DE102009033951A1

DE102009033951A1 - Solarthermisches Kraftwerk

Info

Publication number: DE102009033951A1
Application number: DE102009033951A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dr. Buck
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2011-01-20
Also published as: WO2011006831A2; DE102009033951A9; WO2011006831A3

Abstract

Es wird ein solarthermisches Kraftwerk bereitgestellt, umfassend eine erste Absorbereinrichtung, einen ersten Strömungsabschnitt für Wärmeträgermedium, an welchem die erste Absorbereinrichtung angeordnet ist, eine zweite Absorbereinrichtung, und einen zweiten Strömungsabschnitt für Wärmeträgermedium, an welchem die zweite Absorbereinrichtung angeordnet ist, wobei die zweite Absorbereinrichtung an einem Randbereich der ersten Absorbereinrichtung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein solarthermisches Kraftwerk.
Beispielsweise aus der EP 1 519 181 ist ein solarthermisches Kraftwerk bekannt, welches eine Dampferzeugungsstufe mit einem Verdampfer und einem Überhitzer umfasst, wobei der Verdampfer und der Überhitzer bezüglich ihrer Beheizung entkoppelt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solarthermisches Kraftwerk mit erhöhtem Wirkungsgrad bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine erste Absorbereinrichtung, ein erster Strömungsabschnitt für Wärmeträgermedium, an welchem die erste Absorbereinrichtung angeordnet ist, eine zweite Absorbereinrichtung, und ein zweiter Strömungsabschnitt für Wärmeträgermedium, an welchem die zweite Absorbereinrichtung angeordnet ist, vorgesehen sind, wobei die zweite Absorbereinrichtung an einem Randbereich der ersten Absorbereinrichtung angeordnet ist.
Bei einem Hauptbetriebsmodus des erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks wird konzentrierte Solarstrahlung auf die erste Absorbereinrichtung gerichtet. Im Fokalbereich liegt der Bereich größter Strahlungsflussdichte an der ersten Absorbereinrichtung und dort insbesondere zentral. Es lässt sich dadurch Wärmeträgermedium auf hohe Temperaturen insbesondere 500°C oder mehr erhitzen und auf diesen hohen Temperaturen zur Stromerzeugung nutzen.
Die zweite Absorbereinrichtung ist an dem Randbereich der ersten Absorbereinrichtung angeordnet. Die zweite Absorbereinrichtung wird ebenfalls mit Solarstrahlung beaufschlagt, jedoch im Vergleich zu der ersten Absorbereinrichtung mit geringerer Strahlungsflussdichte. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird auch dieser Bereich geringerer Strahlungsflussdichte genutzt. Die zweite Absorbereinrichtung ist im Brennfleck an einem Randbereich angeordnet. Dadurch lassen sich die nicht genutzten Verluste an konzentrierter Solarstrahlung stark verringern; die zweite Absorbereinrichtung nutzt auch den ”Randbereich” des Brennflecks zur Erhitzung von Wärmeträgermedium.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich der Gesamt-Nutzungsgrad der solaren Strahlungsenergie erhöhen.
Dadurch, dass die zweite Absorbereinrichtung mit einer geringeren Strahlungsflussdichte beaufschlagt ist als die erste Absorbereinrichtung, ist die Nutzungstemperatur im zweiten Strömungsabschnitt geringer. Dies ermöglicht es, selektive Absorber einzusetzen, die hohe Wirkungsgrade erzielen; solche selektiven Absorber weisen eine hohe Absorptionsfähigkeit bei geringer thermischer Abstrahlung auf. Sie sind weitaus besser bei ”niedrigeren” Temperaturen realisierbar.
Wärmeträgermedium im zweiten Strömungsabschnitt wird erhitzt. Es kann sich dabei um das gleiche Wärmeträgermedium wie im ersten Strömungsabschnitt handeln oder um ein davon verschiedenes Wärmeträgermedium. Die im zweiten Strömungsabschnitt aufgenommene Leistung lässt sich in den Wärmekraftprozess einführen. Dadurch lässt sich der thermische Wirkungsgrad des Wärmekraftprozesses steigern.
Beispielsweise erfolgt die Einkopplung der thermischen Energie des zweiten Strömungsabschnitts in einen Verdampfer eines Kraftwerksprozesses. Dadurch kann die Pinch-Point-Einschränkung ganz oder teilweise aufgehoben werden. Dadurch wiederum lässt sich die Abwärme einer Gasturbine besser nutzen, da das Abgas der Gasturbine auf tiefere Temperaturen abgekühlt werden kann und die Abgasverluste entsprechend sinken. (Der Pinch-Point ist diejenige Enthalpie, bei der Wärmeübertragungskurven durch eine minimale Temperaturdifferenz getrennt sind; siehe beispielsweise die EP 1 519 108 A1 ).
Durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben sich weiterhin verbesserte Einstellungsmöglichkeiten zur optimalen Anpassung an die Betriebserfordernisse eines Wärmekraftprozesses. Es ist möglich, durch Aufteilung der Strahlungsflussdichte gezielt auf die erste Absorbereinrichtung und die zweite Absorbereinrichtung eine Leistungsverteilung zu erreichen. Dies kann beispielsweise mittels Ausrichtung einzelner Heliostate erfolgen. Bei einer entsprechenden Zielpunktstrategie, das heißt Festlegung der Zielpunkte einzelner Heliostate, kann eine Optimierung erfolgen. Beispielsweise ist die solare Strahlungsflussdichte morgens und abends verringert. Es ist dabei möglich, dass die erste Absorbereinrichtung bei einer solchen niedrigeren solaren Strahlungsflussdichte nicht mehr betrieben werden kann. Die Konzentratoreinrichtung, welche konzentrierte Solarstrahlung auf die Absorbereinrichtungen richtet, kann dann derart eingestellt werden, dass auf die zweite Absorbereinrichtung ausgerichtet wird, das heißt der Fokalbereich an der zweiten Absorbereinrichtung liegt. Dadurch kann die sonst verlorene Solarleistung noch im zweiten Strömungsabschnitt genutzt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist eine zweite Absorbereinrichtung in den Randbereich der ersten Absorbereinrichtung integriert. Es lässt sich dadurch die zweite Absorbereinrichtung auch gezielt verkleinern mit entsprechender vergrößerter Ausführung der zweiten Absorbereinrichtung, um den Gesamtnutzungsgrad zu steigern.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass thermische Energie im ersten Strömungsabschnitt und/oder im zweiten Strömungsabschnitt gespeichert wird, zur zeitlich optimierten Einkopplung in den Kraftwerksprozess.
Der erste Strömungsabschnitt und/oder zweite Strömungsabschnitt kann dabei beispielsweise als offener oder geschlossener Kreislauf ausgebildet sein. Beispielsweise wird in dem ersten Strömungsabschnitt Luft als Wärmeträgermedium verwendet, welche aus der Umgebung angesaugt wird. Im ersten Strömungsabschnitt abgekühlte Luft wird beispielsweise an die Umgebung abgegeben. Es kann beispielsweise auch ein geschlossener Kreislauf mit beispielsweise Wasser als Wärmeträgermedium bereitgestellt sein.
Insbesondere weist Wärmeträgermedium in dem zweiten Strömungsabschnitt eine niedrigere Nutzungstemperatur als Wärmeträgermedium im ersten Strömungsabschnitt auf. Dadurch lassen sich beispielsweise über die zweite Absorbereinrichtung hochselektive Receiver verwenden.
Günstigerweise ist eine Konzentratoreinrichtung für Solarstrahlung vorgesehen, durch welche konzentrierte Solarstrahlung auf die erste Absorbereinrichtung und/oder die zweite Absorbereinrichtung richtbar ist. In einem Hauptbetriebsmodus liegt ein Fokusbereich mit dem Maximum der Strahlungsflussdichte an der ersten Absorbereinrichtung. Die zweite Absorbereinrichtung liegt am Randbereich und erfährt im Vergleich zum Maximum eine verringerte Strahlungsflussdichte. Dadurch lässt sich der Gesamtnutzungsgrad der Solarstrahlung steigern. Für bestimmte Betriebszustände wie beispielsweise für einen Betriebszustand am Morgen oder am Abend kann der Fokusbereich mit maximaler Strahlungsflussdichte auch auf die zweite Absorbereinrichtung gerichtet sein.
In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn die Konzentratoreinrichtung ein Heliostatenfeld mit einer Mehrzahl von Heliostaten umfasst, wobei eine Einstellung der Ausrichtung von Heliostaten im Verhältnis auf die erste Absorbereinrichtung und die zweite Absorbereinrichtung vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, eine Zielpunktstrategie für die Ausrichtung von einzelnen Heliostaten zu verwenden. Dadurch ist eine optimale Anpassung an Betriebserfordernisse des Wärmekraftprozesses möglich. Beispielsweise wird morgens und abends, wenn die solare Strahlungsflussdichte verringert ist, ein Fokuspunkt auf die zweite Absorbereinrichtung gerichtet.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die zweite Absorbereinrichtung an einem Randbereich einer Apertur der ersten Absorbereinrichtung angeordnet ist. Dadurch lassen sich Verluste bezüglich der konzentrierten Solarstrahlung stark verringern und man erhält einen erhöhten Wirkungsgrad.
Insbesondere sind Absorberbereiche der zweiten Absorbereinrichtung an mindestens zwei Randseiten der ersten Absorbereinrichtung angeordnet. Dadurch lassen sich Verluste bezüglich konzentrierter Solarstrahlung verringern.
Es ist dann besonders vorteilhaft, wenn die zweite Absorbereinrichtung die erste Absorbereinrichtung umgibt. Dadurch ergeben sich besonders geringe ”Spillage”-Verluste.
Günstig ist es, dass, wenn die zweite Absorbereinrichtung und die erste Absorbereinrichtung mit konzentrierter Solarstrahlung beaufschlagt sind und ein Maximum der Strahlungsflussdichte an der ersten Absorbereinrichtung liegt, die zweite Absorbereinrichtung an einem Ort mit erniedrigter Strahlungsflussdichte bezüglich des Maximums angeordnet ist. Dadurch lassen sich die Spillage-Verluste verringern und dadurch wiederum lässt sich der Gesamt-Nutzungsgrad der solaren Strahlungsenergie erhöhen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Absorbereinrichtung und die zweite Absorbereinrichtung an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Dadurch lassen sich die oben beschriebenen Vorteile bei geringem konstruktiven Aufwand nutzen.
Insbesondere ist die zweite Absorbereinrichtung auf eine Nutzungstemperatur in der Größenordnung von 500°C oder weniger ausgelegt. In diesem Temperaturbereich lassen sich hochselektive Absorberrohre (mit hoher Strahlungsabsorption und geringer thermischer Emission) verwenden.
Vorteilhafterweise ist die erste Absorbereinrichtung auf eine Nutzungstemperatur in der Größenordnung von 500°C oder mehr ausgelegt.
Vorteilhafterweise umfasst die zweite Absorbereinrichtung eine Mehrzahl von Absorberrohren. Die zweite Absorbereinrichtung lässt sich dadurch auf einfache Weise realisieren mit hohem Nutzungswirkungsgrad.
Vorteilhafterweise sind dabei mindestens bereichsweise Absorberrohre parallel angeordnet. Dadurch ergibt sich eine große Beaufschlagungsfläche für konzentrierte Solarstrahlung und die Verluste lassen sich verringern.
Insbesondere ist die erste Absorbereinrichtung als Hochtemperaturabsorber und die zweite Absorbereinrichtung als Mitteltemperaturabsorber ausgelegt. Dadurch ergibt sich ein optimierter Nutzungsgrad.
Beispielsweise sind die zweite Absorbereinrichtung und die erste Absorbereinrichtung gemeinsam an einem Turm angeordnet. Es ist dadurch ein Turmreceiver gebildet.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Absorbereinrichtung als volumetrischer Receiver oder Cavity-Receiver ausgebildet. Solche Receiver sind Hochtemperatur-Receiver.
Vorteilhafterweise ist an dem ersten Strömungsabschnitt mindestens eine Turbine angeordnet. Dadurch lässt sich ein Wärmekraftprozess durchführen und es lässt sich effektiv elektrischer Strom gewinnen.
Es ist günstig, wenn an dem zweiten Strömungsabschnitt eine Verdampfereinrichtung angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein optimierter Wirkungsgrad im Kraftwerksprozess. Insbesondere lässt sich auch die Abwärme des ersten Kreislaufs nutzen.
Bei einer Ausführungsform ist die zweite Absorbereinrichtung von der Verdampfereinrichtung umfasst und es erfolgt eine Direktverdampfung von Wärmeträgermedium, das heißt die solare Energie, welche in die zweite Absorbereinrichtung eingekoppelt ist, sorgt für eine Direktverdampfung von Wärmeträgermedium. Dieses Wärmeträgermedium wiederum wird im zweiten Strömungsabschnitt insbesondere in einer Turbine zur Stromgewinnung genutzt.
Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass der zweite Strömungsabschnitt an einen dritten Strömungsabschnitt gekoppelt ist oder von einem Strömungsabschnitt umfasst ist. Wenn der zweite Strömungsabschnitt an einen dritten Strömungsabschnitt gekoppelt ist, wobei eine Wärmeträgermedium-Trennung zwischen zweitem Strömungsabschnitt und drittem Strömungsabschnitt vorliegt, dann erfolgt eine reine Wärmeeinkopplung vom zweiten Strömungsabschnitt in den dritten Strömungsabschnitt ohne Stoffmischung. In dem zweiten Strömungsabschnitt lässt sich dann ein unterschiedliches Wärmeträgermedium im Vergleich zu dem dritten Strömungsabschnitt verwenden wie beispielsweise eine Salzlösung. In dem zweiten Strömungsabschnitt lässt sich dann auch auf einfache Weise eine Speichereinrichtung für thermische Energie anordnen. Dadurch wiederum ist eine zeitliche Pufferung bzw. Entkopplung möglich. Es kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Strömungsabschnitt von einem Strömungsabschnitt für Wärmeträgermedium umfasst ist und der zweite Strömungsabschnitt direkt erhitztes Wärmeträgermedium zur weiteren Nutzung in den Strömungsabschnitt bereitstellt.
Beispielsweise strömt im dritten Strömungsabschnitt ein Wärmeträgermedium, welches durch Wärmeträgermedium des zweiten Strömungsabschnitts erwärmbar ist. Das Wärmeträgermedium im dritten Strömungsabschnitt ist dabei von dem Wärmeträgermedium des zweiten Strömungsabschnitts stofflich getrennt. Es erfolgt nur eine thermische Kopplung.
Insbesondere sind der dritte Strömungsabschnitt oder der Strömungsabschnitt, von welchem der zweite Strömungsabschnitt umfasst ist, ein Kreislauf. Dadurch lässt sich eine einfache Medienführung erreichen.
Günstig ist es dann, wenn an dem ersten Strömungsabschnitt und/oder an dem zweiten Strömungsabschnitt eine Speichereinrichtung angeordnet ist. Durch diese Speichereinrichtung ist thermische Energie ”zwischenspeicherbar”. Dadurch kann die Wärmenutzung vom zeitlichen Anfall der Solarstrahlung entkoppelt werden. Eine Speichermöglichkeit im zweiten Strömungsabschnitt ist beispielsweise auch sinnvoll, wenn das Wärmeträgermedium im zweiten Strömungsabschnitt das Arbeitsmedium des Prozesses ist. Eine Speichermöglichkeit kann sinnvoll sein, wenn ein dritter Strömungsabschnitt vorhanden ist oder wenn ein solcher dritter Strömungsabschnitt nicht vorhanden ist.
Günstig ist es, wenn eine Wärmeübertragungseinrichtung vorgesehen ist, welche an dem ersten Strömungsabschnitt angeordnet ist und welche von Wärmeträgermedium des zweiten Strömungsabschnitts oder von Wärmeträgermedium des zweiten Strömungsabschnitts erhitztem Wärmeträgermedium durchströmt ist. Dadurch lässt sich die Abwärme des ersten Strömungsabschnitts nutzen.
Insbesondere ist dem Wärmeträgermedium eine Turbine nachgeschaltet. Diese Turbine ist an dem zweiten Strömungsabschnitt bzw. an dem dritten Strömungsabschnitt angeordnet. An ihr lässt sich ebenfalls elektrischer Strom erzeugen.
Es ist dabei günstig, wenn die Wärmeübertragungseinrichtung mehrstufig ist und dazu insbesondere eine Mehrzahl von getrennten Wärmeübertragern aufweist. Es lässt sich dadurch beispielsweise eine Vorwärmstufe, Verdampfungsstufe usw. realisieren mit optimierter Ausgestaltung des Wärmekraftprozesses.
Insbesondere ist die Wärmeübertragungseinrichtung an einen Strömungsabschnitt gekoppelt, in welchem Abwärme von Wärmeträgermedium des ersten Strömungsabschnitts genutzt ist und an welchem mindestens eine Turbine angeordnet ist. In diesem Strömungsabschnitt lässt sich auch die Erhitzung von Wärmeträgermedium durch die zweite Absorbereinrichtung nutzen.
Bei einer Ausführungsform sind der erste Strömungsabschnitt und/oder der zweite Strömungsabschnitt ein Kreislauf. Der Kreislauf kann dabei grundsätzlich offen sein oder geschlossen sein. Es lässt sich dadurch eine einfache Strömungsführung erreichen.
Es ist auch möglich, dass der zweite Strömungsabschnitt mit dem ersten Strömungsabschnitt fluidwirksam verbunden ist, wobei in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums der erste Strömungsabschnitt auf den zweiten Strömungsabschnitt erfolgt. Das gleiche Wärmeträgermedium durchströmt dann zuerst den zweiten Strömungsabschnitt und dann den ersten Strömungsabschnitt. Die Kombination aus erstem Strömungsabschnitt und zweitem Strömungsabschnitt kann dabei als Kreislauf ausgebildet sein. Beispielsweise ist es dadurch möglich, den zweiten Strömungsabschnitt als Vorwärmbereich für den ersten Strömungsabschnitt zu verwenden. Beispielsweise kann an der zweiten Absorbereinrichtung eine Vorwärmung und gegebenenfalls eine vollständige oder teilweise Verdampfung erfolgen. An der ersten Absorbereinrichtung kann eine Überhitzung erfolgen. (Gegebenenfalls kann dort auch eine ganze oder teilweise Verdampfung erfolgen.) Dadurch lässt sich die thermische Energie der Solarstrahlung in einen einzigen Kraftwerksprozess einkoppeln.
Beispielsweise ist dann der zweite Strömungsabschnitt ein Vorwärmbereich für den ersten Strömungsabschnitt. Insbesondere kann dann der zweite Strömungsabschnitt ein Verdampferabschnitt sein und der erste Strömungsabschnitt ein auf den Verdampferabschnitt folgender Überhitzerabschnitt sein.
Es ist grundsätzlich möglich, dass das Wärmeträgermedium ein Arbeitsmedium für einen Wärmekraftprozess ist. In diesem Falle wird das Wärmeträgermedium beispielsweise in einer Turbine entspannt. Es erfolgt dabei eine direkte Beheizung des Arbeitsmediums an den Absorbereinrichtungen. Es ist alternativ auch möglich, dass das Wärmeträgermedium ein Arbeitsmedium in einem Wärmeübertragungsvorgang erhitzt. Es ist dadurch eine Trennung von Wärmeträgermedium und Arbeitsmedium des Wärmekraftprozesses vorgesehen.
Es kann günstig sein, wenn an dem zweiten Strömungsabschnitt mindestens eine Einkopplungsstelle angeordnet ist. Über diese Einkopplungsstelle lässt sich insbesondere Wärmeenergie einkoppeln, beispielsweise über fossile Erhitzungsprozesse. Dadurch lässt sich die Pinch-Point-Beschränkung ganz oder teilweise aufheben.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks;
2 ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks;
3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Receivereinrichtung; und
4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Receivereinrichtung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks, welches in 1 schematisch in Blockschaltbilddarstellung gezeigt und mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Receivereinrichtung 12 für (konzentrierte) Solarstrahlung. Zur Konzentration der Solarstrahlung ist eine Konzentratoreinrichtung 14 vorgesehen, welche Solarstrahlung konzentriert und auf einen Fokusbereich der Receivereinrichtung 12 richtet.
Die Konzentratoreinrichtung 14 umfasst beispielsweise ein Heliostatenfeld 16 mit einer Mehrzahl von ausrichtbaren Heliostaten 18.
Das solarthermische Kraftwerk 10 weist als ersten Strömungsabschnitt einen ersten (offenen) Kreislauf 20 (Hochtemperatur-Kreislauf) auf. An dem ersten Kreislauf 20 ist eine erste Absorbereinrichtung 22 angeordnet, auf die durch die Konzentratoreinrichtung 14 konzentrierte Solarstrahlung richtbar ist. Die erste Absorbereinrichtung 22 wird untenstehend näher beschrieben.
In dem ersten Kreislauf 20 ist ein Wärmeträgermedium geführt. Die erste Absorbereinrichtung 22 ist für höhere Temperaturen (insbesondere 500°C oder höher) ausgelegt. In dem ersten Kreislauf 20 wird das Wärmeträgermedium an der ersten Absorbereinrichtung 22 erhitzt.
Als Wärmeträgermedium wird beispielsweise Wasser/Dampf, Luft oder ein flüssiges Medium wie beispielsweise eine Salzschmelze eingesetzt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Wärmeträgermedium im ersten Kreislauf 20 Luft verwendet.
An dem ersten Kreislauf 20 ist eine Einkopplungseinrichtung 24 angeordnet, durch welche zusätzliche Wärmeenergie (welche beispielsweise durch Verbrennung von Erdgas erzeugt wird) in den ersten Kreislauf 20 zur Erhitzung des Wärmeträgermediums einführbar ist.
Bezogen auf die Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums in dem ersten Kreislauf 20 ist der ersten Absorbereinrichtung 22 eine Turbine 26 nachgeschaltet. Die Turbine 26 treibt einen Generator 28 zur Erzeugung eines elektrischen Stroms an. Ferner treibt die Turbine 26 einen Verdichter 30, welcher aus der Umgebung angesaugte Luft (Bezugszeichen 31) verdichtet.
Der Turbine 26 nachgeschaltet ist eine als Ganzes mit 32 bezeichnete Wärmeübertragungseinrichtung, an welcher die Abwärme der Turbine 26 genutzt wird. Die Wärmeübertragungseinrichtung 32 ist mehrstufig ausgebildet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst sie Stufen 34a, 34b, 34c. Diese Stufen sind selber Wärmeübertrager.
Abgekühlte Luft wird an die Umgebung abgegeben. Dies ist in 1 durch das Bezugszeichen 36 angedeutet.
Das Kraftwerk 10 hat als zweiten Strömungsabschnitt einen zweiten (geschlossenen) Kreislauf 38 für Wärmeträgermedium. Es kann sich dabei um das gleiche Wärmeträgermedium handeln wie in dem ersten Kreislauf 20 oder um ein von dem Wärmeträgermedium des ersten Kreislaufs verschiedenes Wärmeträgermedium. An dem zweiten Kreislauf 38 ist eine zweite Absorbereinrichtung 40 der Receivereinrichtung 12 angeordnet. Die zweite Absorbereinrichtung 40 ist dabei als Mitteltemperaturabsorber ausgebildet. Der zweite Kreislauf 38 ist auf eine Nutzungstemperatur des Wärmeträgermediums in der Größenordnung von 500°C oder weniger ausgelegt. Diese Nutzungstemperatur ist niedriger als die Nutzungstemperatur des Wärmeträgermediums im ersten Kreislauf 20.
Die zweite Absorbereinrichtung 40 ist neben der ersten Absorbereinrichtung 22 angeordnet; die zweite Absorbereinrichtung 40 und die erste Absorbereinrichtung 22 bilden eine Kombination. Sie werden von dem gleichen konzentrierten Strahlungsbündel beaufschlagt. Wenn der Haupt-Fokusbereich der konzentrierten Solarstrahlung an der ersten Absorbereinrichtung 22 liegt, dann liegt die zweite Absorbereinrichtung 40 im Randbereich des Fokus, sodass die Strahlungsflussdichte, mit welcher die zweite Absorbereinrichtung 40 beaufschlagt ist, kleiner ist als die Strahlungsflussdichte, mit welcher die erste Absorbereinrichtung 22 beaufschlagt ist. Dies wird untenstehend noch weiter erläutert.
An dem zweiten Kreislauf 38 ist ein Wärmeübertrager 42 angeordnet. Dieser Wärmeübertrager 42 ist durch Wärmeträgermedium des zweiten Kreislaufs 38 durchströmbar. An dem zweiten Kreislauf 38 ist ferner eine Speichereinrichtung 44 angeordnet, durch welche Wärme speicherbar ist.
Ein Ausgang der zweiten Absorbereinrichtung 40 ist fluidwirksam mit einem – schaltbaren – Eingang 46 der Speichereinrichtung 44 verbunden. Ein Ausgang 48 der Speichereinrichtung 44 ist fluidwirksam über eine Pumpe 50 mit einem Eingang der zweiten Absorbereinrichtung 40 verbunden. Der Ausgang 48 ist ebenfalls schaltbar.
Zwischen der zweiten Absorbereinrichtung 40 und dem Eingang 46 der Speichereinrichtung 44 ist ein Sperrventil 51 angeordnet.
An dem zweiten Kreislauf 38 kann (mindestens) eine Einkopplungsstelle 53 angeordnet sein, über die Wärmeenergie einkoppelbar ist. Beispielsweise lässt sich durch fossile Verbrennung erzeugte Wärme einkoppeln und dadurch das Wärmeträgermedium zusätzlich erhitzen. Dadurch lässt sich die Pinch-Point-Bedingung im zweiten Kreislauf 38 mindestens teilweise aufheben.
Der Eingang 46 der Speichereinrichtung 44 ist mit einem Eingang des Wärmeübertragers 42 verbunden. Der Eingang 46 ist, wenn erwärmtes Wärmeträgermedium für die Speichereinrichtung 44 dem Wärmeübertrager 42 bereitgestellt werden soll, als Ausgang schaltbar. Entsprechend ist ein Ausgang des Wärmeübertragers 42 mit dem Ausgang 48 der Speichereinrichtung 44 verbunden, wobei dieser Ausgang 48 dann als Eingang schaltbar ist.
Wenn das Sperrventil 51 offen ist, dann kann in der zweiten Absorbereinrichtung 40 erwärmtes Wärmeträgermedium den Wärmeübertrager 42 zur Wärmeübertragung durchströmen. Gleichzeitig kann die Speichereinrichtung 44 mit erhitztem Wärmeträgermedium gefüllt werden, das heißt die Speichereinrichtung 44 kann thermisch aufgeladen werden.
Wenn das Sperrventil 51 geschlossen ist, dann kann dem Wärmeübertrager 42 erhitztes Wärmeträgermedium aus der Speichereinrichtung 44 bereitgestellt werden.
Als Wärmeträgermedium des zweiten Kreislaufs 38 wird beispielsweise ein Flüssigsalz eingesetzt.
Das Kraftwerk 10 umfasst einen dritten Kreislauf 52 für Wärmeträgermedium. Dieser dritte Kreislauf 52 enthält den Wärmeübertrager 42 und ist an den zweiten Kreislauf 38 über den Wärmeübertrager 42 und an den ersten Kreislauf 20 über die Wärmeübertragungseinrichtung 32 gekoppelt. Der Wärmeübertrager 42 ist als Dampferzeuger ausgeführt.
Ein Ausgang des Wärmeübertragers 42 für Wärmeträgermedium, welches durch Wärmeträgermedium im zweiten Kreislauf 38 erwärmbar ist, ist an einen Abscheider 54 fluidwirksam gekoppelt. Ein Ausgang für Fluid des Abscheiders 54 führt über eine Pumpe 58 zu einem Eingang des Wärmeübertragers 42. Ein Ausgang 60 des Abscheiders 54 für Dampf führt zu einem Eingang der Stufe 34a der Wärmeübertragungseinrichtung 32. Entsprechendes Wärmeträgermedium kann die Stufe 34a durchlaufen und dabei erhitzt werden. Ein Ausgang der Stufe 34a ist fluidwirksam mit einer Turbine 60 verbunden, welche wiederum mit einem Generator 62 verbunden ist.
Entspanntes Wärmeträgermedium von der Turbine 60 ist zum Wärmeübertrager 64 geführt. An diesen ist ein Abkühlkreis 66 mit einem Kühlturm 68 angeschlossen. Dieser Abkühlkreis 66 weist eine Einspeiseeinrichtung 70 auf. An ihm ist ferner eine Pumpe 72 angeordnet.
Von einem Ausgang des Wärmeübertragers 64 führt im dritten Kreislauf 52 eine Leitung zu einem Pufferbehälter bzw. Entgaser 74. Ein Ausgang dieses Pufferbehälters 74 ist mit einer Abzweigungsvorrichtung 76 fluidwirksam verbunden. Ein erster Ausgang 78 der Abzweigungsvorrichtung 76 ist fluidwirksam mit einem Eingang der Stufe 34c verbunden. Es kann dabei eine Pumpe 80 vorgesehen sein. Ein Ausgang der Stufe 34c der Wärmeübertragungseinrichtung 32 ist fluidwirksam mit einem Eingang der Abzweigungsvorrichtung 76 verbunden.
Ein zweiter Ausgang 84 der Abzweigungsvorrichtung 76 ist fluidwirksam insbesondere über eine Pumpe 86 mit der Stufe 34b der Wärmeübertragungseinrichtung 32 verbunden. Ein Ausgang der Stufe 34b ist wiederum fluidwirksam mit einem Eingang des Abscheiders 54 verbunden.
Wärmeträgermedium wie beispielsweise heiße Luft wird durch die erste Absorbereinrichtung 22 erzeugt. Dadurch wird die Turbine 26 im ersten Kreislauf 20 betrieben mit Stromerzeugung am Generator 28.
Entspanntes Wärmeträgermedium durchläuft im ersten Kreislauf 20 die Wärmeübertragungseinrichtung 32. Dabei wird Wärmeträgermedium im dritten Kreislauf 52 an den Stufen 34c, 34b und 34a erhitzt. Dieses Wärmeträgermedium im dritten Kreislauf 52 kann an der Turbine 60 entspannen. Dabei wird elektrischer Strom durch den Generator 62 erzeugt.
Zusätzlich zu der Wärmeübertragungseinrichtung 32 wird das Wärmeträgermedium im dritten Kreislauf 52 durch Ankopplung an den zweiten Kreislauf 38 über die zweite Absorbereinrichtung 40 erhitzt.
Die erste Absorbereinrichtung 22 und die zweite Absorbereinrichtung 40 sind miteinander korreliert; die zweite Absorbereinrichtung 40 ist an einem Randbereich der ersten Absorbereinrichtung 22 angeordnet.
Bei einem Ausführungsbeispiel einer Receivereinrichtung 88 (3) sind die erste Absorbereinrichtung 22 und die zweite Absorbereinrichtung 40 an einem gleichen Träger 90 angeordnet. Dieser Träger 90 ist beispielsweise an einem Turm angeordnet. Die erste Absorbereinrichtung 22 ist beispielsweise als volumetrischer Absorber ausgebildet, welcher eine poröse, direkt von Wärmeträgermedium im ersten Kreislauf 20 durchströmte Struktur aufweist. Er kann beispielsweise auch als Cavity-Receiver ausgebildet sein, bei welchem die absorbierende Struktur in einem entsprechenden Hohlraum installiert ist.
Die erste Absorbereinrichtung 22 weist eine Apertur 92 auf. Die Apertur 92 ist beispielsweise kreisrund. Die zweite Absorbereinrichtung 40 umgibt die Apertur 92.
Die zweite Absorbereinrichtung 40 ist durch eine Mehrzahl von Absorberrohren 94 gebildet. Die Absorberrohre 94 sind dabei die Apertur 92 umgebend angeordnet. Es sind insbesondere in entsprechenden Bereichen 96a, 96b usw. jeweils Absorberrohre 94 parallel zueinander angeordnet. Die Verschaltung der Absorberrohre kann dabei grundsätzlich parallel, seriell oder eine Kombination von parallel oder seriell sein.
Die Absorberrohre sind auf ein mittleres Temperaturniveau beispielsweise der Größenordnung 400°C oder niedriger ausgelegt. Sie sind insbesondere selektiv ausgebildet in dem Sinne, dass sie bei hoher solarer Strahlungsabsorption eine niedrige thermische Emission aufweisen. Eine solche selektive Ausbildung ist im Mitteltemperaturbereich optimiert möglich.
Wenn konzentrierte Solarstrahlung auf die Apertur 92 gerichtet ist und dabei insbesondere ein Fokalbereich der konzentrierten Solarstrahlung zentral auf die erste Absorbereinrichtung 22 gerichtet ist, dann ist die Strahlungsflussdichte an der zweiten Absorbereinrichtung 40 kleiner als an der ersten Absorbereinrichtung 22. Es lässt sich dadurch Wärmeträgermedium im Vergleich zu dem ersten Kreislauf 20 in dem zweiten Kreislauf 38 auf einem mittleren Temperaturniveau noch effizient erhitzen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Receivereinrichtung, welches in 4 gezeigt und dort mit 98 bezeichnet ist, umfasst einen Turm 100, an welchem eine Absorberkombination 102 mit gemeinsamem Träger 104 angeordnet ist. An dem Träger 104 ist die erste Absorbereinrichtung 22 angeordnet, welche eine Mehrzahl von Absorberfeldern 106a, 106b usw. aufweist. Diese Absorberfelder sind den Träger 104 umgebend angeordnet. Sie sind beispielsweise mittels volumetrischen Receivern gebildet.
Jeweils oberhalb und unterhalb der Absorberfelder 106a, 106b (bezogen auf die Schwerkraftrichtung) sind Absorberrohre 108 der zweiten Absorbereinrichtung 40 angeordnet. Diese Absorberrohre sind dabei parallel ausgerichtet.
Bei der Receivereinrichtung 98 kann konzentrierte Solarstrahlung von allen Seiten her auf die Absorberkombination 102 gerichtet werden.
Die zweite Absorbereinrichtung 40 ist an Randbereichen der ersten Absorbereinrichtung 22 auf zwei Seiten, nämlich oberhalb und unterhalb der entsprechenden Absorberfelder 106a, 106b bezogen auf die Schwerkraftrichtung angeordnet und damit an zwei Randseiten angeordnet. Auch bei dieser Lösung wird ein Teil der Strahlung auf einer Aperturumrandung (entsprechend den Absorberfeldern 106a, 106b usw.) für niedrige Nutzungstemperaturen am Wärmeträgermedium im zweiten Kreislauf 38 genutzt. Wenn ein Brennpunktbereich von konzentrierter Solarstrahlung auf die Absorberkombination 102 in einem oder mehreren der Absorberfelder 106a usw. liegt (und dort insbesondere zentral liegt), dann ist der Strahlungsfluss an den Absorberrohren 108 entsprechend geringer.
Grundsätzlich ist es möglich, dass unterschiedliche Heliostate der Konzentratoreinrichtung 14 unterschiedlich ausgerichtet werden und entsprechend das Verhältnis eingestellt wird, um eine entsprechende gewünschte Leistungsverteilung zwischen dem ersten Kreislauf 20 (durch Beaufschlagung der ersten Absorbereinrichtung 22) und dem zweiten Kreislauf 38 (durch Beaufschlagung der zweiten Absorbereinrichtung 40) zu erhalten. Es ist dadurch eine Anpassung an die Betriebserfordernisse des Wärmekraftprozesses möglich. Bei einer solchen Zielpunktstrategie, welche durch gezielte Ausrichtung einzelner Heliostate 18 erreicht ist, ist eine entsprechende angepasste Einstellung möglich.
Das solarthermische Kraftwerk 10 funktioniert wie folgt:
An der Receivereinrichtung 88 oder 98 wird Wärmeträgermedium sowohl in dem ersten Kreislauf 20 mit der ersten Absorbereinrichtung 22 als auch in dem zweiten Kreislauf 38 mit der zweiten Absorbereinrichtung 40 solar erhitzt. Bei entsprechender Ausrichtung von konzentrierter Solarstrahlung auf die erste Absorbereinrichtung 22 liegt der Hauptfokuspunkt bei der ersten Absorbereinrichtung 22. Diese bildet einen Hauptreceiver. Wärmeträgermedium im ersten Kreislauf 20 wird auf hohe Temperaturen (insbesondere 500°C oder höher) erhitzt. Dieses erhitzte Wärmeträgermedium treibt die Turbine 26 an.
Die zweite Absorbereinrichtung 40 erfährt einen geringeren Strahlungsfluss. Sie liegt an dem Randbereich der ersten Absorbereinrichtung 22. An ihr wird Wärmeträgermedium auf eine mittlere Temperatur (insbesondere in der Größenordnung 400°C oder weniger) erhitzt. Dadurch ist es möglich, die zweite Absorbereinrichtung 40 mit ihren Absorberrohren 94, 108 hochselektiv auszubilden mit hoher Strahlungsabsorption und geringer thermischer Emission.
Bei dem solarthermischen Kraftwerk 10 erhitzt Wärmeträgermedium im zweiten Kreislauf 38 Wärmeträgermedium im dritten Kreislauf 52, welches durch Abwärme des ersten Kreislaufs 20 ebenfalls erhitzt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Teil der Solarstrahlung genutzt, welche auf eine Aperturumrandung der Receivereinrichtung 12 trifft. Die Nutzung im zweiten Kreislauf 38 ist dabei unterschiedlich von der Nutzung im ersten Kreislauf 20. Es wird Wärmeträgermedium auf einer mittleren Temperatur genutzt. Durch die kombinierte Nutzung von Wärmeträgermedium einer hohen Temperatur an dem ersten Kreislauf 20 und einer niedrigeren Temperatur im zweiten Kreislauf 38 lassen sich hohe Wirkungsgrade erzielen.
Die in dem zweiten Kreislauf 38 aufgenommene Leistung wird an dem Wärmeübertrager 42 in den dritten Kreislauf 52 eingekoppelt.
Durch die Integration eines zusätzlichen Receivers, nämlich der zweiten Absorbereinrichtung 40, in den Randbereich des Hauptreceivers, nämlich der ersten Absorbereinrichtung 22, ergibt sich ein solcher erhöhter Wirkungsgrad.
Es lässt sich dabei grundsätzlich das gleiche Wärmeträgermedium sowohl in dem ersten Kreislauf 20 als auch in dem zweiten Kreislauf 38 nutzen und es lassen sich unterschiedliche Wärmeträgermedien nutzen.
Die erste Absorbereinrichtung 22 lässt sich gezielt verkleinern. Bei entsprechender Ausführung der zweiten Absorbereinrichtung 40 lässt sich der Gesamtnutzungsgrad steigern.
Es ist dabei grundsätzlich möglich, die thermische Energie in der Speichereinrichtung 44 zu speichern. Dadurch ist eine zeitlich optimierte Einkopplung der ”Mitteltemperatur-Energie” aufgrund der zweiten Absorbereinrichtung 40 in den Kraftwerksprozess möglich.
Wie oben erwähnt, ist eine Zielpunktstrategie anwendbar, um die unterschiedlichen Leistungsanteile bezogen auf die erste Absorbereinrichtung 22 und die zweite Absorbereinrichtung 40 einzustellen.
Bei üblichen Auslegungen von solarthermischen Kraftwerken entsteht ein Verlust in der Größenordnung von 5% bis 10% der konzentrierten Solarstrahlung an der Apertur 92. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird dieser Verlust stark verringert; auch Bereiche geringerer Strahlungsflussdichte von konzentrierter Solarstrahlung werden genutzt.
Durch die Einkopplung von Mitteltemperatur-Energie in einen Verdampfer des Kraftwerksprozesses, welcher in 1 insbesondere über die Wärmeübertragungseinrichtung 32 realisiert ist, kann beispielsweise die Pinch-Point-Einschränkung ganz oder teilweise aufgehoben werden. Dadurch entsteht eine bessere Ausnutzung der Abwärme einer Gasturbine, wenn die Turbine 26 eben als Gasturbine ausgebildet ist. Das Abgas einer solchen Gasturbine 26 kann dann auch auf tiefere Temperaturen abgekühlt werden und die Abgasverluste sinken entsprechend.
Durch die Speicherung ist eine Entkopplung der Wärmenutzung vom zeitlichen Anfall der Solarstrahlung möglich. Damit kann ein Wirkungsgradgewinn im Kraftwerksprozess beispielsweise auch nachts nutzbar gemacht werden.
Durch eine angepasste Zielpunktstrategie ist es beispielsweise morgens und abends möglich, wenn der Hochtemperaturprozess in dem ersten Kreislauf 20 aufgrund einer zu niedrigen solaren Strahlungsflussdichte nicht mehr sinnvoll betrieben werden kann, mehr bzw. alle Heliostate 18 auf die zweite Absorbereinrichtung 40 auszurichten. Auf diese Weise kann dann die sonst verlorene Leistung an der ersten Absorbereinrichtung 22 in der zweiten Absorbereinrichtung 40 (und damit im zweiten Kreislauf 38) im Mitteltemperaturbereich nutzbar gemacht werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks, welches in 2 schematisch gezeigt und dort mit 110 bezeichnet ist, umfasst ebenfalls eine erste Absorbereinrichtung 22 und eine zweite Absorbereinrichtung 40. Für gleiche Elemente wie beim solarthermischen Kraftwerk 10 werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die zweite Absorbereinrichtung 40 ist an einem zweiten Kreislauf 112 angeordnet. Dieser zweite Kreislauf 112 ist als Verdampfereinrichtung 114 ausgebildet, wobei die zweite Absorbereinrichtung 40 Teil dieser Verdampfereinrichtung ist. Im zweiten Kreislauf 112 erfolgt eine direkte Dampferzeugung über die zweite Absorbereinrichtung 40. Ein Ausgang der zweiten Absorbereinrichtung 40 ist mit einem Eingang eines Abscheiders 118 für Flüssigkeit verbunden. Ein Ausgang (für Flüssigkeit) des Abscheiders 120 ist fluidwirksam über eine Pumpe 122 mit einem Eingang der zweiten Absorbereinrichtung 40 verbunden.
Wie oben erwähnt, wird in dem zweiten Kreislauf 112 durch die zweite Absorbereinrichtung 40 aus Wärmeträgermedium, welches dann insbesondere Wasser ist, Dampf erzeugt. Dieser Dampf wird über den Abscheider 118 direkt einem dritten Kreislauf 124 bereitgestellt. Der Abscheider 118 ist mit einem Dampfausgang 126 ein Ankopplungspunkt für Mitteltemperatur-Energie des zweiten Kreislaufs 112 an den dritten Kreislauf 124. (Der zweite Kreislauf 112 kann auch als Teil des dritten Kreislaufs 124 angesehen werden; der zweite Kreislauf 112 und der dritte Kreislauf 124 sind nicht voneinander getrennt. Wärmeübertragungsmedium von dem zweiten Kreislauf 112 wird direkt in den dritten Kreislauf 124 und in den Abscheider 118 eingekoppelt.)
Dampfförmiges Wärmeträgermedium von dem Dampfausgang 126 des Abscheiders 118 wird der Stufe 34c der Wärmeübertragungseinrichtung 32 zugeführt und dort von Abwärme des ersten Kreislaufs 20 erhitzt. Es wird dann der Turbine 60 zugeführt.
Der Strömungslauf von der Turbine 60 bis zu einem Eingang (für Flüssigkeit) in den Abscheider 118 ist gleich wie oben im Zusammenhang mit dem solarthermischen Kraftwerk 10 beschrieben. Ansonsten funktioniert das solarthermische Kraftwerk 110 auch wie das solarthermische Kraftwerk 10. Der Unterschied zu dem solarthermischen Kraftwerk 10 liegt darin, dass keine Speichereinrichtung vorgesehen ist und an dem zweiten Kreislauf 112 (als Teil des dritten Kreislaufs 124) eine Direktverdampfung von Wärmeträgermedium vorgesehen ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der erste Strömungsabschnitt als offener Kreislauf ausgestaltet und der zweite Strömungsabschnitt als geschlossener Kreislauf. Es ist auch möglich, dass beispielsweise der erste Strömungsabschnitt als geschlossener Kreislauf ausgestaltet ist, oder der zweite Strömungsabschnitt als offener Kreislauf ausgestaltet ist.
Bei einer Ausführungsform folgt der erste Strömungsabschnitt in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums auf den zweiten Strömungsabschnitt und diese sind fluidwirksam miteinander verbunden. Der erste Strömungsabschnitt und der zweite Strömungsabschnitt können dabei zusammen einen Kreislauf bilden. Insbesondere lässt sich dann an dem zweiten Strömungsabschnitt eine Vorwärmung von Wärmeträgermedium an der zweiten Absorbereinrichtung durchführen und eine weitere Erhitzung dieses vorgewärmten Wärmeträgermediums erfolgt dann in dem ersten Strömungsabschnitt an der ersten Absorbereinrichtung. Beispielsweise kann der zweite Strömungsabschnitt einen Verdampferabschnitt bilden, wobei verdampftes Wärmeträgermedium in dem ersten Strömungsabschnitt an der ersten Absorbereinrichtung überhitzt wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist als Arbeitsmedium für den Wärmekraftprozess an einer Turbine das Wärmeträgermedium eingesetzt. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass das Wärmeträgermedium nicht direkt als Arbeitsmedium eingesetzt wird, sondern in einem Wärmeübertragungsprozess Arbeitsmedium erhitzt, welches dann in dem Wärmekraftprozess eingesetzt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1519181 [0002]
- EP 1519108 A1 [0010]

Claims

Solarthermisches Kraftwerk, umfassend eine erste Absorbereinrichtung (22), einen ersten Strömungsabschnitt (20) für Wärmeträgermedium, an welchem die erste Absorbereinrichtung (22) angeordnet ist, eine zweite Absorbereinrichtung (40), und einen zweiten Strömungsabschnitt (38; 112) für Wärmeträgermedium, an welchem die zweite Absorbereinrichtung (40) angeordnet ist, wobei die zweite Absorbereinrichtung (40) an einem Randbereich der ersten Absorbereinrichtung (22) angeordnet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeträgermedium im zweiten Strömungsabschnitt (38; 112) eine niedrigere Nutzungstemperatur als Wärmeträgermedium im ersten Strömungsabschnitt (20) aufweist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Konzentratoreinrichtung (14) für Solarstrahlung, durch welche konzentrierte Solarstrahlung auf die erste Absorbereinrichtung (22) und/oder die zweite Absorbereinrichtung (40) richtbar ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentratoreinrichtung ein Heliostatenfeld (16) mit einer Mehrzahl von Heliostaten (18) umfasst, wobei eine Einstellung der Ausrichtung von Heliostaten (18) im Verhältnis auf die erste Absorbereinrichtung (22) und die zweite Absorbereinrichtung (40) vorgesehen ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorbereinrichtung (40) an einem Randbereich einer Apertur (92) der ersten Absorbereinrichtung (22) angeordnet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Absorberbereiche der zweiten Absorbereinrichtung (40) an mindestens zwei Randseiten der ersten Absorbereinrichtung (22) angeordnet sind.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorbereinrichtung (40) die erste Absorbereinrichtung (22) umgibt.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die zweite Absorbereinrichtung (40) und die erste Absorbereinrichtung (22) mit konzentrierter Solarstrahlung beaufschlagt und ein Maximum der Strahlungsflussdichte an der ersten Absorbereinrichtung (22) liegt, die zweite Absorbereinrichtung (40) an einem Ort mit erniedrigter Strahlungsflussdichte bezüglich des Maximums angeordnet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absorbereinrichtung (22) und die zweite Absorbereinrichtung (40) an einem gemeinsamen Träger (90) angeordnet sind.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorbereinrichtung (40) auf eine Nutzungstemperatur in der Größenordnung von 500°C oder weniger ausgelegt ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absorbereinrichtung (22) auf eine Nutzungstemperatur in der Größenordnung von 500°C oder mehr ausgelegt ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorbereinrichtung (40) eine Mehrzahl von Absorberrohren (94; 108) umfasst.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bereichsweise Absorberrohre (94; 108) parallel angeordnet sind.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absorbereinrichtung (22) als Hochtemperaturreceiver und die zweite Absorbereinrichtung (40) als Mitteltemperaturreceiver ausgelegt sind.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorbereinrichtung (40) und die erste Absorbereinrichtung (22) an einem Turm (100) angeordnet sind.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absorbereinrichtung (22) einen volumetrischen Receiver oder Cavity-Receiver umfasst.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Strömungsabschnitt (20) mindestens eine Turbine (26) angeordnet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Strömungsabschnitt (112) eine Verdampfereinrichtung (114) angeordnet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Absorbereinrichtung (40) von der Verdampfereinrichtung (114) umfasst ist und eine Direktverdampfung von Wärmeträgermedium erfolgt.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungsabschnitt (38; 112) an einen dritten Strömungsabschnitt (52) für Wärmeträgermedium gekoppelt ist oder von einem Strömungsabschnitt (124) für Wärmeträgermedium umfasst ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Strömungsabschnitt (52) ein Wärmeträgermedium strömt, welches durch Wärmeträgermedium des zweiten Strömungsabschnitts (38) erwärmbar ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Strömungsabschnitt (52) oder der Strömungsabschnitt (124), von welchem der zweite Strömungsabschnitt (38; 112) umfasst ist, ein Kreislauf ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Strömungsabschnitt (20) und/oder an dem zweiten Strömungsabschnitt (38) eine Speichereinrichtung (44) angeordnet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wärmeübertragungseinrichtung (32), welche an dem ersten Strömungsabschnitt (20) angeordnet ist und welche von Wärmeträgermedium des zweiten Strömungsabschnitts (112) oder von Wärmeträgermedium des zweiten Strömungsabschnitts (38) erhitztem Wärmeträgermedium durchströmt ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertragungseinrichtung (32) mindestens eine Turbine (60) nachgeschaltet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (32) mehrstufig ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (32) an einen Strömungsabschnitt (52; 124) gekoppelt ist, in welchem Abwärme von Wärmeträgermedium des ersten Strömungsabschnitts (20) genutzt ist und an welchem mindestens eine Turbine (60) angeordnet ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsabschnitt (20) und/oder der zweite Strömungsabschnitt (38; 112) ein Kreislauf ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungsabschnitt mit dem ersten Strömungsabschnitt fluidwirksam verbunden ist, wobei in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums der erste Strömungsabschnitt auf den zweiten Strömungsabschnitt folgt.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungsabschnitt ein Vorwärmebereich für den ersten Strömungsabschnitt ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungsabschnitt ein Verdampferabschnitt ist und der erste Strömungsabschnitt ein auf den Verdampferabschnitt erfolgender Überhitzerabschnitt ist.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium ein Arbeitsmedium für einen Wärmekraftprozess ist oder ein solches in einem Wärmeübertragungsvorgang erhitzt.
Solarthermisches Kraftwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Strömungsabschnitt (38) mindestens eine Einkopplungsstelle (53) angeordnet ist.