DE102008035842A1 - Modular solar tower power plant, has set of solar modules arranged on tower, where plant delivers reflected solar radiation dynamically on selected solar module with heliostats based on utilizable energy requirement by heliostats - Google Patents

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Abstract

The plant (1) has two different solar modules (5) arranged on a tower (2), where a calibration surface (8) is provided at the tower. The solar modules convert solar radiation into a primary utilizable energy, and a heliostat field (3) comprises heliostats (4) and supplies the solar energy to the solar modules. The plant is designed such that the plant delivers the reflected solar radiation dynamically on the selected solar module with the heliostats based on the utilizable energy requirement and/or the solar radiation power provided by the heliostats. An independent claim is also included for a method for controlling a solar tower power plant.

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares Solarturmkraftwerk (Flexible Solar Power Plant – FSPP), mit mindestens einem Turm, mindestens zwei unterschiedlichen Solarmodulen auf einem jeweils zugeordneten Turm, die die solare Strahlung jeweils in eine primäre Nutzenergieform konvertieren, und mit einem aus mehreren Heliostaten bestehenden Heliostatenfeld zur Zufuhr der Solarenergie an die Solarmodule.The The invention relates to a modular solar tower power plant (Flexible Solar Power Plant - FSPP), with at least one tower, at least two different solar modules on a respectively assigned Tower, which turns the solar radiation into a primary one Convert useful energy form, and with one of several heliostats existing heliostat data field for the supply of solar energy to the solar modules.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Solarturmkraftwerkes durch Auffangen von Sonnenlicht und Ausrichtung der Heliostaten auf den Brennpunkt des Turms, sowie Messen der zur Verfügung stehenden Lichtmenge.The The invention further relates to a method for controlling such Solar tower power plant by catching sunlight and aligning the Heliostats on the focal point of the tower, as well as measuring the available standing light quantity.

Bei der Verwendung alternativer Rohstoffe zur Energiegewinnung spielt die Sonnenenergie eine große Rolle. Diese wird herkömmlicherweise mittels Kollektoren eingefangen und zur Erwärmung eines Mediums genutzt oder in elektrische Energie oder andere Energieformen wie beispielsweise Kälte umgewandelt. Dabei stellt sich einerseits das Problem der Speicherung der gewonnenen Energie, da Sonnenenergie oftmals nicht dann zur Verfügung steht, wenn die Energie gebraucht wird, und andererseits das Problem eines nicht optimalen Wirkungsgrades, wenn nicht die volle Sonnenenergie (z. B. morgens oder abends) zur Verfügung steht. Ferner sind die Stromgestehungskosten noch immer relativ hoch.at the use of alternative raw materials for energy production plays the solar energy plays a big role. This becomes conventional captured by collectors and to heat a medium used or in electrical energy or other forms of energy such as for example, cold converted. It turns on the one hand the problem of storing the energy gained, since solar energy often not available then when the energy is needed, and on the other hand, the problem of not optimal Efficiency, if not full solar energy (eg in the morning or in the evening) is available. Furthermore, the electricity generation costs still relatively high.

DE 28 52 654 C2 beschreibt einen Turmreflektor für konzentrierende Solarkraftwerke, bei dem der Absorber nicht auf die Turmspitze gesetzt, sondern am Boden angebracht ist, Auf der Turmspitze befindet sich lediglich ein auf den Absorber ausgerichteter Reflektor mit einer Verspiegelung, die durch eine Profilstruktur aufgenommen ist, die eine aktive Kühlung ermöglicht. Neben der Entlastung des Turms kann der Reflektor so ausgelegt sein, dass eine bessere Bündelung des Sonnenlichts und damit eine höhere Ausbeute erzielt wird. DE 28 52 654 C2 describes a tower reflector for concentrating solar power plants, in which the absorber is not placed on the top of the tower, but mounted on the ground, on the spire is only a reflector aligned with the reflector with a mirror, which is accommodated by a profile structure, which is an active cooling allows. In addition to the relief of the tower, the reflector can be designed so that a better concentration of sunlight and thus a higher yield is achieved.

DE 10 2004 044 841 A1 offenbart eine Heliostatenvorrsichtung mit einer Mehrzahl von Spiegelvorrichtungen mit beweglichen Spiegeln und mindestens einem Antrieb und einer Kopplungseinrichtung zur gemeinsamen Bewegung der Spiegelflächen. Die Kopplungseinrichtung ist zwischen einer Kopplung und Entkopplung von Spiegelflächen oder Gruppen von Spiegelflächen umschaltbar, um so die Strahlenfokussierung zu verbessern. DE 10 2004 044 841 A1 discloses a heliostat with a plurality of mirror devices with movable mirrors and at least one drive and a coupling device for the common movement of the mirror surfaces. The coupling device is switchable between a coupling and decoupling of mirror surfaces or groups of mirror surfaces, so as to improve the beam focusing.

DE 102 39 700 B3 beschreibt einen Solarempfänger für ein solarthermisches Kraftwerk mit einem Heliostatenfeld, das Solarstrahlung auf einen Receiver (Solarmodul) mit einer Vielzahl von gasdurchlässigen Absorberfeldern konzentriert. Der Receiver ist auf einem Turm befestigt. Durch die Absorberkörper geleitete Luft wird aufgeheizt und zur Dampferzeugung genutzt. DE 102 39 700 B3 describes a solar receiver for a solar thermal power plant with a heliostat field that concentrates solar radiation on a receiver (solar module) with a variety of gas-permeable absorber fields. The receiver is mounted on a tower. Air conducted through the absorber body is heated and used to generate steam.

DE 10 2006 053 758 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung der Ausrichtung eines Heliostaten auf einen Receiver sowie ein Solarkraftwerk. Der Heliostat wird mit Hilfe eines Bildsensors ausgerichtet, der an einer Spiegeleinrichtung angeordnet ist. Mit Hilfe des Bildsensors werden Bilder der Sonne und des vorgegebenen Zielbereichs aufgenommen und hieraus wird die relative Lage zu einem vorgegebenen Vektor der Spiegeleinrichtung bestimmt. DE 10 2006 053 758 A1 discloses a method of controlling the alignment of a heliostat to a receiver and a solar power plant. The heliostat is aligned by means of an image sensor which is arranged on a mirror device. With the aid of the image sensor, images of the sun and of the predetermined target area are taken and from this the relative position to a given vector of the mirror device is determined.

Aus DE 102 48 068 B4 ist bekannt, die thermomechanische Belastung einer Anlage zur solarthermischen Dampferzeugung zu reduzieren, indem die Strahlung eines Heliostatenfeldes auf einen Verdampferabschnitt und einen Überhitzerabschnitt eines Dampf erzeugenden Solarmoduls zur Einhaltung maximal zulässiger Wärmestromdichten aufgeteilt wird. Verdampferabschnitt und Überhitzerabschnitt sind übereinander auf einem Turm angebracht.Out DE 102 48 068 B4 It is known to reduce the thermo-mechanical load of a plant for solar thermal steam generation by the radiation of a heliostat field is divided into an evaporator section and a superheater section of a steam-generating solar module to comply with maximum allowable heat flux densities. Evaporator section and superheater section are mounted one above the other on a tower.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht verbessertes Turmkraftwerk zur Umwandlung von Sonnenenergie in andere Energieformen, sowie die Sichterstellung der Energieversorgung auch bei geringer oder keiner Sonneneinstrahlung zu einem wirtschaftlich vertretbaren Preis zu schaffen.task The present invention is therefore a technically and economically Respect improved tower power plant for the conversion of solar energy into other forms of energy, as well as the visualization of the energy supply even with little or no sunlight to an economical reasonable price.

Die Aufgabe wird mit einem Turmkraftwerk der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Solarmodule mehrere voneinander unterschiedliche Nutzenergieformen bereitstellen, und dass das Solarturmkraftwerk eingerichtet ist, um mit den Heliostaten in Abhängigkeit der Nutzenergieanforderung und/oder der von den Heliostaten zur Verfügung stehenden solaren Strahlungsleistung dynamisch die reflektierte Solarstrahlung auf mindestens ein ausgewähltes Solarmodul abzugeben.The Task is with a tower power plant of the type mentioned solved by the fact that the solar modules several of each other provide different useful energy forms, and that the solar tower power plant is set up to depend on the heliostats the benefit request and / or the heliostat for Available solar radiation power dynamic the reflected solar radiation on at least one selected To dispense solar module.

Vorteilhaft ist dabei, dass einerseits die Verwendung von vielen gleichartigen Bauteilen auch für unterschiedliche Anwendungen möglich ist und andererseits durch eine bedarfsorientierte und am Leistungsangebot orientierte Steuerung der Ausrichtung der Heliostaten auf verschiedene Solarmodule ein guter Wirkungsgrad erreicht wird.Advantageous is there on the one hand, the use of many similar Components also possible for different applications and on the other hand through a demand-oriented and on the service offer oriented control of the orientation of the heliostat to different Solar modules a good efficiency is achieved.

Es erfolgt eine Steuerung der Heliostaten derart, dass der auf das Kopfende des mindestens einen Turmes fokussierte Brennpunkt so optimiert ist, dass entweder bei einer Kombination unterschiedlicher Solarmodule nur das gewünschte Solarmodul mit solarer Energie beaufschlagt wird, dass mehre Solarmodule derart beaufschlagt werden, dass sie stets im optimalen Betriebspunkt betrieben werden können, oder dass bei der Kombination mehrerer gleicher Solarmodule die Beaufschlagung der einzelnen Solarmodule derart vorgenommen wird, dass je nach Sonnenintensität ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird.The heliostats are controlled in such a way that the focal point focused on the head end of the at least one tower is optimized so that either only the desired solar module is charged with solar energy in a combination of different solar modules, that several solar modules are acted upon in such a way that they always be operated at the optimum operating point can, or that in the combination of several identical solar modules, the admission of the individual solar modules is made such that, depending on the sun's intensity, an optimal efficiency is achieved.

Die Kombination eines oder mehrerer Türme, an dessen Kopfende sich unterschiedliche Solarmodule befinden können, ermöglicht die Umwandlung der konzentrierten Sonnenenergie in unterschiedliche primäre Nutzenergieformen, wie beispielsweise elektrische Energie, Wasserstoff, Kälteenergie, Dampf. Die vom Solarmodul erzeugte primäre Nutzenergieform kann wiederum in einem folgenden Schritt ganz oder teilweise in eine sekundäre Energieform umgewandelt werden. Auch eine Meerwasserentsalzung ist in diesem Zusammenhang denkbar.The Combination of one or more towers, at the head end different solar modules can be located allows the conversion of concentrated solar energy into different ones primary utility forms of energy, such as electrical Energy, hydrogen, cold energy, steam. The from the solar module generated primary useful energy form can turn in a following step completely or partially into a secondary one Energy form to be converted. Also a seawater desalination is conceivable in this context.

Denkbar ist, dass nur eine primäre Nutzenergieform pro Turm von gleichen Solarmodulen erzeugt wird. Ein Turm kann zwei oder mehr Solarmodule tragen, wobei die Solarmodule pro Turm die gleiche primäre Nutzenergieform oder auch unterschiedliche Nutzenergieformen erzeugen können. Auf einem Turm sind somit entweder nur gleichartige Solarmodule oder unterschiedliche Solarmodule in Kombination montiert, auf die wahlweise auf die in Abhängigkeit von der verfügbaren Sonnenenergiemenge und der angeforderten Bedarfsenergiemenge und Bedarfsenergieform von den Heliostaten des Heliostatenfeldes Sonnenstrahlung fokussiert wird.Conceivable is that only one primary utility energy form per tower of same solar modules is generated. A tower can be two or more Solar modules carry, with the solar modules per tower the same primary Generate useful energy form or different utility forms of energy can. On a tower are thus either only similar Solar modules or different solar modules mounted in combination, on the optional on the depending on the available Solar energy quantity and the required amount of energy required and Demand energy form from the heliostats of the heliostat field solar radiation is focused.

Die Solarenergie eines Heliostaten oder einer gemeinsam angesteuerten Gruppe von Heliostaten kann somit wahlweise auf einen ausgewählten ersten Turm oder eines Teils des ersten Turms konzentriert werden, um Energie einer ersten primären Nutzenergieform zu erzeugen, während die Solarenergie eines anderen Heliostaten oder einer gemeinsam angesteuerten zweiten Gruppe von Heliostaten auf einen ausgewählten zweiten Turm oder eines Teils des zweiten Turms konzentriert wird, um Energie einer zweiten primären Nutzenergieform zu erzeugen. In entsprechender Weise ist die hinsichtlich des Wirkungsgrads optimierte und hinsichtlich des Bedarfs an Nutzenergieformen angepasste Anleuchtung weiterer Türme von weiteren Heliostaten oder Heliostatengruppen möglich.The Solar energy of a heliostat or a jointly controlled Group of heliostats can thus optionally on a selected first Tower or part of the first tower will be concentrated to energy while generating a first primary utility energy form the solar energy of another heliostat or one in common controlled second group of heliostats on a selected second tower or part of the second tower is concentrated, to generate energy of a second primary utility energy form. In a corresponding manner, the optimized in terms of efficiency and illumination adapted to the need for utility forms of energy other towers of other heliostats or heliostat groups possible.

Die Solarmodule können eine beliebige Kombination z. B. folgender primärer Nutzenergieformen bereitstellen: Wasserstoff, Strom, Wasserdampf, Heißwasser, Kälteleistungs und/oder sogar Meerwasserentsalzung.The Solar modules can be any combination z. B. following provide primary utility forms of energy: hydrogen, Electricity, water vapor, hot water, cooling capacity and / or even seawater desalination.

Zur manuellen oder automatischen Ausrichtung der Heliostaten befindet sich vorzugsweise an dem Turm eine Kalibrierfläche befindet, auf die Strahlung der Heliostaten zur Kalibrierung der Ausrichtung der Heliostaten fokussierbar ist. Mit Hilfe der Kalibrierfläche kann eine vorgegebene Ausricht-Ausgangsposition eingestellt werden, von der ausgehend eine präzise Steuerung der Ausrichtung der Heliostaten auf an oder in dem Turm angebrachte Solarmodule erfolgen kann.to manual or automatic alignment of the heliostat is located preferably a calibration surface is located on the tower, on the radiation of the heliostats to calibrate the alignment of Heliostat is focusable. With the help of the calibration surface a predetermined alignment starting position can be set, on the basis of a precise control of the alignment the heliostat on or on the tower mounted solar modules can be done.

Vorzugsweise wird auch die bei der Kühlung der Solarmodule anfallende Wärmeenergie weiter ausgenutzt. Hierzu kann Restwärmeenergie von Kühlmedium der Solarmodule in einem Wassertank gespeichert werden und dort zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt werden.Preferably is also the costs incurred in the cooling of the solar modules Heat energy continues to be exploited. This can be residual heat energy stored by cooling medium of the solar modules in a water tank and made available there for further use become.

Vorteilhaft ist damit eine Einrichtung zur Nutzung der Restenergie aus den (kombinierten) Solarmodulen vorgesehen, die beispielsweise zur Versorgung von Verbrauchern mit Fernwärme dient. Nach dem Wirkprinzip einer Wärmepumpe kann auch Energie zur Kühlung anfallen, die weiter nutzbar gemacht werden kann. Die Bei der Kühlung der Solarmodule anfallende Wärmeenergie im Kühlmittel kann zur Erwärmung großer Wassertanks zwecks Zwischenspeicherung der Energie, zur Verwendung durch eine Wärmepumpe an diesen Tanks oder zur Verwendung im Restwärmemodul zwecks erneuter Erhitzung, zur weiteren Verwendung in einem in einer zweiten Stufe nachgeschalteten Stromerzeugungs-, Kälte, Wasserstoff, Dampf, Meerwasserentsalzungsmodul oder zur anderweitigen externen Verwendung genutzt werden.Advantageous is thus a device for using the residual energy from the (combined) Solar modules provided, for example, to supply consumers with district heating serves. After the operating principle of a heat pump can also generate energy for cooling, which can be used further can be made. The When cooling the solar modules accumulating heat energy in the coolant can for Heating of large water tanks for temporary storage the energy, for use by a heat pump to this Tanks or for use in the residual heat module for re-heating, for further use in a second stage downstream Electricity Generation, Refrigeration, Hydrogen, Steam, Seawater Desalination Module or for any other external use.

Die Kombination mehrerer Anwendungen wie beispielsweise eines oder mehrer Stromerzeugungs-Solarmodule zusammen mit einem oder mehreren Wasserstoff-Solarmodulen ermöglicht somit die Speicherung eines Teils der Sonnenenergie bei gleichzeitiger Stromerzeugung und wiederum die Verbrennung des Wasserstoffs in der Nacht zur Sicherstellung einer 24 Stunden Stromerzeugung. Die Stromerzeugung in der Nacht kann dann durch das Stromerzeugungsmodul vorgenommen werden. Mit der kombinierten Nutzung der Solarmodule erweitert sich somit das Anwendungsgebiete und gleichzeitig sinken die Kosten durch Verwendung von gleichen Hauptkomponenten (Turm, Heliostaten etc..) bei unterschiedlichen Anwendungen. Die kombinierte Nutzung der Solarmodule beispielsweise durch Sonnenlicht oder wahlweise Beaufschlagung von Energie durch Wasserstoff ermöglicht damit eine lange Betriebszeit und somit geringe Stromgestehungskosten. Es sind grundsätzlich alle Kombinationen denkbar. So kann es wirtschaftlich interessant sein, ein Kälte-Solarmodul mit einem Dampf-Solarmodul zu kombinieren um einerseits deine Klimatisierung von Gebäuden (z. B. Produktionshallen) zu ermöglichen und gleichzeitig für eventuelle Produktionsprozesse Heißdampf zur Verfügung zu stellen. Für die Anwendung der Meerwasserentsalzung kann es interessant sein, ein Elektro-Solarmodul und ein Wasserstoff-Solarmodul mit einem Meerwasserentsalzungs-Solarmodul zu koppeln. Somit ist eine autarke Anwendung zur Meerwasserentsalzung gegeben.The combination of multiple applications, such as one or more power generation solar modules together with one or more hydrogen solar modules, thus enables storage of some of the solar energy while powering and, in turn, burning the hydrogen at night to ensure 24 hours of power generation. Power generation at night can then be done by the power generation module. With the combined use of the solar modules thus widens the application areas and at the same time reduce the costs by using the same main components (tower, heliostats, etc.) in different applications. The combined use of the solar modules, for example, by sunlight or optionally by applying energy through hydrogen thus allows a long operating time and thus low electricity production costs. In principle, all combinations are conceivable. So it can be economically interesting to combine a cooling solar module with a steam solar module on the one hand to allow your air conditioning of buildings (eg production halls) and at the same time to provide hot steam for any production processes. For the application of seawater desalination it may be interesting to have an electric solar module and a hydrogen so larmodul with a seawater desalination solar module to couple. Thus, a self-sufficient application for seawater desalination is given.

Die Dimensionen des Turmkraftwerkes sollten derart optimiert werden dass einerseits auf möglichst viele Standardkomponenten zurückgegriffen werden kann und andererseits die Heliostaten in einer geringen Größe ausgeführt werden. Dies ist vorteilhaft, da somit eine geringe Windangriffsfläche gegeben ist und sich damit die Fokussierung auf einen Brennpunkt einfacher realisieren lässt.The Dimensions of the tower power plant should be optimized in this way on the one hand, on as many standard components as possible and on the other hand the heliostats be executed in a small size. This is advantageous, since thus a low windage surface is given and thus focus on a focal point easier to realize.

Der Wirkungsgrad und die Betriebsdauer der Anlage lassen sich steigern, wenn die Solarmodule im jeweils optimalen Betriebspunkt arbeiten. Dies kann durch die erfindungsgemäße Steuerung sichergestellt werden. Zu diesem Zweck sollte das jeweilige Solarmodul in einer Größenordung ausgelegt sein, die geringer ist, als die maximale, durch die Heliostatenfläche zur Verfügung stellbare Energiemenge. Durch die Kombination mehrerer gleicher oder unterschiedlicher Solarmodule werden bei maximalem Lichteinfall alle Solarmodule gleichermaßen mit Energie beaufschlagt, so dass alle Solarmodule im optimalen Betriebspunkt arbeiten. Steht nicht die maximale Energie zur Verfügung, wird durch die Heliostatenausrichtung der Brennpunkt verkleinert und auf entsprechend weniger einzelne Solarmodule ausgerichtet. Damit wird erreicht, dass die Betriebsbereitschaft der Anlage auch bei wenig Licht gegeben ist und die einzelnen Solarmodule in einem jeweils optimalen Betriebspunkt arbeiten.Of the Efficiency and the operating time of the system can be increased, when the solar modules are operating at the optimum operating point. This can be achieved by the control according to the invention be ensured. For this purpose, the respective solar module be designed in an order of magnitude, the lower is, as the maximum, through the heliostat area to Available amount of energy. By the combination several identical or different solar modules are included Maximum incidence of light all solar modules alike Energy is applied, so that all solar modules in the optimal operating point work. Is not the maximum energy available is reduced by the heliostat orientation of the focal point and aligned with correspondingly fewer individual solar modules. This ensures that the operational readiness of the system also is given in low light and the individual solar modules in one each working optimum operating point.

Die Aufgabe wird weiterhin durch das Verfahren der eingangs genannten Art gelöst durch wiederholtes Anpassen der Fokussierung des Brennpunktes des Turms und der Ausrichtung des Brennpunktes über die Zeit bei Veränderung der verfügbaren Energiemenge derart, dass eine Fokussierung auf einen größeren Brennpunkt und/oder eine Ausrichtung auf weitere Solarmodule erfolgt, wenn die maximal von einem Solarmodul verarbeitbare Energiemenge erreicht ist, und dass eine Fokussierung auf einen kleineren Brennpunkt und/oder eine Ausrichtung auf weniger Solarmodule erfolgt, wenn die auf mehrere Solarmodule verteilte Gesamtenergie für einen optimalen Betriebspunkt nicht mehr ausreichend ist.The Task is further by the method of the aforementioned Art solved by repeatedly adjusting the focus the focus of the tower and the orientation of the focal point the time when changing the available amount of energy such that focussing on a larger one Focal point and / or alignment with other solar modules, when the maximum amount of energy that can be processed by a solar module is reached is, and that a focus on a smaller focal point and / or An orientation to fewer solar modules takes place when working on multiple solar modules distributed total energy for an optimal operating point is no longer sufficient.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.advantageous Embodiments are in the subclaims described.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described below by way of example with reference to the accompanying Drawing explained in more detail. It shows:

1 – Skizze eines Turmkraftwerkes und eines zugehörigen Heliostatenfeldes. 1 - Sketch of a tower power plant and an associated heliostat field.

1 lässt eine Skizze eines Turmkraftwerkes 1 mit einem Turm 2 und mit einem zugehörigen Heliostatenfeld 3 erkennen. Das Heliostatenfeld 3 besteht aus einer Mehrzahl von Heliostaten 4, die einzeln mit geeigneten Aktoren ausrichtbar sind. Sonnenlicht wird durch das Heliostatenfeld 3 eingefangen und zu mindestens einem Brennpunkt gebündelt. Dieser mindestens eine Brennpunkt wird auf ein oder mehrere Solarmodule 5 projiziert, die im Turmkopf 6 am oberen Ende des Turmes 2 montiert sind. Die Solarmodule 5 sind an sich bekannte Module zur Umwandlung der fokussierten solaren Strahlungsenergie in eine andere Energieform, wie z. B. Dampf, Elektrizität, etc. 1 leaves a sketch of a tower power plant 1 with a tower 2 and with an associated heliostat field 3 detect. The heliostat field 3 consists of a plurality of heliostats 4 , which are individually aligned with suitable actuators. Sunlight gets through the heliostat field 3 captured and bundled to at least one focal point. This at least one focus is on one or more solar modules 5 projected in the tower head 6 at the top of the tower 2 are mounted. The solar modules 5 are known per se modules for converting the focused solar radiation energy into another form of energy such. Steam, electricity, etc.

Ein Brennpunkt kann dabei auf eines, mehrere oder auf alle der im Turmkopf 5 montierten Solarmodule 5 durch geeignete Ansteuerung einzelner Heliostaten 4 des Heliostatenfeldes 3 fokussiert und ausgerichtet werden. Die optimale Ausrichtung der Heliostaten 4 wird in Kombination mit einer Steuerungseinheit 7 und einer Kalibrierungfläche 8 erreicht. Die Steuerungseinheit 7 regelt einerseits die optimale Kalibrierung der einzelnen Heliostaten 4 und andererseits ermittelt sie, welche Solarmodule 5 zur Optimierung der Energiebereitstellung von durch Verbraucher 9 momentan geforderter Energie in den gewünschten Energieformen und/oder des Wirkungsgrades mit Sonnenenergie beaufschlagt werden sollten. Zudem wird die Brennweite so fokussiert, dass die Energiedichte pro Fläche möglichst optimal an den jeweiligen Wirkungsgrad des mindestens einen angestrahlten Solarmoduls 5 angepasst wird.One focus can be on one, several or all of them in the tower head 5 mounted solar modules 5 by suitable control of individual heliostats 4 of the heliostat field 3 be focused and aligned. The optimal alignment of the heliostats 4 is combined with a control unit 7 and a calibration area 8th reached. The control unit 7 regulates the one hand, the optimal calibration of the individual heliostats 4 and on the other hand it determines which solar modules 5 to optimize the provision of energy by consumers 9 currently required energy in the desired forms of energy and / or efficiency should be applied to solar energy. In addition, the focal length is focused so that the energy density per area as optimally as possible to the respective efficiency of the at least one illuminated solar module 5 is adjusted.

Die Ansteuerung der Heliostaten 4 und insbesondere die Einstellung der Brennweite und Auswahl der Anzahl gleichzeitig angestrahlter Solarmodule 5 erfolgt in Abhängigkeit von der verfügbaren Energiemenge, die mit einem geeigneten Solarenergie-Messensor 10 gemessen wird.The control of the heliostats 4 and in particular the adjustment of the focal length and selection of the number of simultaneously illuminated solar modules 5 is done depending on the available amount of energy with a suitable solar energy measuring sensor 10 is measured.

Dabei wird ausgenutzt, dass auf einem Turm 2 oder mehreren von dem Heliostatenfeld 3 anstrahlbaren Türmen Solarmodule 5 angebracht sind, die unterschiedliche primäre Energieformen aus der vom Heliostatenfeld 3 bereitgestellten Solarenergie erzeugen. Die verfügbare Solarenergiemenge kann damit optimal in Abhängigkeit von dem jeweiligen Bedarf von Energie in unterschiedlichen Energieformen und/oder in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Wirkungsgraden der unterschiedlichen Solarmodule 5 umgesetzt werden.It exploits that on a tower 2 or more of the heliostat field 3 radiatable towers solar modules 5 attached are the different primary forms of energy from that of the heliostat field 3 generate solar energy. The available amount of solar energy can thus optimally depending on the respective demand for energy in different forms of energy and / or depending on the different efficiencies of the different solar modules 5 be implemented.

Die von den Solarmodulen 5 erzeugte primäre Nutzenergie kann zudem direkt oder nach Umwandlung in eine andere sekundäre Nutzenergieform über geeignete Energieleitungen 11, wie Stromleitungen, Röhren etc. an den Verbraucher 9 übertragen werden.The of the solar modules 5 generated primary useful energy can also directly or after conversion to another secondary useful energy form via suitable power lines 11 , such as power lines, tubes, etc. to the consumer 9 be transmitted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2852654 C2 [0004] - DE 2852654 C2 [0004]
  • - DE 102004044841 A1 [0005] DE 102004044841 A1 [0005]
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  • - DE 10248068 B4 [0008] - DE 10248068 B4 [0008]

Claims (8)

Modulares Solarturmkraftwerk (1) • mit mindestens einem Turm (2), • mit mindestens zwei unterschiedlichen Solarmodulen (5) auf einem jeweils zugeordneten Turm (2), • die die solare Strahlung jeweils in eine primäre Nutzenergieform konvertieren, und • mit einem aus mehreren Heliostaten (4) bestehenden Heliostatenfeld (3) zur Zufuhr der Solarenergie an die Solarmodule (5), dadurch gekennzeichnet, dass • die Solarmodule (5) mehrere voneinander unterschiedliche Nutzenergieformen bereitstellen, und dass • das Solarturmkraftwerk (1) eingerichtet ist, um mit den Heliostaten (4) in Abhängigkeit der Nutzenergieanforderung und/oder der von den Heliostaten (4) zur Verfügung stehenden solaren Strahlungsleistung dynamisch die reflektierte Solarstrahlung auf mindestens ein ausgewähltes Solarmodul (5) abzugeben.Modular solar tower power plant ( 1 ) • with at least one tower ( 2 ), • with at least two different solar modules ( 5 ) on a respectively assigned tower ( 2 ) • convert the solar radiation into a primary utility energy form, respectively, and • with one of several heliostats ( 4 ) existing heliostat field ( 3 ) for supplying the solar energy to the solar modules ( 5 ), characterized in that • the solar modules ( 5 ) provide several mutually different forms of useful energy, and that • the solar tower power plant ( 1 ) is set up to communicate with the heliostats ( 4 ) depending on the utility energy requirement and / or of the heliostat ( 4 ) available solar radiation power dynamically the reflected solar radiation on at least one selected solar module ( 5 ). Solarturmkraftwerk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine primäre Nutzenergieform pro Turm (2) von gleichen Solarmodulen (5) erzeugt wird.Solar tower power plant ( 1 ) according to claim 1, characterized in that only one primary useful energy form per tower ( 2 ) of the same solar modules ( 5 ) is produced. Solarturmkraftwerk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Turm (2) zwei oder mehr Solarmodule (5) trägt.Solar tower power plant ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a tower ( 2 ) two or more solar modules ( 5 ) wearing. Solarturmkraftwerk (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Solarmodule (5) zur Wasserstofferzeugung und Solarmodule (5) zur Stromversorgung verbaut sind.Solar tower power plant ( 1 ) according to claim 1 and 2, characterized in that solar modules ( 5 ) for hydrogen production and solar modules ( 5 ) are installed for power supply. Solarturmkraftwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Solarmodule (5) • zur Wasserstofferzeugung, • zur Stromerzeugung, • zur Wasserdampferzeugung, • zur Heißwassererzeugung, • zur Meerwasserentsalzung und/oder • zur Kälteleistungserzeugung miteinander kombiniert.Solar tower power plant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that solar modules ( 5 ) • for hydrogen production, • for power generation, • for steam generation, • for hot water generation, • for seawater desalination and / or • for combined cooling capacity generation. Solarturmkraftwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an dem Turm (2) eine Kalibrierfläche (8) befindet, auf die Strahlung der Heliostaten (4) zur Kalibrierung der Ausrichtung der Heliostaten (4) fokussierbar ist.Solar tower power plant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the tower ( 2 ) a calibration surface ( 8th ), to the radiation of the heliostat ( 4 ) for calibrating the orientation of the heliostat ( 4 ) is focusable. Solarturmkraftwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Restwärmeenergie von Kühlmedium der Solarmodule (5) in einem Wassertank gespeichert wird und dort zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt wird.Solar tower power plant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that residual heat energy of cooling medium of the solar modules ( 5 ) is stored in a water tank and made available there for further use. Verfahren der eingangs genannten Art zur Steuerung eines Solarturmkraftwerkes (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: a) Auffangen von Sonnenlicht und Ausrichtung der Heliostaten (4) auf einen Brennpunkt, b) Messen der zur Verfügung stehenden Lichtmenge, gekennzeichnet durch c) wiederholtes Anpassen der Fokussierung des mindestens einen Brennpunktes der Heliostaten (4) und der Ausrichtung des Brennpunktes über die Zeit bei Veränderung der verfügbaren Energiemenge derart, dass eine Fokussierung auf einen größeren Brennpunkt und/oder eine Ausrichtung auf weitere Solarmodule (5) erfolgt, wenn die maximal von einem Solarmodul (5) verarbeitbare Energiemenge erreicht ist, und dass eine Fokussierung auf einen kleineren Brennpunkt und/oder eine Ausrichtung auf eine verminderte Anzahl von Solarmodulen (5) erfolgt, wenn die auf mehrere Solarmodule (4) verteilte Gesamtenergie für einen optimalen Betriebspunkt nicht mehr ausreichend ist.Method of the type mentioned above for controlling a solar tower power plant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by: a) catching sunlight and aligning the heliostats ( 4 b) measuring the available amount of light, characterized by c) repeatedly adjusting the focusing of the at least one focal point of the heliostat ( 4 ) and the orientation of the focal point over time when changing the available amount of energy such that a focus on a larger focal point and / or alignment with other solar modules ( 5 ), if the maximum of one solar module ( 5 ) is reached and that focusing on a smaller focal point and / or an orientation on a reduced number of solar modules ( 5 ) occurs when the multiple solar modules ( 4 ) distributed energy for an optimal operating point is no longer sufficient.
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