DE102016218372A1 - Parabolrinnenkollektormodul mit strahlungsoptimiertem Absorberrohr - Google Patents

Parabolrinnenkollektormodul mit strahlungsoptimiertem Absorberrohr Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Parabolrinnenkollektormodul (1) mit einem von einem Hüllrohr (3) umgebenden Absorberrohr (5) mit einer Mittelachse (7) und mit einem Solarstrahlung auf das Absorberrohr fokussierenden Parabolreflektor mit einer Reflektorfläche. An einer Außenfläche (3c) des Hüllrohres (3) oder oberhalb der Außenfläche (3c) des Hüllrohres (3) ist in einem ersten Randbereich (3a) des Hüllrohres (3) eine erste Strahlungsumlenkvorrichtung (9a) angeordnet, über die direkte Sonnenstrahlung (102) auf das Absorberrohr (5) lenkbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Parabolrinnenkollektormodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Parabolrinnenkollektormodule werden zu Parabolrinnenkollektoreinheiten zusammengesetzt, wobei mehrere Parabolrinnenkollektoreinheiten ein solarthermisches Kraftwerk bilden.
  • Solarthermische Kraftwerke nutzen die Energie des Sonnenlichts zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums, wobei die Wärme häufig zur Stromerzeugung genutzt wird. Die Solarstrahlung wird mittels optischer Konzentratoren auf einen Absorber fokussiert, in welchem das Wärmeträgermedium zirkuliert. Die optischen Konzentratoren stellen den größten Investitionsposten von solarthermischen Kraftwerken dar und beeinflussen deren Wirkungsgrad maßgeblich.
  • Bekannte solarthermische Kraftwerke weisen Parabolrinnenkollektoren auf. Ein Parabolrinnenkollektor enthält eine langgestreckte Kollektorstruktur mit parabelförmigem Querschnitt. Typische Aperaturöffnungen betragen 5 bis 7 m. Einzelne Parabolrinnenkollektormodule, die auch solar collector elements (SCE) genannt werden, haben eine Länge von ca. 12 m. Mehrere derartige Module werden zu Parabolrinnenkollektoreinheiten zusammengesetzt, die im Allgemeinen in Nordsüdrichtung ausgerichtet sind.
  • Die Reflektorfläche des Parabolreflektors eines Parabolrinnenkollektormoduls fokusiert Solarstrahlung auf ein Absorberrohr, das zumeist schwarz ausgebildet ist. Ein äußeres Hüllrohr, beispielsweise ein Glashüllrohr, umschließt das Absorberrohr, um Wärmeverluste zu reduzieren. Die einfallende Solarstrahlung wird von dem Parabolreflektor reflektiert und gelangt durch das Glashüllrohr auf das Absorberrohr, welches sich in der Fokallinie des Parabolrinnenkollektormoduls befindet. Die konzentrierte Solarstrahlung wird von dem Absorberrohr absorbiert.
  • Da sich das Absorberrohr in Einstrahlungsrichtung vor der Reflektorfläche des Parabolreflektors befindet, d. h. zwischen der Sonne und der Reflektorfläche, tritt ein kleiner Anteil der einfallenden solaren Strahlung direkt von vorne auf das Absorberrohr, ohne dass dieser Strahlungsanteil reflektiert wird.
  • Etwa 55% dieser ”direkten Strahlung” kann von Receivern absorbiert werden, nämlich der Anteil der Strahlung, der nach Durchgang durch das Hüllrohr auf das Absorberrohr trifft. Etwa 45% der direkten Strahlung kann nicht oder nur zu einem geringen Anteil genutzt werden, da die Strahlung nach dem Durchgang durch das Gasrohr am Absorberrohr vorbei geht. Aufgrund von Brechungseinflüssen durch das Hüllrohr ist der Richtungswinkel dieser Strahlung verändert, so dass eine Konzentration durch die Reflektorfläche des Parabolreflektors nicht möglich ist. Somit entstehen Verluste, die sich negativ auf den Wirkungsgrad auswirken.
  • Auch kann es vorkommen, dass von einem Teil der Reflektorfläche des Parabolreflektors reflektierte Strahlung das Absorberrohr verfehlt. Dieses Phänomen tritt insbesondere im äußeren Randbereich der Reflektorfläche auf, da sich in diesem Bereich Spiegelfehler stärken auswirken als im Innenbereich der Reflektorfläche.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Parabolrinnenkollektormodul zu schaffen, das einen höheren Wirkungsgrad aufweist, indem ein größerer Anteil der direkten Strahlung oder bzw. der von der Reflektorfläche reflektierten Strahlung nutzbar ist.
  • Die Erfindung ist definiert durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormodul mit einem von einem Hüllrohr umgebenen Absorberrohr mit einer Mittelachse und mit einem Solarstrahlung auf das Absorberrohr fokussierenden Parabolreflektor mit einer Reflektorfläche ist vorgesehen, dass an einer Außenfläche des Hüllrohres oder oberhalb der Außenfläche des Hüllrohres in einem ersten Randbereich des Hüllrohres eines Strahlungsumlenkvorrichtung angeordnet ist, über die die direkte Sonnenstrahlung auf das Absorberrohr lenkbar ist. Durch die erfindungsgemäße Strahlungsumlenkvorrichtung wird somit erreicht, dass direkte Sonnenstrahlung, die normalerweise auf den Randbereich des Hüllrohres treffen würde und nach Durchgang durch das Hüllrohr an dem Absorberrohr vorbeigeht, auf das Absorberrohr umgelenkt wird. Somit kann dieser Anteil der Strahlung, der ansonsten nicht oder nur zu einem geringen Teil für die Erwärmung des Absorberrohres genutzt werden könnte, genutzt werden, so dass das Parabolrinnenkollektormodul einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Module besitzt. Die Strahlungsumlenkvorrichtung ist bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem diese an der Außenfläche des Hüllrohres angeordnet ist, an der oberen Hälfte des Hüllrohres angeordnet, d. h. die Hälfte, die die von dem Parabolreflektor in seiner Grundstellung abgewandte Seite. Die Grundstellung des Parabolreflektors ist die Stellung des höchsten Sonnenstandes, d. h. die Stellung, bei dem der Parabolreflektor symmetrisch zu einer durch die Mittelachse des Absorberrohres verlaufenden vertikalen Ebene angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in einem zweiten, dem ersten Randbereich gegenüberliegenden Randbereich des Hüllrohres, eine zweite Strahlungsumlenkvorrichtung angeordnet ist. Die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung ist vorzugsweise um bezüglich einer durch die Mittelachse des Absorberrohres verlaufende vertikale Ebene symmetrisch zu der ersten Strahlungsumlenkvorrichtung ausgebildet.
  • Mittels der zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung kann ein weiterer Strahlungsanteil, der auf den zweiten Randbereich des Hüllrohres trifft und nach Durchgang durch diesen normalerweise nicht auf das Absorberrohr trifft, auf das Absorberrohr umgelenkt werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste und/oder der zweite Randbereich eine Breite b in horizontaler Richtung aufweisen, die der Differenz des Außenradius rH des Hüllrohres zu dem Außenradius rA des Absorberrohres entspricht.
  • Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Strahlungsumlenkvorrichtung über die gesamte Breite des ersten Randbereichs erstreckt und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung über die gesamte Breite des zweiten Randbereichs.
  • Dadurch wird sichergestellt, dass die gesamte direkt auf den ersten und/oder zweiten Randbereich einfallende Solarstrahlung von der ersten bzw. zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung umgelenkt und auf das Absorberrohr abgelenkt wird.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung mindestens eine sich in Längsrichtung des Hüllrohres erstreckende Spiegelleiste aufweist. Mittels der sich in Längsrichtung des Hüllrohres erstreckenden Spiegelleiste lässt sich in vorteilhafter Weise direkt auf die erste bzw. zweite Strahlungsumlenkvorrichtung einfallende Strahlung auf das Absorberrohr ablenken, indem die Solarstrahlung mittels der Spiegelleiste reflektiert wird.
  • Dabei weist die mindestens eine Spiegelleiste vorzugsweise eine in Breitenrichtung der Spiegelleiste in Richtung zu dem Absorberrohr zur Horizontalen geneigte Spiegelfläche auf. Mittels einer derartig angeordneten Spiegelleiste lässt sich in vorteilhafter Weise Solarstrahlung, die nahezu vertikal auf das Hüllrohr trifft, mittels der Spiegelfläche der Spiegelleiste auf das Absorberrohr ablenken.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung mehrere sich in Längsrichtung des Hüllrohres erstreckende Spiegelleisten aufweist, die jeweils eine in Breitenrichtung der jeweiligen Spiegelleiste in Richtung zu dem Absorberrohr zur Horizontalen geneigte Spiegelfläche aufweisen. Die Spiegelleisten sind vorzugsweise an der Außenfläche des Hüllrohres angeordnet. Mittels mehrerer Spiegelleisten lässt sich in besonders vorteilhafter Weise die im gesamten ersten bzw. zweiten Randbereich auf das Hüllrohr direkt auftreffende Solarstrahlung in Richtung zu dem Absorberrohr reflektieren.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass mehrere der Spiegelleisten gemeinsam in eine Glasleiste eingefasst sind. Auf diese Weise sind die verschiedenen Spiegelleisten in vorteilhafter Weise fixierbar und können gleichzeitig an dem Hüllrohr angeordnet werden. Die Glasleiste schützt darüber hinaus die Spiegelflächen der Spiegelleisten gegen Umwelteinflüsse.
  • Mittels der Glasleiste können die Spiegelleisten darüber hinaus auf einfache Art und Weise an dem Hüllrohr befestigt werden, indem die Glasleiste beispielsweise aufgeklebt wird. Ferner wird die Reinigung der Strahlungsumlenkvorrichtung vereinfacht, da lediglich die Oberfläche der Glasleiste gereinigt werden muss und nicht jede Spiegelfläche jeder Spiegelleiste.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Breiten der Spiegelflächen der Spiegelleisten unterschiedlich sind und die Breite bei den zu einem äußeren Rand des Hüllrohres hin angeordneten Spiegelleisten zunimmt.
  • Durch die unterschiedlichen Breiten wird erreicht, dass die Spiegelleisten benachbarte Spiegelflächen allenfalls zum Teil verschatten, so dass erreicht wird, dass auf zumindest einen Teil der Spiegelflächen jeder Spiegelleiste Solarstrahlung auftrifft.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Neigungswinkel zur Horizontalen der Spiegelflächen der Spiegelleisten unterschiedlich sind und die Neigung bei den zu einem äußeren Rand des Hüllrohres hin angeordneten Spiegelleisten abnimmt. Dadurch wird erreicht, dass die auf die Spiegelflächen der Spiegelleisten auftreffend Solarstrahlung in vorteilhafter Weise in Richtung zu dem Absorberrohr reflektiert wird.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Abstände zwischen den benachbarten Spiegelleisten unterschiedlich sind, wobei die Abstände zwischen den zu einem äußeren Rand des Hüllrohres hin angeordneten Spiegelleisten zunehmen. Dadurch kann erreicht werden, dass die benachbarten Spiegelleisten sich nicht gegenseitig verschatten.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Spiegelleiste und/oder eine Spiegelfläche der Spiegelleiste oberhalb der Außenfläche des Hüllrohres angeordnet sind. Dadurch kann die Spiegelleiste unabhängig von dem Hüllrohr ausgebildet werden.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Spiegelleiste eine zweite, dem Hüllrohr zugewandte Spiegelfläche aufweist. Die zweiten Spiegelflächen bilden einen Sekundärreflektor für von einem äußeren Rand der Reflektorfläche des Parabolreflektors reflektierte Solarstrahlung. Auf die Randbereiche der Reflektorfläche des Parabolreflektors auftreffende Solarstrahlung verfehlt häufig nach der Reflektion das Absorberrohr. Mittels der zweiten Spiegelflächen kann ein Teil dieser Solarstrahlung in Richtung auf das Absorberrohr reflektiert werden und kann somit ebenfalls für die Erwärmung des Absorberrohres genutzt werden.
  • Die zweite Spiegelfläche kann einen gekrümmten Verlauf aufweisen, wobei die Krümmung in gleicher Richtung verläuft wie die Krümmung der Außenfläche des Hüllrohres. Dadurch wird die von den zweiten Spiegelflächen reflektierte Strahlung konzentriert.
  • Grundsätzlich ist auch ein gerader Verlauf der zweiten Spiegelflächen verwirklichbar.
  • Das Vorsehen einer dem Hüllrohr zugewandten Spiegelfläche hat auch unabhängige erfinderische Bedeutung und ist unabhängig von einer Umlenkvorrichtung für die direkte Solarstrahlung, wie beispielsweise der Spiegelleiste, verwirklichbar.
  • Somit sind auch Parabolrinnenkollektormodule mit einer Strahlungsumlenkvorrichtung in einem ersten Randbereich und/oder einer zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung in einem zweiten Randbereich Teil der Erfindung, die lediglich eine dem Hüllrohr zugewandte Spiegelfläche aufweisen. Diese Spiegelfläche kann einen geraden oder gekrümmten Verlauf aufweisen.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung an einer Ständerung für das Absorberrohr befestigt sind. Auf diese Weise können die erste und/oder zwei Strahlungsumlenkvorrichtung in vorteilhafter Weise sehr stabil ausgebildet sein und deren Gewicht muss nicht durch das Absorberrohr bzw. das Hüllrohr getragen werden.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass das Absorberrohr über eine Gleithalterung an der ersten und/oder zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung befestigt ist. Mit anderen Worten: Die Strahlungsumlenkvorrichtung bildet Teil der Halterung und Lagerung des Absorberrohres. Die Lagerung kann beispielsweise über Gleitschienen erfolgen. Mittels der Lagerung kann die durch Erwärmung oder Abkühlung entstehende axiale Bewegung des Absorberrohres ausgeglichen werden.
  • Die Erfindung kann auch vorsehen, dass die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung eine sich in Längsrichtung des Hüllrohres erstreckende Linsenleiste aufweist, die aus mindestens einer linearen Fresnel-Linse besteht.
  • Mittels einer derartigen Strahlungsumlenkvorrichtung ist die direkt auf die Strahlungsumlenkvorrichtung auftreffende Solarstrahlung auf die Absorberrohre umlenkbar. Selbstverständlich kann auch eine Kombination aus einer linearen Fresnel-Linse und einer oder mehreren Spiegelleisten vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Glasleiste, die eine oder mehrere Spiegelleisten aufweist, in eine Fresnel-Linse übergehen. Dadurch können, je nach Anforderung, unterschiedliche Designs von Strahlungsumlenkvorrichtungen geschaffen werden.
  • Die Erfindung hat grundsätzlich den Vorteil, dass mittels der Strahlungsumlenkvorrichtung der obere Bereich des Absorberrohres zusätzlich zu der direkt auftreffenden direkten Solarstrahlung bestrahlt wird. Dadurch kann der am Absorberrohr auftretende Temperaturunterschied zwischen diesem oberen Bereich und dem unteren, durch reflektierte Solarstrahlung des Parabolreflektors bestrahlte Bereich reduziert werden, so dass Probleme, die aufgrund der Temperaturverteilung am Absorberrohr entstehen können, verringert werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls,
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls,
  • 4 eine Abwandlung des in 3 dargestellten erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls, bei dem die erste und die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung eine Gleithalterung für das Absorberrohr bilden und
  • 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls.
  • In den 1 bis 5 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls 1 gezeigt. Die Parabolrinnenkollektormodule weisen jeweils ein von einem Hüllrohr 3 umgebendes Absorberrohr 5 auf. Das Absorberrohr 5 weist eine Mittelachse 7 auf. Mittels eines nicht dargestellten Parabolreflektors mit einer Reflektorfläche wird Solarstrahlung auf das Absorberrohr 5 reflektiert. Die reflektierte Solarstrahlung 100 ist in 1 schematisch angedeutet.
  • Das Hüllrohr 3 weist einen ersten Randbereich 3a und einen zweiten Randbereich 3b auf. Die Randbereiche 3a, 3b sind dabei die Bereiche des Hüllrohres 3, die theoretisch bei einer vertikalen Bestrahlung von oben unter Vernachlässigung der Brechungseffekte des Hüllrohres von der Solarstrahlung durchstrahlt werden, ohne auf das Absorberrohr 5 zu treffen. Die ersten und zweiten Randbereiche 3a, 3b weisen somit eine Breite b auf, die die Differenz des Außenradius rH des Hüllrohres zu dem Außenradius rA des Absorberrohres entspricht.
  • Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Parabolrinnenreflektors ist im ersten Randbereich 3a des Hüllrohres eine erste Strahlungsumlenkvorrichtung 9a und im zweiten Randbereich 3b eine zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9b angeordnet. Die erste und die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b sind symmetrisch zu einer vertikal durch die Mittelachse 7 verlaufende Ebene 7a angeordnet.
  • Die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b weisen jeweils mehrere sich in Längsrichtung des Hüllrohres 3 erstreckende Spiegelleisten 11 auf. Die Spiegelleisten 11 sind in eine Glasleiste 13 eingefasst, die auf die Außenfläche 3c des Hüllrohres 3 aufgeklebt ist.
  • Die Spiegelleisten 11 weisen jeweils eine Spiegelfläche 11a, die in Breitenrichtung der Spiegelleiste 11 in Richtung zu dem Absorberrohr 5 hin zur Horizontalen geneigt sind. Die Neigung nimmt dabei zu den äußeren Spiegelleisten 11 hin ab. Ferner weisen die Spiegelleisten 11 unterschiedlich Abstände auf, wobei die Abstände zu den äußeren Spiegelleisten 11 hin zunehmen. Auch die Breite der Spiegelleisten ist unterschiedlich, wobei die Breite zu den äußeren Spiegelleisten 11 hin zunimmt. Dadurch wird erreicht, dass zwei benachbarte Spiegelleisten sich nicht oder nur geringfügig verschatten.
  • Die direkt auf den ersten und den zweiten Randbereich 3a, 3b und somit auf die erste und die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b direkt auftreffende Solarstrahlung wird von den Spiegelflächen 11a der Spiegelleisten 11 reflektiert und in Richtung des Absorberrohres 5 abgelenkt. Die direkt auftreffende Solarstrahlung ist hierbei mit dem Bezugszeichen 102 versehen und die von den Spiegelleisten 11 reflektierte Strahlung mit dem Bezugszeichen 104.
  • Mittels der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird somit in vorteilhafter Weise erreicht, dass die direkte Solarstrahlung 102 auf das Absorberrohr 5 reflektiert werden kann.
  • In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls 1 gezeigt. Anstelle einer Glasleiste mit Spiegelleisten werden die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b durch lineare Fresnel-Linsen 15 gebildet, die oberhalb der Außenfläche 3c des Hüllrohres 3 angeordnet sind. Vergleichbar mit dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Strahlungsumlenkvorrichtung 9a in dem ersten Randbereich 3a angeordnet und die zweite Umlenkvorrrichtung 9b in dem zweiten Randbereich 3b.
  • Die linearen Fresnel-Linsen 15 sind als sich in Längsrichtung des Hüllrohres 3 erstreckende Leisten ausgebildet.
  • Mittels der linearen Fresnel-Linsen 15 kann die direkt auf die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b auftreffende direkte Solarstrahlung 102 abgelenkt und in Richtung des Absorberrohres 5 umgelenkt werden.
  • In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls 1 gezeigt.
  • Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die erste und die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung jeweils aus einer Spiegelleiste 11 mit einer geneigten Spiegelfläche 11a. Die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b ist oberhalb der Außenfläche 3c des Hüllrohres 3 angeordnet. Die direkt auftreffende Solarstrahlung 102 wird von den Spiegelflächen 11a der Spiegelleisten 11 in Richtung zu dem Absorberrohr 5 reflektiert.
  • An der Unterseite der ersten und zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b ist jeweils eine zweite, dem Hüllrohr 3 zugewandte Spiegelfläche 17 angeordnet, die einen geraden Verlauf oder, wie dargestellt, einen gekrümmten Verlauf, aufweisen kann. Die Richtung der Krümmung ist dabei an die Krümmung der Außenfläche 3c des Hüllrohres 3 angepasst.
  • Die zweite Spiegelfläche 17 dient als sekundärer Konzentrator für von Randbereichen der Reflektorfläche des Parabolreflektors reflektierter Solarstrahlung 100a, die das Absorberrohr 5 verfehlt. Die zweiten Spiegelflächen 17 reflektieren diese reflektierte Strahlung erneut und lenken sie in Richtung des Absorberrohres 5 ab. Die zweiten Spiegelflächen können auch unabhängig von den Spiegelleisten 11 vorgesehen werden.
  • Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtungen 9a, 9b stabil ausgebildet und werden separat von dem Hüllrohr gehaltert.
  • Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Abwandlung des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b ist an einer Ständerung 19 des Parabolrinnenkollektormoduls befestigt. Das Absorberrohr 5 ist über eine Gleithalterung 21 an der ersten und zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b gehaltert, wobei eine Lagerung mittels einer Gleitschiene 23 erfolgt, die gleitend in der ersten und zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b geführt ist. Über die Gleitschiene 23 können axiale Bewegungen des Absorberrohres 5 aufgrund von Erwärmung und Abkühlung ausgeglichen werden. Eine derartige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls 1 hat sich als vorteilhaft herausgestellt, da die Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b neben der Strahlungsumlenkung noch die Funktion der Halterung des Absorberrohres erfüllt.
  • In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parabolrinnenkollektormoduls gezeigt.
  • Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Kombination der Ausführungsbeispiele der 1 und der 3.
  • Die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b besteht jeweils aus einer Glasleiste 13 mit mehreren Spiegelleisten 11, einer weiteren Spiegelleiste 11 mit einer Spiegelfläche 11a, die wesentlich größer ist als die Spiegelleisten 11, die in der Glasleiste 13 angeordnet sind sowie eine unterhalb der größeren Spiegelleiste 11 angeordnete zweite Spiegelfläche 17. Die größere Spiegelleiste 11 und die zweite Spiegelfläche 17 sind ebenfalls in einer Glasleiste 13a angeordnet, die mit der Glasleiste 13 verbunden ist. Mittels der Glasleiste 13a sind die erste und zweite Strahlungsumlenkvorrichtung 9a, 9b jeweils an der Außenfläche 3c des Hüllrohres 3 befestigt. Durch die Anordnung der Spiegelleisten 11 und der zweiten Spiegelfläche 17 können die direkte Solarstrahlung 102 und die von dem Randbereich der Reflektorfläche des Parabolreflektors reflektierte Solarstrahlung 100a in vorteilhafter Weise auf das Absorberrohr 5 umgelenkt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Abschnitt der Glasleiste 13 mit den kleineren Spiegelleisten 11 auch durch lineare Fresnel-Linsen ersetzt werden.

Claims (15)

  1. Parabolrinnenkollektormodul (1) mit einem von einem Hüllrohr (3) umgebenden Absorberrohr (5) mit einer Mittelachse (7) und mit einem Solarstrahlung auf das Absorberrohr fokussierenden Parabolreflektor mit einer Reflektorfläche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenfläche (3c) des Hüllrohres (3) oder oberhalb der Außenfläche (3c) des Hüllrohres (3) in einem ersten Randbereich (3a) des Hüllrohres (3) eine erste Strahlungsumlenkvorrichtung (9a) angeordnet ist, über die direkte Sonnenstrahlung (102) auf das Absorberrohr (5) lenkbar ist.
  2. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten, dem ersten Randbereich (3a) gegenüberliegenden Randbereich (3b) des Hüllrohres (3) eine zweite Strahlungsumlenkvorrichtung (9b) angeordnet ist.
  3. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Randbereich (3a, 3b) eine Breite b in horizontaler Richtung aufweisen, die der Differenz des Außenradius rH des Hüllrohres (3) zu dem Außenradius rA des Absorberrohres (5) entspricht.
  4. Parabolrinnenkollektormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung (9a, 9b) mindestens eine sich in Längsrichtung des Hüllrohres (3) erstreckende Spiegelleiste (11) aufweist.
  5. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spiegelleiste (11) eine in Breitenrichtung der Spiegelleiste (11) in Richtung zu dem Absorberrohr (5) zur Horizontalen geneigte Spiegelfläche aufweist.
  6. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung (9a, 9b) mehrere sich in Längsrichtung des Hüllrohres (3) erstreckende Spiegelleisten (11) aufweist, die jeweils eine in Breitenrichtung der jeweiligen Spiegelleiste (11) in Richtung zu dem Absorberrohr (5) zur Horizontalen geneigte Spiegelfläche (11a) aufweisen.
  7. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Spiegelleisten (11) gemeinsam in eine Glasleiste (13) eingefasst sind.
  8. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breiten der Spiegelflächen (11a) der Spiegelleisten (11) unterschiedlich sind und die Breite bei den zu einem äußeren Rand des Hüllrohres (3) hin angeordneten Spiegelleisten (11) zunimmt.
  9. Parabolrinnenkollektormodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungswinkel zur Horizontalen der Spiegelflächen (11a) der Spiegelleisten (11) unterschiedlich sind und die Neigung bei den zu einem äußeren Rand des Hüllrohres (3) hin angeordnete Spiegelleisten (11) abnimmt.
  10. Parabolrinnenkollektormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spiegelleiste (11) und/oder eine Spiegelfläche (11a) der Spiegelleiste (11) oberhalb der Außenfläche (3c) des Hüllrohres (3) angeordnet ist.
  11. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelleiste (11) eine zweite, dem Hüllrohr (3) zugewandte Spiegelfläche (17) aufweist.
  12. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spiegelfläche (17) einen gekrümmten Verlauf aufweist, wobei die Krümmung in gleicher Richtung verläuft wie die Krümmung der Außenfläche (3c) des Hüllrohres (3).
  13. Parabolrinnenkollektormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung (9a, 9b) an einer Ständerung (19) zur Halterung des Absorberrohres (5) befestigt ist.
  14. Parabolrinnenkollektormodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorberrohr (5) über eine Gleithalterung (21) an der ersten und zweiten Strahlungsumlenkvorrichtung (9a, 9b) befestigt ist.
  15. Parabolrinnenkollektormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Strahlungsumlenkvorrichtung (9a, 9b) eine sich in Längsrichtung des Hüllrohres (3) erstreckende Linsenleiste aufweist, die aus mindestens einer linearen Fresnel-Linse (15) besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7395820B2 (en) * 2003-02-03 2008-07-08 Schott Ag Receiver tube with receiver tubular jacket and parabolic trough collector containing same
US20140130790A1 (en) * 2011-03-29 2014-05-15 Hagai Aran Heat receiver tube, method for manufacturing the heat receiver tube, parabolic trough collector with the receiver tube and use of the parabolic trough collector

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