CN107864665A

CN107864665A - 用于捕集集中的辐射的接收器

Info

Publication number: CN107864665A
Application number: CN201680033026.3A
Authority: CN
Inventors: U.贝奇
Original assignee: Anya Mouxy Engineering Co
Current assignee: Anya Mouxy Engineering Co
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2018-03-30
Also published as: HK1250253A1; CH711030B1; WO2016162412A1; CH711030A2

Abstract

本发明涉及用于捕集来自周围的镜场的集中的（太阳）辐射的接收器（1）。所述接收器（1）具有带有至少一个光进入开口（16）以及用于冷却介质、优选蒸发的金属的入口和出口的容器（20）。在所述容器（20）中设置有至少一个吸收体（15），所述吸收体至少局部构造为黑体并且布置在所述辐射进入开口（16）的后方，以用于捕集辐射能并且将所述辐射能转换成热能。此外，在所述容器（20）中设置有热存储元件（9、10、22）作为高温存储器（3），所述热存储元件通过冷凝来加热，以用于在晚间时段在没有太阳辐照的情况下进行能量产生。

Description

用于捕集集中的辐射的接收器

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于捕集（Auffangen）集中的辐射、优选来自镜场的太阳辐射的接收器。

背景技术

早期就已经做过如下试验，即利用镜子或凸透镜（Brenn-Gläsern）将太阳光集中成高温。已知的最早示例来源于约公元前221年的阿基米德，但是在1906年也已经达到3000°C。技术上的挑战在于，关于持久转换成其它的尤其是能运输的能量形式方面来可靠地处理这种由集中的辐射在黑接收器中所产生的热。关注的是所产生的热到电能的转换，但是也能够考虑作为过程热的使用并由此必要时也能够考虑合成气体或液态燃料产生。

这样的起聚焦功能的太阳能设备（如今通常被称为“CSP”（集中式太阳能））的关键构件是所述“接收器”，因为在该处必须踏上技术上的新大陆、原则上是“热气体机”，其与火箭马达原则上不是非常不同，所述火箭马达必须同样“处理”极其热的压缩气体（当在气体冷却的情况下工作时）。

在效率方面要求最高的构思（如在传统的发电厂工程中那样）经由燃气涡轮机级来集成能量流，其提出用于Jülich的DLR原型设备，其热的废气使后置的蒸汽涡轮机的蒸汽产生器得到运行。

在约1050°C的进入温度的情况下的燃气涡轮机的使用的问题不仅是技术上的性质（Natur）而且是经济上的性质：可惜利用可用的接收器在白天以及在理想的天气条件下仅仅持续几小时地达到热过程的最佳效率。因此，设计者有权对用于带有存储部的400°C蒸汽设备的相对便宜的抛物面（Parabol）镜表示不满，以推进其构件的优化。

在传统的用于电流产生的太阳热设备中，通过在线性的镜场中大面积地收集太阳辐射能来在纵向管道中获取热能，所述纵向管道到存储器上或直接到蒸汽产生器上工作。所实现的温度出于材料和成本原因处于在400与500°C之间的范围内，这在所述蒸汽产生器中产生350至400°C的次最佳的（suboptimale）蒸汽参数。

利用盐熔液所实现的冷却具有如下优点，即所述盐熔液在约600°C时才变得不稳定，从而直到最大570°C也能够将作为存储介质的使用纳入计划。带有经加热的盐熔液的试验设备针对直到520°C的温度来实施，计划直到570°C。然而，所需要的盐混合物具有大于220°C的凝固点，这使得用于存储的所需要的设备非常消耗。

美国专利申请号2006/0174866描述一种体积式（volumetrischen）高温太阳能接收器（Solarempfänger），带有用于吸收热的空腔、双层窗口、以及入口和出口，所述入口和出口与所述空腔处于连接中。在窗口层之间设置有空心空间，所述空心空间具有通向吸收热的空腔的出口。通过入口能够使流体流入到在所述窗口层之间的空心空间中，所述流体经由所述出口到达所述空腔中。以这种方式能够将在所述窗口处的温度保持得低并且能够避免过热。通过大量小的流体入口将所述吸收热的空腔与布置在所述空腔后方的另外的空腔进行连接，在所述另外的空腔中支承有高存储容量的材料。由此即使当短时间没有太阳光时也能够生产能量。在这两个空腔之间的热流是不清楚的。

美国专利号3,981,151的目的是，提升农作物的收获量，其方式是，在晚上利用光来加载所述农作物。提出一种能量转换系统，在所述能量转换系统中使太阳能聚焦到防火的砖瓦的格状结构上，所述砖瓦此后加热穿过（durch...gezogenen）所述格状结构的空气流。热的空气流此后被导引通过存储热的卵石堆（Haufen）。当在太阳不照射的时候需要能量时，使空气穿过所述卵石并且引入给能量转变系统、例如蒸汽或燃气涡轮机，并且此后在一中转换成电能。由此能够使作物在晚上藉由人工光来照射。

US 4,312,324涉及一种敞开式太阳能接收器，所述太阳能接收器受到保护以防风。所述太阳能接收器由空腔、入口、布置在所述空腔中的、呈陶瓷的蜂窝结构外形的热交换器以及截锥形集中器构成。由镜场反射的太阳光聚焦到所述热交换器上，所述热交换器由此被加热。在回路中穿过所述热交换器和热存储器的空气将所述热存储器加热到约1100°C。后者此后能够脱耦并且与燃气涡轮机连接，以便获取电能。这种太阳能接收器敞开地、也就是说在大气压的情况下工作，到所述存储器的能量传递因此只能够缓慢地进行（ablaufen）。

US 4,401,103描述一种由收集器的组件构成的系统，所述收集器能够跟随太阳走向（Sonnengang）、集中所接收的太阳光并且然后朝一目标指向。此外，所述系统包括存储腔室和机构，以便使流体在所述目标和所述存储腔室之间循环。所述流体是液态冷却（“流体”），所述流体如何在所述接收器中工作仍然是不清楚的。

WO 2014/037582公开一种用于捕集来自周围的镜场的集中的太阳辐照的接收器。所述接收器具有容器，所述容器带有至少一个光进入开口，以及用于冷却介质的入口和出口。在所述容器中设置有吸收体，所述吸收体至少局部构造为黑体并且由大量相叠地层放的存储元件构成。用于捕集辐射能以及将所述辐射能转换成热能的吸收体布置在所述光进入开口的后方。此外，在经耦接的容器中设置有热存储元件作为高温存储器，所述高温存储器用于在晚间时段当太阳不再照射时的能量产生。所描述的接收器具有如下优点，即所述接收器能够吸收高度集中的太阳辐射并且能够将热借助于气体流动通过现存的通道导出并由此能够加热直接相邻的热存储元件。存储在存储元件中的热能能够在太阳不再照射时用于例如燃气涡轮机的运行。

发明内容

本发明的任务是，如下地进一步开发已知的现有技术，使得在所述接收器中所产生的热能能够明显较集中地引出，这允许较大数量的镜子在接收器上以相应更多经集中的辐射来进行转换。这允许明显较有效率的、紧凑的设备。

根据本发明，所述任务通过一种用于捕集来自周围的镜场的辐射的接收器来实现，所述接收器包括：

- 容器，所述容器带有至少一个辐射进入开口，

- 设置在所述容器中的吸收体，所述吸收体至少局部构造为黑体并且布置在所述辐射进入开口的后方，以用于捕集辐射能并且将所述辐射能转换成热能，

- 存在于所述吸收体中的通道用于热传递介质的运送，

- 形成高温存储器的、用于热存储元件的接纳空间，所述接纳空间界定存储区，以及

- 存在于所述接纳空间中的热存储元件，用于所存储的热能的之后的使用，所述热能能够通过热交换器/冷凝器在高温度的情况下被取出。

根据本发明，在所述通道中存在有形成冷却回路的压力管，所述压力管从所述吸收体处延伸到所述接纳空间中，并且在所述压力管中为了导出在热的吸收体中所吸收的热使得液态金属得到蒸发以及在所述高温存储器或其它的消耗器中得到冷凝。

所吸收的热合乎目的地均匀地且集中地被引出，借助于

- 耐高温的、经包套的压力管道，金属在所述压力管道中蒸发，

- 类似类形的连接管道，所述连接管道至少在狭窄的弧中装甲（gepanzert）以柔性环，

- 管道连接部，所述管道连接部同样能够经装甲地（在接合到一起之后）达到经耦接的存储器中，以用于根据温度和压力控制通过金属蒸汽的导引或冷凝进行热输出。

所述吸收体具有适宜的几何结构以用于将热从所述接收器表面处导出到所述冷却通道中，在所述几何结构的情况下，由于热而非常热的黑接收器结构部件（优选碳化物（carbidische）复合材料）环形地围绕所述冷却管道分布，从而均匀密集的高温辐射作用到经装甲的压力管道上。这具有如下大的优点，即热能够比在气体冷却的情况下快得多地从所述吸收体处运离，从而不太存在有所述吸收体局部过热的危险。此外，金属蒸发原理允许在低压的情况下运行，因为能量传递通过蒸发能量的吸收以及相应地（在几乎相同的温度下）冷凝能量的输出来进行。

在本发明的一实施例中，所述压力管藉由耐高温的纤维束来稳定化。由此，所述压力管具有复合原料的优点，在所述复合原料中将带有特定的原料特性的不同的原料组合成如下原料，所述原料具有所组合的原料的所有优点。所述纤维束促使所述压力管能够承受非常高的压力和温度。

有利地，所述压力管道由碳纤维增强的复合原料（=CFC：碳纤维碳复合材料）制造。碳纤维增强的复合材料特别好地适用，因为当所述碳纤维增强的复合材料不是像在通常的CFC结构部件中那样压制（verpresst）以树脂，而是烧结或熔入以Si/SiC时，所述碳纤维增强的复合材料能够经受非常高的温度。

根据一有利的实施方式，所述压力管包括处于起稳定化作用的纤维束内部的衬里。这具有如下优点，即所述压力管在内部具有金属的涂层、即所述衬里，其通过薄壁的管来呈现，所述管在冶金方面能够经受在内部蒸发的（轻）金属，然而不必忍受应力，因为这样的衬里完全通过周围的复合材料管来支撑。如果所述纤维束应该具有不密封的部位，那么所述衬里呈现为相对于在所述压力管中引导的、蒸发的轻金属的另外的密封部。在吸收器区域中进行的金属蒸发被用于在带有所耦接的存储器的热存储元件和必要时所联接的热交换器的区域中进行冷凝。

有利地，所述压力管包括柔性的编织物或纺织物。所述编织物优选由CFC制造并且能够围绕所述衬里缠绕。这种缠绕能够迅速进行并且通过像在绷带中那样的、所述编织物的交叠来在烧结后促使改进的稳定性。

被证明为有利的是，所述接纳空间和所述容器是分开的结构部件，其中，所述压力管在所述容器和所述接纳空间的过渡处能连接地分离，由此形成第一和第二压力管。所述容器能够从所述接纳空间处取出，由此实现通向所述接纳空间的迅速触及，例如用于维护目的。所述接纳空间和所述容器（存储器）优选能够通过法兰连接来连接。

被证明为有利的还有，所述第一压力管的端部布置在所述容器的底部处并且优选焊入到所述底部中。因此所述容器的底部作为管道底部类似像在管道束热交换器中那样保持（hält...auf）所述第一压力管的端部。这赋予所述第一压力管附加的稳定性，并且所述容器能够迅速连同所述第一压力管被取出。

合乎目的地，所述第二压力管的端部布置在所述接纳空间的面向所述容器的端侧处并且能够联接到所述第一压力管的端部处。所述第一和第二压力管的端部相叠合（decken sich）并且能够例如插接到彼此中。由此，当所述容器被放置到所述接纳空间上时，能够使管端部自动地相互连接。也能够考虑，使所述第二压力管的端部如下地焊入到所述冷凝器的盖板中，使得所述第一和第二压力管的端部在安装在一起的状态下对齐。

合乎目的地，所述存储元件球形地构造。这具有如下优点，即在运行中温度波动不可避免时（在太阳辐射变化时）所述存储元件的可运动性得到维持，同样，在构建（填入）所述存储元件时以及在清除变得损坏的元件时球堆（Kugelhaufen）结构形式是非常有利的。因为整个存储器-接收器-系统的拆卸否则不亚于拆除（Abriss）。

为了能够尽可能多地捕集入射的辐射，所述吸收体优选具有漏斗或V形体的外形。在此，所述漏斗或所述V形体能够优选由多个盘或部段构建。这种构造具有如下优点，即所述压力管道热导体能够被安置在各个盘处。合乎目的地，所述盘或部段与所述压力管道热导体如下地连接，其其以间距保持件来包围，从而使得能量能够较均匀地通过高温热辐射来传递。因此，所述压力管优选地仅仅以部位方式地（stellenweise，有时称为部分部位地）或逐点地贴靠在所述通道的内壁处。所述间距保持件能够实施为环形部段，所述环形部段在所述衬里上或在经缠绕的衬里上推移。形成所述压力管的外壁的环形部段能够具有突出部，由此使得所述环形部段仅仅点状地与所述周围的接收器通道或所述存储元件进入触碰。也能够考虑，所述通道的内壁而不是所述环形部段具有突出部。

优选地，所述压力管道热导体至少在与所述吸收体的连接区域中渗入优选由带有Si/SiC的碳纤维构成的复合材料。此外，所述复合材料在所述编织物或纺织物的基体中也能够包含有不同于碳纤维的纤维、例如SiC纤维。

有利地，所述盘或部段具有开口。在相叠堆叠时，所述开口形成所述吸收体的通道。

在本发明的另一实施例中，所述接收器的冷却回路在所述高温区域中能够通过大量平行的压力管道来实施，所述压力管道在所述高温存储区外部通到热交换器/冷凝器中，所述热交换器/冷凝器用作为第二冷却回路的加热器。通过所述冷却回路吸收的热能由此以经优化的方式来使用，其方式是，所述热能或者被存储或者立刻输出到第二冷却回路处。

在本发明的另一实施例中，所述接收器的冷却回路通过如下方式来实现，使得蒸汽状的液态金属能够直接在所述存储介质处冷凝。因此所述液态金属不必完全在由压力管构成的闭合的回路中引导，而是也能够在所述存储区域中直接引向到所述存储介质处并由此得到冷凝。

优选地，在所述第二冷却回路中能够运转进行吸热的化学反应。所述化学反应例如能够是碳热的（carbothermische）锌氧化物还原。也就是说，所收获的热例如能够被用于制造纯锌，这本身在制造氢时能够被使用。

在本发明的另一优选的实施例中，所述吸收体具有光捕几何结构（Lichtfanggeometrie），所述光捕几何结构适合于将入射光通过多次反射捕捉在黑面处并且将其转换成热。由此使得热能几乎完全被所述吸收体的黑壁吸收。

如在上面已经进一步描述的那样，优选的是，所述接收器能够具有高温存储器以及毗邻到所述高温存储器处的较低温度的存储器，并且所述高温存储器优选通过热绝缘的壁与所述较低温度的存储器分离。所获得的热能能够通过这种组件（Anordnung）而得到最大使用。由此使得存储在所述高温存储器的存储元件中的热为了之后的取用（例如在没有太阳照射时或在晚上）而得到良好绝缘。

优选地，所述第二冷却回路能够被用于蒸汽产生以及气体化学的反应。所述第二冷却回路能够通过低温存储器来加热。所产生的蒸汽能够被考虑用于运行燃气涡轮机或用于进行吸热的反应。如果不存在太阳光用于加热低温存储器，那么能够从所述高温存储器中取出热能。

在本发明的另一优选的实施例中，呈环形的接收器能够针对集中的、竖直的太阳辐射来使用，其方式是，镜机构将所述太阳辐射垂直地导引到所述接收器的中间。在所述吸收器堆叠的这种环形的组件中，V形吸收器堆叠向着所述接收器的中间打开，以便能够吸收尽可能多的太阳光。环形的吸收器组件也实现，能够将核燃料元件（Nuklearbrennelemente）或核辐射体填入到所述环中。

被证明为有利的是，所述第二冷却回路能够借助于柱塞泵来填充以固体材料小球，所述固体材料小球在较高温度的情况下熔化或气态/蒸汽状地分解（zersetzen）。由此，根据本发明的接收器适用于实现（umzusetzen）吸热的化学的反应或熔化金属。

合乎目的地，所述第二冷却回路在所述低温存储器的上方区域中具有至少一个出口，所述至少一个出口引导至冷却/冷凝路段，所述冷却/冷凝路段具有用于气液分离的分开机构以及用于获取所产生的金属的所联接的倒出机构（Abgiesseinrichtung）。由此能够使得在化学反应时所出现的气体和金属熔液简单地分开并且分离地继续使用。

被证明为有利的是，所述第二冷却回路在热的反应区域中装备有催化剂，所述催化剂在另外的热交换器中促进热气体合成。所述催化剂能够被考虑用于制造各种烃或所述催化剂例如能够为碳热的过程降低反应温度、通过例如金属羰基或铈/铁氧化物或镍氧化物相互作用。

在本发明的一特别优选的设计方式中，所述压力管在日常运行中将热能转移到所述高温存储器中。由此使得存储在所述高温存储器中的热能能够在所述太阳辐照结束之后在峰值负载时间在调用时用于燃气涡轮机的直接运行，其方式是，使所述第一接收器环路（loop）继续引导并且然后在所述高温存储器中引起蒸发。吸热的化学的反应同样能够扩展到晚上。

在本发明的另一优选的设计方案中，所述压力管具有由纤维带构成的纤维束，所述纤维带被涂层以粘合剂（Binder）并且卷绕所述压力管。所述纤维带预浸以所述粘合剂。只要所述纤维带已围绕所述衬里缠绕，则所述纤维带能够得到硬化，例如其方式是，所述纤维带藉由电感加热而被烧结。由此能够制造用于所述压力管的、能迅速制造的、稳定的且耐温的包套。合乎目的地，所述压力管能够藉由所述粘合剂、优选硅碳化物来液相烧结，以便制造尽可能均匀的组织结构（Gefüge）。

在本发明的另一优选的设计方案中，所述压力管尤其在焊接在一起的连接区处藉由碳纤维增强的复合原料（CFC）环来包围。由此，在两个压力管的过渡处出现稳定的且能迅速建立的连接。稳定性能够通过如下方式来提高，即利用所述纤维带和布置在其上的CFC环来增强所述连接区。

优选地，在所述吸收体中存在有用于运送冷却介质或接纳所述压力管热导体的、基本上竖直的（vertikale）通道。所述压力管热导体允许借助于金属蒸发来迅速地引出通过所述吸收体所吸收的热能。根据本发明的接收器具有如下大的优点，即所述接收器吸收高度集中的辐射，并由此能够将热通过在所述吸收体中的存在的（vorhandenen）通道导出，并且例如能够加热直接邻近的热存储元件。所述存储元件能够存在于相同的或邻近的容器中。当太阳不再照射时，所存储的热能能够被用于例如燃气涡轮机的运行或用于吸热的化学反应的实现。

附图说明

本发明的这些以及其它特征由接下来的本发明的优选的实施方式的描述来得出，所述优选的实施方式呈现为不起限制作用的示例，所述示例参考在下面中的不按比例的附图：

图1以示意性的图示示出根据本发明的、带有环形吸收器堆叠的接收器的第一实施例，其与多个压力管道热导体连接以用于导出热能，所述压力管道热导体达到所述接收器的高温存储器中。所述环能够如来自安放在侧边的镜场的辐照所需要的那样程度地来实施。在中央的辐射源（例如通过所谓的“下射式”镜机构所实现）的情况下，所述吸收器堆叠也能够环形地以开口向内布置。此后所述压力管道热导体能够朝所述能量源的相应计划的用户地向外引离。

图2示意性地示出接收器的第二实施例，在所述第二实施例中，V形的、竖直地堆叠的吸收体接收辐射并且允许在所述冷却通道中进行的金属蒸发，所述压力管道热导体此后与一个（或多个，根据所述“消耗器”：“I”+“III”的需求而定）高温存储罐连接。

图3示意性地示出紧凑的接收器的第三实施例，在所述第三实施例中，高温存储罐经由热交换器与用于各种应用的区域连接（“I-II-III-IV”）。在该处，热交换器/冷凝器能够被装入在不同的温度区中，所述热交换器/冷凝器最佳地利用热力学的差降（Gefälle）。

图4为了进一步阐释而象征性以侧视图示出接收器连同在内部的辐射源。

图5示出穿过带有在管底部的区域中具有处于内部的衬里和周围的CFC复合材料的构造的压力管道热导体的侧视图。所述复合材料能够通过缠绕（“围套部”）或预制的环形部段来制造，所述复合材料在超过1000°C的温度的情况下防止薄壁的内部衬里发生蠕变。尤其在这样的管的连接的区域中也能够相叠地使用这两个做法（“围套部”加上环）。

图6示出在来自图5的压力管道热导体的部位VI-VI处的剖面。

具体实施方式

图的描述详细地参考附图标记列表：

在图1中示出接收器1，所述接收器的重要构件是作为金属沸腾（Metallsiede）通道2的压力管道热导体，所述金属沸腾通道借助于弯曲的（geschwungenen）联接压力管道21以类似的结构类型引导到高温存储器3中。V形的黑吸收体堆叠15处于柱状拱弯的窗口16的后方。所述高温存储器3被安置在柱状的容器20中，在所述容器的上端侧处布置有所述接收器1，所述接收器1带有焊入到所述接收器穹形部27的底部中的联接压力管道21。所述入射的辐射6首先通过预集中器7来进一步压缩（verdichtet），从而向外形成针对所述辐射的完全的吸收场。所述辐射此后在内部在V形吸收体15的倾斜的壁处被多次反射，并由此使所述热能几乎完全被所述吸收体的黑壁吸收。为了使热能尽可能能够迅速且有效地引离到所述高温存储器中，在所述吸收体15中根据本发明将多个压力管道热导体装入在位置2中，在所述位置中在适合的压力引导（Druckführung）的情况下液态金属沸腾、优选是在900°C之上在低压的情况下沸腾的轻金属混合物。也能够将狭窄的预加热通道14安置在所述吸收体中，这仅仅从上方实现管道导入。

在图2中以侧视图示出所述接收器1。所述接收器穹形部27的底部侧作为管道底部接纳所述压力管道热导体21，所述高温存储器3的上端侧具有相对应的用于焊入在所述接收器的底部面处的压力管道的联接部，所述压力管道用于来自沸腾过程的导入的金属蒸汽。所述压力管道热导体的、引导通过所述存储器的延长部能够在所述压力管道的壁处借助于热传导或冷凝将热输出。所引入的热能的一部分也能够在处于其下方的冷凝器/热交换器单元（“I”+“III”）中以经优化的热力学的差降来使用。存在有各种应用可行方案，之后详细地提到所述应用可行方案。

所述压力管道热导体2、21由碳纤维增强的复合材料（=CFC：碳纤维碳复合材料）制造，并由此同时显示出极其高的耐温性以及非常好的热传导能力。所述压力管道热导体2、21优选构造为绳（Stränge）或管，所述绳或管达到所述陶瓷的高温存储器3中并且在该处所述热能直接通过冷凝或间接通过接触所述压力管道热导体2、21和辐射/气体对流输出到存储元件9、10处。当不存在有到所述接收器中的辐射时，存储在优选球形的存储元件中的热能能够时间错开地又被用于生产电能或化学的过程技术，其方式是，例如所述液态金属循环（Umlauf）在减弱的（nachlassender）辐射的情况下继续得到运行。此后，所述蒸发和过热区位移到处于所述接收器容器和所述高温存储器中的仍然热的区域中。由此即使例如在太阳高度（Sonnenstand）低的情况下也能够使用仍进入的、减少的辐射，并且仍然连续地在冷凝温度相同的情况下进行工作直到所述高温存储区域还直至到所述“消耗器”（I+II+III+IV）的过渡中为止地具有下降的温度。因此在所述高温冷凝器“1”中能够明显比在日落之后所能够实现得长地工作。在该图2中，作为“消耗器”示出仅仅一个冷凝器“I”，所述冷凝器在闭合的燃气涡轮机循环（Zyklus）的压力管中加热由压缩机提供的气体并由此驱动所述燃气涡轮机。所述燃气涡轮机的废热也能够被用在蒸汽产生器“III”中，这实现涡轮机组合运行（Kombibetrieb）。所述图示出这些根据本发明的可行方案，而没有示出所有与此有关的细节，处于所谓的程氏（Cheng）循环中的紧凑设备（Kompaktanlage）也是可能的，其中，所述燃气涡轮机以由例如氮-水蒸汽构成的混合物来运行。

图3示出一设备的原理性构造，所述设备在周围的、柱状存储罐4中实现用于各种化学产物的完全的回路，分别根据所需要的温度范围而得到优化。那么“消耗器”是“I”+“II”+“III”+“IV”，作为示例，仅仅象征性地示出用于所提到的ZnO+C还原过程的设备，因为所述设备对于来自本专利文件的权利要求而言是不重要的。所述过程的重要步骤是已知的且得到公布，然而借助于太阳能来自在图2中的金属回路5通过冷凝器所实现的加热在该组合方案中是新颖的。不仅所述第一高温存储器3而且所述第二低温存储器4形成容器20，所述容器包围内部的高温存储器3和所述低温存储器4。用于3和4的容器被填充以陶瓷的存储球9、10，所述存储球能够吸收并存储从所述压力管道热导体21中排出到处于所述容器20中的内部的高温存储器3中的热。

图4示出辐射引导的可行的实施方案的视图。所述压力管热导体的细节在图5和6中示出。替代14也能够考虑所谓的“下射式”（Beam-down）镜机构作为辐射集中方案：在这种情况下所述辐射源在中间并且所述吸收器堆叠15相应地向内打开。所述压力管道热导体21此后能够星形地向外引离。根据本发明重要的是，在黑吸收器堆叠中所产生的集中的热通过金属沸腾也被集中地引出（金属回路5）。这允许紧凑的、高效的设计。作为辐射，在阳光贫乏的地区中还能够填入由核燃料元件构成的球堆，所述球堆此后能够毫无困难地在地下运行。所有都在保护气体下运转并由此对于热的CFC结构部件或所述（轻）金属回路5来说不存在火灾危险。

图4示出用于在于吸收器堆叠组件26的中间进行辐照时整个设备的接收器的优选的实施方案。针对带有处于内部的衬里23的、利用CFC缠绕部“围套部”24及必要时CFC环25来稳定化的压力管道热导体21的实施方案在图5和6中示出。所述环25能够如下地设计，使得所述环仅仅点状地与周围的接收器通道2或球存储元件22进入触碰。

在根据图3和4的、用于碳热的ZnO还原（ZnO + C > Zn蒸汽 + CO）的设备的示例中，在所述低温存储器4中设置有冷却回路，在所述冷却回路的管路中进行在这种反应循环中所产生的锌蒸汽的冷凝，从而使得所述金属能够液态地被获取并由此与CO气体分离。此化学过程的另外的步骤、尤其还有CO使用方案不是本专利文件的主题，然而此处还将由太阳热-金属蒸汽-冷凝器关联的（aus...bezogene）加热能以及经由作为Zn金属混合的连续的环路的压力和温度控制的过程引导（Prozessführung，有时称为过程进行、过程控制）由柱塞泵8来驱动，所述柱塞泵将优选以预压制的小球的初始产物引入。这种带有生产好的液态锌和所述CO气体的连续分离的实施方案是新颖的。

在图1、2、3、4中示出的、带有不同的、可能的冷却回路（环路）的冷凝器和热交换器适用于作为燃气涡轮机加热腔室的压力管道，但是也适用于作为用于带有吸热的能量平衡的、各种其它的化学反应的反应空间，仅仅作为示例地示出ZnO + C > Zn + CO。由此得出如下没有详尽地列举的应用方案：

1. 用于CSP（用于电能产生的集中的太阳热）的应用方案

这种应用方案能够在耦接到所述高温存储区域3处的冷凝器/热交换器“I”中借助于压缩气体回路来运行快速启动的燃气涡轮机。在此前提是，所述存储区域3在阳光下经由碳纤维稳定化的压力管热导体借助于过热的金属蒸汽通过冷凝来装载。在调用时能够将处于所述接收器回路和所联接的高温存储器3中的液态金属蒸发，以便此后在所述冷凝器I中即使在没有来自外部的辐射的情况下也将由所述燃气涡轮机的压缩机所提供的保护气体置于冷凝温度，从而使得所述存储器变为所述燃气涡轮机的“燃烧腔室”！这当化石燃料保持有库存并且根据现有技术在所述燃气涡轮机的紧凑的燃烧腔室中燃烧时能够根据本发明（与金属/蒸汽脱耦地）将回路还作为储备容量（Reservekapazität）地在任何时候用于快速启动。根据本发明，这种容量一直可供使用，直到在地域网中的干扰被消除。优选地，在这种运行状态中也能够将所述燃气涡轮机的废热用于在机组“IV”中的蒸汽产生，伴随有如下可行性，即通过借助于蒸汽喷射泵的蒸汽喷射来提高气体压力并且运行处于所谓的程氏循环中的涡轮机。根据当地需求，利用现存的蒸汽涡轮机也能够运行紧凑的“组合式发电厂”。

2. HT-炉冷却（在大多数情况下是电的热源）的应用方案

将高温接收器通过碳纤维束稳定化的压力管热导体借助于金属蒸发来冷却的原理也能够在高温炉过程中用于改进的废热使用。炉空间此后处于中间，由所述接收器-吸收器堆叠来包围，所述接收器-吸收器堆叠将热输出到存储器处，以用于在调用时使用（=有价值的峰值时间能量产生）

3. 针对核辐射接收器的应用方案，带有在约1000°C的温度时紧凑地转换成热能（也用于化学的过程热）。

在这种应用方案中，所述辐射源通过填入在所述接收器中的、辐射的球来呈现。所述球相应于核过程控制来起反应，这种效果与在太阳辐照时相同（所述太阳辐照实际上也是一种核辐射，但是被大气层过滤，能量密集的、烈性（harten）辐射部分缺少了！）。作为蒸发的金属，出于核技术的原因优选能够使用钠，关于压力也能够呈现出大于1000°C的温度！

4. 针对过程热使用的应用方案

此处，详细地提及针对“ZnO + C = Zn + CO，此后Zn + H2O = ZnO + H2”反应的过程示例，如在图3中所示出的那样。

该反应在单独的环路中运转，由柱塞泵8来驱动，所述柱塞泵将带有原材料的小球经由引入部28来引入，带有气体/蒸汽进展的吸热的过程通过冷却压力管的冷凝区来加热。在处于外部的副存储器中发生所产生的锌的冷凝，以及所出现的CO气体的分离。这可供用于另外的过程，优选用于“水煤气转移反应（Wassergas-Shift Reaktion）以用于产生氢，所述氢优选与另外的CO重新组合成CH3OH（甲醇）并由此产生用于可移动的使用的有价值的燃料添加剂。

所产生的锌在Zn取出部29处被取出并且能够容易运输并且在使用地点（优选带有不适宜的太阳辐照以及由于碳加热（Kohleheizungen）所引起的强烈的空气污染的地方）处以水蒸汽转换成氢。其在由运营者调用时在燃料电池（Brennstoffzellen）或分散的紧凑式燃气涡轮机/氢马达中在消耗地点处在输出用于城市加热的电能+热的情况下燃烧。所出现的ZnO此后能够在所述回路中被引回以用于启动过程。

带有上升的（aufstrebendem）、蒸发的液态锌的冷却/反应管道处于在高温下联接的冷凝器的中间的环中。通过涡流以及优选所使用的催化剂（掺合在所述小球中的铈铁氧化物或有机的组成部分被压入所述小球或以金属的形式安置在所述壁中）产生密集的反应（也通过并行的CO进展）。根据本发明产生所述生产的显著的功率强度（Leistungsintensität）。

在这种化学的生产回路的外部的环形空间中存在所述冷却管道，所述冷却管道在冷却时以藉由约400至500°C热的循环气体的对流来部分地冷凝Zn/CO蒸汽混合物。

当所述存储器仍能够输出直到1000°C的气体/蒸汽时，尤其是来自锌冷凝的余热能够必要时被用在燃气和蒸汽涡轮机中、优选在于太阳下落之后的化学反应消失之后。

附图标记列表

1 带有压力管金属沸腾冷却的辐射接收器

2 碳纤维（CFC）稳定化的压力管热导体

3 高温存储区域

4 低温存储区域

5 金属/气体冷却回路

6 柱状容器辐射进入部

7 辐射预集中器

8 液态金属柱塞泵

9 陶瓷存储球，标准原料

10 由各种高温原料构成的陶瓷存储球

11 一氧化碳-锌蒸汽囊泡

12 带有高度绝缘毛织物（Hochisolierwolle）的陶瓷壁

13 区段式（Sektionierter）冷却冷凝器

14 区段式预加热区域

15 竖直V形吸收器堆叠

16 处于预集中器后方的拱弯的窗口

17 带有弄白的压力管道端部和密封件的接收器的底部板

18 存储器/冷凝器的盖板，焊入的压力管道端部

19 CO气体与液态金属的分离

20 带有高度绝缘毛织物的高温存储器壁，实施为塔

21 在接收器穹形部中的高温压力管道弧

22 高温存储球，使压力管道弧稳定化

23 由耐热的金属合金构成的套环（Manschette），在内部焊入有衬里

24 CFC碳纤维束作为“围套部”

25 用于稳定化处于内部的压力管道的CFC环

26 用于在所述吸收器堆叠的中间的辐射入射的接收器组件

27 容器，接收器穹形部

28 Zn取出部

29 ZnO引入部。

Claims

1.用于捕集集中的辐射的接收器（1），包括

- 容器（27），带有至少一个辐射进入开口（16），

- 设置在所述容器（27）中的吸收体（15），所述吸收体至少局部构造为黑体并且布置在所述辐射进入开口（16）的后方，以用于捕集辐射能并且将所述辐射能转换成热能，

- 存在于所述吸收体（16）中的通道用于热传递介质的运送，

- 形成高温存储器（3）的、用于热存储元件的接纳空间（20），所述接纳空间界定存储区，以及

- 存在于所述接纳空间（20）中的热存储元件（9、10），

其特征在于，

在所述通道中存在有形成冷却回路的压力管（2），所述压力管从所述吸收体（15）处延伸到所述接纳空间（20）中，并且在所述压力管中为了导出在热的吸收体中所吸收的热使得液态金属得到蒸发并且在所述高温存储器（3）或另外的消耗器中得到冷凝。

2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）藉由耐高温的纤维束（24）来稳定化。

3.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，所述耐高温的纤维束（24）由碳纤维增强的复合原料制造。

4.根据权利要求1或2所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）包括处于起稳定化作用的纤维束（24）内部的衬里（23）。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）包括柔性的编织物或纺织物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述接纳空间（20）和所述容器（27）是分开的结构部件，其中，所述压力管（2）在所述容器（27）和所述接纳空间（20）的过渡处能连接地分离，由此形成第一和第二压力管。

7.根据权利要求6所述的接收器，其特征在于，所述第一压力管的端部布置在所述容器（27）的底部（17）处并且优选焊入到所述底部（17）中。

8.根据权利要求6或7所述的接收器，其特征在于，所述第二压力管的端部布置在所述接纳空间（20）的面向所述容器（27）的端侧（18）处并且能够联接到所述第一压力管的端部处。

9.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述存储元件（9、10、22）球形地构造。

10.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述吸收体（16）具有漏斗或V形体的外形。

11.根据权利要求10所述的接收器，其特征在于，所述漏斗或所述V形体由其多个盘或部段构建。

12.根据权利要求11所述的接收器，其特征在于，所述盘或部段与所述压力管（2）连接。

13.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）以部位方式地或逐点地贴靠在所述通道的内壁处。

14.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，或者所述通道的内壁或者所述压力管（2）的外壁具有突出部。

15.根据权利要求3至14中任一项所述的接收器，其特征在于，具有复合材料作为粘合剂Si/SiC，所述粘合剂被接纳在所述编织物或纺织物的基体中。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的接收器，其特征在于，所述盘或部段具有开口。

17.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述接收器（1）的冷却回路在高温区域（3）中能够通过大量平行的压力管道来实施，所述大量平行的压力管道在所述高温存储区外部通到热交换器/冷凝器（5）中，所述热交换器/冷凝器用作为第二冷却回路的加热器。

18.根据权利要求1至16中任一项所述的接收器，其特征在于，所述接收器（1）的冷却回路通过如下方式来实现，使得蒸汽状的液态金属能够直接在存储介质（9、10、22）处冷凝。

19.根据权利要求7至18中任一项所述的接收器，其特征在于，在所述第二冷却回路中能够进行吸热的化学反应。

20.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述吸收体（15）具有光捕几何结构，所述光捕几何结构适合于将入射光通过多次反射捕捉在黑面处并且将其转换成热。

21.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述接收器（1）能够具有高温存储器（3）以及毗邻到所述高温存储器处的较低温度的存储器（4），并且所述高温存储器（3）优选通过热绝缘的壁与所述较低温度的存储器分离。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的接收器，其特征在于，所述第二冷却回路能够被用于蒸汽产生以及气体化学的反应。

23.根据权利要求10至22中任一项所述的接收器，其特征在于，呈环形或漏斗形的接收器（11）能够针对集中的、竖直的太阳辐射来使用，其方式是，镜机构（26）将所述太阳辐射垂直地导引到所述接收器（11）的中间。

24.根据权利要求10至22中任一项所述的接收器，其特征在于，呈环形或漏斗形的接收器（11）能够针对来自填入到所述接收器（11）中的核辐射体的集中的辐射来使用。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的接收器，其特征在于，所述第二冷却回路（5）能够借助于柱塞泵来填充以固体材料小球，所述固体材料小球在较高温度时熔化或气态/蒸汽状地分解。

26.根据权利要求25所述的接收器，其特征在于，所述第二冷却回路（5）在所述低温存储器（4）的上方区域中具有至少一个出口，所述至少一个出口引导至冷却/冷凝路段，所述冷却/冷凝路段具有用于气液分离的分开机构以及用于获取所产生的金属的、所联接的倒出机构。

27.根据权利要求22至26中任一项所述的接收器，其特征在于，所述第二冷却回路（5）在热的反应区域中装备有催化剂，所述催化剂在另外的热交换器中促进热气体合成。

28.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）在日常运行中将热能转移到所述高温存储器（3）中。

29.根据权利要求3至28中任一项所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）具有由纤维带构成的纤维束（24），所述纤维带被涂层以粘合剂并且卷绕所述衬里（23）。

30.根据权利要求29所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）能够藉由所述粘合剂、优选硅碳化物来液相烧结。

31.根据前述权利要求中任一项所述的接收器，其特征在于，所述压力管（2）尤其在焊接在一起的连接区处藉由碳纤维增强的复合原料环（25）来包围。