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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Stromerzeugung sowie
ein entsprechendes Verfahren zur Stromerzeugung.
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Der
Stromerzeugung aus alternativen Energiequellen kommt eine zunehmende
Bedeutung zu. Dabei sind insbesondere die Stromerzeugung aus Sonnenenergie,
Windenergie, Geothermie oder regenerativen Energiequellen wie Biogas
und Biomasse zu nennen. Die Stromerzeugung aus Sonnenenergie kann
einerseits mittels Fotovoltaiktechnik, andererseits mittels Solarkollektortechnik
erfolgen. Der Vorteil der Solarkollektortechnik liegt darin, dass
fast das gesamte Strahlungsspektrum der Sonnenenergie zur Umwandlung
in Wärme
und/oder Strom verwendet werden kann, während bei der Fotovoltaiktechnik
nur ein bestimmter Spektralbereich des Energiespektrums der Sonne
nutzbar ist.
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Bei
der Solarkollektortechnik wird üblicherweise über eine
Absorbereinheit bzw. Solarkollektoreinheit die Strahlungsenergie
der Sonne in Wärme umgewandelt
und diese Wärme
an ein die Solarkollektoreinheit durchströmendes Wärmeenergieträgerfluid
bzw. -medium übertragen.
Mittels des Wärmeenergieträgerfluid
wird die Wärme
aus der Solarkollektoreinheit abgeführt und in einer Dampferzeugungseinheit
genutzt, um Dampf aus einem geeigneten Fluid zu erzeugen. Der erzeugte
Dampf wird verwendet, um beispielsweise in einer Dampfturbine Strom zu
erzeugen.
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Problematisch
bei der Verwendung der Solarkollektortechnik zur Stromerzeugung
ist allerdings die Abhängigkeit
von der vorhandenen Sonnenstrahlung. So reicht beispielsweise in
Deutschland beim Betrieb einer Stromerzeugungseinheit auf Solarbasis die
Sonnenenergie nur für
etwa 1000 Volllaststunden im Jahr aus.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Stromerzeugung aus alternativen Energiequellen besteht in der Verwendung
von Biogasanlagen, in denen Strom aus Biomasse erzeugt wird. Dabei
werden verschiedene Biomasse-Rohstoffe, wie beispielsweise Gülle oder Pflanzenmaterial,
in einen Fermenter eingebracht, in dem durch anaerobe Fäulnis- bzw.
Gärprozesse
Biogas entsteht. Das Biogas enthält üblicherweise
in Abhängigkeit
vom verwendeten Biomasse-Rohstoff 40 bis 75 Vol.-% Methan, 25 bis
55 Vol.-% Kohlendioxid, bis zu 10 Vol.-% Wasserdampf, sowie geringe
Mengen an Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak und Schwefelwasserstoff.
Das Biogas wird anschließend
getrocknet, entschwefelt und dann einem Verbrennungsmotor zugeführt, der
einen Generator zur Stromerzeugung antreibt.
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In
Biogasanlagen wird neben Strom auch ein großer Anteil an Wärme erzeugt.
Ein Teil der bei der Verbrennung entstehenden Wärme wird zur Aufrechterhaltung
des Gärprozesses
in dem Fermenter benötigt.
Der Großteil
der entstehenden Wärme
steht für
andere Einsatzzwecke, wie beispielsweise der Versorgung von Gebäuden mit
Heizenergie und Warmwasser, zur Verfügung. Diese Nutzung ist allerdings
nur dann effizient, wenn sich die Gebäude in direkter Nachbarschaft
zu der Biogasanlage befinden. Im Allgemeinen bleibt daher ein großer Teil
der entstandenen Überschusswärme ungenutzt.
Das Gleiche gilt für
andere Stromerzeugungseinheiten beispielsweise auf Basis fossiler
Energieträger.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System
sowie ein Verfahren zur Stromerzeugung aus Sonnenenergie bereitzustellen,
welche im Vergleich zu herkömmlichen
Systemen einen verlängerten
Betrieb im Volllastzustand ermöglichen.
Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
beispielsweise in einer Biogasanlage entstehende bzw. aus anderen
erneuerbaren und fossilen Energieträgern erzeugte Wärmeenergie
effizienter zu nutzen.
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Diese
Aufgaben werden durch ein System zur Stromerzeugung aus Sonnenenergie
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur
Stromerzeugung aus Sonnenenergie mit den Merkmalen des Anspruchs
14 gelöst.
Bevorzugte Aus führungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein
System zur Stromerzeugung bereitgestellt, umfassend (a) eine Stromerzeugungseinrichtung,
umfassend eine Dampferzeugungseinheit, einen Generator zur Stromerzeugung
und einen ersten Kreislauf mit einem Fluid, welcher zumindest die
Dampferzeugungseinheit und den Generator operativ verbindet, (b)
eine Solarenergiegewinnungseinheit, umfassend eine Solarkollektoreinheit,
wobei die Solarenergiegewinnungseinheit derart mit der Stromerzeugungseinrichtung
verbunden ist, dass Wärmeenergie
aus der Solarenergiegewinnungseinheit der Dampferzeugungseinheit
und/oder dem Fluid des ersten Kreislaufs zugeführt wird, und (c) Mittel zum
Vorwärmen des
Fluids, welche mittelbar über
die Solarenergiegewinnungseinheit oder unmittelbar mit der Stromerzeugungseinrichtung
verbunden sind.
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Die
im erfindungsgemäßen System
eingeschlossene Solarenergiegewinnungseinheit umfasst eine Solarkollektoreinheit,
welche als jede geeignete Solarkollektoreinheit ausgebildet sein
kann. So kann beispielsweise eine oder mehrere Flachsolarkollektoreinheiten
oder eine oder mehrere Vakuumröhrensolarkollektoreinheiten
vorgesehen sein. Eine Flachsolarkollektoreinheit weist vorteilhafterweise
eine Glasplatte auf, hinter der sich ein nach außen wärmeisolierter Absorber befindet.
Der Absorber ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er direkte
und diffuse Sonnenstrahlung möglichst
effizient aufnimmt, in Wärme
umwandelt und zugleich möglichst
wenig Wärme
wieder in Form von Strahlung emittiert. Vorzugsweise handelt es
sich bei dem Absorber um eine Beschichtung, die beispielsweise auf
ein aus Kupfer oder Aluminium bestehendes Absorberblech aufgebracht
ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Absorber um eine Schwarzchrom-Beschichtung, Schwarznickel-Beschichtung
oder eine aufgesputterte Schicht auf Titanbasis. Bei einer Vakuumröhrensolarkollektoreinheit,
im Folgenden auch als Vakuumkollektor bezeichnet, erfolgt die thermische
Isolierung nach außen
durch einen evakuierten Bereich. In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Solarkollektoreinheit als eine
Vakuumkollektoreinheit ausgebildet, die gegebenenfalls ebenfalls
beschichtet ist.
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Die
durch den Absorber in der Solarkollektoreinheit aufgenommene Wärmeenergie wird
der Dampferzeugungseinheit und/oder dem Fluid des ersten Kreislaufs
zugeführt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Solarenergiegewinnungseinheit
dazu einen, vorzugsweise separaten, zweiten Kreislauf mit einem
Wärmeenergieträgerfluid auf,
welcher zumindest die Solarkollektoreinheit und die Dampferzeugungseinheit
und/oder den ersten Kreislauf operativ verbindet, wobei die Wärmeenergie
aus der Solarenergiegewinnungseinheit der Dampferzeugungseinheit
und/oder dem Fluid des ersten Kreislaufs über den zweiten Kreislauf der
Solarenergiegewinnungseinheit zugeführt wird. Dabei wird die durch
den Absorber in der Solarkollektoreinheit aufgenommene Wärmeenergie
auf das Wärmeenergieträgerfluid
in dem zweiten Kreislauf übertragen.
Diese Übertragung
kann beispielsweise erfolgen, indem der Absorber in einem offenen
Kreislauf direkt von dem Wärmeenergieträgerfluid
durchströmt wird.
Die Wärmeenergieübertragung
kann aber auch erfolgen, indem das Wärmeenergieträgerfluid
Kupfer- oder Aluminiumrohre durchströmt, die fest mit dem Absorber
verbunden sind. Durch die operative Verbindung des zweiten Kreislaufs
mit der Dampferzeugungseinheit und/oder dem ersten Kreislauf der Stromerzeugungseinrichtung
wird die Wärmeenergie dann
von dem zweiten Kreislauf mit dem Wärmeenergieträgerfluid
auf die Dampferzeugungseinheit und/oder das Fluid des ersten Kreislaufs,
beispielsweise über
einen Wärmetauscher, übertragen.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Solarenergiegewinnungseinheit
ein Metall- oder Metalllegierungselement auf, welches zumindest
die Solarkollektoreinheit und die Dampferzeugungseinheit und/oder
den ersten Kreislauf operativ verbindet, wobei die Wärmeenergie
aus der Solarenergiegewinnungseinheit der Dampferzeugungseinheit
und/oder dem Fluid des ersten Kreislaufs der Stromerzeugungseinheit über das
Metall- oder Metalllegierungselement zugeführt wird. Dabei erfolgt die Übertragung
der Wärmeenergie
dadurch, dass der Absorber beispielsweise mit einem Ende des Metall-
oder Metalllegierungselements fest verbunden ist, während das
andere Ende des Metall- oder Metalllegierungselements mit der Dampferzeugungseinheit
und/oder dem Fluid des ersten Kreislaufs verbunden ist. Vorzugsweise
ist das Metall- oder Metalllegierungselement als ein Messingstreifen
ausgebildet.
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Das
Fluid in dem ersten Kreislauf kann jedes geeignete Fluid sein, welches
befähigt
ist, durch Zufuhr von Wärmeenergie
zu verdampfen. Das Fluid kann flüssig
oder gasförmig
sein. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Siedetemperatur des Fluids
120°C nicht übersteigt.
Vorzugsweise ist das Fluid in dem ersten Kreislauf zumindest teilweise
aus Wasser, einem Wasser-Ammoniak-Gemisch, im Stand der Technik
verfügbaren
Thermoölen
oder Gemischen davon gebildet.
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Das
Wärmeenergieträgerfluid
in dem zweiten Kreislauf kann jedes geeignete Fluid sein, welches
befähigt
ist, Wärmeenergie
zu übertragen.
Das Fluid kann wiederum flüssig
oder gasförmig
sein. Vorzugsweise ist das Wärmeenergieträgerfluid
in dem zweiten Kreislauf zumindest teilweise aus Wasser einem Wasser-Ammoniak-Gemisch, im Stand
der Technik verfügbaren
Thermoölen
oder Gemischen davon gebildet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind das Fluid in dem ersten Kreislauf
und das Wärmeenergieträgerfluid
in dem zweiten Kreislauf identisch.
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In
dem erfindungsgemäßen System
sind in der Stromerzeugungseinrichtung die Dampferzeugungseinheit
und der Generator vorzugsweise operativ über eine Dampfturbine verbunden.
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Gemäß der Erfindung
wird nicht nur Wärmeenergie
aus der Solarenenergiegewinnungseinheit der Dampferzeugungseinheit
und/oder dem Fluid des ersten Kreislaufs der Stromerzeugungseinrichtung
zugeführt.
So reicht diese Wärmeenergie
alleine bei ungünstiger
Sonneneinstrahlung nicht zur Dampferzeugung und damit zur Stromerzeugung
aus bzw. die erzeugte Strommenge ist nur gering. Daher wird im erfindungsgemäßen System
ferner die Abwärme
einer weiteren Stromerzeugungseinheit als Mittel zum Vorwärmen des
Fluids verwendet. Da durch diese Mittel zum Vorwärmen des Fluids das Fluid bereits
vorgewärmt
wird, reicht bereits eine geringere aus der Solarenergiegewinnungseinheit
erhaltene Wärmeenergie
aus, um mittels der Stromerzeugungseinrichtung Strom zu erzeugen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Mittel zum Vorwärmen des
Fluids operativ mit dem zweiten Kreislauf der Solarenenergiegewinnungseinheit
verbunden, wobei das Wärmeenergieträgerfluid
durch die Mittel zum Vorwärmen
des Fluids vorgewärmt
wird. Dabei wird das Fluid in dem ersten Kreislauf mittelbar über die
Solarenergiegewinnungseinheit vorgewärmt, indem die Mittel zum Vorwärmen des
Fluids das Wärmeenergieträgerfluid
in dem zweiten Kreislauf vorwärmen.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Mittel zum Vorwärmen des
Fluids operativ mit dem ersten Kreislauf der Stromerzeugungseinrichtung
verbunden. Dabei wird das Fluid in dem ersten Kreislauf unmittelbar
durch die Mittel zum Vorwärmen
des Fluids vorgewärmt.
Es ist ferner möglich,
beide Ausführungsformen
zu kombinieren, sodass die Mittel zum Vorwärmen des Fluids sowohl mit
dem zweiten Kreislauf der Solarenergiegewinnungseinheit als auch
mit dem ersten Kreislauf der Stomerzeugungseinrichtung operativ
verbunden sind.
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Die
Mittel zum Vorwärmen
des Fluids sind vorzugsweise ausgelegt, die Temperatur des Fluids derart
zu erhöhen,
dass die in der Solarenergiegewinnungseinheit erhaltene Wärmeenergie
auch bei verringerter Sonneneinstrahlung ausreicht, in der Dampferzeugungseinheit
ausreichend Dampf zur Volllaststromerzeugung bereitzustellen. Vorzugsweise
sind die Mittel zum Vorwärmen
des Fluids ausgelegt, die Temperatur des Fluids um mindestens etwa 20°C, besonders
bevorzugt um mindestens 30°C
zu erhöhen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Mittel zum Vorwärmen des
Fluids als Wärmegewinnungseinheit
ausgebildet, wobei das Fluid durch die Wärmeenergie aus der Wärmegewinnungseinheit
vorgewärmt
wird. Dabei können
die Mittel zum Vorwärmen
des Fluids als jede Wärmegewinnungsein heit
ausgebildet sein, die geeignet ist, Wärmeenergie bereitzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Mittel zum Vorwärmen
des Fluids als geothermische Wärmegewinnungseinheit
ausgebildet, wobei das Fluid durch die geothermische Wärmeenergie
vorgewärmt
wird. Weiterhin kann die Wärmegewinnungseinheit
eine Einheit sein, welche die Wärme
aus einer Wärmepumpe
oder die Abwärme
beispielsweise von Industrieanlagen, Müllverbrennungsanlagen oder
Kraftwerken, wie beispielsweise Atomkraftwerken, zum Vorwärmen des
Fluids nutzt. Es ist ebenfalls möglich, dass
die Wärmegewinnungseinheit
eine Einheit ist, in welcher Wärme
durch die Verbrennung eines Brennmittels erzeugt werden. Beispielsweise
kann es sich bei dem Brennmittel um erneuerbare und/oder fossile Energieträger handeln.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich
bei der Wärmegewinnungseinheit
um eine Verbrennungsanlage für
Biogas, Biomasse und/oder eine Müllverbrennungsanlage
bzw. eine Reststoffverwertungsanlage.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Mittel zum Vorwärmen
des Fluids als Stromerzeugungseinheiten aus erneuerbaren und/oder
fossilen Energieträgern
ausgebildet, wobei das Fluid durch die Abwärme der Stromerzeugungseinheiten
vorgewärmt
wird. Aus dem Blickwinkel der Nachhaltigkeit sind dabei besonders
Stromerzeugungseinheiten aus erneuerbaren Energieträgern bevorzugt,
beispielsweise Biogaseinrichtungen, Pflanzenölmotoren, Biomasseeinrichtungen,
Holzpelletseinrichtungen, Biodieseleinrichtungen, Bioethanoleinrichtungen
oder Kombinationen davon. Es können
aber auch Kombinationen von geothermischen Wärmeenergiegewinnungseinheiten,
Stromerzeugungseinheiten aus erneuerbaren Energieträgern und
Stromerzeugungseinheiten aus fossilen Energieträgern verwendet werden.
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Es
ist ferner möglich,
dass nicht nur die Abwärme
beispielsweise der Stromerzeugungseinheiten aus erneuerbaren und/oder
fossilen Energieträgern
verwendet wird. Daher weist das erfindungsgemäße System vorzugsweise weiterhin
einen Wärmetauscher
auf, welcher ausgelegt ist, die Wärmeenergie eines Abgasstrahls
der Stromerzeugungseinheiten zumindest teilweise dem Fluid zuzuführen.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Systems
ist es somit möglich,
die Solarkollektortechnik zur Stromerzeugung beispielsweise in Deutschland
nicht nur für
etwa 1000 Volllaststunden im Jahr zu nutzen, sondern für bis zu
8000 Volllaststunden, welches der üblichen Betriebsdauer beispielsweise
für Biogasanlagen
entspricht. Darüber
hinaus ist es auf diese Weise möglich,
die Abwärme
herkömmlicher
Stromerzeugungseinrichtungen wie Biogasanlagen effizienter zu nutzen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Stromerzeugung,
umfassend die Schritte: (a) Gewinnen von Wärmeenergie mittels einer Solarenergiegewinnungseinheit,
(b) Erzeugen von Strom mittels einer Stromerzeugungseinrichtung aus
der in der Solarenergiegewinnungseinheit gewonnenen Wärmeenergie,
wobei die Stromerzeugungseinrichtung eine Dampferzeugungseinheit,
einen Generator zur Stromerzeugung und einen ersten Kreislauf mit
einem Fluid, welcher zumindest die Dampferzeugungseinheit und den
Generator operativ verbindet, umfasst, und wobei die Solarenergiegewinnungseinheit
eine Solarkollektoreinheit umfasst, wobei die Solarenergiegewinnungseinheit
derart mit der Stromerzeugungseinrichtung verbunden ist, dass Wärmeenergie
aus der Solarenergiegewinnungseinheit der Dampferzeugungseinheit
und/oder dem Fluid des ersten Kreislaufs zugeführt wird, und (c) Vorwärmen des
Fluids durch Mittel zum Vorwärmen
des Fluids, welche mittelbar über
die Solarenergiegewinnungseinheit oder unmittelbar mit der Stromerzeugungseinrichtung
verbunden sind.
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Es
versteht sich, daß die
weiteren Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Systems zur Stromerzeugung
ebenso in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Stromerzeugung Anwendung finden können.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen, wobei einzelne Ausführungsformen
zu neuen Ausführungsformen
miteinander kombiniert werden können.
Es zeigen:
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1 eine
erste bevorzugte beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur
Stromerzeugung.
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2 eine
zweite bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur
Stromerzeugung.
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In 1 ist
eine bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur
Stromerzeugung dargestellt. Das System zur Stromerzeugung weist
eine Stromerzeugungseinrichtung 2, eine Solarenergiegewinnungseinheit 4 sowie
Mittel zum Vorwärmen
des Fluids 6 auf.
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Die
Stromerzeugungseinrichtung 2 ist ausgebildet, einen Strom
aus Wärmeenergie
zu erzeugen. Hierfür
weist die Stromerzeugungseinrichtung 2 eine Dampferzeugungseinheit 8 und
einen Generator 10 auf. Die Dampferzeugungseinheit 8 und
der Generator 10 sind über
einen ersten Kreislauf 12 miteinander operativ verbunden. "Operativ" ist hierbei in dem
Sinne zu verstehen, daß die über die
Dampferzeugungseinheit 8 dem ersten Kreislauf 12 zugeführte Energie
dem Generator 10 zugeführt
wird. Hierfür kann
der Generator 10 vorteilhafterweise mittelbar mit dem ersten
Kreislauf 12 über
eine Dampfturbine 14 verbunden sein. Es versteht sich,
daß ebenfalls beliebig
andere Turbinen vorgesehen sein können. Das in der Dampferzeugungseinheit 8 erwärmte und vorteilhafterweise
komprimierte Fluid des ersten Kreislaufs 12 expandiert
somit in der Dampfturbine 14, welche den Generator 10 antreibt,
so dass ein Strom erzeugt wird. Zweckmäßigerweise ist an der Ausgangsseite
der Dampfturbine 14 ein Kondensator 16 vorgesehen,
um das aus der Dampfturbine 14 austretende Fluid zu verflüssigen.
Vorteilhafterweise wird dieses verflüssigte Fluid über eine
Speisepumpe 18 der Dampferzeugungseinheit 8 zugeführt.
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Die
Solarenergiegewinnungseinheit 4 weist vorteilhafterweise
eine Solarkollektoreinheit 20 auf, welche derart mit der
Stromerzeugungseinrichtung 2 verbunden ist, daß Wärmeenergie
aus der Solarenergiegewinnungseinheit 4 bzw. der Solarkollektoreinheit 20 der
Dampferzeugungseinheit 8 und/oder dem Fluid des ersten
Kreislaufs 12 zugeführt
wird. In der in 1 dargestellten ersten bevorzugten
Ausführungsform
umfaßt
die Solarenergiegewinnungseinheit 4 einen zweiten Kreislauf 22,
welcher eine operative Verbindung zwischen der Solarkollektoreinheit 20 und
der Dampferzeugungseinheit 8 und/oder dem ersten Kreislauf 12 der
Stromerzeugungseinrichtung 2 über ein Wärmeenergieträgerfluid
konstituiert. Hierfür
wird das durch die Solarkollektoreinheit 20 vorgewärmte Wärmeenergieträgerfluid über den
zweiten Kreislauf 22 der Dampferzeugungseinheit 8 zugeführt, in
welcher das Wärmeenergieträgerfluid
seine Wärmeenergie
an den ersten Kreislauf 12 abgibt. Über eine Speise- bzw. Umwälzpumpe 24 wird
das die Dampferzeugungseinheit 8 verlassende Wärmeenergieträgerfluid
der Solarkollektoreinheit 20 wieder zugeführt. Der
zweite Kreislauf 22 ist mit Bezug auf den ersten Kreislauf 12 vorteilhafterweise
separat ausgebildet, so daß die
Solarenergiegewinnungseinheit 4 von der Stromerzeugungseinrichtung 2 örtlich getrennt
bzw. beabstandet angeordnet bzw. vorgesehen werden kann. Es versteht
sich, daß die
durch die Solarkollektoreinheit 20 gewonnene Wärmeenergie nicht
nur über
die Dampferzeugungseinheit 8 dem ersten Kreislauf 12 zugeführt werden
kann, sondern zusätzlich
oder alternativ ebenfalls über
beispielsweise einen im ersten Kreislauf 12 vorgesehenen
Wärmetauscher.
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Gemäß der Erfindung
sind Mittel 6 zum Vorwärmen
des Fluids vorgesehen. Diese können
unmittelbar mit dem ersten Fluid im ersten Kreislauf 12 in Verbindung
stehen oder mittelbar über
die Solarenergiegewinnungseinheit 4. Bei der mittelbaren
Verbindung wird die Wärmeenergie
der Stromerzeugungseinheit 6 über einen Vorwärmer bzw.
Wärmetauscher 26 dem
zweiten Kreislauf 22 zugeführt. Der Vorwärmer 26 kann
hierbei – in
Strömungsrichtung
des zweiten Kreislaufs 22 gesehen – vor der Solarkollektoreinheit, 20 oder
zwischengeschaltet zwischen der Solarkollektoreinheit 20 und
der Dampferzeugungseinheit 8, angeordnet sein. Die Mittel 6 zum
Vorwärmen
des Fluids weisen eine Stromerzeugungseinheit 28 auf. Die
Stromerzeugungseinheit 28 kann derart gestaltet sein, daß diese
aus erneuerbaren und/oder fossilen Energieträgern Energie gewinnt. Die Abwärme der
Stromerzeugungseinheit 28 – beispielsweise deren Abgasstrahl – kann somit
genutzt werden, um über
den Vorwärmer 26 dem
Wärmeenergieträgerfluid
des zweiten Kreislaufs 22 Wärmeenergie zuzuführen. Zusätzlich oder
alternativ können
die Mittel 6 zum Vorwärmen
des Fluids eine geothermische Wärmegewinnungseinheit
aufweisen, wobei das Fluid durch die geothermische Wärmeenergie
unmittelbar oder mittelbar vorgewärmt werden kann.
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Die
mittelbare Vorwärmung
erfolgt – wie
in 1 dargestellt – über eine Zuführung von
Wärmeenergie
dem Wärmeenergieträgerfluid
des zweiten Kreislaufs 22.
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In 2 ist
eine zweite beispielhafte, bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems
zur Stromerzeugung dargestellt, wobei die mit der ersten Ausführungsform
identischen Elemente mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform
weist die Solarenergiegewinnungseinheit 4 ein Metall- oder Metalllegierungselement 30 auf,
mittels welchem Wärmeenergie
von der Solarkollektoreinheit 20 dem ersten Kreislauf 12 zugeführt werden
kann. Hierfür kann
das Metall- oder Metalllegierungselement die Solarkollektoreinheit 20 mit
der Dampferzeugungseinheit 8 verbinden. Zusätzlich oder
alternativ kann die Solarkollektoreinheit 20 über das
Metall- oder Metalllegierungselement 30 mit dem ersten
Kreislauf 12 direkt in Verbindung stehen, um diesem somit
direkt Wärmeenergie
zuzuführen.
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Entsprechend
sind die Mittel 6 zum Vorwärmen des Fluids vorteilhafterweise
nicht über
die Solarenergiegewinnungseinheit 4 mit der Stromerzeugungseinrichtung 2 verbunden,
sondern führen
der Stromerzeugungseinrichtung 2 direkt Wärmeenergie zu.
Hierfür
ist eine operative Verbindung zwischen dem Mittel 6 zum
Vorwärmen
des Fluids und dem Fluid geschaffen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem
die Mittel 6 im ersten Kreislauf 12 derart integriert
sind, daß die
Mittel 6 von dem Fluid durchströmt werden. Alternativ kann
jedoch auch ein getrennter Kreislauf vorgesehen sein, welcher eine operative
Verbindung zwischen den Mitteln 6 und dem ersten Kreislauf 12 schafft.
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Gemäß der Erfindung
wird somit ein System zur Stromerzeugung bereitgestellt, welches
im Vergleich zu herkömmlichen
Systemen einen verlängerten
Betrieb im Volllastzustand ermöglicht,
da die Energie einer – vorzugsweise örtlich getrennten – Einheit
(insbesondere deren Abwärme)
genutzt werden kann, um dem ersten Kreislauf Energie zuzuführen.
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- 2
- Stromerzeugungseinrichtung
- 4
- Solarenergiegewinnungseinheit
- 6
- Mittel
- 8
- Dampferzeugungseinheit
- 10
- Generator
- 12
- erster
Kreislauf
- 14
- Dampfturbine
- 16
- Kondensator
- 18
- Speisepumpe
- 20
- Solarkollektoreinheit
- 22
- zweiter
Kreislauf
- 24
- Umwälzpumpe
- 26
- Vorwärmer
- 28
- Stromerzeugungseinheit
- 30
- Metall-
oder Metalllegierungselement