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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsempfängervorrichtung zur Aufnahme von Strahlung, insbesondere Solarstrahlung.
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Die
WO 2013/018013 A1 offenbart eine Solaranlage mit einer Vielzahl von Optionen zur Reduktion von Streustrahlung.
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Die
DE 42 42 264 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von M ikrodoppeltripel-Flächen.
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Die
DE 29 37 529 A1 offenbart ein Solarturmkraftwerk mit einem speziellen Kühlmittelkreislauf zur Nutzung von solarer Wärme.
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Die
DE 76 23 143 U offenbart einen Sonnenkollektor aus Leichtmetall mit selektiver Oberfläche.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungsempfängervorrichtung bereitzustellen, mittels welcher Strahlung effizient und reflexionsarm aufnehmbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Strahlungsempfängervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Dadurch, dass die erfindungsgemäße Strahlungsempfängervorrichtung eine Schutzvorrichtung umfasst, welche den Aufnahmebereich des Aufnahmekörpers der Strahlungsempfängervorrichtung umgibt, kann die Strahlung vorzugsweise effizient und reflexionsarm aufgenommen werden.
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Die Strahlung ist insbesondere Solarstrahlung.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung ist insbesondere ein Solarreceiver.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn der Aufnahmekörper als ein Hohlraumreceiver ausgebildet ist. Der Aufnahmebereich umfasst dann insbesondere eine Öffnung, durch welche die Strahlung in einen Innenraum des Aufnahmekörpers gelangt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schutzvorrichtung ein oder mehrere Schutzelemente umfasst, welche mit Luft durchströmbar sind.
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Das eine oder die mehreren Schutzelemente sind beispielsweise als Lamellen ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Schutzelemente derart angeordnet sind, dass Luft um das eine oder die mehreren Schutzelemente herumströmen und/oder durch das eine oder die mehreren Schutzelemente hindurchströmen kann.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Schutzelemente so ausgebildet sind, dass Luft um das eine oder die mehreren Schutzelemente herumströmen und/oder durch das eine oder die mehreren Schutzelemente hindurchströmen kann.
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Luft ist beispielsweise Umgebungsluft in einer Umgebung der Strahlungsempfängervorrichtung.
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Eine Luftströmung ergibt sich aufgrund von Konvektion und insbesondere Wind.
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Die Schutzvorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Schutzelemente, welche gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt um den Aufnahmebereich herum angeordnet sind.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mehrere Schutzelemente gestaffelt angeordnet sind.
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Mittels der mehreren Schutzelemente kann insbesondere eine Labyrinthstruktur gebildet sein, welche sich um den Aufnahmebereich herumerstreckt.
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Günstig kann es sein, wenn mittels der mehreren Schutzelemente ein Luftstrom, welcher um die Schutzelemente herum- und/oder durch die Schutzelemente hindurchströmt, einfach oder mehrfach umgelenkt wird. Insbesondere kann der Luftstrom hierdurch verlangsamt werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schutzvorrichtung ein oder mehrere Schutzelemente umfasst, mittels welchen ein Luftstrom vor einem Vorbeiströmen desselben an dem Aufnahmebereich des Aufnahmekörpers erhitzbar und/oder abbremsbar ist.
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Günstig kann es sein, wenn die Schutzelemente sich im Betrieb der Strahlungsempfängervorrichtung aufheizen, insbesondere aufgrund von einer thermischen Abstrahlung des Aufnahmekörpers und/oder von unerwünschterweise nicht direkt in den Aufnahmebereich hineingerichteter Strahlung, insbesondere Solarstrahlung.
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Der das eine oder die mehreren Schutzelemente umströmende und/oder durchströmende Luftstrom wird durch Wärmeübertragung von dem einen oder den mehreren Schutzelementen vorzugsweise aufgeheizt.
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Der Luftstrom bildet vorzugsweise einen Schleier aus erhitzter Luft.
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Hierdurch können insbesondere Konvektionsverluste der Strahlungsempfängervorrichtung reduziert werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Schutzvorrichtung ein oder mehrere Schutzelemente und eine Kühlvorrichtung zur aktiven Kühlung des einen oder der mehreren Schutzelemente umfasst.
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Die Kühlvorrichtung umfasst beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, welche zur Kühlung des einen oder der mehreren Schutzelemente dem einen oder den mehreren Schutzelementen zuführbar ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung eine Kühlflüssigkeit umfasst, welche zur Kühlung des einen oder der mehreren Schutzelemente durch das eine oder die mehreren Schutzelemente hindurchführbar ist.
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Die Kühlvorrichtung umfasst hierzu insbesondere eine Pumpenvorrichtung.
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Die Kühlflüssigkeit kann beispielsweise Öl oder Wasser oder ein anderes Wärmeträgermedium sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schutzvorrichtung ein oder mehrere Schutzelemente umfasst, welche insbesondere ein metallisches Material und/oder ein keramisches Material umfassen oder aus einem metallischen Material und/oder einem keramischen Material gebildet sind.
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Die Schutzvorrichtung umfasst beispielsweise ein oder mehrere Schutzelemente, insbesondere Schutzplattenelemente, welche in einem Roll-Bond-Verfahren hergestellt sind.
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Das eine oder die mehreren Schutzelemente sind insbesondere Roll-Bond-Platten.
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Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Schutzelemente einen oder mehrere Kanäle, insbesondere zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit, umfassen.
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Beispielsweise kann als Schutzelement eine Roll-Bond-Platte zum Einsatz kommen, wie sie insbesondere im Kühlschrankbau Anwendung findet.
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Zur Herstellung eines oder mehrerer Schutzelemente können insbesondere Aluminiumplatten mit einem nahezu beliebigen Kühlkanalnetz versehen werden, insbesondere durch Verbinden zweier Aluminiumplatten und Innenhochdruckumformen derselben.
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Ein Kühlkanalnetz kann insbesondere optimal an gegebene Erfordernisse angepasst sein.
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Insbesondere durch Versehen der Aluminiumplatten mit einer Beschichtung, insbesondere einer schwarzen Beschichtung, kann schließlich eine Reflektivität der Aluminiumplatten reduziert werden.
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Erfindungsgemäß kann eine Strahlungsempfängervorrichtung alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Merkmalen Folgendes umfassen: Eine den Aufnahmebereich umgebende Konzentratorvorrichtung zur Einleitung von nicht direkt in den Aufnahmebereich gerichteter Strahlung in den Aufnahmebereich.
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Die nicht direkt in den Aufnahmebereich gerichtete Strahlung ist insbesondere eine von einem Primärkonzentrator, insbesondere einem Heliostatenfeld, ausgehende Strahlung.
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Mittels der Konzentratorvorrichtung kann vorzugsweise eine indirekte Einleitung dieser Strahlung in den Aufnahmebereich ermöglicht werden.
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Die Konzentratorvorrichtung bildet somit insbesondere einen Sekundärkonzentrator.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Konzentratorvorrichtung ein oder mehrere Spiegelelemente umfasst, welche insbesondere mittels einer Kühlvorrichtung gekühlt sein können.
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Das eine oder die mehreren Spiegelelemente sind vorzugsweise Schutzelemente einer Schutzvorrichtung der Strahlungsempfängervorrichtung.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsempfängervorrichtung teilweise oder vollständig aus einem Material gebildet ist, welches elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich absorbiert.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsempfängervorrichtung teilweise oder vollständig mit einer Beschichtung versehen ist, welche elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich absorbiert.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine äußere Oberfläche des Aufnahmekörpers und/oder des einen oder der mehreren Schutzelemente beschichtet ist.
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Elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich ist insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen ungefähr 400 nm und ungefähr 700 nm.
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Unter einer Absorption von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Bereich ist insbesondere eine Absorption der Strahlung zwischen ungefähr 400 nm und ungefähr 700 nm Wellenlänge zu verstehen, bei welcher ein Absorptionsgrad mindestens ungefähr 50 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 75 %, beispielsweise mindestens ungefähr 90 %, beträgt.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsempfängervorrichtung teilweise oder vollständig mit einer schwarzen und/oder matten Beschichtung versehen oder teilweise oder vollständig aus einem schwarzen und/oder matten Material gebildet ist.
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Ein Absorptionsgrad beträgt bei einer solchen Beschichtung und/oder einem solchen Material vorzugsweise mindestens ungefähr 90 %.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung umfasst ein oder mehrere poröse Schutzelemente.
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Ein Absorptionsgrad beträgt dabei vorzugsweise mindestens ungefähr 80 %.
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Erfindungsgemäß kann eine Strahlungsempfängervorrichtung alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Merkmalen Folgendes umfassen: Eine Retroreflexionsvorrichtung.
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Dadurch, dass die Strahlungsempfängervorrichtung beispielsweise eine Retroreflexionsvorrichtung umfasst, kann insbesondere eine unerwünschte unkontrollierte Reflexion von auf den Aufnahmekörper gerichteter Strahlung vermieden werden. Vorzugsweise kann hierdurch eine Blendwirkung der Strahlungsempfängervorrichtung vermieden werden.
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Unter einer Retroreflexion ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen eine Reflexion von Strahlung derart zu verstehen, dass die Strahlung zumindest näherungsweise, insbesondere mit einer Abweichung von höchstens ungefähr 20°, vorzugsweise höchstens ungefähr 10°, in diejenige Richtung reflektiert wird, aus welcher die Strahlung auf ein retroreflektierendes Objekt trifft.
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Ein Retroreflektor ist insbesondere auch als „Katzenauge“ bekannt.
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Die Retroreflexionsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine retroreflektierende Beschichtung und/oder ein oder mehrere retroreflektierende Elemente.
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Die retroreflektierende Beschichtung und/oder das eine oder die mehreren retroreflektierenden Elemente sind insbesondere an einer äußeren Oberfläche des Aufnahmekörpers und/oder des einen oder der mehreren Schutzelemente angeordnet.
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Eine retroreflektierende Beschichtung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass eine Oberfläche, insbesondere eine äußere Oberfläche, mittels Partikeln oder Kugeln aus hochtemperaturbeständigen Materialien, beispielsweise Quarzglas und/oder Metall, versehen wird. Das Material wird dabei insbesondere mit einer Prägung in Form eines Tripelspiegels und/oder der Form eines „Waffeleisens“ versehen.
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Bei der Herstellung der retroreflektierenden Beschichtung wird vorzugsweise einerseits die Beschichtung ausgehärtet und andererseits eine dauerhafte Form der Beschichtung erzielt.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass als Strahlungsschutzkacheln ausgebildete Elemente die retroreflektierenden Elemente bilden, welche insbesondere an dem Aufnahmekörper und/oder dem einen oder den mehreren Schutzelementen festgelegt sind und hierdurch die eigentliche äußere Oberfläche des Aufnahmekörpers bzw. des einen oder der mehreren Schutzelemente bilden.
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Die erfindungsgemäße Strahlungsempfängervorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem solarthermischen Kraftwerk, insbesondere einem solarthermischen Turmkraftwerk.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein solarthermisches Kraftwerk, insbesondere ein solarthermisches Turmkraftwerk, welches eine oder mehrere erfindungsgemäße Strahlungsempfängervorrichtungen umfasst.
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Das solarthermische Kraftwerk, insbesondere das solarthermische Turmkraftwerk, weist vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Strahlungsempfängervorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Günstig kann es sein, wenn das solarthermische Turmkraftwerk mehrere Spiegelelemente, insbesondere Heliostaten, zur Fokussierung von Solarstrahlung auf die Strahlungsempfängervorrichtung umfasst.
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Die Spiegelelemente bilden dabei insbesondere einen Primärkonzentrator.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung ist vorzugsweise an einer Turmspitze eines Turms des solarthermischen Turmkraftwerks angeordnet.
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Mittels der erfindungsgemäßen Strahlungsempfängervorrichtung kann vorzugsweise verhindert werden, dass auf die Strahlungsempfängervorrichtung gerichtete Solarstrahlung in unerwünschter Weise reflektiert wird. Insbesondere kann hierdurch eine Blendwirkung reduziert werden.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung ist insbesondere Bestandteil eines Turmreceivers.
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Die Schutzvorrichtung ist vorzugsweise eine Strahlungsschutzvorrichtung zum Schutz von den Aufnahmekörper umgebenden Bauteilen der Strahlungsempfängervorrichtung vor zu starker Solarstrahlung.
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Die Kühlvorrichtung kann insbesondere an einer Konzentratorvorrichtung, insbesondere einem Sekundärkonzentrator, vorgesehen sein.
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Grundsätzlich eignet sich eine Kühlvorrichtung als Rückstruktur von Spiegeln, d.h. als Vorrichtung, mittels welcher Spiegelelemente an deren Rückseite und/oder von deren Rückseite her kühlbar sind.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Strahlungsempfängervorrichtung ist eine Kombination aus einer Retroreflexionsvorrichtung, einer hochtemperaturbeständigen Schutzvorrichtung und/oder einer Kühlvorrichtung vorgesehen.
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Vorzugsweise kann mittels der erfindungsgemäßen Strahlungsempfängervorrichtung eine diffus reflektierte Spillagestrahlung reduziert werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn mittels eines oder mehrerer Schutzelemente ein definiertes Geschwindigkeitsprofil einer Luftströmung vor dem Aufnahmebereich des Aufnahmekörpers einstellbar ist. Beispielsweise kann eine kontinuierliche Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit einer Querströmung bis hin zur Ebene einer Öffnung des Aufnahmebereichs realisiert werden, insbesondere durch unterschiedliche Porositäten des einen oder der mehreren Schutzelemente.
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Retroreflektierende Elemente und/oder Schutzelemente und/oder Spiegelelemente können beispielsweise gestaffelt angeordnet sein. Insbesondere kann hierdurch eine gezielte Durchströmung von Zwischenräumen oder Hohlräumen mit einem Luftstrom erzielt werden. Auf die Verwendung von Aluminiumsilikatwolle und/oder sonstigen faserhaltigen Materialien zur Herstellung einzelner oder mehrerer Bauteile der Strahlungsempfängervorrichtung kann vorzugsweise verzichtet werden.
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Vorzugsweise sind der Aufnahmekörper und/oder das eine oder die mehreren Schutzelemente aus einem witterungsbeständigen Material gebildet.
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Eine Beschichtung ist beispielsweise hochtemperaturbeständig ausgebildet.
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Insbesondere kann eine keramische Beschichtung als Strahlungsschutz vorgesehen sein.
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Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Strahlungsempfängervorrichtung, welche eine Schutzvorrichtung mit mehreren Schutzelementen umfasst;
- 2 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung der Strahlungsempfängervorrichtung aus 1 zur Illustration der Funktionsweise der Schutzvorrichtung; und
- 3 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Strahlungsempfängervorrichtung, bei welcher eine Konzentratorvorrichtung zur Einleitung von Solarstrahlung in einen Aufnahmebereich der Strahlungsempfängervorrichtung vorgesehen ist.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Strahlungsempfängervorrichtung dient der Aufnahme von Strahlung, insbesondere Solarstrahlung.
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Mittels der Strahlungsempfängervorrichtung 100 ist insbesondere Solarstrahlung aufnehmbar und die dadurch erhältliche Wärme auf ein Trägermedium übertragbar.
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Die in dem Trägermedium deponierte Wärme kann dann insbesondere als Prozesswärme und/oder zum Antreiben einer Turbinenvorrichtung und somit letztlich zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung 100 ist somit insbesondere Bestandteil eines solarthermischen Kraftwerks 102, beispielsweise eines solarthermischen Turmkraftwerks 104.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung 100 ist dabei insbesondere ein Turmreceiver 106.
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Insbesondere ist die Strahlungsempfängervorrichtung 100 an einer (nicht dargestellten) Turmspitze eines (nicht dargestellten) Turms des solarthermischen Turmkraftwerks 104 angeordnet.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung 100 umfasst insbesondere einen Aufnahmekörper 108, welcher einen Aufnahmebereich 109 umfasst. Der Aufnahmebereich 109 kann eben oder beliebig geformt sein. Beispielsweise kann der Aufnahmebereich 109 eine Öffnung 110 umfassen.
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Durch die Öffnung 110 ist ein Innenraum 112 des Aufnahmekörpers 108 zugänglich.
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Zur Aufnahme von Solarstrahlung ist insbesondere die in 1 durch Pfeile angedeutete Solarstrahlung durch die Öffnung 110 hindurch in den Innenraum 112 des Aufnahmekörpers 108 einstrahlbar, um letztlich die Energie der Solarstrahlung zum Erhitzen des Trägermediums zu nutzen.
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Der Aufnahmekörper 108 ist somit insbesondere als ein Hohlraumreceiver 114 ausgebildet.
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Im Betrieb der Strahlungsempfängervorrichtung 100 kann nicht vermieden werden, dass Solarstrahlung auch auf einen den Aufnahmebereich 109 umgebenden Bereich trifft.
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Da die Solarstrahlung üblicherweise stark fokussiert auf den Aufnahmekörper 108 gerichtet ist, kann die versehentlich nicht in den Innenraum 112 gelangende Solarstrahlung zu einer Beschädigung der Strahlungsempfängervorrichtung 100 führen.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung 100 umfasst daher eine Schutzvorrichtung 116, mittels welcher insbesondere eine Umgebung des Aufnahmebereichs 109 vor einer zu starken Belastung mit Solarstrahlung geschützt werden kann.
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Die Schutzvorrichtung 116 umfasst insbesondere mehrere Schutzelemente 118, welche gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt um den Aufnahmebereich 109 herum angeordnet sind.
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Die Schutzelemente 118 sind beispielsweise als Lamellen 120 ausgebildet.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Schutzelemente 118 aus einem porösen Material gebildet sind.
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Eine äußere Oberfläche 122 des Aufnahmekörpers 108 und/oder der Schutzelemente 118 kann beispielsweise mit einer Beschichtung 124 versehen sein.
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Die Beschichtung 124 kann beispielsweise strahlungsabsorbierend ausgebildet sein.
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Insbesondere ist mittels der Beschichtung 124 elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich, d.h. insbesondere Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen ungefähr 400 nm und ungefähr 700 nm, absorbierbar.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsempfängervorrichtung 100 eine Retroreflexionsvorrichtung 126 umfasst.
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Mittels einer solchen Retroreflexionsvorrichtung 126 kann insbesondere die nicht durch die Öffnung 110 in den Innenraum 112 gelangende Solarstrahlung in diejenige Richtung reflektiert werden, aus welcher die Solarstrahlung auf die Strahlungsempfängervorrichtung 100 trifft.
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Die Retroreflexionsvorrichtung 126 kann beispielsweise als eine retroreflektierende Beschichtung 124 auf der äußeren Oberfläche 122 des Aufnahmekörpers 108 und/oder der Schutzelemente 118 ausgebildet sein.
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Die Strahlungsempfängervorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
- Im Betrieb der Strahlungsempfängervorrichtung 100 wird beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Heliostatenfeldes Solarstrahlung fokussiert und durch die Öffnung 110 hindurch in den Innenraum 112 des Aufnahmekörpers 108 gerichtet. Die Strahlungsenergie wird zum Erhitzen eines Trägermediums genutzt, mittels welchem Prozesswärme bereitstellbar und/oder zur Stromerzeugung beispielsweise eine Turbinenvorrichtung antreibbar ist.
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Unvermeidlich ist im Betrieb der Strahlungsempfängervorrichtung 100, dass Solarstrahlung auch auf den die Öffnung 110 umgebenden Bereich der Strahlungsempfängervorrichtung 100 trifft.
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Insbesondere trifft Solarstrahlung auf die Schutzelemente 118 der Schutzvorrichtung 116.
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Dies führt einerseits dazu, dass die Schutzelemente 118 erhitzt werden.
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Andererseits führt dies dazu, dass bezüglich der Strahlungsrichtung hinter den Schutzelementen 118 angeordnete Bauteile der Strahlungsempfängervorrichtung 100 vor starker Solarstrahlung geschützt sind.
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Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, sind die Schutzelemente 118 insbesondere gestaffelt und hintereinanderliegend angeordnet sowie mehrseitig, insbesondere allseitig, mit Luft umströmbar.
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Die Anordnung und/oder Ausgestaltung der Schutzelemente 118 führt insbesondere dazu, dass ein Luftstrom (in 2 als massive Pfeile dargestellt), welcher quer, insbesondere senkrecht, zu einer Einstrahlrichtung 128 an dem Aufnahmekörper 108 vorbeiströmt, verlangsamt wird.
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Der Luftstrom muss nämlich insbesondere um die Schutzelemente 118 herum- oder durch die Schutzelemente 118 hindurchströmen, um letztlich an der Öffnung 110 des Aufnahmekörpers 108 vorbeizuströmen.
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Bereits durch diese Verlangsamung des Luftstroms kann ein Konvektionsverlust der Strahlungsempfängervorrichtung 100, d.h. der Verlust von Wärme durch Wärmeabfuhr mittels des Luftstroms, reduziert werden.
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Da die von dem Luftstrom umströmten oder durchströmten Schutzelemente 118 zudem mittels der Solarstrahlung aufgeheizt werden, wird der Luftstrom bei der Verlangsamung desselben vorzugsweise zugleich erhitzt.
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Auch dieses Erhitzen trägt zu einer Reduktion der Konvektionsverluste der Strahlungsempfängervorrichtung 100 bei.
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Schließlich kann mittels der Beschichtung 124 der Schutzelemente 118 und/oder des Aufnahmekörpers 108 vorzugsweise einerseits ermöglicht werden, dass lediglich ein geringer Anteil an Solarstrahlung überhaupt reflektiert und somit ein Großteil absorbiert wird.
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Insbesondere dann, wenn die Beschichtung 124 eine Retroreflexionsvorrichtung 126 bildet, kann vorzugsweise andererseits gewährleistet werden, dass die Strahlung in diejenige Richtung reflektiert wird, aus welcher sie auf die Strahlungsempfängervorrichtung 100 trifft (in 2 durch die gestrichelten Pfeile dargestellt). Eine Blendwirkung der Strahlungsempfängervorrichtung 100 kann hierdurch vorzugsweise wirksam reduziert werden.
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Eine in 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Strahlungsempfängervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Strahlungsempfängervorrichtung 100 eine Konzentratorvorrichtung 130 umfasst, welche einen Sekundärkonzentrator 132 bildet.
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Das (nicht dargestellte) Heliostatenfeld ist dabei insbesondere ein Primärkonzentrator, mittels welchem die von der Sonne abgestrahlte Solarstrahlung auf die Strahlungsempfängervorrichtung 100 fokussiert wird.
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Mittels der Konzentratorvorrichtung 130 kann dann eine weitere Fokussierung erfolgen, um insbesondere nicht unmittelbar in die Öffnung 110 des Aufnahmekörpers 108 der Strahlungsempfängervorrichtung 100 hineingerichtete Solarstrahlung umlenken und letztlich doch durch die Öffnung 110 hindurch in den Aufnahmekörper 108 einleiten zu können.
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Die Konzentratorvorrichtung 130 umfasst hierzu insbesondere ein oder mehrere Spiegelelemente 134.
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Das eine oder die mehreren Spiegelelemente 134 können beispielsweise Schutzelemente 118 einer Schutzvorrichtung 116 bilden.
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Da die Spiegelelemente 134 im Betrieb der Strahlungsempfängervorrichtung 100 thermisch stark beansprucht werden, kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsempfängervorrichtung 100 eine Kühlvorrichtung 136 zur Kühlung des einen oder der mehreren Spiegelelemente 134 umfasst.
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Die Kühlvorrichtung 136 ist insbesondere eine aktive Kühlvorrichtung 136, mittels welcher insbesondere ein Kühlfluid zu den zu kühlenden Objekten, insbesondere den Spiegelelementen 134, zuführbar ist.
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Auch die Spiegelelemente 134 sind vorzugsweise mit einem Luftstrom umströmbar, um diesen Luftstrom einerseits abzubremsen und andererseits zu erhitzen. Hierdurch können auch bei der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Strahlungsempfängervorrichtung 100 Konvektionsverluste reduziert werden.
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Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Strahlungsempfängervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen von Strahlungsempfängervorrichtungen 100 können einzelne oder mehrere Merkmale der vorstehend beschriebenen Strahlungsempfängervorrichtung 100 beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann eine Strahlungsempfängervorrichtung 100, welche mehrere Schutzelemente 118 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst, zusätzlich mit einer Konzentratorvorrichtung 130 gemäß der zweiten Ausführungsform versehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Strahlungsempfängervorrichtung
- 102
- solarthermisches Kraftwerk
- 104
- solarthermisches Turmkraftwerk
- 106
- Turmreceiver
- 108
- Aufnahmekörper
- 109
- Aufnahmebereich
- 110
- Öffnung
- 112
- Innenraum
- 114
- Hohlraumreceiver
- 116
- Schutzvorrichtung
- 118
- Schutzelement
- 120
- Lamelle
- 122
- äußere Oberfläche
- 124
- Beschichtung
- 126
- Retroreflexionsvorrichtung
- 128
- Einstrahlrichtung
- 130
- Konzentratorvorrichtung
- 132
- Sekundärkonzentrator
- 134
- Spiegelelement
- 136
- Kühlvorrichtung
