DE102015010888A1 - Solar thermal power plant - Google Patents

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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Abstract

Solarwärmekraftwerk mit wenigstens einer mit dem Sonnenstand verschwenkbaren Parabolspiegelrinne (10), einem in deren Brennachse verlaufenden, von einem Medium durchströmten Absorberrohr (12) mit einem Eingang (12a) und einem Ausgang (12b), einer unter Nutzung der von dem Medium aufgenommenen Wärme angetriebenen Turbine (14) mit einem Eingang (14a) und einem Ausgang (14b) und einem von der Turbine (14) angetriebenen elektrischen Generator (15), wobei die wenigstens Parabolspiegelrinne (10) um das unbeweglich montierte Absorberrohr (12) herum verschwenkbar ist, ein Wärmetauscher (16) mit einem Primäreingang (16a) und einem Primärausgang (16b) und einem Sekundäreingang (16c) und einem Sekundärausgang (16d) vorgesehen ist, ein Niederdruck-Wasserkreislauf (18) Wasserdampf durch das wenigstens eine Absorberrohr (12), von dessen Ausgang (12b) zu dem Primäreingang (16a) des ersten Wärmetauschers (16) und von dessen Primärausgang (16b) wenigstens mittelbar zurück zu dem Eingang (12a) des wenigstens einen Absorberrohrs (12) führt, vorgesehen ist, ein Hochdruck-Kreislauf (20), der das in dem Wärmetauscher (16) erhitzte Medium von dem Sekundärausgang (16d) zu dem Eingang (14a) der Turbine (14) und von deren Ausgang (14b) wenigstens mittelbar zurück zu dem Sekundäreingang (16c) des Wärmetauschers (16) führt, vorgesehen ist und ein Wärmespeicher (22) mit einem Primäreingang (22a), einem Primärausgang (22b), einem Sekundäreingang (22c) und einem Sekundärausgang (22d), wobei der Primäreingang (22a) mit dem Ausgang (16b) des Wärmetauschers (16) und der Primärausgang (22b) mit dem Eingang (12a) des Absorberrohrs (12) und der Sekundäreingang (22c) mit dem Ausgang (14b) der Turbine (14) verbunden ist und der Sekundärausgang (22d) mit dem Sekundäreingang (16c) des Wärmetauschers (16) verbunden ist, vorgesehen ist.Solar thermal power plant with at least one pivotable with the sun parabolic mirror groove (10) extending in the focal axis, flowed through by a medium absorber tube (12) having an input (12a) and an output (12b), one driven by the heat absorbed by the medium heat A turbine (14) having an inlet (14a) and an outlet (14b) and an electric generator (15) driven by the turbine (14), wherein the at least parabolic mirror groove (10) is pivotable about the immovably mounted absorber tube (12); a heat exchanger (16) having a primary inlet (16a) and a primary outlet (16b) and a secondary inlet (16c) and a secondary outlet (16d) is provided, a low-pressure water cycle (18) steam through the at least one absorber tube (12), from its output (12b) to the primary input (16a) of the first heat exchanger (16) and of the primary output (16b) at least indirectly back to the input (12 a) the at least one absorber tube (12) leads, is provided, a high-pressure circuit (20) of the in the heat exchanger (16) heated medium from the secondary outlet (16 d) to the input (14 a) of the turbine (14) and from the output (14b) leads at least indirectly back to the secondary input (16c) of the heat exchanger (16), is provided and a heat storage (22) having a primary input (22a), a primary output (22b), a secondary input (22c) and a Secondary outlet (22d), wherein the primary inlet (22a) to the outlet (16b) of the heat exchanger (16) and the primary outlet (22b) to the inlet (12a) of the absorber tube (12) and the secondary input (22c) to the output (14b ) of the turbine (14) is connected and the secondary outlet (22d) to the secondary input (16c) of the heat exchanger (16) is connected, is provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarwärmekraftwerk mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a solar thermal power plant having the features of the preamble of claim 1.

Solarwärmekraftwerke der eingangs genannten Art sind bekannt. Bei Ihnen wird das in der Brennachse der Parabolspiegelrinne mit dieser dem Sonnenstand entsprechend verschwenkt, das das Absorberrohr durchströmende Medium ist ein Thermoöl.Solar thermal power plants of the type mentioned are known. For you, this is pivoted in accordance with the position of the sun in the focal axis of the parabolic mirror channel, and the medium flowing through the absorber tube is a thermal oil.

Bei Verwendung eines Thermoöls aber sind die erreichbaren Temperaturen aber begrenzt, bei der Verwendung von überhitztem Wasserdampf sind die erreichbaren Temperaturen höher, es stellen sich aber dann Probleme, wenn das Absorberrohr mit der Parabolspiegelrinne verschwenkt wird, da dann Gelenke in den Fluidleitungen erforderlich sind.When using a thermal oil, however, the achievable temperatures are limited, with the use of superheated steam, the achievable temperatures are higher, but there are problems when the absorber tube is pivoted with the parabolic mirror groove, since then joints in the fluid lines are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Solarwärmekraftwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Verwendung von überhitztem Wasserdampf als das Absorberrohr durchströmende Medium erlaubt.The invention has for its object to provide a solar thermal power plant of the type mentioned, which allows the use of superheated steam as the absorber tube flowing medium.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, die Merkmale des Anspruchs 1 geben eine bevorzugte Ausgestaltung an.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1, the features of claim 1 indicate a preferred embodiment.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung erläutert, deren beide Figuren schematische Wiedergaben des Solarkraftwerks darstellen.The invention will be explained below with reference to a schematic drawing, the two figures represent schematic representations of the solar power plant.

Das Solarkraftwerk besteht aus einer Parabolspiegelrinne 10, in deren Brennachse ein – in bekannter Weise – geschwärztes Absorberrohr 12, das von einem zur Erhöhung der Wärmegewinnung dienenden Glasrohr umgeben wird.The solar power plant consists of a parabolic mirror trough 10 , in the focal axis of a - in a known manner - blackened absorber tube 12 which is surrounded by a serving to increase the heat recovery glass tube.

Überhitzter Wasserdampf wird an dem Eingang 12a des Absorberrohr in dieses eingedüst und von dem Ausgang 12b des Absorberrohres 12 zu dem Primäreingang 16a eines Wärmetauschers 16 geführt. Von dem Primärausgang 16b des Wärmetauschers 16 wird der überhitzte Wasserdampf, der in dem ersten Wärmetauscher 16 einen Großteil seiner Wärmeenergie abgegeben hat, dem Primareingang 22a eines Wärmespeichers 22 zugeführt. Der Primärausgang 22b des Wärmespeichers ist wiederum mit dem Eingang des Absorberrohrs 12 verbunden. Das Absorberrohr 12, die Primärseite des ersten Wärmetauschers 16 und die Primärseite des zweiten Wärmetauschers 22 bilden so einen Niederdruck-Wasserkreislauf 18.Superheated steam gets to the entrance 12a the absorber tube is injected into this and from the output 12b of the absorber tube 12 to the primary entrance 16a a heat exchanger 16 guided. From the primary exit 16b of the heat exchanger 16 is the superheated steam in the first heat exchanger 16 a large part of its heat energy, the primary entrance 22a a heat storage 22 fed. The primary exit 22b the heat accumulator is in turn connected to the inlet of the absorber tube 12 connected. The absorber tube 12 , the primary side of the first heat exchanger 16 and the primary side of the second heat exchanger 22 thus form a low-pressure water cycle 18 ,

Der Eingang 14a einer Turbine 14 wird von dem Sekundärausgang 16d des Wärmetauschers 16 gespeist. Der Ausgang 14b der zweiten Turbine führt zu dem Sekundärgang 22c des Wärmespeichers 22, dessen Primärausgang 22b wiederum zu dem Sekundäreingang 16c des Wärmetauschers 16 führt. Die Turbine 14, die Sekundärseite des Wärmetauschers 22 und die Sekundärseite des Wärmetauschers 16 bilden so einen Hochdruck-Wärmekreislauf 20.The entrance 14a a turbine 14 is from the secondary exit 16d of the heat exchanger 16 fed. The exit 14b the second turbine leads to the secondary gear 22c the heat storage 22 , its primary output 22b turn to the secondary input 16c of the heat exchanger 16 leads. The turbine 14 , the secondary side of the heat exchanger 22 and the secondary side of the heat exchanger 16 thus form a high-pressure heat cycle 20 ,

Bei dem Betrieb wird überhitzter Wasserdampf mit einer relativ geringen Temperatur in den Eingang 12a des Wärmeabsorbers 12 eingedüst. In dem von der Sonnenstrahlung beaufschlagten Absorberrohr 12 wird dieser Dampf hoch erhitzt (vorzugsweise auf mehr als 500°C), wobei durch die Steuerung der Menge des am Eingang 12a in das Absorberrohr 12 eingedüsten Wasserdampfs sichergestellt ist, dass der Druck im ersten Wasserkreislauf 18 nicht über beispielsweise 5 bar steigt.During operation, superheated steam at a relatively low temperature is introduced into the inlet 12a of the heat absorber 12 injected. In the acted upon by the solar radiation absorber tube 12 this steam is heated to a high temperature (preferably to more than 500 ° C), whereby by controlling the amount of the input 12a in the absorber tube 12 Steamed steam ensures that the pressure in the first water cycle 18 does not rise above, for example, 5 bar.

In dem Wärmetauscher 16 wird ein Großteil der Wärme aus dem Wasserkreislauf 18 auf den zweiten Wärmekreislauf 20 übertragen. Der dabei in dem Wasserkreislauf 20 entstehende, über die Menge des in den ersten Wärmetauscher 16 eingedüsten Wassers einstellbare Druck ist erheblich höher als der Druck, in dem ersten Wasserkreislauf 18, er ist mit beispielsweise 500 bar ausreichend hoch, um die Turbine 14 zu betreiben.In the heat exchanger 16 Much of the heat comes from the water cycle 18 on the second heat cycle 20 transfer. The case in the water cycle 20 arising, about the amount of in the first heat exchanger 16 Injected water adjustable pressure is considerably higher than the pressure in the first water cycle 18 , he is sufficiently high, for example, 500 bar to the turbine 14 to operate.

Der nach Abgabe seiner Energie aus dem Ausgang 14b der Turbine 14 austretende entspannte Wasserdampf wärmt in dem Wärmespeicher 22 den durch dessen Primärseite hindurch geführten Wasserdampf auf, der sodann entsprechend vorgewärmt wieder dem Eingang 12a des Absorberrohrs 12 zugeführt wird. Ein – nicht dargestellter – Wassertank dient dazu, die Wassermenge und den Wasserdruck in den beiden Kreisläufen 18, 20 aufrecht zu erhalten.After releasing his energy from the output 14b the turbine 14 Exiting relaxed steam warms in the heat storage 22 the guided through the primary side water vapor, which then preheated accordingly back to the entrance 12a of the absorber tube 12 is supplied. A - not shown - water tank serves to the amount of water and the water pressure in the two circuits 18 . 20 to maintain.

Die Turbine 14 treibt – in bekannter Weise – einen elektrischen Generator 15 an.The turbine 14 drives - in a known manner - an electric generator 15 at.

Der Wärmespeicher 22 kann mit einem Wärme speichernden Material gefüllt sein, wodurch der Betrieb der Turbine auch bei einer vorüber gehenden Verschattung der Parabolspiegelrinne bewirkt werden kann.The heat storage 22 can be filled with a heat-storing material, whereby the operation of the turbine can be effected even with a temporary shading of the parabolic mirror groove.

Die hier vorgeschlagene Ausbildung eines Solarkraftwerks erlaubt die Verwendung von überhitztem Wasserdampf als das Absorberrohr durchströmende Medium. Der Druck in dem das Absorberrohr durchströmenden ersten Wasserkreislauf ist dabei relativ begrenzt, der Druck in dem die Turbine antreibenden zweiten Wasserkreislauf ist dagegen ausreichend hoch, um die Turbine anzutreiben. Die von dem Absorberrohr aufgenommen Wärmeenergie wird mit einem hohen Wirkungsgrad in elektrische Energie gewandelt.The proposed design of a solar power plant allows the use of superheated steam as the absorber tube flowing medium. The pressure in the absorber tube flowing through the first water cycle is relatively limited, the pressure in the turbine driving the second water cycle, however, is sufficiently high to drive the turbine. The heat energy absorbed by the absorber tube is converted into electrical energy with high efficiency.

Claims (2)

Solarwärmekraftwerk mit wenigstens einer mit dem Sonnenstand verschwenkbaren Parabolspiegelrinne (10), einem in deren Brennachse verlaufenden, von einem Medium durchströmten Absorberrohr (12) mit einem Eingang (12a) und einem Ausgang (12b), einer unter Nutzung der von dem Medium aufgenommenen Wärme angetriebenen Turbine (14) mit einem Eingang (14a) und einem Ausgang (14b) und einem von der Turbine (14) angetriebenen elektrischen Generator (15), dadurch gekennzeichnet, dass – die wenigstens Parabolspiegelrinne (10) um das unbeweglich montierte Absorberrohr (12) herum verschwenkbar ist, – ein erster Wärmetauscher (16) mit einem Primäreingang (16a) und einem Primärausgang (16b) und einem Sekundäreingang (16c) und einem Sekundärausgang (16d) vorgesehen ist, – ein Niederdruck-Wasserkreislauf (18) Wasserdampf durch das wenigstens eine Absorberrohr (12), von dessen Ausgang (12b) zu dem Primäreingang (16a) des Wärmetauschers (16) und von dessen Primärausgang (16b) wenigstens mittelbar zurück zu dem Eingang (12a) des wenigstens einen Absorberrohrs (12) führt, vorgesehen ist – ein Hochdruck-Kreislauf (20), der ein in dem Wärmetauscher (16) erhitzte Medium von dem Sekundärausgang (16d) des Wärmetauschers (16) zu dem Eingang (14a) der Turbine (14) und von deren Ausgang (14b) wenigstens mittelbar zurück zu dem Sekundäreingang (16c) des Wärmetauschers (16) führt, vorgesehen ist und – ein Wärmespeicher (22) mit einem Primäreingang (22a), einem Primärausgang (22b), einem Sekundäreingang (22c) und einem Sekundärausgang (22d), wobei der Primäreingang (22a) mit dem Ausgang (16b) des Wärmetauschers (16) und der Primärausgang (22b) mit dem Eingang (12a) des Absorberrohrs (12) und der Sekundäreingang (22c) mit dem Ausgang (14b) der Turbine (14) verbunden ist und der Sekundärausgang (22d) mit dem Sekundäreingang (16c) des Wärmetauschers (16) verbunden ist, vorgesehen ist.Solar thermal power plant with at least one pivotable with the sun parabolic dish ( 10 ), extending in the focal axis, through which flows through a medium absorber tube ( 12 ) with an input ( 12a ) and an output ( 12b ), a turbine driven by the heat absorbed by the medium ( 14 ) with an input ( 14a ) and an output ( 14b ) and one of the turbine ( 14 ) powered electric generator ( 15 ), characterized in that - the at least parabolic trough ( 10 ) around the immovably mounted absorber tube ( 12 ) is pivotable around, - a first heat exchanger ( 16 ) with a primary input ( 16a ) and a primary output ( 16b ) and a secondary input ( 16c ) and a secondary output ( 16d ), - a low-pressure water cycle ( 18 ) Water vapor through the at least one absorber tube ( 12 ), from whose output ( 12b ) to the primary entrance ( 16a ) of the heat exchanger ( 16 ) and its primary output ( 16b ) at least indirectly back to the entrance ( 12a ) of the at least one absorber tube ( 12 ), is provided - a high pressure circuit ( 20 ), one in the heat exchanger ( 16 ) heated medium from the secondary outlet ( 16d ) of the heat exchanger ( 16 ) to the entrance ( 14a ) of the turbine ( 14 ) and their output ( 14b ) at least indirectly back to the secondary input ( 16c ) of the heat exchanger ( 16 ), is provided, and - a heat storage ( 22 ) with a primary input ( 22a ), a primary output ( 22b ), a secondary input ( 22c ) and a secondary output ( 22d ), the primary input ( 22a ) with the output ( 16b ) of the heat exchanger ( 16 ) and the primary output ( 22b ) with the entrance ( 12a ) of the absorber tube ( 12 ) and the secondary input ( 22c ) with the output ( 14b ) of the turbine ( 14 ) and the secondary output ( 22d ) with the secondary input ( 16c ) of the heat exchanger ( 16 ) is provided is provided. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kreislauf (18) eine erste Speisepumpe (25) und der zweite Kreislauf (20) eine zweite Speisepumpe (26) aufweist.Solar power plant according to claim 1, characterized in that the first circuit ( 18 ) a first feed pump ( 25 ) and the second cycle ( 20 ) a second feed pump ( 26 ) having.
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