99a,99b sind die Absorberkörper 97 durch spezielle hohle Bauteile 109 miteinander, jedoch mit Spiel, verbunden. Die Bauteile 109 bilden durch den Hohlraum jeweils einen vertikalen Kühlkanal 111, um die unvermeidliche Streustrahlung aufzufangen und abzuführen. Die Bauteile 109 sind ebenfalls vorzugsweise formschlüssig mit jeweils zwei benachbarten Absorberkörpern verbunden. Dadurch ist das Ganze als loser Verbund aufgebaut, aber geometrisch definiert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Teile 109 ersetzt durch Einlegeteile 102 (Fig. 16). Die Fenster 33 des Receivers 23 sind zweckmässigerweise kreisrunde Scheiben 35,37,39, vorzugsweise Quarzglasscheiben (Fig. 5). Diese sind in einem Zylinder 113 aufgenommen, welcher seinerseits in einem radial von der Aussenwand 115 des Receivers 23 abstehenden Hohlstutzen 117 auswechselbar eingesetzt ist. Die Kühlung der Lichteinlassfenster kann aussen durch spiralförmige Gaskanäle erfolgen. Die Scheiben 35,37,39 sind in eigens dafür vorgesehenen Nuten 119 des Zylinders 113 aufgenommen. Dabei dienen die Innenscheibe 39 und die mittlere Scheibe 37 in erster Linie dazu, die während der Sonneneinstrahlung im Receiverinnenraum vorhandene grosse Hitze abzumildern, damit für die Abdichtung der äusseren Scheibe 35 geeignete Dichtungen (in den Figuren nicht gezeigt) eingesetzt werden können. Entsprechend müssen die Innenscheibe 39 und die mittlere Scheibe 37 nicht gas- und/oder druckdicht in die Nuten 119 eingesetzt sein.
Mit der Bezugsziffer 121 sind Kühlkanäle angedeutet, durch welche Kühlgas tangential in den Zwischenraum 41 einströmen kann (Fig. 5). Durch Öffnungen 123, welche in der mittleren Scheibe 37 vorgesehen sind, kann das Kühlgas vom Zwischenraum 41 in den Zwischenraum 43 gelangen und strömt dann wieder durch einen Kanal 125 vorzugsweise in den Receiverinnenraum 45.
Die Vorkonzentratoren 31, welche vor den Lichteintrittsöffnungen angeordnet sind, sind in den Figuren 6 bis 9 näher im Detail dargestellt. Die Vorkonzentratoren 31 besitzen konische zulaufende Lichteinfangkanäle 127, welche zum Boden hin in eine Rundform 128 münden. Diese passen zu den runden Lichteintrittsöffnungen 27.
Die Lichteinfangkanäle 127 sind vorzugsweise sechseckförmig, sodass diese eine geschlossene Fläche in Gestalt einer Wabenform 129 bilden können.
Der Receiver gemäss Figur 10 unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen Receiver im Wesentlichen dadurch, dass die Kühlung der Absorberkörper in den vertikalen Kanälen durch Rohre 131, durch welche Salzschmelze strömt, gekühlt werden. Die Rohre 131 sind mit einer zentralen Zuleitung 133 in Verbindung. Die zurückströmende, erhitzte Salzschmelze fliesst auf der Rückseite des Absorberstapels .. vorzugsweise durch einen zusätzlichen keramischen Speicher 135 und mündet dann in ein Sammelrohr 137. Das Gaskühlungssystem 89 kann zur zusätzlichen Wärmespeicherung mit einem angeflanschten Wärmespeicher (wie Ausführungsbeispiel 2) versehen werden, der vorzugsweise als Kugelhaufen aus Keramikelementen ausgelegt ist, verbunden mit einem Kompressor zum Betrieb des Umlaufs und einer vorwärmenden Stufe des kühlen Salz-Zulaufs. Das Sammelrohr 137 steht mit einem in den Figuren nicht gezeigten Salzschmelzespeicher in Verbindung.
Ein für diese Anwendung modifiziertet Absorberkörper ist in Figur 11 gezeigt. Aufgrund der niedrigeren Temperatur der kühlenden Salzschmelze sind weniger vertikale Kühlkanäle 51 erforderlich, jedoch mit einem grösseren Durchmesser. Im Übrigen können die Absorberkörper gleich ausgebildet sein wie im Falle der oben beschriebenen Gaskühlung.
Der erfindungsgemässe Receiver funktioniert wie folgt:
Die von einem Spiegelfeld aufgefangene Strahlungsenergie wird zunächst in Vorkonzentratoren 31 aufgefangen und in verspiegelten, konischen Lichteinfangkanälen 127 auf die Rundfenster des Behälters 33 Receivers 23 geleitet. Diese gekühlten Fenster sind in der Lage Innendruck aufzunehmen. In direkter Linie hinter diesen Fenstern sind die Absorber-Lichtfang-Elemente angeordnet, die fensterseitig polierte, offene Flanken aufweisen zur weiteren Konzentration der Strahlung. Erst im schwalbenschwanzartigen Bodenbereich erfolgt der grösste Teil der Umwandlung in Wärmeenergie, da dort die Oberflächen als schwarzer Körper ausgelegt sind. Das hochwarmfeste Keramik-Material erlaubt örtlich und zeitliche Überhitzungen, insbesondere wenn die Absorberwand (Fig. 4) modular aufgebaut ist, was den Einzelelementen vorübergehende Ausdehnungen erlaubt. Die Kühlung dieser hocherhitzten Elemente erfolgt mit (Druck-)Gas oder Salzschmelze direkt auf weitere Hochtemperatur - Keramikbauteile 59 (Fig. 10,11 und 12) des Hochtemperaturspeichers 25. Die Regelung des Kuehlgas- bzw.Salzschmelzestroms erfolgt ausserhalb des heissen Receiver-Behaelters (21). Die Kühlung des Behälters wird zur Vorwärmung des jeweiligen Kühlkreislaufs genutzt, sodass nahezu die gesamte einmal eingestrahlte Sonnenenergie in nutzbare Wärme umgesetzt wird. Die aufwendige Wärmeisolierung bildet den Massstab für die Energie-Effizienz. Je nach örtlicher Aufgabe ist die Auslegung des Receivers im Detail nach wirtschaftlichen Kriterien zu entscheiden. Im Ergebnis kann der erfindungsgemaesse Receiver mit einem fokussierenden Spiegelfeld die Gesamteffizienz einer Dämpfturbine in einer existierenden Linear-Spiegel Solaranlage nennenswert erhöhen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 13 - 16 beschrieben, das auch eine besondere Ausführung der Turbinenanlage zeigt für leichte Kompaktanlagen, die wesentlich höhere Gaseintrittstemperaturen, aus einem Hochtemperaturwärmespeicher (>1250°C) ermöglicht. Ausschlaggebend ist dabei die besondere Auslegung der Absorberkörper für höchste Temperaturen, die im Ausströmteil des Absorberstapels erzielt werden können.
Figur 13 zeigt einen modifizierten Receiver 23 mit direkt angeflanschtem oder angebautem Hochtemperaturspeicher 25, wobei dieser unter dem Receiver angeordnet ist. Für längere Speicherzeiten und entsprechendes Volumen ist dieser Hochtempereraturspeicher dann zugleich (ein Teil) des Turmaufbaus. Die Gasführung im Ausführungsbeispiel Receiver gemäss Figur 13 ist durch die zusätzlichen Ringräume 142,144 mit Auslass 146 gekennzeichnet, mit einem zweimaligen Durchströmen eines Absorberstapels. Bezugsziffer 140 zeigt eine gekühlte Halterung für den Absorberstapel (in den Bereich unter 1000°C integriert, daher metallisch).
Figur 14 zeigt rechteckige Lichteintrittsöfihungen für einen möglichen Kompaktreceiver mit direkt angeflanschten Spiralkühlungen. In den Detailzeichnungen in Figur 15 und in Figur 16 sind die durchströmten Kanäle im Detail gezeigt: Im Aussenbereich der Kanäle (Einlegeteile 102 an der Front des Absorberkörpers, sowie hinter der Verspiegelung 100, Einlegeteile 104 in Fig. 16) ist der Gasstrom aufwärts, im Bodenbereich 101 abwärts, (d.h. in den Kanälen der Trennplatten 110, wobei die Trennplatten die vertikale Konvektion mit dem Receiverinnenraum (45) reduzieren. Bezugsziffer 108 zeigt eine bevorzugte Ausführung für Absorberplatten-Einlegeteile 105, ersetzend die Standardteile 104 im unteren Auslassbereich der vertikalen Kanäle, wo die höchsten Temperaturen erreicht werden müssen: Diese halbdurchlässigen Strahlungsfänger 108 verstärken die Absorption.
In dem Ausführungsbeispiel für eine Anlagenauslegung gemäss Figur 15, soll die Temperatur des vorgewärmten Kompressorgases beim Durchströmen aufwärts bereits stark erhöht sein. Bei unzureichender Lichteinstrahlung kann die Gasmischung geändert werden und durch Brenngas-Zuführung 93 das gewünschte Temperaturniveau stabilisiert werden, wobei die Gasmischung reduzierend bleibt. Erst vor Eintritt in die Gasturbine 13 wird durch Nachverbrennung ein sicheres Ausströmen des Gases ermöglicht. Dieser Betriebsmodus kann bis zum vollständigen Brenngas-Betrieb modifiziert werden, der Hochtemperaturspeicher 25 kann dabei immer noch Wärmeenergie liefern, optimiert wird die Betriebsweise durch Seitenzugänge des Hochtemperaturspeicher-Turms 136. Entscheidend ist, dass durch diese Möglichkeit die (Elektro-)Energieerzeugung jederzeit möglich ist und die Anlage damit eine echte Reservekapazität darstellt. Zur Effizienzsteigerung ist im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 15 eine Dampfstrahlpumpe (Venturi-Düse) vorgesehen 15, die direkt aus dem Dampferzeuger 16 gespeist wird. Über Verbindungsventile 11 kann eine solche Anlage als Teil eines grösseren Ensembles arbeiten, auch als Prozesswärme-Lieferant für benachbarte Verbraucher.
Im Behälter 21 des Receivers/Hochtemperaturspeichers 25 werden Kühlungskanäle des Druckbehälters und der Fenster 35,37,39 als Vorwärmstufe eingesetzt und vermischt mit erwärmtem Kompressorgas als erste Stufe der Kühlgas-Erwärmung eingesetzt. Durch eine insofern dreistufige Erwärmung und eine Ringraum-Trennung werden Höchsttemperaturen erzielt, zusätzlich gefördert durch gezielte Wärme-Isolierung (73, 106) des Heissgas-Durchlaufs in den vertikalen Kanälen des Absorberstapels 47. Die Erfindung betrifft einen Receiver zum Auffangen von konzentrierter
Sonneneinstrahlung aus einem umliegenden Spiegelfeld. Der Receiver besitzt einen Behälter 21 mit wenigstens einer Lichteintrittsöffnung 27, sowie einem Ein- und einem Auslass für ein Kühlmedium. Im Behälter 21 ist wenigstens ein Absorberkörper 97 vorgesehen, welcher wenigstens bereichsweise als schwarzer Körper ausgebildet ist und hinter der Lichteintrittsöffnung 27 angeordnet ist, zum Auffangen der
Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie. Ausserdem sind im Behälter 21 Wärmespeicherelemente als Hochtemperaturspeicher zur Energieerzeugung in Abendstunden vorgesehen.
Legende
1 Receiver-Top
3 Wärmespeicher
4 Generator
5 Heliostate
6 fokussierendes Feld
7 Strahlungs-Konzentratoren
8 Kompressor
9 Zwischenkühler
10 Feld-Kombination
11 Verbindungen
13 Gasturbine(n)
14 Hydraulikelemente
15 Dampfstrahlpumpe
16 Dampferzeuger/-turbine
17 Kondensator
18 Salzschmelze- Wärmespeicher
19 Kondensatpumpe
20 Linear-Spiegelfeld
21 (Druck-)Behälter
23 Receiver
25 Hochtemperaturspeicher
27 Öffnung
29 Pfeil (Gasstrom)
31 Vorkonzentratoren
33 Fenster
35 (Druck-)Scheibe
37 Mittel-Scheibe (ggf. beschichtet) 39 Innen-Scheibe (ggf. beschichtet)
41 Zwischenraum zwischen äusserer und mittlerer Scheibe
43 Zwischenraum zwischen innerer und mittlerer Scheibe
44 Kühlgasleitung
45 Receiverinnenraum
47 Absorberstapel
49 Keramikplatten oder -körper des Receiverinnenraums
51 vertikale Kanäle
52 tragende Wand
53 Absorberbereich
55 Gasrückstrombereich
52 Wärmeisolierungen
59 Keramikbauteile des Hochtemperaturspeichers
61 Horizontalkanäle der Keramikbauteile
63 Aussenwand des Hochtemperaturspeichers (HTS)
64 Speicherkörper aus den Keramikbauteilen 59
67 Wärmeisolierung des Hochtemperaturspeichers
69 Kühlspiralen zw. Aussenwand und Wärmeisolierung des HTS
71 Ringraum
73 (ringförmiger) Sammelkanal
75 Austrittsöffnungen des Gasrückstrombereichs
77 Sammelraum
79 Austrittsöffnung des Sammelraumes
81 Flansch
83 Raum für Kühlgas
85,87 EintrittsöfFnungen in Raum 83
89 Kühlung (Kühlspiralen) des Receivers
91 Fensterkühlung (Einfassung) 93 Brennstoffzuleitung (optional)
95 Brennraum des Gasrückstrombereichs ( optional)
97 Absorberkörper
99a,99b konkave Flanken des Absorberkörpers (ggf. verspiegelt) 100 verspiegelter Teil des Absorbers ;
101 Bodenbereich des Absorbers
102 Frontbereich des Absorbers
103 Schwalbenschwanz des im Lichtfangbereich des Bodens
104 Einbauteile der Absorber im Hochtemperaturbereich
105 Einbauten mit Einsenkungen für Strahlungsfänger
106 rückwärtige Isolierungen
107 schwalbenschwanzförmige Fortsätze
108 halbdurchlässige Strahlungsfänger
109 Bauteile zum Verbinden der Absorberkörper
110 Trennplatten im Absorberstapel (horizontal)
111 Hohlraum resp. vertikaler Kühlkanal der Bauteile
113 Zylinder
115 Aussenwand des Receivers
117 Hohlstutzen
119 Nuten
121 Kühlkanal (Einlass) für Fensterzwischenräume
123 Öffnungen der mittleren Scheibe (Fenster)
125 Auslasskanal
127 Lichteinfangkanäle
128 Rundform der Lichteinfangkanäle
9 Wabenform
131 Rohre für Salzschmelzezirkulation
133 zentrale Zuleitung Keramischer Speicher
Seiten-Ein-/Auslässe des HTS
Sammelrohr (V erbindungen zu Kompressor/Turbine) gekühlte, innere Halterung des Absorberstapels
Halte-Bandagen für mögliche Rechteckfenster
Gastrennungsring unter dem Absorberstapel
Kühlgas für Fenster (Zufuhr und Auslass)
Gastrennungsring über dem Absorberstapel
Spiralführung für Fensterkühlgas
Heiss-Auslass für Receiver und HTS (Hochtemperaturspeicher)

Claims

Patentansprüche
1. Receiver (23) zum Auffangen von konzentrierter Sonneneinstrahlung aus einem umliegendem Spiegelfeld (20) umfassend
einen Behälter (21) mit wenigstens einer Lichteintrittsöffhung (27), sowie einem Ein- und einem Auslass für ein Kühlmedium;
im Behälter (21) vorgesehenen Absorberkörpern (97), welche wenigstens bereichsweise als schwarze Körper ausgebildet ist und hinter der Lichteintrittsöffnung (27) angeordnet sind, zum Auffangen der
Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Absorberkörper (97) zu einem Absorberstapel (47) zusammengefügt sind, und
der Absorberstapel (47) vorzugsweise im Wesentlichen vertikale, für die Durchleitung eines Kühlmediums ausgelegte Kanäle (111) aufweist.
Receiver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich
Wärmespeicherelemente (49) vorgesehenen sind, welche so ausgelegt sind, um Temperaturen > 1000 °C, vorzugsweise > 1250 °C und besonders bevorzugt > 1400 °C aufnehmen zu können.
Receiver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wärmespeicherelemente (49) benachbart zu den Absorberkörpern (97) angeordnet sind.
Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorberkörper (97) durch ein oder mehrere Keramikelemente gebildet ist. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (101) des Absorberkörpers (97) eine Lichtfanggeometrie aufweist, die geeignet ist, einfallendes Licht durch Mehrfachreflexion an schwarzen Flächen einzufangen und in Wärme umzuwandeln.
Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Absorberkörper (97) zwei einander gegenüberliegende konkave Flanken (99a,99b) aufweist, um einfallende Strahlung in den Bodenbereich (101) des Absorberkörpers (97) zu leiten.
Receiver nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung der Flanken (99a,99b) poliert oder verspiegelt ist.
8. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Receiver ein geschlossener Kühlkreislauf mit entsprechenden Kanälen vorhanden ist, welche Kanäle mit den Wärmespeicherelementen (49) in Verbindung stehen und geschlossen durch eine Gasturbine (13) und
Kompressor (8).
9. Receiver nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (101) des Absorberkörpers (97) als schwarzer Körper ausgebildet ist.
10. Receiver nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (101) die Gestalt eines Schwalbenschwanzes (107) hat.
11. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Receiver einen Receiverinnenraum hat, welcher durch eine Wand (52) in einen Absorberbereich (53) und einen Gasrückstrombereich (55) unterteilt ist, wobei das Kühlmedium vom Einlass in den Absorberbereich, von da in den Gasrückstrombereich und sodann zum Auslass (75) geleitet wird.
12. Receiver nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im
Gasrückstrombereich (55) des Receivers eine Brennkammer (95) und eine Zuleitung (93) für den Brennstoff in die erwähnte Brennkammer vorgesehen sind.
13. Receiver nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Absorberkörper (97) an der Wand (52) vorzugsweise durch Formschluss befestigt sind.
14. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Absorberkörper eine Tragstruktur und Einlegeteile umfasst, welche Einlegeteile an der Tragstruktur formschlüssig befestigt sind.
15. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bisl4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsöffnung (27) durch eine Mehrzahl von hintereinander und in Abstand voneinander angeordneten transparenten Scheiben (35,37,39) gebildet sind.
16. Receiver nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lichteintrittsöffnung (27) durch wenigstens drei Scheiben (35,37,39) gebildet ist, wobei die Zwischenräume (41,43) zwischen den Scheiben von einem Kühlmedium durchströmbar sind.
17. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (75) des Receivers mit einem Wärmespeicher und/oder einer
Gasturbine in Verbindung steht.
18. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (85,87) des Receivers mit dem Auslass eines Kompressors oder einer Pumpe in Verbindung steht.
19. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ein- und Auslass mit Röhren für die Zirkulation von Salzschmelze als
Kühlmedium verbunden sind, die vorzugsweise in den Kanälen (111) aufgenommen sind.
20. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Lichteintrittsöffhungen (27) Vorkonzentratoren (31) vorgesehen sind.
21. Receiver nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorkonzentratoren (31) je ein kelchförmiges Lichteinfangteil (127) besitzen.
22. Receiver nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichteinfangteil (127) eine hexagonale Geometrie hat.
23. Receiver nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lichteinfangteile (127) nebeneinander angeordnet eine Wabenstruktur bilden.
24. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Receiver mit einem Hochtemperaturspeicher (25) in Verbindung steht.
25. Receiver nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der
Hochtemperaturspeicher (25) durch eine Vielzahl von über- und nebeneinander angeordneten Keramikbauteilen (59) gebildet ist, welche in einem
Druckbehälter angeordnet sind.
26. Receiver nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gehäusewand (63) des Hochtemperaturspeichers (25) und dem
Hochtemperaturspeicher ein Ringraum (71) vorgesehen ist.
27. Receiver nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass im Hochtemperaturspeicher (25) von innen nach aussen führende Kanäle (61) für das erhitzte Medium vorgesehen sind, welche mit dem Ringraum (71) in Verbindung stehen.
28. Receiver nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ringraum (71) über eine Sammelleitung (73) mit dem Gasrückstrombereich (55) in Verbindung steht.
29. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum des Hochtemperaturspeichers ein kaminartiger Innenraum (65) vorgesehen ist.
30. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Hochtemperaturspeichers innenseitig mit einer Kühlung, z.B. spiralförmig entlang der Gehäuseinnenwand aufsteigenden Rohrleitungen (69), versehen ist.
31. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass vorgewärmtes Kühlgas im äusseren Bereich des
Absorberstapels (47) aufströmt (111) und im Bodenbereich innen (101,104,105) abströmt.
32. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Receiver einen ausreichend stabilen Druckbehälter aufweist, der erlaubt, als freistehender Turm - Receiver zu dienen und ggf. eine Gasturbine zu tragen.
33. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Absorberkörper (97) als geteilte Platte mit
Einlegeteilen (102, 104,105) ausgeführt ist.
34. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Absorberstapel (47) in regelmässigen Abständen horizontale Trennplatten (110) aufweist, wodurch die Vertikalströmung im Absorberstapel aussen reduziert wird.
35. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass für eine kompakte Ausführung des Receivers
Rechteckfenster (141) eingesetzt sind, die auf die direkt dahinter liegenden, verspiegelten (100) Absorberkörper (97) gerichtet sind.
36. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine hitzebeständige Halterung (140) in der Mitte des Absorberstapels mit Tragarmen zum erleichterten Auswechseln des Stapels oder Sektionen davon eingesetzt werden kann.
37. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einlegeteile vorzugsweise
Hochtemperaturkeramikteile sind aus temperaturwechselbeständigen
Werkstoffen, vorzugweise Karbide (z.B. von Si, B,W,V etc. oder deren Kombinationen), Nitride (Si,B,V etc.), Oxide (Si,Al,Zr etc.).
38. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Absorberkörper (97) mit weiteren, insbesondere hochabsorbierenden Coatings beschichtet sind, die kompatibel sind mit inerten oder reduzierenden Gasmischungen.
39. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einlegeteile im Bodenbereich besondere
Lichtfangzähne(Strahlungsfänger 108) aufweisen, die aus dunkel dotierten aber lichtdurchlässigen Kristallen (z.B. C, SiC (Moisannite), Quarz etc. bestehen können, die die Lichtstrahlung volumetrisch aufnehmen können und innerlich in thermische Energie umwandeln können.
40. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Heissgas von einem Auslass (146) in eine
Gasturbine(13) geleitet wird, nachdem es in einer Dampfstrahlpumpe (15) druckaufgeladen wurde, wobei zugleich die Einlass-Temperatur geregelt wird.
41. Receiver nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Überschussenergie der Gasturbine(13) durch eine Hydraulikpumpe (14) zur Bodenstation geleitet wird - im Effekt ein hydraulisches Getriebe - und dort sowohl die Niederdruck-Kompressorstufe(8) und den elektrischen Motor/Generator antreibt.
PCT/EP2013/068721 2012-09-10 2013-09-10 Receiver für konzentrierte sonnenstrahlung WO2014037582A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH01646/12 2012-09-10
CH01646/12A CH706970A1 (de) 2012-09-10 2012-09-10 Receiver für konzentrierte Sonnenstrahlung.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014037582A2 true WO2014037582A2 (de) 2014-03-13
WO2014037582A3 WO2014037582A3 (de) 2014-11-13

Family

ID=47191447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/068721 WO2014037582A2 (de) 2012-09-10 2013-09-10 Receiver für konzentrierte sonnenstrahlung

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH706970A1 (de)
WO (1) WO2014037582A2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016162412A1 (de) 2015-04-08 2016-10-13 Ulrich Bech Receiver zum auffangen von konzentrierter strahlung
WO2018011363A1 (de) * 2016-07-15 2018-01-18 Ulrich Bech Hochtemperatur-strahlungsreceiver-system
CN109539560A (zh) * 2018-12-13 2019-03-29 朱杰益 一种蜂群银窝聚能静音装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4345399A1 (de) * 2022-09-28 2024-04-03 ETH Zurich Solarempfänger für hochtemperaturanwendungen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3981151A (en) 1975-01-20 1976-09-21 St Clair John C Use of solar energy heat gathering and storing systems to increase farm crop yields
US4312324A (en) 1978-08-09 1982-01-26 Sanders Associates, Inc. Wind loss prevention for open cavity solar receivers
US4401103A (en) 1980-04-28 1983-08-30 Thompson Hugh A Solar energy conversion apparatus
US20060174866A1 (en) 2005-02-10 2006-08-10 Yaoming Zhang Volumetric solar receiver

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047517A (en) * 1976-07-06 1977-09-13 Arnberg B Thomas Method and apparatus for receiving solar energy
DE3010882A1 (de) * 1980-03-21 1981-10-01 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Strahlungsempfaenger
DE3042557C2 (de) * 1980-11-12 1982-10-21 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn Wärmetauscher, insbesondere für Sonnenkraftwerke
US4509333A (en) * 1983-04-15 1985-04-09 Sanders Associates, Inc. Brayton engine burner
AU3817885A (en) * 1984-02-02 1985-08-08 Babcock & Wilcox Co., The Solar receiver and absorber panel
DE3420118A1 (de) * 1984-05-30 1985-12-05 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn Empfaenger fuer solarstrahlung
US4913129A (en) * 1989-05-22 1990-04-03 Bechtel Group, Inc. Solar receiver having wind loss protection
US8378280B2 (en) * 2007-06-06 2013-02-19 Areva Solar, Inc. Integrated solar energy receiver-storage unit
ES2534424T3 (es) * 2008-08-31 2015-04-22 Yeda Research And Development Company Ltd. Sistema de receptor solar
WO2011000522A2 (de) * 2009-06-30 2011-01-06 Vladan Petrovic Parabolrinnenkraftwerk mit speicherung der sonnenenergie und verfahren zum betreiben eines parabolrinnenkraftwerks sowie hochtemperatur-wärmespeicher
IT1399952B1 (it) * 2010-04-29 2013-05-09 Magaldi Ind Srl Dispositivo e sistema di stoccaggio e trasporto ad alto livello di efficienza energetica
WO2012055426A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Sun To Market Solution, S.L. Solar receiver for solar power tower
GB2486210A (en) * 2010-12-06 2012-06-13 Alstom Technology Ltd Solar receiver comprising an aperture admitting radiation into a cylindrical cavity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3981151A (en) 1975-01-20 1976-09-21 St Clair John C Use of solar energy heat gathering and storing systems to increase farm crop yields
US4312324A (en) 1978-08-09 1982-01-26 Sanders Associates, Inc. Wind loss prevention for open cavity solar receivers
US4401103A (en) 1980-04-28 1983-08-30 Thompson Hugh A Solar energy conversion apparatus
US20060174866A1 (en) 2005-02-10 2006-08-10 Yaoming Zhang Volumetric solar receiver

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016162412A1 (de) 2015-04-08 2016-10-13 Ulrich Bech Receiver zum auffangen von konzentrierter strahlung
CN107864665A (zh) * 2015-04-08 2018-03-30 安雅穆科斯工程公司 用于捕集集中的辐射的接收器
WO2018011363A1 (de) * 2016-07-15 2018-01-18 Ulrich Bech Hochtemperatur-strahlungsreceiver-system
CN109539560A (zh) * 2018-12-13 2019-03-29 朱杰益 一种蜂群银窝聚能静音装置
CN109539560B (zh) * 2018-12-13 2024-04-23 朱杰益 一种蜂群银窝聚能静音装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014037582A3 (de) 2014-11-13
CH706970A1 (de) 2014-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012017041A2 (de) Hochtemperatur-wärmespeicher für solarthermische kraftwerke
WO2011000522A2 (de) Parabolrinnenkraftwerk mit speicherung der sonnenenergie und verfahren zum betreiben eines parabolrinnenkraftwerks sowie hochtemperatur-wärmespeicher
WO2014037582A2 (de) Receiver für konzentrierte sonnenstrahlung
EP2419634A2 (de) Dampfkraftwerk mit solarkollektoren
EP2612099A2 (de) Wärmespeicher
DE2939585A1 (de) Solarthermisches kraftwerk
EP2553244B1 (de) Verfahren zum erhöhen des wirkungsgrades einer mit einer gasturbine ausgestatteten kraftwerksanlage sowie kraftwerksanlage zur durchführung des verfahrens
DE102010053902A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung solar beheizter chemischer Reaktionen
EP2622282B1 (de) Receiver für solarenergiegewinnungsanlagen
WO2016162412A1 (de) Receiver zum auffangen von konzentrierter strahlung
WO2014089717A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines stroms von wärme transportierendem fluid
DE10050715B4 (de) Solarwärme-Rakete
DE102010014300B4 (de) Wind- und Strahlungsenergie-Kollektor
EP3649420B1 (de) Verfahren zum übertragen der in einem gas enthaltenen wärme und wärmetauscher dafür
CH713961A2 (de) Verfahren zum Übertragen der in einem Gas enthaltenen Wärme und Wärmetauscher dafür.
EP2708744A1 (de) Solarthermie-Anlage
DE102013221887B3 (de) Receiver für Solarenergiegewinnungsanlagen
EP3830495B1 (de) Verfahren zur isolation einer prozesseinheit und prozesseinheit mit einem isolierenden bereich
WO2009043334A2 (de) Solarluftenergieabsorber
DE102009014491A1 (de) Kollektor
DE2532465C3 (de) Vorrichtung zur Ausnutzung der Sonnenenergie
EP0516067A2 (de) Solaranlage und Verfahren zu ihrem Betrieb
AT510956B1 (de) Windkraftanlage
CH714589A1 (de) Verfahren zum Übertragen der in einem Gas enthaltenen Wärme und Wärmetauscher dafür.
DE102012006729A1 (de) Solarthermisches Kraftwerk mit verbesserter Wirtschaftlichkeit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13770411

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: FESTSTELLUNG EINES RECHTSVERLUSTS NACH REGEL 112(1) EPUE (EPA FORM 1205A VOM 26-08-2015)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13770411

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2