DE2520639B2

DE2520639B2 - Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen

Info

Publication number: DE2520639B2
Application number: DE2520639A
Authority: DE
Inventors: Sydney Laguna Hills Calif. Dix (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-09
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1979-05-31
Also published as: US3965683A; NL7505265A; DE2520639A1; DE2520639C3; JPS50154645A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen, mit einer der Sonnenbewegung nachführbaren Linse, mit einem in deren Brennebene angeordneten Verdampfer zwecks Verdampfung eines Fluids, mit einer Arbeitsmaschine in *o der das Fluid zur Leistung von Arbeit expandiert wird, mit einer Maschine zum Umformen der geleisteten Arbeit in elektrische Energie und mit einer Wärmespeichereinrichtung zum Speichern momentan nicht gebrauchter Wärmeenergie und Abgeben der gespei- *5 cherten Wärmeenergie bei späterem Bedarf.

Bei einer derartigen bekannten Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen {vgl. US-PS 31 52 442), wird das durch einen Hohlspiegel erhitzte und verdampfte Fluid zunächst durch eine so Turbine und anschließend durch einen ersten Kondensator geleitet. In diesem ersten Kondensator gibt das Fluid seine überschüssige Wärme an eine Wärmespeicherflüssigkeit ab, die dann ihrerseits in zwei wärmeisolierte Speichertanks geleitet wird. In Zeiten mit geringer oder fehlender Sonneneinstrahlung wird die Wärmespeicherflüssigkeit aus den Speichertanks mittels einer Pumpe in einen Wärmetauscher geleitet, in welchem die Wärmespeicherflüssigkeit ihre Wärme wieder an das Fluid abgibt, welches anschließend durch die Turbine geleitet μ wird Die bekannte Anlage ist äußerst aufwendig, denn außer dem üblichen Kondensator sind mindestens noch ein weiterer Wärmetauscher und mehrere Pumpen erforderlich. Außerdem sind zur Speicherung der erhitzten Wärmespeicherflüssigkeit verhältnismäßig *5 große isolierte Tanks erforderlich. Durch die mehrmalige Übertragung der Wärme von einer Flüssigkeit auf die andere sowie die /.wischengeschalteten Kondensatoren, Wärmetauscher und Rohrleitungen entstehen hohe Wärmeverluste.

Ähnliches gilt auch für eine andere bekannte Sonnenkraftanlage (vgl. DE-PS 8 34 040), bei der mittels eines Hohlspiegels öl erwärmt wird, welches seinerseits in einem Dampferzeuger seine Wärme an Wasserdampf abgibt, der dann durch eine Turbine geleitet und anschließend kondensiert wird. In Zeiten maximaler Sonneneinstrahlung wird ein Teil des erhitztem öles in einen Wärmespeicher geleitet, der Eisenbeton als Speicherstoff enthält Auch hier sind zwei getrennte Flüssigkeitskreisläufe mit entsprechenden Pumpen, Wärmetauschern usw. erforderlich, wobei durch die mehrmalige Wärmeübertragung von einer Flüssigkeit iuf die andere hohe Wärmeverluste entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die besonders einfach in ihrem Aufbau ist und mit sehr geringen Energieverlusten arbeitet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Wärmespeichereinrichtung zur Durchleitung des Fluiddampfes ausgebildet und zwischen dem Verdampfer und der Arbeitsmaschine angeordnet ist, um zumindest einen Teil der Fluidwärme während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung aufzunehmen und die aufgenommene Wärmeenergie während Perioden geringerer als der maximalen Sonneneinstrahlung in das Fluid zurückzuführen.

Die erfindungsgemäße Anlage ist wesentlich einfacher in ihrem Aufbau, denn es ist nur ein einziger Fluidkreislauf erforderlich. Das durch die Sonnenwärme erhitzte Fluid wird zunächst durch einen Wärmespeicher und dann erst zur Turbine geleitet. In dem Wärmespeicher wird während Zeiten maximaler Sonneneinstrahlung ein Teil der im Verdampfer aufgenommenen Wärmeenergie gespeichert. In Zeiten mangelnder Sonneneinstrahlung wird das Fluid weiterhin durch den der Turbine vorgeschalteten Wärmespeicher geleitet, wobei dieser die vorher aufgenommene Wärme wieder an das Fluid abgibt. Da eine direkte Übertragung der Wärme von dem Wärmespeicher auf das Arbeitsfluid erfolgt, werden auch die Energieverluste verhältnismäßig klein gehalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Wärmespeichereinrichtung durch ein eutektisches Material gebildet wird, das während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung von dem durchgelesen Fluiddampf geschmolzen und während Perioden geringerer als der maximalen Sonneneinstrahlung seine Schmelzwärme in das Fluid zurückgibt. Die Verwendung von eutcktischem Material ermöglicht die Speicherung großer Wärmemengen auf verhältnismäßig kleinem Raum und vereinfacht somit ebenfalls die Anlage.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispicles in folgendem näher erläutert.

Die Linse 13 ist in bekannter Weise in einer Kardanlagerung 19 angeordnet, so daß sie der Sonnenbewegung nachgeführt werden kann. In der Brennebene der Linse 13 ist ein Verdampfer 53 angeordnet. Als Arbeitsfluid kann beispielsweise Wasser verwendet werden. Dieses Wasser wird aus einem Behälter 51 in den Verdampfer 53 geleitet und dort durch die von der Linse 13 gebündelten Sonnenstrahlen verdampft. Anstelle von Wasser könnte auch ein anderes Fluid, beispielsweise Luft, verwendet werden,

welche dann in dem Verdampfer 53 erhitzt wird. Das erhitzte Fluid gelangt über die Rohrleitung 55 in eine Wärmespeichereinrichtung 57. Es wird innerhalb dieser Wärmespeichereinrichtung durch Rohrschlangen 59 hindurchgeleitet, die von eutektischem Material 61 s umgeben sind. Beim Durchtritt des erhitzten Fluids durch die Rohrschlangen 59 bringt es das eutektische Material während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung zum Schmelzen und erhitzt dieses bis es eine Temperatur erreicht, die im wesentlich gleich der des erhitzten Fluids ist. Nachdem das erhitzte Fluid die Wärmespeichereinrichtung 57 durchströmt und dort einen Teil ihrer Wärme abgegeben hat, tritt sie durch eine Leitung 63 in eine Arbeitsmaschine 65, beispielsweise eine Turbine, die einen Generator 69 antreibt. Der vom Generator erzeugte elektrische Strom kann über die Leitung dem Verbraucher zugeführt oder gegebenenfalls auch in Akkumulatorenbatterien 73 zwecks späterer Verwendung gespeichert werden. Nachdem das erhitzte Fluid die Arbeitsmaschine durchströmt hat, kann es entweder in die Atmosphäre abgeleitet oder zum Behälter51 zurückgeführt werden.

Wenn nun die Sonnenstrahlen nicht mehr kräftig genug sind, um ausreichend Wärme für den Verdampfer 53 zu liefern, wird die in der Wanmespeichereinrichtung 57 gespeicherte Wärme dazu verwendet, das die Rohrschlangen 59 durchströmende Fluid zusätzlich aufzuheizen.

Wenn die Anlage kontinuierlich und auch in Zeiten betrieben werden soll, wo überhaupt keine Sonneneinstrahlung mehr vorliegt und die in der Wärmespeichereinrichtung 57 gespeicherte Wärme nicht mehr ausreicht um das Fluid genügend zu erhitzen, so könnte man an der Wärmespeichereinrichtung 57 einen Brenner oder ähnliche Heizeinrichtungen vorsehen, die das Eutektikum weiterhin auf einer Temperatur halten, die zur Erhitzung des die Rohrschlangen 59 durchströmenden Fluids ausreichend ist. Diese zusätzliche Beheizung erfolgt solange bis die Sonnenenergie wieder ausreicht um das Fluid in dem Verdampfer 53 genügend zu erhitzen. In der Regel reicht jedoch die in der Wärmespeichereinrichtung 57 im Eutektikum 61 gespeicherte Wärme dazu aus, den Gener?*or 69 für mehrere Suinden zu betreiben, Zusätzlich kam dann auch noch Stromenergie aus den Akkumulatoren entnommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnurgen

Claims

1 Patentansprüche-,

1. Anlage zur Stromerzeugung durch Auffangen von Sonnenstrahlen, mit einer der Sonnenbewegung nachführbaren Linse, mit einem in deren Brennebene angeordneten Verdampfer zwecks Verdampfung eines Fluids, mit einer Arbeitsmaschine, in der das Fluid zur Leistung von Arbeit expandiert wird, mit einer Maschine zum Umformen der geleisteten Arbeit in elektrische Energie und mit einer ',ο Wärmespeichereinrichtung zum Speichern momentan nicht gebrauchter Wärmeenergie und Abgeben der gespeicherten Wärmeenergie bei späterem Bedarf, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeichereinrichtung (57) zur Durchleitung des Fluiddampfes ausgebildet und zwischen dem Verdampfer (53) und der Arbeitsmaschine (65) angeordnet ist, um zumindest einen Teil der Fluidwärme während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung aufzunehmen und die aufgenommene Wärmeene/Trie während Perioden geringerer als der maximalen Sonneneinstrahlung in das Fluid zurückzuführen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeichereinrichtung (57) durch ein eutektisches Material gebildet wird, das während Perioden maximaler Sonneneinstrahlung von dem durchgeleiteten Fluiddampf geschmolzen und während Perioden geringerer als der maximalen Sonneneinstrahlung seine Schmelzwärme in das Jo Fluid zurückgibt.