DE102011078474A1 - Solarfeld, Anordnung mit einer Mehrzahl von Solarfeldern sowie Verwendung des Solarfelds oder der Anordnung - Google Patents

Solarfeld, Anordnung mit einer Mehrzahl von Solarfeldern sowie Verwendung des Solarfelds oder der Anordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarfeld (z.B. Parabolrinnen-Solarfeld) mit einer Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (Parabolrinnen-Loop) zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und mindestens einer weiteren Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zum Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids. Dabei sind die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zu einer Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung gekoppelt. Die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung ist mit mindestens einer Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung verbunden und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung ist mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung verbunden. Es wird zum Durchpumpen des Wärmeträgerfluids durch die Leitungen nicht wie im Stand der Technik eine einzige, zentrale Hauptpumpe verwendet. Pro Loop ist für das Durchpumpen des Wärmeträgerfluids jeweils eine separate Pumpe vorgesehen. Neben dem Solarfeld wird eine Anordnung mehrerer Solarfelder angegeben. Das Solarfeld bzw. die Anordnung von mehreren Solarfeldern wird zu Gewinnung von Strom aus Solarenergie verwendet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Solarfeld und eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Solarfeldern. Darüber hinaus wird eine Verwendung des Solarfelds bzw. der Anordnung angegeben.
  • Das Solarfeld ist beispielsweise ein Parabolrinnen-Solarfeld. Ein solches Parabolrinnen-Solarfeld weist mehrere Parabolrinnen-Loops (Parabolrinnen-Schleifen) auf. Diese Parabolrinnen-Loops weisen Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen (Wärmeträgerfluid-Transport-Rohre) auf, durch die ein Wärmeträgerfluid (Wärmeträgermedium), beispielsweise ein Thermoöl, gepumpt wird.
  • In einem Parabolrinnen-Solarfeld dienen Parabolrinnenspiegel als Solarenergie-Kollektor-Einheit. Dabei wird über einen Parabolrinnenspiegel Solarenergie in das Wärmeträgerfluid eingekoppelt, das sich in der Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung befindet. Dazu ist die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung in einer Fokuslinie des Parabolrinnenspiegels angeordnet. Darüber hinaus ist die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung im Bereich des Parabolrinnenspiegels als so genanntes Receiver-Rohr ausgestaltet. Dies bedeutet, dass die Leitungs-Oberfläche derart ausgebildet ist, dass möglichst viel Sonnenlicht absorbiert werden kann.
  • Die Parabolrinnen-Solarfelder eines Parabolrinnenkraftwerks bzw. die Parabolrinnen-Loops eines Parabolrinnen-Solarfelds werden üblicherweise mit Hilfe einer zentralen Hauptpumpe zum Durchpumpen des Wärmeträgerfluids durch die Parabolrinnen-Loops betrieben. Dabei wird die Verteilung des Wärmeträgerfluids auf die einzelnen Parabolrinnen-Loops mit Hilfe von Regel-Ventilen gesteuert.
  • Die zentrale Hauptpumpe ist in der Regel speziell auf das jeweilige Solarfeld hin ausgelegt, d.h. die zentralen Hauptpumpen sind Spezialanfertigungen und damit teuer.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstigere Möglichkeit für das Durchleiten des Wärmeträgerfluids durch die Parabolrinnen-Loops eines Solarfeldes anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Besondere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Es wird ein Solarfeld mit einer Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und mindestens einer weiteren Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zum Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids angegeben, wobei die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zu einer Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung gekoppelt sind, die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung mit mindestens einer Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung verbunden ist und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung verbunden ist.
  • Vorzugsweise ist jede der Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen mit jeweils mindestens einer Solarenergie-Kollektor-Einheit zum Einkoppeln von Solarenergie in das in der jeweiligen Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung angeordnete Wärmeträgerfluid verbunden. Dabei weist die Solarenergie-Kollektor-Einheit insbesondere zumindest einen Parabolrinnenspiegel auf.
  • Das Solarfeld weist mindestens zwei Loops (Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen) auf. Vorzugsweise bilden die beiden Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen einen geschlossenen Kreislauf (Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung) für ein einziges Wärmeträgerfluid auf. D.h. das weitere Wärmeträgerfluid ist nichts anderes als das Wärmeträgerfluid. Das Wärmeträgerfluid ist beispielsweise ein Thermoöl. Alternativ dazu kann das Wärmeträgerfluid auch eine Salzschmelze sein.
  • Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, die zentrale Hauptpumpe zum Durchpumpen durch die Loops des Solarfeldes bzw. der Solarfelder durch jeweils eine Hauptpumpe pro Loop zu ersetzen. Dadurch ist es möglich, weniger spezifische und damit billigere Pumpen zum Durchpumpen des Wärmeträgerfluids durch die einzelnen Loops zu verwenden.
  • Pro Loop ist eine einzige Leitungs-Hauptpumpe vorgesehen. Bevorzugt sind zusätzlich noch weitere Pumpen pro Loop vorhanden. In einer besonderen Ausgestaltung sind daher die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung mit mindestens einer Leitungs-Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung und/oder die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung verbunden.
  • In einer besonderen Ausgestaltung weist zumindest eine der Pumpen eine Regelungseinrichtung zum Regeln eines Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung auf. Das Regeln erfolgt beispielsweise Temperatur geführt.
  • Vorzugsweise sind aber alle verwendeten Pumpen (Haupt- und Hilfspumpen) mit solchen Regelungseinrichtungen ausgestattet.
  • Damit lassen sich die transportierten Mengen an Wärmeträgerfluid in den einzelnen Loops genau dosieren. Dabei ist denkbar, dass jeder der Pumpen jeweils eine eigenen Regelungseinrichtung zugeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass mit einer Regelungseinrichtung zwei oder mehrere Pumpen angesteuert und/oder geregelt werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen mindestens zwei der Pumpen eine gemeinsame Regelungseinrichtung zum Regeln eines Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung auf.
  • Im Hinblick auf die Gewinnung von elektrischem Strom ist es vorteilhaft, eine größere Anzahl von Solarfeldern bereitzustellen. Daher wird auch eine Anordnung einer Mehrzahl von den beschriebenen Solarfeldern angegeben.
  • Verwendung findet das beschriebene Solarfelds oder die beschriebene Anordnung in einem Solarkraftwerk zur Umwandlung von Solarenergie in elektrischen Strom.
  • Zusammenfassend sind mit der Erfindung folgende Vorteile verbunden:
    • – Durch den Einsatz jeweils einer Hauptpumpe pro Loop ist es möglich, auf eine teure zentrale Hauptpumpe zu verzichten.
    • – Insbesondere durch die Verwendung von regelbaren Pumpen können billigere Regel-Ventile zum Steuern des Durchflusses des Wärmeträgerfluids durch die Loops eingesetzt werden.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figur wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Die Figur ist schematisch und stellt keine maßstabsgetreue Abbildung dar.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform des Solarfelds.
  • 2 zeigt ein Solarfeld, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Gegeben ist ein Solarfeld 1 in Form eines Parabolrinnen-Solarfelds. Das Parabolrinnen-Solarfeld weist eine Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und mindestens eine weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 zum Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids auf.
  • Jede der Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen 11 und 12 ist mit jeweils mindestens einer Solarenergie-Kollektor-Einheit in Form von Parabolrinnenspiegeln 113 und 123 zum Einkoppeln von Solarenergie in das in der jeweiligen Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 und 12 angeordnete Wärmeträgerfluid verbunden. Im beschriebenen Beispiel sind die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen, also hier Parabolrinnen-Loops, teilweise in den Fokuslinien der jeweiligen Parabolrinnenspiegel angeordnet.
  • Die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 bilden zusammen eine Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 10. Das Wärmeträgerfluid und das weitere Wärmeträgerfluid sind identisch. Dabei handelt es sich um ein Thermoöl.
  • Die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 ist mit einer Leitungs-Hauptpumpe 111 zum Pumpen des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 verbunden. Die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 ist mit einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe 121 zum Pumpen des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 verbunden.
  • Es ist pro Parabolrinnen-Loop jeweils ein Regel-Ventil 112 und 122 vorgesehen. Zusätzlich ist jeweils ein Sicherheits-Ventil 116 bzw. 126 vorhanden. Daneben sind in Strömungsrichtung vor den Hauptpumpen 111 und 121 Regel-Ventile 114 und 124 vorgesehen sowie in Strömungsrichtung nach den Hauptpumpen 111 und 121 Auf-Zu-Klappen 115 und 125.
  • Im Vergleich zum beschriebenem Beispiels zeigt 2 schematisch ein Solarfeld mit einer zentralen Hauptpumpe 20. Um den Durchfluss in den Einzelnen Solarfeldern bzw. in den einzelnen Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen individuell einstellen zu können, sind in den Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen Regel-Ventile 114 und 124 vorhanden.
  • Das beschriebene Parabolrinnen-Solarfeld wird in einem Solarkraftwerk basierend auf der CSP (Concentrated Solar Power)-Technologie zur Umwandlung von Solarenergie in elektrischen Strom eingesetzt.

Claims (8)

  1. Solarfeld (1) mit – einer Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und – mindestens einer weiteren Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) zum Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids, wobei – die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) zu einer Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (10) gekoppelt sind, – die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) mit mindestens einer Leitungs-Hauptpumpe (111) zum Pumpen des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) verbunden ist, und – die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe (121) zum Pumpen des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) verbunden ist.
  2. Solarfeld nach Anspruch 1, wobei jede der Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen (11, 12) mit jeweils mindestens einer Solarenergie-Kollektor-Einheit zum Einkoppeln von Solarenergie in das in der jeweiligen Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung angeordnete Wärmeträgerfluid verbunden ist.
  3. Solarfeld nach Anspruch 2, wobei die Solarenergie-Kollektor-Einheit zumindest einen Parabolrinnenspiegel (113, 123) aufweist.
  4. Solarfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) mit mindestens einer Leitungs-Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) und/oder die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) verbunden sind.
  5. Solarfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens eine der Pumpen (111, 121) eine Regelungseinrichtung zum Regeln eines Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung aufweist.
  6. Solarfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens zwei der Pumpen eine gemeinsame Regelungseinrichtung zum Regeln eines Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung aufweisen.
  7. Anordnung einer Mehrzahl von Solarfeldern nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  8. Verwendung eines Solarfelds nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder Verwendung der Anordnung nach Anspruch 7 in einem Solarkraftwerk zur Umwandlung von Solarenergie in elektrischen Strom.
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