WO2016162412A1 - Receiver zum auffangen von konzentrierter strahlung - Google Patents

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    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the invention relates to a receiver for collecting concentrated radiation, preferably solar radiation from a mirror field, according to the preamble of
  • Cooling with molten salts has the advantage that they only become unstable at approx. 600 ° C, so that max. 570 ° C can also be a use as a storage medium can be scheduled.
  • Test plants with heated molten salts are designed for temperatures up to 520 ° C, planned up to 570 ° C.
  • the required salt mixtures however, have solidification points> 220 ° C, which makes the necessary facilities for storage very
  • US Patent Application No. 2006/0174866 describes a high-temperature volumetric solar receiver having a cavity for absorbing heat, a two-day window, and an inlet and an outlet communicating with the cavity. Between the window layers, a cavity is provided, which
  • the heat-absorbing cavity 20 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.
  • the heat-absorbing cavity is arranged with a behind this
  • US Patent No. 3,981,151 The aim of US Patent No. 3,981,151 is to increase the yield of agricultural crops by applying light to them at night. It will proposed an energy conversion system in which solar energy is focused on a latticework of refractory bricks, which then heat a drawn through the latticework air flow. The hot air stream is then passed through a pile of pebbles, which stores the heat. When energy is needed 5 at times when the sun is not shining, air is drawn through the pebbles and fed to a power conversion system, eg, a steam or gas turbine, and then converted into electrical energy. This allows plants to be irradiated with artificial light during the night.
  • a power conversion system eg, a steam or gas turbine
  • US 4,312,324 relates to an open solar receiver which is protected against wind 10.
  • the solar receiver consists of a cavity, an inlet, a cavity arranged in the heat exchanger 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 IS, heats the heat storage to about 1100 ° C. The latter can then be decoupled and connected to a gas turbine to recover electrical energy.
  • This solar receiver operates open, i. At atmospheric pressure, the energy transfer to the memory can therefore be slow.
  • US 4,401,103 describes a system consisting of an array of collectors 20 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. This is liquid cooling ( " fluid”) - how this works in the receiver remains unclear.
  • WO 2014/037582 discloses a receiver for collecting concentrated solar radiation from a surrounding mirror field.
  • the receiver has a container with at least one light inlet opening, as well as an inlet and an outlet for a cooling medium.
  • an absorber body is provided, which is at least partially formed as a black body and from a variety
  • the absorber body for collecting the radiant energy and converting it into thermal energy arranged behind the light entry opening.
  • heat storage elements are provided as a high-temperature storage in the coupled container, which serve the power generation in the evening, when the sun is no longer shining.
  • the receiver described has the advantage that it can absorb highly concentrated solar radiation 5 and dissipate the heat by means of gas flow through the existing channels and so can heat directly adjacent thermal storage elements. The heat energy stored in the memory elements can then be used to operate, for example, a gas turbine when the sun is no longer shining.
  • the object is realized by a receiver for collecting radiation from a surrounding mirror array comprising 20 - a container with at least one Strahlenseintrittsöffhung, provided in the container Absorberkörpem, which are at least partially formed as a black body and arranged behind the radiation inlet opening, for collecting the radiation energy and Conversion of the same into thermal energy,
  • a storage space for heat storage elements forming a high-temperature storage, which defines a storage zone, and, in the receiving space existing heat storage elements, for later use
  • the stored thermal energy that can be removed by heat exchangers / condensers at high temperature is not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to heat storage elements, and, in the receiving space existing heat storage elements, for later use
  • a cooling circuit forming pressure tubes are present in the channels, which extend from the Absorberkörpem in the receiving space and in which vaporized in order to dissipate the heat absorbed in the hot absorber bodies heat liquid metal and is condensed in the high-temperature storage or other consumers.
  • the absorbed heat is expediently removed uniformly and concentrated, by means of
  • Pipe joints which are also armored - after joining - in coupled memory range, for heat dissipation through pipe or
  • the absorber bodies For the purpose of dissipating the heat from the receiver surface into the cooling channels, the absorber bodies have an expedient geometry in which the receiver components (preferably carbidic composites) which are very hot due to the heat are distributed in a ring around the cooling tubes, so that they are uniformly intense
  • the pressure tubes are stabilized with high temperature resistant fiber bundles.
  • the pressure tubes have the advantages of a composite material in which different materials with 30 specific material properties are combined to form a material which has all the advantages of the combined materials.
  • the fiber bundles cause the pressure tubes to withstand very high pressures and temperatures.
  • the pressure tubes comprise a liner within the stabilizing fiber bundles.
  • the pressure tubes inside have a metallic coating, namely the liner, represented by a thin-walled tube metallurgically the inside evaporating (light) metal
  • the pressure tubes comprise a flexible braid or tissue.
  • the braid is preferably made of CFC and can be wrapped around the liner. The winding can be done quickly and causes by the overlapping of the braid as a bandage 20 improved stability after sintering.
  • the receiving space and the container are separate components, wherein the pressure tubes are connected at the junction of the container and the receiving space connectable, whereby first and second pressure tubes are formed.
  • the container can be removed from the receiving space, whereby a quick access to the receiving space, for example, for maintenance purposes, is possible.
  • the receiving space and the container (storage) are preferably connectable by a flange connection.
  • the ends of the first pressure tubes are arranged at the bottom of the container and are preferably welded into the ground.
  • the 30 bottom of the container therefore holds as tubesheet, similar to a Shell and tube heat exchanger, the ends of the first pressure tubes on. This gives the first pressure tubes additional stability and the container can be quickly removed together with the first pressure stirs.
  • the ends of the second pressure tubes are arranged on the container 5 facing the end face of the receiving space and connectable to the ends of the first pressure tubes.
  • the ends of the first and second pressure tubes coincide and can be plugged together, for example.
  • the tube ends can be automatically connected to each other when the container is placed on the receiving space.
  • the ends of the second pressure tubes are welded into the cover plate of the capacitor such that the ends of the first and second pressure tubes are aligned in the assembled state.
  • the absorber body preferably has the shape of a funnel or a V-shaped
  • the funnel or the V-shaped body may preferably be constructed from a plurality of discs or segments.
  • This construction has the advantage that the pressure tube heat conductors can be attached to the individual panes.
  • the discs or segments are connected to the pressure tube heat conductors so that they are enclosed with spacers, so that the energy
  • the pressure tubes are therefore preferably only in places or at points on the inner walls of the channels.
  • the spacers can be designed as a ring segment, which are pushed over the liner or over the wrapped liner.
  • the ring segments which form the outer walls of the pressure tubes, surveys
  • the pressure tube heat conductors are at least in the connection region with the absorber bodies a composite, preferably of carbon fibers with Si / SiC infiltrated.
  • the composite in the matrix of the braid or fabric may also contain other than carbon fibers, e.g. SiC fibers.
  • the discs or segments openings.
  • the openings form the channels of the absorber body.
  • the cooling circuit of the receiver in the high-temperature range can be embodied by a multiplicity of parallel pressure pipes which open outside the high-temperature storage zone into a heat exchanger / condenser which serves as a heater for a second cooling circuit.
  • the thermal energy absorbed by the cooling circuit is thereby used in an optimized way, either by being stored or by being delivered immediately to a second cooling circuit.
  • the cooling circuit of the receiver is realized in that the vaporous liquid metal can be condensed directly to the storage media.
  • the liquid metal therefore does not have to be completely guided in a closed circuit of pressure tubes, but can also be brought directly to the storage media in the 20 storage areas and thereby condense.
  • endothermic chemical reactions can proceed.
  • This can be, for example, a carbothermic zinc oxide reduction.
  • the harvested heat is thus usable, for example, to produce pure zinc, which in turn can be used in the production of hydrogen.
  • the absorber body has a Lichtfanggeometrie which is suitable to capture incident light by multiple reflection on black areas and convert it into heat. As a result, the heat energy is almost completely absorbed by the black walls of the absorber body.
  • the receiver can have a high-temperature accumulator and a lower-temperature S accumulator adjacent to the high-temperature accumulator, and the high-temperature accumulator is preferably separated from the lower-temperature accumulator by a heat-insulated wall.
  • the geemtete heat energy can be used by this arrangement maximum.
  • the second cooling circuit for steam generation and gas-chemical reactions can be used.
  • the second cooling circuit can be heated by the low-temperature storage.
  • the generated steam can be used for the operation of a gas turbine or for the end of endothermic reactions. If there is no sunlight for heating the low-temperature storage, the heat energy can be taken out of the high-temperature storage.
  • the receiver can be used in ring form for concentrated, vertical solar radiation by a mirror device directs the solar radiation perpendicular to the center of the receiver.
  • the V-shaped absorber stack are open to the center of the receiver to absorb as much sunlight as possible.
  • the annular absorber arrangement also makes it possible for nuclear fuel elements or nuclear radiation bodies to be able to be introduced into the ring.
  • the second cooling circuit can be filled by means of a 25 plunger pump with solid pellets which melt at a higher temperature or decompose gaseous / vaporous.
  • the inventive receiver is suitable to implement endothermic chemical reactions or to melt metals.
  • the second cooling circuit in the upper region of the low-temperature storage tank expediently has at least one outlet which leads to a cooling / Condensation section leads, which has a separation device for gas-liquid separation and a subsequent Abgiess adopted for recovering the metal produced.
  • gases and molten metal resulting from chemical reactions can be separated easily and used separately.
  • the second cooling circuit is equipped in the hot reaction zone with catalysts which promote hot-gas synthesis in further heat exchangers.
  • the catalysts can be used for the preparation of various hydrocarbons or the e.g. lower the reaction temperature for carbothermic processes, e.g. Metal carbonyl or Ce / Fe oxide or 10 nickel oxide interactions.
  • the pressure tubes convert thermal energy into the high-temperature reservoir during daytime operation.
  • the heat energy stored in the high-temperature storage after the end of solar radiation for direct operation of a gas turbine in peak load times on call serve IS by the first receiver loop is continued and then leads to evaporation in the high-temperature storage.
  • an endothermic chemical reaction can be extended into the evening.
  • the pressure tubes on fiber bundles of sliver, which is coated with a binder and to the
  • the sliver is preimpregnated with the binder. Once wrapped around the liner, the sliver can be cured, for example, by being sintered with an electric induction heater. As a result, a rapidly producible, stable and temperature-resistant casing for the pressure tubes can be produced.
  • the pressure tubes with the binder are preferred
  • the pressure tubes are surrounded by carbon fiber-reinforced composite material (CFC) rings, in particular at welded connection zones.
  • CFC carbon fiber-reinforced composite material
  • substantially vertical channels for the passage of a cooling medium or the recording of the pressure tube heat conductors 5 are present.
  • the pressure tube heat conductors allow the rapid removal of heat absorbed by the absorber body by means of metal evaporation.
  • the receiver according to the invention has the great advantage that it absorbs highly concentrated radiation and can thus dissipate the heat through the existing channels in the absorber bodies and, for example, can heat up directly adjacent thermal storage elements.
  • the storage elements may be present in the same or an adjacent container.
  • the stored thermal energy can be used when the sun is no longer shining to operate, for example, a gas turbine or to implement an endothermic chemical reaction.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a receiver according to the invention with a ring-shaped absorber stack, which is connected for the purpose of dissipation of heat energy with a plurality of pressure tube heat conductors, which extend into the high-temperature memory of the receiver.
  • the ring is to be carried out as far as the radiation from a laterally mounted mirror field requires it.
  • the absorber stacks can also be arranged in an annular manner with an opening inwards. The pressure tube heat conductors are then led away to the outside, to the respective users of the energy source.
  • FIG. 2 schematically shows a second embodiment of a receiver in which V-shaped, vertically stacked absorber bodies receive the radiation and allow the metal evaporation to take place in the cooling channels, the pressure tube heat conductors are then connected to a high-temperature storage tank (or more, according to the needs of the 'consumers': ,, ⁇ + ,, ⁇ ).
  • 3 shows schematically a third exemplary embodiment of a compact receiver in which a high-temperature storage tank is connected via a heat exchanger to a range for various applications ("I-II-III-IV"), where heat exchangers / condensers can be installed in different temperature zones which optimally exploit the thermodynamic gradient.
  • Fig. 4 shows for further explanation symbolically a receiver in side view with a radiation source inside.
  • Fig. 5 shows a side section through a pressure tube heat conductor with a
  • the composite can be made by wrapping or preformed ring segments that prevent creep of the thin-walled inner liner at temperatures above 1000 ° C. Particularly in the area of connections of such tubes, both versions can be used one above the other ("wrap" plus rings).
  • Fig. 6 shows a section at the point VI-VI of the pressure tube heat conductor
  • FIG. 5 is a diagrammatic representation of FIG. 5.
  • a receiver 1 is shown, the essential components are pressure tube 5 heat conductors as Metallsiede channels 2, which lead by means of curved connection pressure pipes 21 in a similar design in a high-temperature storage 3.
  • a V-shaped black absorber body stack IS lies behind a cylindrically curved window 16.
  • the high-temperature reservoir 3 is accommodated in a cylindrical container 20, on the upper end side of which the receiver 1 has connection pressure pipes 21 welded into the bottom of the receiver 10 is arranged.
  • the incident radiation 6 is first further compressed by preconcentrators 7 so that a complete absorption field for the radiation is formed to the outside. This is then reflected several times inside the oblique walls of the V-shaped absorber body IS, and the heat energy absorbed almost completely by the black walls of the absorber 15 body.
  • the absorber bodies 15 In order to remove the heat energy as quickly and efficiently as possible in the high-temperature storage, are in the absorber bodies 15 according to the invention a plurality of pressure tube heat conductors in the second position installed, in which boils liquid with suitable pressure guidance liquid metal, preferably light metal mixtures that boil above 900 ° C at low pressure. It is also possible to accommodate narrow preheating channels 14 in the absorber body, which allows pipe feeds exclusively from above.
  • the receiver 1 is shown in side view.
  • the bottom side of the receiver dome 27 takes up the pressure tube heat conductors 21 as the tube bottom, the upper end side of the high-temperature memory 3 has corresponding connections for the pressure tubes welded onto the bottom surface of the receiver for the supplied
  • the pressure tube heat conductors 2, 21 are preferably formed as strands or tubes,
  • the liquid metal circulation continues to operate at decreasing radiation. Then the evaporation and overheating zone is moved into the still hot areas in the receiver tank and the high-temperature storage.
  • the still occurring, reduced radiation for example, at low sun, the still occurring, reduced radiation
  • Fig. 3 shows the principle of construction of a system that allows in a surrounding cylindrical storage tank 4 a complete circuit for various chemical products, each optimized for the required temperature ranges.
  • Conssumers are then "I” + “II” + “III” + “IV”, as an example is a plant for the mentioned ZnO + C
  • container 20 which surround the high-temperature internal memory 3 and the low-temperature storage 4.
  • the containers for 3 and 4 are filled with ceramic storage balls 9, 10, which can absorb and store the emerging from the pressure tube heat conductors 21 in the high-temperature internal memory 3 in the container 20 heat.
  • FIG. 4 shows views of possible embodiments of the radiation guide. Details of the pressure tube heat conductors are shown in Figures S and 6. Instead of 14, a so-called beam-down mirror device is also conceivable as the radiation concentration: in this case, the radiation source is in the middle and the absorber stacks 15 are correspondingly opened inwards. The pressure tube heat conductors 21 can then
  • FIGS. 5 and 6 show preferred embodiments of a receiver for the entire system when irradiated in the middle of an absorber stack arrangement 26.
  • Designs for the pressure tube heat conductors 21 with internal liner 23, stabilized with CFC-10 wrap 'wrap' 24 and optionally CFC - Rings 25 are shown in FIGS. 5 and 6.
  • the rings 25 may be designed so that they only come into contact pointwise with the surrounding receiver channels 2 or ball memory elements 22.
  • FIGS. 1, 2, 3, 4 with various possible cooling circuits (loops) are suitable for pressure pipes as a gas turbine heating chamber, but also as reaction spaces for various other chemical reactions with an endothermic energy balance, for example only ZnO + C> Zn + CO shown. This results in the following non-exhaustive applications:
  • This application can operate a fast-starting gas turbine by means of a compressed gas circulation in the condenser / heat exchanger "I" coupled to the high-temperature storage area 3.
  • the prerequisite is that the storage area 3 is charged with superheated metal vapor by condensing at S sunshine via the carbon fiber-stabilized pressure tube heat conductors
  • On demand liquid metal in the receiver circuit and the subsequent high-temperature storage 3 can be vaporized, and then in the condenser I, even without radiation from the outside, the protective gas supplied by the compressor of the gas turbine to the condensation temperature
  • the waste heat of the gas turbine can preferably also be used to generate steam in unit "IV", with the possibility of increasing the gas pressure by steam injection by means of a steam jet pump and operating the turbine in the so-called Cheng cycle compact, combi
  • the principle of cooling a high temperature receiver through carbon fiber bundles of stabilized pressure tube heat conductors by metal evaporation can also be used for improved waste heat utilization in high temperature furnace processes. 25
  • the reaction is carried out in a separate loop, driven by a plunger pump 8, which feeds pellets of the raw materials via a feed 28, the endothermic process with gas / vapor evolution is heated by the condensation zone of the cooling pressure tubes.
  • the condensation of the 1 S produced zinc takes place, as well as the separation of the formed CO gas.
  • This is available for other processes, preferably 'water gas shift reaction to produce hydrogen, which is preferably reformed with further CO to CH30H (methanol) to give a valuable fuel additive for mobile use.
  • the generated zinc is taken off at the Zn decrease 29 and can easily be transported 20 and converted to hydrogen at the place of use (preferably locations with unfavorable solar radiation and heavy air pollution by coal heating) with water vapor.
  • This burns in fuel cells or decentralized compact gas turbine / hydrogen engines at the place of consumption with delivery of electric energy + heat for city heating, on call from the operator.
  • the resulting ZnO can then be recycled to the startup process.
  • in the middle ring of the sub high-temperature subsequent condenser are the cooling / reaction tubes with emerging, evaporating liquid zinc. Due to the turbulence and preferably used catalysts - embedded in the pellets Ce-Fe oxide or organic components pressed pellets or metallic in the 30 walls - gives intense reaction (also by parallel CO- Development). According to the invention, there is a considerable power intensity of the production.
  • the cooling tubes that condense the Zn / CO vapor mixture in part, with cooling in countercurrent with about 5 400-500 ° C warm recycle gas.
  • the residual heat in particular from the zinc condensation, can optionally be used in gas and steam turbines, preferably after extinction of the chemical reactions after sunset, when the memory can still deliver gas / steam of up to 1000 ° C.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Receiver (1) zum Auffangen von konzentrierter (Sonnen-) Strahlung aus einem umliegenden Spiegelfeld. Der Receiver (1) besitzt einen Behälter (20) mit wenigstens einer Lichteintrittsöffnung (16), sowie einem Ein- und einem Auslass für ein Kühlmedium, vorzugsweise verdampfendes Metall. Im Behälter (20) ist wenigstens ein Absorberkörper (15) vorgesehen, welcher wenigstens bereichsweise als schwarzer Körper ausgebildet ist und hinter der Strahlungseintrittsöffnung (16) angeordnet ist, zum Auffangen der Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie. Ausserdem sind im Behälter (20) Wärmespeicherelemente (9,10,22) als Hochtemperaturspeicher (3) vorgesehen, die durch Kondensation aufgeheizt werden, zur Energieerzeugung in Abendstunden ohne Sonneneinstrahlung.

Description

Receiver zum Auffangen von konzentrierter Strahlung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Receiver zum Auffangen von konzentrierter Strahlung, vorzugsweise Sonnenstrahlung aus einem Spiegelfeld, 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, aus konzentrierter Strahlung in einem schwarzen Receiver erzeugten Wärme verlässlich umzugehen über eine dauerhafte Umwandlung in andere, insbesondere transportierbare Energieformen. Interessant ist Umwandlung der erzeugten Wärme in 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 teclmisches 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, wenn mit Gaskühlung gearbeitet wird.
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 traditionellen Solarwärme-Anlage zur Stromerzeugung wird durch grossflächige 5 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.
10 Die Kühlung mit Salzschmelzen hat den Vorteil, dass diese erst bei ca. 600 °C instabil werden, sodass bis max. 570°C auch ein Einsatz als Speichermedium eingeplant werden kann. Versuchsanlagen mit aufgeheizten Salzschmelzen sind für Temperaturen bis 520°C ausgeführt, bis 570 °C geplant. Die erforderlichen Salzmischungen haben jedoch Erstarrungspunkte >220 °C, was die erforderlichen Anlagen für die Speicherung sehr
15 aufwendig macht.
US Patentanmeldung Nr. 2006/0174866 beschreibt einen volumetrischen Hochtemperatur-Solarempfanger mit einer Kavität für die Absorption von Wärme, einem zweitägigen Fenster, sowie einem Ein- und einem Auslass, welche mit der Kavität in Verbindung stehen. Zwischen den Fensterlagen ist ein Hohlraum vorgesehen, welcher
20 einen Auslass zur wärmeabsorbierenden 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
25 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. Der Wärmefluss zwischen den beiden Kavitäten ist unklar.
Ziel des US Patents Nr. 3,981,151 ist es, den Ernteertrag von landwirtschaftlichen 30 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 5 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 Solarempfanger, welcher gegenüber Wind geschützt 10 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 IS 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. Dieser Solarempfanger arbeitet offen, d.h. bei Atmosphärendruck, der Energietransfer zum Speicher kann daher nur langsam ablaufen.
US 4,401,103 beschreibt ein System bestehend aus einer Anordnung von Kollektoren, 20 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. Das ist Flüssig-Kühlung (»Fluid') - wie dieses im Receiver arbeitet bleibt unklar.
25 Die WO 2014/037582 offenbart einen Receiver zum Auffangen von konzentrierter Sonneneinstrahlung aus einem umliegenden Spiegelfeld. Der Receiver besitzt einen Behälter mit wenigstens einer Lichteintrittsöffnung, sowie einem Ein- und einem Auslass für ein Kühlmedium. Im Behälter ist ein Absorberkörper vorgesehen, welcher wenigstens bereichsweise als schwarzer Körper ausgebildet ist und aus einer Vielzahl
30 von Übereinander geschichteten Speicherelementen besteht. Der Absorberkörper zum Auffangen der Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie ist hinter der Lichteintrittsöffnung angeordnet. Ausserdem sind im angekoppelten Behälter Wärmespeicherelemente als Hochtemperaturspeicher vorgesehen, die der Energieerzeugung in den Abendstunden, wenn die Sonne nicht mehr scheint, dienen. Der beschriebene Receiver hat den Vorteil, dass er hochkonzentrierte Sonnenstrahlung 5 aufnehmen und die Wärme mittels Gasströmung durch die vorhandenen Kanäle abführen und so direkt benachbarte thermische Speicherelemente aufwärmen kann. Die in den Speichelementen gespeicherte Wärmeenergie kann dann, wenn die Sonne nicht mehr scheint, zum Betreiben beispielsweise einer Gasturbine verwendet werden.
10 Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den bekannten Stand der Technik so weiter zu entwickeln, dass die im Receiver erzeugte Wärme-Energie wesentlich konzentrierter abgeführt werden kann, was erlaubt eine grössere Zahl Spiegel mit entsprechend mehr konzentrierter Strahlung auf einem Receiver umzuwandeln. Das erlaubt wesentlich 15 leistungsfähigere, kompakte Anlagen.
Beschreibung
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe realisiert durch einen Receiver zum Auffangen von Strahlung aus einem umliegendem Spiegelfeld umfassend 20 - einen Behälter mit wenigstens einer Strahlungseintrittsöffhung, im Behälter vorgesehenen Absorberkörpem, welche wenigstens bereichsweise als schwarze Körper ausgebildet und hinter der Strahlungseintrittsöffnung angeordnet sind, zum Auffangen der Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie,
25 in den Absorberkörpern vorhandenen Kanälen für die Durchleitung eines
Wärmetransfermediums,
einen einen Hochtemperatur-Speicher bildenden Aufnahmeraum für Wärmespeicherelemente, der eine Speicherzone definiert, und, im Aufnahmeraum vorhandene Wärmespeicherelemente, zur späteren Nutzung der gespeicherten thennischen Energie, die durch Wärmetauscher/Kondensatoren bei hoher Temperatur entnommen werden kann.
Erfindungsgemäss sind in den Kanälen einen Kühlkreislauf bildende Druckröhren vorhanden, die sich von den Absorberkörpem in den Aufnahmeraum erstrecken und in 5 denen zwecks Ableitung der in den heissen Absorberkörpern absorbierten Wärme Flüssigmetall verdampft und im Hochtemperatur-Speicher oder andern Verbrauchern kondensiert wird.
Die absorbierte Wärme wird zweckmässigerweise gleichmässig und konzentriert abgeführt, mittels
10 - hochtemperaturbeständigen ummantelten Druckrohren, in denen Metall verdampft
- Verbindungsrohren ähnlicher Art, die mindestens in engen Bögen mit flexible Ringen gepanzert sind,
- Rohrverbindungen, die ebenfalls gepanzert - nach dem Zusammenfügen - in angekoppelte Speicher reichen können, zur Wärmeabgabe durch Leitung oder
1 S Kondensation des Metalldampfes, je nach Temperatur- und Drucksteuerung.
Die Absorberkörper weisen zwecks Ableitung der Wärme von der Receiver-Oberfläche in die Kühlkanäle eine zweckmässige Geometrie auf, bei der die durch die Wärme sehr heissen, schwarzen Receiverbauteile (vorzugsweise carbidische Komposites) ringförmig um die Kühlungsrohre verteilt sind, sodass gleichmässig intensive
20 Hochtemperaturstrahlung auf die gepanzerten Druckrohre einwirkt. Dies hat den grossen Vorteil, dass die Wärme viel rascher von den Absorberkörpem wegtransportiert werden kann als bei Gaskühlung, sodass weniger die Gefahr besteht, dass sich die Absorberkörper lokal überhitzen. Ausserdem erlaubt das Metallverdampfungsprinzip einen Betrieb bei niedrigem Druck, da der Energietransfer durch die Aufnahme von
25 Verdampfungsenergie und entsprechend - bei nahezu gleicher Temperatur - Abgabe von Kondensationsenergie erfolgt.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die die Druckröhren mit hochtemperaturbeständigen Faserbündeln stabilisiert. Dadurch weisen die Druckröhren die Vorteile eines Verbundwerkstoffes auf, bei welchem unterschiedliche Werkstoffe mit 30 spezifischen Werkstoffeigenschaften zu einem Werkstoff kombiniert werden, welcher alle Vorteile der kombinierten Werkstoffe aufweist. Die Faserbündeln bewirken, dass die Druckröhren sehr hohen Drücken und Temperaturen standhalten können. Vorteilhaft sind die Druckrohre aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kompositwerkstoff (= CFC: carbon fiber carbon composite) hergestellt. Kohlenstofffaserverstärkte Komposite eignen sich besonders gut, da diese sehr hohen Temperaturen widerstehen können, wenn sie nicht wie bei üblichen CFC Bauteilen mit 5 Harzen verpresst sind, sondern mit Si/SiC gesintert oder eingeschmolzen sind.
Gemäss einer vorteilhaften Ausfuhrungsform umfassen die Druckröhren einen Liner innerhalb der stabilisierenden Faserbündel. Dies hat den Vorteil, dass die Druckröhren innen eine metallische Beschichtung aufweisen, nämlich den Liner, dargestellt durch eine dünnwandigen Röhre, die metallurgisch dem innen verdampfenden (Leicht-) Metall
10 widerstehen kann, jedoch keine Spannung zu ertragen hat, da ein solcher Liner voll durch das umgebende Komposite - Rohr abgestützt ist. Sollten die Faserbündel eine undichte Stelle aufweisen, so stellt der Liner eine weitere Abdichtung gegenüber dem verdampfenden Leichtmetall dar, welches in den Druckröhren geführt ist. Die im Absorberbereich erfolgende MetaUverdampfung wird zur Kondensation in Zonen mit
15 den Wärmespeicherelementen des angekoppelten Speichers und ggf. angeschlossenen Wärmetauschern genutzt.
Vorteilhaft umfassen die Druckröhren ein flexibles Geflecht oder Gewebe. Das Geflecht ist bevorzugt aus CFC hergestellt und lässt sich um den Liner wickeln. Das Wickeln kann rasch erfolgen und bewirkt durch das Überlappen des Geflechts wie bei einer Bandage 20 eine verbesserte Stabilität nach dem Sintern.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Aufhahmeraum und der Behälter separate Bauteile sind, wobei die Druckröhren am Übergang des Behälters und des Aufnahmeraums verbindbar geteilt sind, wodurch erste und zweite Druckröhren gebildet sind. Der Behälter lässt sich von dem Aufnahmeraum abnehmen, wodurch ein rascher 25 Zugang zu dem Aufhahmeraum, beispielsweise für Wartungszwecke, ermöglicht ist. Der Aufnahmeraum und der Behälter (Speicher) sind bevorzugt durch eine Flanschverbindung verbindbar.
Als vorteilhaft erweist es sich auch, wenn die Enden der ersten Druckröhren an dem Boden des Behälters angeordnet und bevorzugt in den Boden eingeschweisst sind. Der 30 Boden des Behälters hält daher als Rohrboden, ähnlich wie bei einem Rohrbündelwärmetauscher, die Enden der ersten Druckröhren auf. Dies verleiht den ersten Druckröhren zusätzliche Stabilität und der Behälter lässt sich rasch mitsamt den ersten Druckrühren abnehmen.
Zweckmässigerweise sind die den Enden der zweiten Druckröhren an der dem Behälter 5 zugewandten Stirnseite des Aufnahmeraums angeordnet und an die Enden der ersten Druckröhren anschliessbar. Die Enden der ersten und zweiten Druckröhren decken sich und lassen sich beispielsweise ineinander stecken. Dadurch können die Röhrenenden automatisch miteinander verbunden werden, wenn der Behälter auf den Aufnahmeraum aufgesetzt wird. Denkbar ist es auch, dass die Enden der Zweiten Druckröhren in die 10 Deckplatte des Kondensators derart eingeschweisst sind, dass die Enden der ersten und zweiten Druckröhren im zusammengebauten Zustand fluchten.
Zweckmässigerweise sind die Speicherelemente kugelförmig ausgebildet Dies hat den Vorteil, dass bei den unvermeidlichen Temperaturschwankungen im Betrieb (bei wechselnder Sonnenstrahlung) eine Beweglichkeit der Speicherelemente erhalten bleibt, 1 S auch beim Aufbau (Einfüllen) der Speicherelemente sowie bei der Entsorgung schadhaft gewordener Elemente ist die Kugelhaufen-Bauart sehr vorteilhaft. Denn eine Demontage des ganzen Speicher-Receiver-Systems käme sonst einem Abriss gleich.
Um möglichst viel der einfallenden Strahlung auffangen zu können, hat der Absorberkörper vorzugsweise die Gestalt eines Trichters oder eines V-förmigen
20 Körpers. Dabei kann der Trichter oder der V-förmige Körper bevorzugt aus einer Mehrzahl von Scheiben oder Segmenten aufgebaut sein. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass die Druckrohr- Wärmeleiter an den einzelnen Scheiben angebracht werden können. Zweckmässigerweise sind die Scheiben oder Segmente mit den Druckrohr- Wärmeleitern so verbunden, das diese umschlossen werden mit Abstandshaltern, sodass die Energie
25 gleichmässiger durch Hochtemperaturwärmestrahlung Obertragen werden kann. Die Druckröhren liegen folglich bevorzugt lediglich stellenweise oder punktuell an den Innenwänden der Kanäle an. Die Abstandshalter können als Ringsegment ausgeführt sein, welche über die Liner oder über die umwickelten Liner geschoben sind. Die Ringsegmente, welche die Aussenwände der Druckröhren bilden, können Erhebungen
30 aufweisen, wodurch die Ringsegmente nur punktweise mit den umgebenden Receiverkanälen bzw. den Speicherelementen in Berührung kommen. Denkbar ist es auch, dass die Innenwände der Kanäle anstatt der Ringsegmente Erhebungen aufweisen.
Vorzugsweise sind die Druckrohr- Wärmeleiter wenigstens im Verbindungsbereich mit den Absorberkörpern ein Komposit, vorzugsweise aus Kohlefasern mit Si/SiC infiltriert. S Darüber hinaus kann das Komposit in der Matrix des Geflechts oder Gewebes auch andere als Kohlefasern enthalten, z.B. SiC-Fasern.
Vorteilhaft weisen die Scheiben oder Segmente Öffnungen auf. Beim Obereinanderstapeln bilden die Öffnungen die Kanäle der Absorberkörper.
In einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung kann der Kühlkreislauf des 10 Receivers im Hochtemperaturbereich durch eine Vielzahl paralleler Druckrohre ausgeführt sein, die ausserhalb der Hochtemperatur-Speicherzone in einen Wärmetauscher/Kondensator münden, der als Heizung eines zweiten Kühlkreislaufes dient. Die durch den Kühlkreislauf aufgenommene thermische Energie wird hierdurch in optimierter Weise genutzt, indem sie entweder gespeichert wird oder sofort an einen 15 zweiten Kühlkreislauf abgegeben wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kühlkreislauf des Receivers dadurch realisiert, dass das dampfförmige Flüssigmetall direkt an den Speichermedien kondensierbar ist. Das Flüssigmetall muss daher nicht vollständig in einem geschlossenen Kreislauf aus Druckröhren geführt sein, sondern kann auch in den 20 Speicherbereichen direkt an die Speichermedien herangeführt werden und dadurch kondensieren.
Bevorzugt laufen im zweiten Kühlkreislauf endotherme Chemie-Reaktionen ablaufen können. Die kann beispielsweise eine carbothermische Zinkoxidreduktion sein. Die geerntete Wärme ist also beispielsweise nutzbar, um reines Zink herzustellen, was 25 seinerseits bei der Herstellung von Wasserstoff eingesetzt werden kann.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Absorberkörper eine Lichtfanggeometrie auf, die geeignet ist, einfallendes Licht durch Mehrfachreflexion an schwarzen Flächen einzufangen und in Wärme umzuwandeln. Hierdurch wird die Wärmeenergie nahezu vollständig von den schwarzen Wänden der Absorberkörper aufgenommen.
Wie bereits weiter oben beschrieben ist es bevorzugt, wenn der Receiver einen Hochtemperaturspeicher und einen an den Hochtemperaturspeicher angrenzenden S Speicher niedrigerer Temperatur aufweisen kann, und der Hochtemperaturspeicher vorzugsweise durch eine wärmeisolierte Wand vom Speicher niedrigerer Temperatur getrennt ist. Die geemtete Wärmeenergie kann durch diese Anordnung maximal genutzt werden. Dadurch ist die in den Speicherelementen des Hochtemperaturspeichers gespeicherte Wärme für die spätere Entnahme, beispielsweise wenn die Sonne nicht 10 scheint oder in der Nacht, gut isoliert.
Bevorzugt ist der zweite Kühlkreislauf für Dampferzeugung und gas-chemische Reaktionen nutzbar. Der zweite Kühlkreislauf kann durch den Speicher niedriger Temperatur erwärmt werden. Der erzeugte Dampf kann zum Betrieb einer Gasturbine oder zum Ablauf von endothermen Reaktionen herangezogen werden. Ist kein 15 Sonnenlicht zur Erwärmung des Speichers niedriger Temperatur vorhanden, so kann die Wärmeenergie aus dem Hochtemperaturspeicher entnommen werden.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Receiver in Ringform für konzentrierte, vertikale Sonnenstrahlung genutzt werden, indem eine Spiegel-Einrichtung die Sonnenstrahlung senkrecht in die Mitte des Receivers leitet. Bei 20 dieser ringförmigen Anordnung der Absorberstapel, sind die V-förmigen Absorberstapel zur Mitte des Receivers geöffnet, um möglichst viel Sonnenlicht absorbieren zu können. Die ringförmige Absorberanordnung ermöglicht es auch, dass in den Ring Nuklearbrennelemente bzw. nukleare Strahlungskörper einfüllbar sind.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der zweite Kühlkreislauf mittels einer 25 Plungerpumpe mit Feststoff-Pellets aufgefüllt werden kann, die bei höherer Temperatur einschmelzen oder sich gas-/dampfförmig zersetzen. Hierdurch ist der erfindungsgemässe Receiver geeignet, endotherme chemische Reaktionen umzusetzen oder Metalle zu schmelzen.
Zweckmässigerweise weist der zweite Kühlkreislauf im oberen Bereich des 30 Niedertemperaturspeichers wenigstens einen Auslass auf, der zu einer Kühl- /Kondensationsstrecke führt, welche eine Separationseinrichtung zur Gas- Flüssigtrennung und eine anschliessende Abgiesseinrichtung zur Gewinnung des erzeugten Metalls aufweist. Hierdurch lassen sich bei chemischen Reaktionen entstehende Gase und Metallschmelzen einfach separieren und getrennt weiter nutzen.
5 Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der zweite Kuhlkreislauf im heissen Reaktionsbereich mit Katalysatoren ausgerüstet ist, die in weiteren Wärmetauschern Heissgas-Synthesen fördern. Die Katalysatoren können zur Herstellung diverser Kohlenwasserstoffe herangezogen werden oder die z.B. die Reaktionstemperatur senken für carbothermische Prozesse, durch z.B. Metallkarbonyl oder Ce-/Fe-oxid oder 10 Nickeloxid-Interaktionen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung überführen die Druckröhren im Tagesbetrieb Wärmeenergie in den Hochtemperaturspeicher. Hierdurch kann die in dem Hochtemperaturspeicher gespeicherte Wärmeenergie nach Ende der Sonneneinstrahlung zum Direktbetrieb einer Gasturbine in Spitzenlastzeiten auf Abruf IS dienen, indem der erste Receiver-loop weitergeführt wird und dann im Hochtemperaturspeicher zur Verdampfung führt. Ebenso kann eine endotherme chemische Reaktion in den Abend ausgedehnt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Druckröhren Faserbündeln aus Faserband auf, welches mit einem Binder beschichtet ist und um die
20 Druckrühren gerollt ist. Das Faserband ist mit dem Binder vorimpregniert. Sobald es um den Liner gewickelt ist, kann das Faserband ausgehärtet werden, beispielsweise indem es mit einer elektrischen Induktionsheizung gesintert wird. Dadurch ist eine rasch herstellbare, stabile und temperaturbeständige Ummantelung für die Druckröhren herstellbar. Zweckmässigerweise sind die Druckröhren mit dem Binder, bevorzugt
25 Siliziumcarbid, flüssigphasensinterbar, um ein möglichst homogenes Gefüge herzustellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Druckröhren mit kohlenstofTfaserverstärkten Kompositwerkstoff (CFC) - Ringen umgeben, insbesondere an zusammengeschweissten Verbindungszonen. Dadurch entsteht eine stabile und rasch 30 herstellbare Verbindung am Obergang zweier Druckröhren. Die Stabilität kann dadurch erhöht werden, dass die Verbindungszonen mit dem Faserband und einem darüber angeordneten CFC-Ring verstärkt ist.
Bevorzugt sind in den Absorberkörpem im Wesentlichen vertikale Kanäle für die Durchleitung eines Kühlmediums oder die Aufnahme der Druckröhren- Wärmeleiter 5 vorhanden. Die Druckröhren-Wärmeleiter erlauben die rasche Abfuhrung der durch die Absorberkörper aufgenommenen Wärmeenergie mittels Metallverdampfung. Der erfindungsgemässe Receiver hat den grossen Vorteil, dass dieser hochkonzentrierte Strahlung aufnimmt und die Wärme so durch die vorhandenen Kanäle in den Absorberkörpern abführen kann und beispielsweise direkt benachbarte thermische 10 Speicherelemente aufwärmen kann. Die Speicherelemente können im selben oder einem benachbarten Behälter vorhanden sein. Die gespeicherte Wärmeenergie kann dann, wenn die Sonne nicht mehr scheint, zum Betreiben beispielsweise einer Gasturbine oder zur Umsetzung einer endothermen chemischen Reaktion verwendet werden.
Diese und andere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung 15 von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die nicht einschränkende Beispiele darstellen, die auf die in den nachfolgenden nicht massstabsgetreuen Zeichnungen Bezug nehmen:
Fig. 1 Zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Receivers mit einem ring-förmigen Absorberstapel, der zwecks Ableitung der Wärmeenergie mit einer Mehrzahl von Druckrohr-Wärmeleitern verbunden ist, die in den Hochtemperatur- Speicher des Receivers reichen. Der Ring ist soweit auszuführen wie die Einstrahlung aus einem seitlich aufgestellten Spiegelfeld es erfordert. Bei einer zentralen Strahlungsquelle (z.B. durch eine sog. ,beam-down' Spiegeleinrichtung) können die Absorberstapel auch ringförmig mit Öffnung nach innen angeordnet werden. Die Druckrohr- Wärmeleiter sind dann nach aussen wegzuführen, zu den jeweils geplanten Nutzern der Energiequelle.
Fig. 2 Zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Receivers, bei dem V-förmige, vertikal gestapelte Absorberkörper die Strahlung empfangen und die in den Kühlkanälen erfolgende Metall-Verdampfung erlaubt, die Druckrohr- Wärmeleiter sind dann verbunden mit einem Hochtemperatur-Speichertank (oder mehreren, je nach Bedarf der .Verbrauchern': ,,Γ + ,,ΙΙΓ). Fig. 3 Zeigt schematisch ein drittes Ausfiihrungsbeispiel eines kompakten Receivers, bei dem ein Hochtemperatur-Speichertank über einen Wärmetauscher mit einem Bereich für diverse Anwendungen verbunden ist („I - II - III - IV"). Dort können in verschiedenen Temperaturzonen Wärmetauscher/Kondensatoren eingebaut werden, die das thermodynamische Gefälle optimal ausnutzen.
Fig. 4 Zeigt zur weiteren Erläuterung symbolisch einen Receiver in Seitenansicht mit einer Strahlungsquelle innen.
Fig. 5 Zeigt einen Seitenschnitt durch einen Druckrohr- Wärmeleiter mit einem
Aufbau mit innenliegendem Liner und umschliessendem CFC-Komposit im Bereich eines Rohrbodens. Das Komposit kann durch Wickeln (,wrap') oder vorgefertigte Ringsegmente hergestellt werden, das bei Temperaturen von über 1000°C ein Kriechen des dünnwandigen inneren Liners verhindert. Insbesondere im Bereich von Verbindungen solcher Röhren können auch beide Versionen übereinander eingesetzt werden („wrap" plus Ringe).
Fig. 6 Zeigt einen Schnitt an der Stelle VI-VI des Druckrohr- Wärmeleiters aus
Figur 5.
Beschreibung der Figuren im Detail mit Bezug auf die Legende:
In Fig. 1 ist ein Receiver 1 gezeigt, dessen wesentliche Komponenten Druckrohr— 5 Wärmeleiter als Metallsiede-Kanäle 2 sind, die mittels geschwungenen Anschluss- Druckrohren 21 in ähnlicher Bauart in einen Hochtemperatur-Speicher 3 führen. Ein V- förmiger schwarzer Absorberkörperstapel IS liegt hinter einem zylindrisch gewölbten Fenster 16. Der Hochtemperatur-Speicher 3 ist in einem zylindrischen Behälter 20 untergebracht, an dessen oberer Stirnseite der Receiver 1 mit in den Boden des Receiver- 10 Doms 27 eingeschweissten Anschluss-Druckrohren 21 angeordnet ist. Die einfallende Strahlung 6 wird zunächst durch Vorkonzentratoren 7 weiter verdichtet, sodass nach aussen ein vollständiges Absorptionsfeld für die Strahlung gebildet wird. Diese wird dann innen an den schrägen Wänden des V-förmigen Absorberkörpers IS mehrfach reflektiert, und die Wärmeenergie so fast vollständig von den schwarzen Wänden des 15 Absorberkörpers aufgenommen. Um die Wärmeenergie möglichst rasch und effizient in den Hochtemperatur-Speicher abfuhren zu können, sind in den Absorberkörpern 15 erfindungsgemäss eine Mehrzahl von Druckrohr- Wärmeleitern in den Positionen 2 eingebaut, in denen bei geeigneter Druckführung Flüssigmetall siedet, vorzugweise Leichtmetall-Mischungen, die oberhalb 900°C bei geringem Druck sieden. Es können auch enge Vorheizkanäle 14 im Absorberkörper untergebracht werden, was Rohrzuleitungen ausschliesslich von oben ermöglicht.
5
In Fig. 2 ist der Receiver 1 in Seitenansicht dargestellt. Die Bodenseite des Receiver- Doms 27 nimmt als Rohrboden die Druckrohr- Wärmeleiter 21 auf, die obere Stirnseite des Hochtemperatur-Speichers 3 hat korrespondierende Anschlüsse für die an der Bodenfläche des Receivers eingeschweissten Druckrohre für den zugeleiteten
10 Metalldampf aus dem Siedeprozess. Die durch den Speicher führenden Verlängerungen der Druckrohr-Wärmeleiter können Wärme abgeben mittels Wärmeleitung oder Kondensation an den Wänden der Druckrohre. Ein Teil der zugeführten Wärmeenergie kann auch in darunter liegenden Kondensator/Wämetauscher-Einheiten („I" +„III") in einem optimierten thermodynamischen Gefälle genutzt werden. Es gibt diverse
1 S Anwendungsmöglichkeiten, die später im Detail erwähnt werden.
Die Druckrohr- Wärmeleiter 2, 21 sind aus kohlenstofffaserverstärktem Komposit (= CFC: carbon fiber carbon composite) hergestellt, und weisen somit gleichzeitig eine extrem hohe Temperaturbeständigkeit und eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aus. Die Druckrohr- Wärmeleiter 2, 21 sind vorzugsweise als Stränge oder Röhren ausgebildet,
20 die in den keramischen Hochtemperatur-Speicher 3 reichen und dort die Wärmeenergie direkt durch Kondensation oder indirekt durch Kontakt der Druckrohr- Wärmeleiter 2, 21 und Strahlung/Gas- Konvektion an Speicherelemente 9, 10 abgibt. Die in den vorzugweise kugelförmigen Speicherelemente gespeicherte Wärmeenergie kann dann zeitversetzt, wenn keine Strahlung in die Receiver vorhanden ist, wieder zur Produktion
25 von elektrischer Energie oder chemische Prozesstechnik verwendet werden, indem beispielsweise der Flüssigmetall Umlauf bei nachlassender Strahlung weiter betrieben wird. Dann wird die Verdampfungs- und Oberhitzungszone in die noch heissen Bereiche im Receiver-Behälter und dem Hochtemperatur-Speicher verlagert. So kann auch beispielsweise bei niedrigem Sonnenstand die noch eintretende, verringerte Strahlung
30 genutzt und dennoch fortlaufend bei gleicher Kondensations-Temperatur gearbeitet werden bis auch der Hochtemperatur-Speicherbereich bis in den Übergang zu den .Verbrauchern' (I + II + III + IV) sinkende Temperaturen aufweist. In dem Hochtemperatur-Kondensator„1" kann daher wesentlich länger als es nach Sonnenstand möglich wäre gearbeitet werden. In dieser Figur 2 ist als Verbraucher' nur ein Kondensator„I" gezeigt, der in Druckröhren eines geschlossenen Gasturbinen Zyklus 5 das vom Kompressor gelieferte Gas aufheizt und damit die Gasturbine antreibt. Die Abwärme der Gasturbine kann auch in einem Dampferzeuger„III" genutzt werden, was einen Turbinen-Kombibetrieb ermöglicht. Die Figuren zeigen diese erfindungsgemässen Möglichkeiten, ohne jedoch alle diesbezüglichen Details zu zeigen, auch eine Kompaktanlage im sog. Cheng-Zyklus ist möglich, wobei die Gasturbine mit einem 10 Gemisch aus z.B. Stickstoff-Wasserdampf betrieben wird.
Fig. 3 zeigt den Prinzip-Aufbau einer Anlage, die in einem umgebenden, zylindrischen Speichertank 4 einen vollständigen Kreislauf für diverse chemische Produkte ermöglicht, jeweils optimiert nach den erforderlichen Temperaturspannen. , Verbraucher' sind dann „I" +„II" +„III" +„IV", als Beispiel ist eine Anlage für den erwähnten ZnO + C
IS Reduktionsprozess nur symbolisch dargestellt, da sie für die Ansprüche aus dieser Patentschrift nicht wesentlich sind. Die wesentlichen Schritte dieses Prozesses sind bekannt und veröffentlicht, die Aufheizung mittels Solarenergie durch den Kondensator aus dem Metall-Kreislauf S in Figur 2 ist in dieser Kombination jedoch neu. Sowohl der erste Hochtemperaturspeicher 3 als auch der zweite Niedertemperatur-Speicher 4 bilden
20 Behälter 20, die den inneren Hochtemperatur-Speicher 3 und der Niedertemperaturspeicher 4 umschliessen. Die Behälter für 3 und 4 sind mit keramischen Speicherkugeln 9, 10 gefüllt, die die aus den Druckrohr- Wärmeleitern 21 in den inneren Hochtemperatur-Speicher 3 im Behälter 20 austretende Wärme aufnehmen und speichern können.
25 Fig. 4 zeigt Ansichten möglicher Ausführungen der Strahlungsführung. Details der Druckröhren-Wärmeleiter sind in den Figuren S und 6 gezeigt. Als Strahlungskonzentration ist statt 14 auch eine sog. ,Beam-down' Spiegeleinrichtung denkbar: In diesem Fall ist die Strahlungsquelle in der Mitte und die Absorberstapel 15 sind entsprechend nach innen geöffnet. Die Druckrohr-Wärmeleiter 21 können dann
30 sternförmig nach aussen weggeführt werden. Erfindungsgemäss entscheidend ist, dass die in den schwarzen Absorberstapeln erzeugte konzentrierte Wärme durch Metallsieden auch konzentriert abgeführt wird (Metallkreislauf 5). Dies erlaubt eine kompakte, hocheffiziente Auslegung. Als Strahlung kann in sonnenschein-benachteiligten Gebieten auch ein Kugelhaufen aus Nuklearbrennelementen eingefüllt werden, der dann ohne weiteres unterirdisch betrieben werden kann. Alles läuft unter Schutzgas und somit 5 besteht keine Brandgefahr für heisse CFC-Bauteile oder den (Leicht-)Metall-Kreislauf 5.
Fig. 4 zeigt vorzugsweise Ausführungen eines Receivers für die gesamte Anlage bei Einstrahlung in der Mitte einer Absorberstapel-Anordnung 26. Ausführungen für die Druckrohr-Wärmeleiter 21 mit innenliegendem Liner 23, stabilisiert mit CFC- 10 Umwicklung 'wrap' 24 und ggf. CFC - Ringen 25 sind in den Figuren 5 und 6 gezeigt.
Die Ringe 25 können so gestaltet sein, dass sie nur punktweise mit den umgebenden Receiverkanälen 2 bzw. Kugelspeicherelementen 22 in Berührung kommen.
Im Beispiel einer Anlage gemäss Figuren 3 und 4 für carbothermische ZnO Reduktion (ZnO + C > Zn-Dampf + CO) ist im Niedertemperatur-Speicher 4 ein Kühlkreislauf
15 vorgesehen, in dessen Leitungen eine Kondensation des in diesem Reaktionszyklus erzeugten Zink-Dampfes erfolgt, sodass das Metall flüssig abgezogen werden kann und somit vom CO - Gas getrennt wird. Weitere Schritte des chemischen Prozesses, insbesondere auch die CO - Nutzung sind nicht Gegenstand dieser Patentschrift, jedoch ist auch hier die aus dem Solarwärme-Metalldampf-Kondensator bezogene Heizenergie
20 und die Prozessführung über Druck- und Temperatur-Steuerung eines kontinuierlichen Loops als Zn-Metall-mix, angetrieben von einer Plungerpumpe 8, die die Ausgangsprodukte, vorzugweise in vorgepressten Pellets, zuführt. Diese Ausfuhrung mit kontinuierlicher Abtrennung des produzierten Flüssigzinks und des CO-Gases sind neu.
25 Die in den Figuren 1, 2, 3, 4 gezeigten Kondensatoren und Wärmetauscher mit verschiedenen, möglichen Kühlkreisläufen (loops) sind geeignet für Druckrohre als Gasturbinen-Heizkammer, aber auch als Reaktionsräume für diverse andere chemische Reaktionen mit endothermischer Energiebilanz, nur als Beispiel ist ZnO + C >Zn + CO gezeigt. Hieraus ergeben sich folgende, nicht erschöpfend aufgezählte Anwendungen:
30 1. Anwendung für CSP (Konzentrierte Solarwärme für Elektro-Energieerzeugung)
Diese Anwendung kann mittels eines Druckgaskreislaufs im an den Hochtemperatur- Speicherbereich 3 angekoppelten Kondensator/Wärmetauscher„I" eine schnell startende Gasturbine betreiben. Voraussetzung ist dabei, dass der Speicherbereich 3 bei S Sonnenschein über die Kohlefaser stabilisierten Druckröhren-Wärmeleiter mittels überhitztem Metalldampf durch Kondensation aufgeladen wird. Auf Abruf kann Flüssigmetall im Receiver-Kreislauf und dem anschliessenden Hochtemperaturspeicher 3 verdampft werden, um dann im Kondensator I auch ohne Strahlung von aussen das vom Kompressor der Gasturbine gelieferte Schutzgas auf die Kondensationstemperatur
10 gebracht werden, sodass der Speicher zur 'Brennkammer' der Gasturbine wird! Diese kann erfindungsgemäss - abgekoppelt vom Metall-/Dampf - Kreislauf auch als Reservekapazität jederzeit für Schnellstarts genutzt werden, wenn fossile Brennstoffe vorrätig gehalten werden und in einer kompakten Brennkammer der Gasturbine verbrannt werden, gemäss Stand der Technik. Erfindungsgemäss steht diese Kapazität
1 S solange zur Verfügung, bis die Störung im regionalen Netz behoben ist. Bevorzugt kann auch in diesem Betriebszustand die Abwärme der Gasturbine zur Dampferzeugung in Aggregat „IV" dienen, mit der Möglichkeit durch Dampfinjektion mittels einer Dampfstrahlpumpe den Gasdruck zu erhöhen und die Turbine im sog. Cheng-Cycle zu betreiben. Mit einer vorhandenen Dampfturbine kann auch ein kompaktes ,Kombi-
20 Kraftwerk' betrieben werden, je nach lokalem Bedarf.
2. Anwendung HT-Ofenkühlung (Wärmequelle meist elektrisch)
Das Prinzip einen Hochtemperatur-Receiver durch Kohlefaser Bündel stabilisierte Druckröhren- Wärmeleiter mittels Metallverdampfung zu kühlen, kann auch zur verbesserten Abwärmenutzung bei Hochtemperatur-Ofen Prozessen verwendet werden. 25 Der Ofenraum liegt dann in der Mitte, umgeben von den Receiver-Absorberstapeln, die die Wärme an Speicher abgeben, zur Nutzung auf Abruf (= wertvolle Spitzenzeit- Energieerzeugung)
3. Anwendung für Kemstrahlungs-Receiver mit kompakter Umwandlung in Wärmeenergie (auch für chemische Prozesswärme) bei Temperaturen um 1000°C. Bei dieser Anwendung ist die Strahlungsquelle durch die im Receiver eingefüllten, strahlenden Kugeln dargestellt. Diese reagieren entsprechend der nuklearen Prozessteuerung, der Effekt ist derselbe wie bei Sonneneinstrahlung (die tatsächlich auch eine nukleare Strahlung ist, aber von der Atmosphäre gefiltert, die energieintensiven S harten Strahlungsanteile fehlen!). Als verdampfendes Metall wird aus nukleartechnischen Gründen vorzugweise Natrium einzusetzen sein, über den Druck sind auch Temperaturen >1000°C darstellbar!
4. Anwendung für Prozesswärmenutzung
Hier ist im Detail Beispiel der Prozess für die 'ZnO + C = Zn + CO, dann Zn + H20 = 10 ZnO + H2' Reaktion genannt, wie gezeigt in Figur3.
Die Reaktion läuft in einem separaten Loop, angetrieben von einer Plungerpumpe 8, die Pellets mit den Ausgangsstoffen über eine Zufuhr 28 zuführt, der endotherme Prozess mit Gas-/Dampfentwicklung wird durch die Kondensationszone der Kühlungs- Druckröhren beheizt. Im aussenliegenden Nebenspeicher findet die Kondensation des 1 S erzeugten Zinks statt, sowie die Abtrennung des entstandenen CO - Gases. Diese steht für weitere Prozesse zur Verfügung, vorzugweise zu 'Wassergas-Shift Reaktion zur Erzeugung von Wasserstoff, der vorzugsweise mit weiterem CO zu CH30H (Methanol) reformiert wird und so einen wertvollen Treibstoffzusatz für mobilen Einsatz ergibt.
Das erzeugte Zink wird an der Zn Abnahme 29 abgenommen und kann leicht 20 transportiert werden und am Einsatzort (vorzugsweise Standorte mit ungünstiger Sonneneinstrahlung und starker Luftverschmutzung durch Kohleheizungen) mit Wasserdampf zu Wasserstoff umgesetzt werden. Dieser verbrennt in Brennstoffzellen oder dezentralen Kompakt-Gasturbinen/Wasserstoff-Motoren am Verbrauchsort unter Abgabe von Elektro-Energie + Wärme für Stadtheizung, auf Abruf vom Betreiber. Das 25 entstehende ZnO kann dann zum Start-Prozess im Kreislauf zurückgeführt werden. in dem mittleren Ring des unterm Hochtemperatur anschliessenden Kondensators liegen die Kühl-/Reaktionsrohre mit aufstrebendem, verdampfendem Flüssig-Zink. Durch die Turbulenz und vorzugsweise eingesetzte Katalysatoren - in den Pellets beigemischtes Ce-Fe-oxid oder organische Bestandteilen den Pellets eingepresst oder metallisch in den 30 Wänden angebracht - ergibt sich intensive Reaktion (auch durch parallele CO- Entwicklung). Es ergibt sich erfindungsgemäss eine beträchtliche Leistungsintensität der Produktion.
Im äusseren Ringraum dieses chemischen Produktions-Kreislaufs sind die Kühlrohre die das Zn/CO Dampfgemisch zum Teil kondensieren, bei Kühlung im Gegenstrom mit ca 5 400-500°C warmem Umlaufgas.
Die Restwärme, insbesondere aus der Zink-Kondensation, kann ggf in Gas- und Dampfturbinen genutzt werden, vorzugsweise nach Erlöschen der chemischen Reaktionen nach Sonnenuntergang, wenn die Speicher noch Gas-/Dampf von bis zu 1000°C abgeben können.
10
Legende:
1 Strahlungs-Receiver mit Druckröhren-Metallsiede Kühlung
2 Kohlefaser (CFC) stabilisierte Druckröhren-Wärmeleiter
3 Hochtemperatur-Speicherbereich
4 Niedertemperatur-Speicherbereich
5 Metall/Gas - Kühlungskreislauf
6 Strahlungseintritt Zyl. Behälter
7 Vorkonzentratoren Strahlung
8 Flflssigmetall-Plungerpurnpe
9 Keramik-Speicherkugeln, Standardwerkstoffe
10 Keramik-Speicherkugeln aus diversen Hochtemperatur- Werkstoffen
11 Kohlenmonoxid-Zinkdampf Blasen
12 Keramikwand mit Hochisolierwolle
13 Sektionierter Kühlkondensator
14 Sektionierter Vorheiz-Bereiche
15 Vertikal-V-förmiger Absorberstapel
16 Gewölbtes Fenster hinter Vorkonzentrator
17 Bodenplatte des Receivers mit eingeweissten Druckrohrenden und Dichtung
18 Deckplatte des Speichers/Kondensators, eingeschweisste Druckrohrenden
19 Trennung CO -Gas von Flüssigmetall(en)
20 Hochtemperatur-Speicherwand mit Hochisolierwolle als Turm ausgeführt
21 Hochtemperatur-Druckrohrbögen im Receiver-Dom
22 Hochtemperatur-Speicherkugeln, Druckrohrbögen stabilisierend
23 Manschette aus warmfester Metall-Legierung, innen Liner eingeschweisst
24 CFC - Kohlefaserbündel als ,wrap'
25 CFC - Ringe zur Stabilisierung des innenliegenden Druckrohres
26 Receiveranordnung für Strahlungseinfall in der Mitte der Absorberstapel
27 Behälter, Receiver-Dom
28 Zn Abnahme
29 ZnO Zufuhr

Claims

Patentansprüche
1. Receiver ( 1 ) zum Auflangen von konzentrierter Strahlung umfassend
einen Behälter (27) mit wenigstens einer Strahlungseintrittsöffiiung (16), im Behälter (27) vorgesehenen Absorberkörpern (15), welche wenigstens bereichs weise als schwarze Körper ausgebildet und hinter der Strahlungseintrittsöffnung (16) angeordnet sind, zum Auffangen der
Strahlungsenergie und Umwandlung derselben in thermische Energie,
in den Absorberkörpern (16) vorhandenen Kanälen für die Durchleitung eines Wärmetransfermediums
einen einen Hochtemperatur-Speicher (3) bildenden Aufhahmeraum (20) für Wärmespeicherelemente, der eine Speicherzone definiert, und
im Aufhahmeraum (20) vorhandene Wärmespeicherelemente (9,10), dadurch gekennzeichnet,
dass in den Kanälen einen Kühlkreislauf bildende Druckröhren (2) vorhanden sind, die sich von den Absorberkörpern (15) in den Aufhahmeraum (20) erstrecken und in denen zwecks Ableitung der in den heissen Absorberkörpern absorbierten Wärme Flüssigmetall verdampft und im Hochtemperatur-Speicher (3) oder andern Verbrauchern kondensiert wird.
2. Receiver nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckröhren (2) mit hochtemperaturbeständigen Faserbündeln (24) stabilisiert sind.
3. Receiver nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
hochtemperaturbeständigen Faserbündel (24) aus kohlenstofffaserverstärkten Kompositwerkstoff hergestellt sind.
4. Receiver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Druckröhren (2) einen Liner (23) innerhalb der stabilisierenden Faserbündel (24) umfassen.
5. Receiver nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckröhren (2) ein flexibles Geflecht oder Gewebe umfassen.
6. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (20) und der Behälter (27) separate Bauteile sind, wobei die Druckröhren (2) am Übergang des Behälters (27) und des
Aufnahmeraums (20) verbindbar geteilt sind, wodurch erste und zweite
Druckröhren gebildet sind.
7. Receiver nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der ersten Druckröhren an dem Boden (17) des Behälters (27) angeordnet und bevorzugt in den Boden (17) eingeschweisst sind.
8. Receiver nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Enden der zweiten Druckröhren an der dem Behälter (27) zugewandten Stirnseite (18) des Aufhahmeraums (20) angeordnet sind und an die Enden der ersten
Druckröhren anschliessbar sind.
9. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente (9,10,22) kugelförmig ausgebildet sind.
10. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorberkörper (16) die Gestalt eines Trichters oder eines V-förmigen Körpers hat.
11. Receiver nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trichter oder der V-förmige Körper aus seiner Mehrzahl von Scheiben oder Segmenten aufgebaut ist.
12. Receiver nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben oder Segmente mit den Druckröhren (2) verbunden sind.
13. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckröhren (2) stellenweise oder punktuell an den Innenwänden der Kanäle anliegen.
14. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Innenwände der Kanäle oder die Aussenwände der
Druckröhren (2) Erhebungen aufweisen.
15. Receiver nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Komposit als Binder Si/SiC aufweist, welcher Binder in der Matrix des Geflechts oder Gewebes aufgenommen ist.
16. Receiver nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben oder Segmente Öffnungen aufweisen.
17. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf des Receivers (1) im Hochtemperaturbereich (3) durch eine Vielzahl paralleler Druckrohre ausgeführt sein kann, die ausserhalb der Hochtemperatur-Speicherzone in einen Wärmetauscher/Kondensator (5) münden, der als Heizung eines zweiten Kühlkreislaufes dient.
18. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf des Receivers (1) dadurch realisiert ist, dass das dampfförmige Flüssigmetall direkt an den Speichermedien (9,10,22) kondensierbar ist.
19. Receiver nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Kühlkreislauf endotherme Chemie-Reaktionen ablaufen können.
20. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorberkörper (15) eine Lichtfanggeometrie aufweist, die geeignet ist, einfallendes Licht durch Mehrfachreflexion an schwarzen Flächen einzufangen und in Wärme umzuwandeln.
21. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Receiver (1) einen Hochtemperaturspeicher (3) und einen an den Hochtemperaturspeicher angrenzenden Speicher (4) niedrigerer Temperatur aufweisen kann, und der Hochtemperaturspeicher (3) vorzugsweise durch eine wärmeisolierte Wand vom Speicher niedrigerer Temperatur getrennt ist.
22. Receiver nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkreislauf für Dampferzeugung und gas-chemische Reaktionen nutzbar ist.
23. Receiver nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Receiver (11) in Ringform oder Trichterform für konzentrierte, vertikale Sonnenstrahlung genutzt werden kann, indem eine Spiegel-Einrichtung (26) die Sonnenstrahlung senkrecht in die Mitte des Receivers (11) leitet.
24. Receiver nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Receiver (11) in Ringform oder Trichterform für konzentrierte Strahlung aus in den Receiver (11) eingefüllte nukleare Strahlungskörper eingesetzt werden kann.
25. Receiver nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass
10 der zweite Kühlkreislauf (5) mittels einer Plungerpumpe mit Feststoff-Pellets aufgefüllt werden kann, die bei höherer Temperatur einschmelzen oder sich gas- /dampfförmig zersetzen.
26. Receiver nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Kühlkreislauf (5) im oberen Bereich des Niedertemperaturspeichers (4) wenigstens einen Auslass aufweist, der zu einer Kühl-/Kondensationsstrecke führt, welche eine Separationseinrichtung zur Gas-Flüssigtrennung und eine anschliessende Abgiesseinrichtung zur Gewinnung des erzeugten Metalls aufweist.
27. Receiver nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlkreislauf (5) im heissen Reaktionsbereich mit Katalysatoren ausgerüstet ist, die in weiteren Wärmetauschern Heissgas-Synthesen fördern.
28. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckröhren (2) im Tagesbetrieb Wärmeenergie in den
Hochtemperaturspeicher (3) überführen.
29. Receiver nach einem der Ansprüche 3 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckröhren (2) Faserbündeln (24) aus Faserband aufweisen, das mit Binder beschichtet ist und um den Liner (23) gerollt ist
30. Receiver nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckröhren (2) mit dem Binder, bevorzugt Siliziumcarbid, flQssigphasensinterbar sind.
31. Receiver nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckröhren (2) mit kohlenstofffaserverstärkten Kompositwerkstoff - Ringen (25) umgeben sind, insbesondere an zusammengeschweissten
Verbindungszonen.
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