DE2543687C2 - - Google Patents

Description

Es sind Vorrichtungen bekannt, in denen die Sonnenstrahlen durch Reflektoren fokussiert werden, deren optische Achse der Sonne nachgeführt wird, wie z. B. in der US 6 03 317 beschrie­ ben. Es ist weiter bekannt, Kollektoren als geschwärzte Folienkissen auszubilden, die über Warmwasserbehälter gespannt sind und auf der Wasseroberfläche schwimmen, wie in der FR 9 94 106 beschrieben. Es sind viele Einrichtungen bekannt, die Sonnenenergie mit Parabolspiegeln aufnehmen, in deren Brennachsen Leitungen angeordnet sind, welche einen flüssigen Wärmeträger führen. Diese bekannten Einrichtungen bestehen, soweit sie einen durchlaufenden Wärmeträger erhitzen, aus starren mechanischen Konstruktionen, wie z. B. in der US 33 05 686 gezeigt. Diese können aus Festigkeits­ gründen nur eine beschränkte räumliche Ausdehnung haben. Es sind auch Solaranlagen bekannt, bei denen die Kollektoren oder Spiegel auf einem Schienenkreis laufen und so dem Sonnenazimut nachgeführt werden, während die Höhennachführung durch Verschwenken um eine horizontale Achse erfolgt (US 6 03 317). Auch auf dem Wasser schwimmende Abdeckhauben zur Reduktion des Wärmever­ lustes der abgedeckten Wasserfläche, die dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, sind durch die US 12 09 956 bekannt. Darin ist auch ein Kraftwerkskonzept beschrieben, das die Temperaturdifferenz zwischen dem Sonnenlicht ausgesetztem Oberflächenwasser und dem kalten Tiefenwasser ausnützen soll.

Allen Lösungen haftet der gemeinsame Nachteil an, daß der Bauaufwand pro Flächeneinheit so groß ist, daß infolge der geringen Energiestromdichte der Sonnenstrahlung nur verhältnis­ mäßig kleine Leistungen umgewandelt werden können.

Die Umwandlung der Solarenergie in Elektrizität ist ökonomisch nur zu verwirklichen, wenn die abgegebene Leistung der gewöhnlicher Kraftwerke entspricht. Dies bedingt Abmessungen von Sonnenkollektoren bis zur Größe von vielen Quadrat­ kilometern.

Es soll die Aufgabe gelöst werden, eine Vorrichtung mit Solar­ kollektoren für großtechnische Energiegewinnung zu schaffen, bei der die die Einstrahlung aufnehmenden Elemente mit dem Ziel, die optimale Strahlungsdichte aufzufangen, dem Sonnenazimut nachgeführt werden. Dabei sollen die bisher verwendeten kost­ spieligen mechanischen Elemente von Nachführeinrichtungen, insbesondere die die Sonnenenergiewandler tragenden starren Gestelle, Schwenkvorrichtungen, Getriebe und Lager durch biege­ unsteife, im wesentlichen aus Folien bestehende Bauelemente ersetzt werden.

Die Erfindung sieht Solarkollektoren vor, die auf dem Wasser schwimmen und aus zugbeanspruchten Elementen bestehen, welche betriebsmäßig keine Biegespannungen aufnehmen. Solche Elemente sollen unter dauernder Vorspannung stehen. Dies erfolgt z. B. dadurch, daß die Kollektorplattform von einem Fluidpolster getragen wird, in welchem ein Überdruck gegenüber dem Druck außerhalb der Peripherie der Kollektorplattform aufrecht­ erhalten wird.

Wasserflächen bieten günstige Voraussetzungen für exakt horizontal zu verlegende Solarkollektoren. Die Solarkollektoren nach der Erfindung bestehen aus mehreren flexiblen Schichten, von denen die unterste eine isolierende Schicht, die darüber­ liegende eine den Wärmeträger leitende Schicht, und die über die Absorberfläche liegende eine die Konvektionsverluste verhindernde Schicht ist. Diese Schichten können in groß­ flächigen Elementen vorfabriziert werden. Sie werden in einer Vielzahl von gleichen Elementen zu der schwimmenden Plattform zusammengefügt, die ihrerseits von noch zu beschreibenden Randelementen umgeben ist, deren Ausbildung eine radiale Vorspannung der Solarkollektorelemente ermöglicht. Eine vorteilhafte Ausführungsform der konvektionsverhindernden Schicht besitzt vertikale Wände, die in einem solchen Abstand voreinander angeordnet sind, daß die thermische Konvektion innerhalb dieser Schicht unterbunden ist. Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß die auf dem Wasser schwimmende Kollektorplattform mit Einrichtungen versehen ist, die sie auf dem Wasser drehen können, um damit die parallel und vertikal verlaufenden Wände der die Konvektion verhindernden Schicht dem Sonnenstand nachzuführen. Im Gegensatz zu den bekannten Reflektoren folgen die erfindungsgemäßen Solarkollektoren nur dem Azimut der Sonne, nicht aber der Höhenänderung.

Die die Isolation nach unten hin bewirkende Schicht besteht beispielsweise aus Luftkammern, die durch ein Raster aus parallel zueinander verlaufenden Folienschläuchen gebildet werden können. Bei einer weiteren Ausführungsform besteht diese Isolierschicht aus einem Luftkissen, wobei dafür zu sorgen ist, daß eine der darüberliegenden Schichten luftdicht ist. In dem letztgenannten Fall muß ein um die gesamte Plattform geführter Rand das Luftkissen gegenüber der Außenwelt abdichten. Diese Ausführungsform ist dann auch über Festland verwendbar. Auch diese Ausführungsform ist um die Hochachse drehbar, wenn eine mit Wasser gefüllte Rinne angeordnet ist, in welche dieser Rand eintaucht.

Zur Erzeugung von Elektrizität wird ein fließbarer Wärme­ träger durch Kanäle der den Wärmeträger leitenden Schicht gepumpt. Mit der so gewonnenen Wärme wird ein Warmwasser­ speicher, der z. B. aus einem im Wasser liegenden Folienbehälter besteht, aufgewärmt. Die Wärme dient zur Versorgung einer Kraftanlage. Zur Abführung der Kondensationsenergie wird kaltes Tiefenwasser in einen Kondensator gefördert und unter Aufnahme der Kondensationsenergie dort erwärmt. Das zur Kondensation verwendete, aufgewärmte Tiefenwasser kann für einen biologischen Prozeß zur Erzeugung von Eiweiß ausgenutzt werden. Hierzu wird das Tiefenwasser, welches biologische Abbauprodukte in verhältnismäßig hoher Konzentration enthält, nach Erwärmung durch die Kondensations­ energie in Zuchtbecken geleitet, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Hier erfolgt die Umsetzung des Mineralgehaltes des Tiefen­ wassers in Algen. Diese wiederum können zur Fütterung von Muscheln und anderen Tieren zur Erzeugung von tierischem Eiweiß Verwendung finden.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die für eine als schwimmende Plattform verwendeten Elemente die für die Umsetzung der Sonnenenergie erforderlichen Funktionen ausüben können und gleichzeitig zu schwimmenden Vorrichtungen zusammengesetzt werden können, welche eine rotatorische Bewegung auf ihrer Unterlage ausführen können.

Anhand der Figuren wird die Erfindung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht eines Ausschnittes eines Solarkollektors nach der Erfindung.

Fig. 2a und Fig. 2b zeigen in einem vertikalen Längs­ schnitt und einem horizontalen Querschnitt einen Ausschnitt einer die Konvektion verhindernden oberen Isolationsschicht des erfindungsgemäßen Solarkollektors.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Solarkollektors in einem Teillängsschnitt.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Solar­ kollektors nach der Erfindung in einem Teilquerschnitt.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf ein Solarkollektorelement der in Fig. 4 gezeigten Art.

Fig. 6 zeigt in einer schematischen Draufsicht das Leitungssystem eines erfindungsgemäßen Solarkollektors.

Fig. 7 zeigt in einem Radialschnitt eine schwimmende Plattform mit einem Solarkollektor nach der Erfindung.

Fig. 8 zeigt die in Fig. 7 dargestellte schwimmende Plattform in einer perspektivischen Teilschnittansicht.

Fig. 9 zeigt in einem Schaltschema eine Elektrizitäts-, Wasser und Eiweißgewinnungsanlage.

Fig. 10 zeigt in einer perspektivischen Teilschnittansicht die als Zuchtbecken für Meerespflanzen ausgebildete Randzone einer schwimmenden Plattform.

Fig. 11 zeigt in einem schematischen Querschnitt eine Plattform nach der Erfindung mit auf einem Luftkissen schwimmenden Solar­ kollektorelementen.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Solarkollektors 1 nach der Erfindung. Ein extrudiertes Profil 10 aus Thermoplast mit einer Vielzahl von rechteckigen Kanälen 11, dient als die den flüssigen Wärmeträger leitende Schicht des Solarkollektors. Die untere isolierende Schicht besteht aus größeren luftgefüllten Kanälen 12, die gleichzeitig als Schwimmer dienen. Auf der der Sonne zugewandten Oberfläche ist eine Schicht als Absorber 13 aufgebracht, die strahlungsselektiv wirkt und sich der Sonnenstrahlung gegenüber schwarz verhält, während sie im Ultrarotbereich nicht emittiert. Auf der Schicht befindet sich eine transparente Schicht 15, die in regelmäßiger Verteilung nach unten und oben gerichtete Vorsprünge 16, 17 aufweist und eine transparente ebene Abdeckung 18 hat. Durch die Vorsprünge 16 und 17 wird eine Unterteilung des wärmeisolierenden, strahlungsdurchlässigen Luftraumes in zwei Teilräume 19′ und 19′′ erreicht, wobei die horizontale Erstreckung dieser Kammern so klein gehalten wird, daß sich dazwischen keine thermische Konvektion einstellen kann. Die Kanäle 11 kommunizieren, wie näher anhand der Fig. 6 erläutert werden wird, mit einem Leitungssystem, dessen kleinste Sammelkanäle 9 an beiden Enden der Kanäle 11 die Zufluß- und Abflußleitungen bilden.

Die Fig. 2a und 2b zeigen eine Ausbildung der oberen, die Konvektionsverluste nach oben verringernden Schicht, die aus vertikal und parallel zur Sonnenstrahlung verlaufenden Wandungen 20 und zwischen diesen mäanderförmig gefalteten Distanzhaltern 21 besteht. Diese Schicht ruht auf dem extrudierten Profil 10 mit einer als Absorber 27 ausgebildeten Schicht. Der Querschnitt der Distanzhalterzellen 22 ist rechteckig, die Wandungen 23 verlaufen in einem Winkel 24, der sich aus dem durch die geographische Breite ergebenden Höchststand der Sonne ergibt. Je nach der gewünschten Leistung während der Jahreszeiten wird dieser Winkel 24 so gewählt, daß die Reflexionsverluste, die dadurch bedingt sind, daß die Sonnenstrahlen infolge der unterschiedlichen Höhe der Sonne an den Wandungen 23 reflektiert werden, möglichst klein gehalten werden, d. h., daß im Bereich der wirksamen Sonnenstrahlung nur Einfachreflexion und keine Mehrfachreflexion an diesen Wänden 23 erfolgt. Der Winkel 24 ist erfindungsgemäß optimal, wenn er um den Winkel 24′, bei dem noch gerade keine Zweifachreflexion zur Erreichung der Absorberschicht eintritt, kleiner ist als der Sonnenhöchststand während der Jahreszeit, in der eine maximale Energieerzeugung gewünscht wird. Der Querschnitt der Distanzhalterzellen 22 richtet sich nach der Temperaturdifferenz zwischen der Absorberschicht und der Außenluft sowie der Höhe 28 der die Konvektion verhindernden Schicht. Je größer die Höhe dieser Schicht 28 gewählt wird, desto besser ist die Isolation, wenn der Querschnitt der Zellen so klein gewählt wird, daß keine thermische Konvektion in den schräg liegenden Zellen entsteht. Der Solarkollektor hat nur dann seine maximale Strahlungsdurchlässigkeit, wenn die Distanzhalterzellen 22 der Sonne nachgeführt werden, was durch Drehen der Kollektorplatt­ form verwirklicht wird. Eine Abdeckung nach oben hin verhindert das Verschmutzen der Zellen. Die Wandungen 20 und 23 können verspiegelt ausgeführt werden. Diese Solarkollektorausbildung ist für Solarkollektoren jeder Art einsetzbar.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der in Fig. 2 beschriebenen Solarkollektoren. Der Kollektor besteht aus einer Vielzahl paralleler Streifen, die durch Extrudieren hergestellt werden. Die Breite der Streifen beträgt 1 bis 4 m. Längs der Kanten sind hakenförmige Bereiche 30 angeordnet, die über Gegenstücke 31 des jeweils benachbarten Streifens 32 übergreifen. Die Kanäle 33 und 34 dienen als Schwimmkörper und als Isolation sowie zur Unterbindung des infraroten Strahlungsstromes nach unten. An den beiden axialen Enden eines Streifens sind die Kanäle 33, 34, 35, 36 geschlossen. Durch die Kanäle 37 wird der fließbare Wärmeträger, in der Regel Süßwasser oder bei hohen Temperaturen Öl oder Glykol hindurchgeleitet. Diese Kanäle 37 kommunizieren an ihren Enden wiederum mit den Sammelkanälen des Leitungssystems. Der Raum 38 dient der Isolation. Eine aufgebrachte Schicht bildet den Absorber 39. Die schräg gestellten Kanäle 40 und 41, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, können nach oben hin offen sein. Sie werden vorzugsweise aus einem im Spritzguß hergestellten Raster gebildet, wobei die Wände im Mittelbereich dicker sind und sich nach oben und unten verjüngen, so daß die Formwerkzeuge von beiden Seiten ausziehbar sind. Durch Verspiegeln ihrer Wandungen 42 wird der korrodierende Ultraviolett-Einfluß unterbunden.

Fig. 4 zeigt einen Kollektor mit fokussierenden Kanälen. Die aus zwei Folien 43 und 44 gebildeten Kanäle 45 liegen auf dem Wasser 46 auf und tragen den Solarkollektor. Auf einer wärme­ dämmenden Schaumschicht 47 befindet sich die Schicht des Absorbers 48, die aus zwei verschweißten Folien gebildet ist. Die Folien schließen zwischen sich die Wärmeträgerkanäle 49 ein. Über dem Solarkollektor sind durchsichtige Scheiben 50 angeordnet, die durch senkrechte Wandelemente 51 getragen werden. Unterhalb der Scheibe 50 ist eine mäanderförmig verlegte Folie 52 angeordnet, deren vertikale Bereiche verspiegelt sind. Die unteren Bereiche der Folien werden durch beschwerende Distanzprofile 53 gehalten. Der Dreiecksraum 54 ist z. B. mit der Außenluft verbunden, während in den Kanälen 55 sich Luft mit geringem Überdruck befindet, die die Folien 52 im vertikalen Bereich gegeneinander und im horizontalen Bereich 56 gegen die Scheibe 50 preßt. Der Verlauf der Sonnenstrahlen 57 zeigt die fokussierende Wirkung, die dadurch entsteht, daß aus dem Zusammenwirken des Gewichtes der Distanzprofile 53 und des Druckunterschiedes zwischen den Dreiecksräumen 54 und den Kanälen 55 eine annähernd parabolische Wandkrümmung erzeugt wird. Die Achsen der fokussierenden Kanäle weisen zu jeder Zeit in die Himmelsrichtung, in der sich die Sonne befindet.

Fig. 5 zeigt eine verkleinerte Draufsicht auf ein Kollektor­ element. Alle Wärmeträgerkanäle 49 kommunizieren mit der eintrittsseitigen Sammelleitung 58 und der austrittsseitigen Sammelleitung 58′ an den Enden des Kollektorelements. Von der Sammelleitung 58 strömt der Wärmeträger zur Sammelleitung 58′. Der Pfeil 59 gibt die Richtung der einfallenden Sonnenstrahlen an.

Fig. 6 zeigt schematisch das Sammelsystem. Mit den Vorlaufrohren 60 kommunizieren die eintrittsseitigen Sammelleitungen 58 (Fig. 5) und mit den gestrichelt dargestellten Rücklaufrohren 60′ kommunizieren die austrittsseitigen Sammelleitungen 58′ der Kollektoreinheiten 62. Alle Vorlaufrohre 60 kommunizieren mit der Hauptleitung 61 und alle Rücklaufrohre 60′ mit der Hauptleitung 61′. Diese Hauptleitungen beginnen bzw. enden auf einer Kraftanlage 63 und einem Schiff. Außerdem kommunizieren diese Leitungen über vertikale Leitungen 65 und 65′ mit unter dem Solarkollektor angeordneten Speichern. Die Schraube 64 des mit der Plattform verbundenen Schiffes bewirkt gleichzeitig die Umdrehung der Plattform. Sind Speicher unterschiedlicher Temperaturen vorgesehen, so sind dementsprechend weitere Kommunikationsleitungen 66 und 66′ usw. vorgesehen. Es kommuniziert jeweils derjenige Speicher mit den Rücklaufrohren 60′, in dem die Temperatur der Temperatur des vom Solarkollektor erwärmten Wärmeträgers entspricht. Bei hochstehender Sonne wird das Vorlaufwasser aus Speichern niederer Temperatur entnommen und das Rücklaufwasser Speichern höherer Temperatur zugeführt.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine Kollektorplattform P mit Kollektoreinheiten nach der Erfindung. Unterhalb der Kollektorplattform sind Speicher 70 für 50°C, 71 für 90°C und 72 für 175°C angeordnet. Der Speicher für 175°C ist durch eine Abdeckung 73 von dem darüberliegenden kälteren Wasser abgetrennt, dieses erzeugt einen Druck, der höher ist als der Siededruck. Die Gewichte 74 verhindern ein Aufsteigen der Abdeckung 73. Die Schwimmer 75 stabilisieren diese Abdeckung in ihrer horizontalen labilen Lage. Die Verdampfer 77 versorgen eine Kraftanlage über die Dampfleitung 78 mit Frischdampf.

Der Speicher ist von einer auf Ringspannung belasteten Zylinderwand 81 umgeben. Die Wandstärke dieser Zylinderwand beträgt am obersten Punkt 82 und am unteren Ende 83 nur wenig Millimeter, in Höhe der Wasserlinie 84 hat sie jedoch ihre maximale Dicke, da hier der Radialdruck sein Maximum erreicht. Nach unten hin sind die Räume der Speicher 70, 71, 72 zum Meer hin offen. Die thermisch stabil geschichteten Wasserbereiche bewirken die Isolation. Zur Einleitung der Sonnenenergie in die Wärmespeicher dient für die Niedertemperatur-Kollektoren Süßwasser, für die Hochtemperatur-Kollektoren Wärmeträgeröl oder Glykol. So wie die Zylinderwand 81 eine Radialspannung erhält, wenn das von ihr umschlossene Wasser wärmer ist als das sie umgebende Wasser, so werden auch auf die Folie am Rand 85 radial nach außen wirkende Kräfte ausgeübt, die eine radiale Vorspannung der flexiblen Kollektorplattform P nach außen zur Folge haben, so daß sich keine Falten bilden können.

Eine Kollektorplattform P nach der Erfindung ist in Fig. 8 perspektivisch dargestellt. Im Schiff befindet sich die Kraftanlage 63, die über eine Dampfleitung 78 mit einem der Verdampfer verbunden ist. Außerdem führt eine Kaltwasserleitung von der in der Nähe des Meerbodens aufgehängten Pumpe 93 längs der Leitung 98 zum Schiff. Im Schiff befinden sich die Verdampfer und Kondensatoren der Kraftanlage 63 sowie die Arbeits- und Wohnbereiche. Die schraffierte Fläche 94 der Kollektorscheibe trägt Solarkollektorelemente für verschiedene Temperaturen. An ihrer Peripherie befindet sich eine nach oben offene Zuchtrinne 95 als Zuchtbecken, ganz außen liegt eine weitere Rinne 96 zur Aufheizung des Tiefenwassers. Diese ist mit einer Folie zur Verhinderung von Infektion des sterilen Tiefenwassers durch über den Luftschlauchwulst 97 schlagende Wellen abgedeckt. Über die Leitung 91, die an der auf dem Meeresboden ruhenden Pumpe 93 angeschlossen ist, wird die Kollektorplattform P mit dem Verbrauchergebiet für Süßwasser und Elektrizität verbunden. Ein langsam laufender Propeller des Schiffes bewirkt im Zusammenwirken mit einem zweiten Schiff oder auch nur einem elektrisch betriebenen Propeller eine ständige Drehung der gesamten Plattform, so daß die Solarkollektorkanäle stets genau zur Sonne ausgerichtet sind. Außerdem wird bei Wind- oder Meeresströmung mit den gleichen Propellern ein Schub von der Größe des Windwiderstandes erzeugt, so daß die Anlage keiner Verankerung bedarf. Die Lage­ fixierung erfolgt über zwei Funkbaken, die auf dem Land installiert sind. Oberhalb der Pumpe 93 befindet sich in großer Tiefe eine weitere Speicherglocke 99, in der bei einer Temperatur gespeichert werden kann, deren Siededruck mit dem hydrostatischen Druck in der Speichertiefe zusammenfällt.

Eine Kraftanlage 63 nach der Erfindung besteht aus einem Verdampfer, aus Speisewasser vorwärmenden Wärmetauschern, Turbogeneratoren und Kondensatoren. Alle diese Einrichtungen sind auf dem Schiff untergebracht. Als Arbeitsflüssigkeit wird für die Hochtemperaturturbine Wasser eingesetzt, und für die Niederdruckturbine ein Kohlenwasserstoff.

Die Anlage soll anhand des Schaltbildes in Fig. 9 beschrieben werden. Aus dem unteren Bereich des schwimmenden Speichers 72 entnimmt das höhenverschwenkbare Rohr 101 Seewasser bei der Temperatur von T _s = 175°C. Die Förderung übernimmt die Pumpe 102. Dieses Heißwasser gelangt in den Verdampfer 103 und gibt dort seine Wärme an das auf Siedetemperatur vorgewärmte Kondensat ab. Der erzeugte Dampf wird durch die Leitung 104 der aus Metall bestehenden Mitteldruckturbine 105 zugeführt. Der Abdampf dieser Turbine strömt durch die Leitungen 106 und 106′ zu den Überhitzern 107 und 108, die ihren Wärmestrom wiederum aus dem unteren Speicher 72 erhalten. In Höhe des höhenverstellbaren Eintrittsrohres 109 beträgt die Speicherwasser-Temperatur etwa 115°C, die weitere Überhitzung im Überhitzer 108 erfolgt mit 175°C heißem Wasser. Der Wasserrücklauf erfolgt durch die Rohre 110 und 111, in beiden Fällen wieder höhenverstellbar ausgebildet. Von der Rücklauftemperatur gesteuert, lassen diese Rohre automatisch das abgekühlte Wasser in derjenigen Höhe austreten, die der Rücklauftemperatur entspricht. Gleiche höhenverschwenkbare Eintritts- und Austrittsrohre 112, 113, 114 und 115 versorgen die Kondensat-Vorwärmer 116 und 117 mit 50°C bzw. 90°C heißem Wasser, während die Kondensat-Vorwärmer 118 und 119 ihre Wärme durch den Kreislauf der Rohre 101 und 110 bzw. 109 und 111 beziehen. Der zwischenüberhitzte Dampf gelangt aus dem Überhitzer 108 über die Leitungen 120 und 120′ in die Niederdruckturbinen 121 und 121′. Die Temperaturen liegen in diesen Turbinen so niedrig, daß die Turbinen aus GFK und faserverstärkten, spritzbaren Kunststoffen aufgebaut werden können. Über die gemeinsame Welle treiben die Turbinen den Generator 123 an. Der Abdampf strömt durch die Sammelschiene 124 zum Kondensator 125, der sein Kühlwasser von der Pumpe 93 der Meeresbodenanlage erhält. Das aufgeheizte Kühlwasser gelangt durch die Leitung 127 in die Vorwärmbecken 128 an der Peripherie der Sonnenkollektor-Insel und nach weiterer Aufwärmung in die Zuchtbecken 129. Weitere höhenverschwenkbare Rohre 130, 131, 132, 133 im Niedertemperaturspeicher und 134, 135, 136, 137 im Hochtemperaturspeicher sind mit dem Wärmetauscher 138 und weiteren, nicht gezeigten Wärmetauschern verbunden, durch die das Wärmeträger-Süßwasser des Solarkollektors strömt. Zur Vergrößerung des Wirkungsgrades wird die Maximaltemperatur in speziellen Bereichen des Kollektors auf 300°C heraufgesetzt. Den Turbinen 121 und 121′ sind auf gleicher Welle unter Zwischenschaltung einer Überholkupplung 150 Wasserdampfturbinen 151 und 151′ zugeschaltet. Diese Turbinen beziehen Dampf bei 300°C durch die Dampfleitung 152 aus dem Verdampfer 153. Der entspannte Dampf der Turbine 151 gelangt in den Zwischenüberhitzer 153′′, der neue Energie aus dem Speicher aufprägt und dann in den Niederdruckteil der Turbine 151′. Von dort aus tritt der Dampf in die Energieschiene 154 und in den Verdampfer 103 für Kohlenwasserstoff. Die Kondensationswärme wird der Kohlenwasserstoff-Sekundär-Turbine 105/121 zugeführt. Das Kondenswasser des Kohlenwasserstoff-Verdampfers gelangt durch die Kesselspeisepumpe 156 wieder in den 300°C-Verdampfer 153. Die durch Zapfdampf bewirkte Speisewasser-Vorwärmung, wie sie vom Reaktor-Kraftwerk bekannt ist, entfällt, da für alle Temperaturbereiche Speicherwärme verfügbar ist. Die Verdampfer 153 beziehen ihre Wärme über Heißölleitungen 158′ bzw. 158′′ aus den Wärmetauschern 159′ und 159′′, die ihre Wärme aus dem Tiefenspeicher der Speicherglocke 99 beziehen. Durch diese Wärmetauscher 159′ und 159′′ strömt das 300°C heiße Süßwasser, das dem Tiefenspeicher durch das höhenver­ schwenkbare Rohr 161 entnommen wird. Auch die Einspeisung der Energie bei der Ladung des Speichers der Speicherglocke 99 erfolgt unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers 162 über Heißöl der Leitung 163, das drucklos die nicht dargestellten Solarkollektorkanäle des Hochtemperaturbereiches durchströmt und abgekühlt durch das darunterliegende Rohr wieder dem Speicher zugeleitet wird.

Auch die Kohlenwasserstoffturbine ist in zwei Stufen in die Mitteldruckturbine 105 und die Niederdruckturbinen 121 und 121′ unterteilt. Liegt die Teillastleistung unter 60% der Spitzenlastleistung, so ist ein weiterer Verdampfer für den 115°C-Bereich erforderlich. Durch Abschaltung der Mitteldruckturbine 105 kann die Generatorleistung bis auf 30% der Maximalleistung abgesenkt werden. Dabei wird im Gegensatz zu allen anderen Kraftwerken den jeweiligen Turbinen nur die zugeordnete Energiequalität angeboten. Bei Abschaltung der Wasserdampfturbine wird also die Energie des 300°C-Speichers mit höchster Energiequalität abgeschaltet; bei zusätzlicher Abschaltung der Mitteldruckturbine 105 wird außerdem der Speicher 72 abgeschaltet, so daß nur die Niedertemperatur- Energie verbraucht wird.

Die Ausnutzung der bei der Elektrizitätsgewinnung anfallenden Energie, die 66% der gesamten aufgefangenen Sonnenenergie ausmacht, kann gemäß der Erfindung in einer biologischen Station, Fig. 10, in der Phytoplankton und Meerestiere gezüchtet werden, erfolgen. Bekanntlich steigt mit zunehmender Tiefe die Konzentration an Nährsalzen, da der gesamte Detritus des Weltmeeres langsam nach unten sinkt. Diese mit dem Kondensatorwasser nach oben geförderten Nährsalze werden in einer geschwärzten Kollektorrinne 202, die mit einer Plastikfolie überzogen ist, weiter aufgewärmt. Danach durchströmt das Wasser den Raum 200 der Zuchtrinne 95, der durch eine lichtdurchlässige, schwimmende und durch Seile in ihrer Lage gehaltene Folie 203 abgedeckt ist. Dann erst tritt das Wasser in die obere Schicht 201 ein, wo sich das Wachstum von Phytoplankton vollzieht.

Fig. 11 zeigt eine von einem Luftpolster 313 getragene flexible Kollektorplattform 301. Das Luftpolster wird durch ein außerhalb ansaugendes Gebläse 302 unter geringem Überdruck gehalten. Die Peripherie der flexiblen Plattform wird durch einen Rand 303 gebildet, dessen untere Kante in Wasser 304 eintaucht. Soll die Anlage auf dem Land betrieben werden, so wird eine Rinne 305 unter dem Rand 303 angeordnet und bis zum Spiegel mit Wasser gefüllt. Durch den inneren Überdruck erfährt der Rand 303 eine nach außen gerichtete Radialspannung, die die flexible Plattform 301 in der Horizontalen hält.

Durch die Leitung 306 und die Drehkupplung 312 gelangt das aufgeheizte Wasser in die Kraftanlage 311.

Claims (14)

1. Schwimmendes Solarkraftwerk zur großtechnischen Gewinnung von Elektrizität, deren als Absorber ausgebildete Flächen der Sonne nachgeführt werden, und bei dem die Nutzenergie über eine Leitung einem Energieverbraucher zugeführt wird, gekennzeichnet durch die nachstehenden Merkmale:

• a) die Absorber (13, 27, 39, 48) sind auf einer schwimmenden, als Kreisscheibe mit sehr großem Durchmesser ausgebildeten Kollektorplattform (P, 301) angeordnet, die aus einem flexiblen, betriebsmäßig nur Zugspannungen aufnehmenden Werkstoff besteht,
• b) die Flächen der Absorber (27, 39, 48) verlaufen in Streifen, die zusammen mit parallel zu den Streifen an beiden Seiten derselben angeordneten Wandungen (20, 42) oder Folien (52) Distanzhalterzellen (22) oder Kanäle (40, 41, 55) bilden,
• c) die Ausrichtung der Wandungen (20, 42) oder Folien (52) erfolgt parallel zur dem Sonnenstand zugeordneten Himmels­ richtung durch Drehung der Kreisscheibe mit der Winkel­ geschwindigkeit des Sonnenazimutes,
• d) die Kollektorplattform (P) weist eine Antriebsvorrichtung zur Drehung der Kollektorplattform (P) um die Hochachse der Kreisscheibe auf, die an der Peripherie der Kollektor­ plattform (P) einen tangential gerichteten Schub in die Plattform einleitet,
• e) die von der Kollektorplattform (P) erzeugte Wärmeenergie wird in einer Kraftanlage (63, 311) in elektrische Energie umgewandelt und diese wird über eine Leitung (91) einem Energieverbraucher zugeführt.

2. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorplattform (P) auf Wasser aufliegt und von einem Rand (85) umgeben ist, der in das Wasser hineinragt und daß das Wasser im Speicher (70) unterhalb der Kollektorplattform (P) wärmer ist, als das Wasser außerhalb der Peripherie der Kollektorplattform (P).

3. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (303) der Kollektorplattform (301) in Wasser (304) hineinragt und daß die Kollektorplattform (301) auf einem Luftpolster (313) schwimmt, welches unter geringem Überdruck steht.

4. Solarkraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sonnenstrahlung absorbierenden Kollektoren aus einer Vielzahl von gleichen Elementen bestehen, von denen jedes eine Schicht mit parallelen, einen Wärmeträger zwischen Sammelkanälen (9) an den Enden jedes Elementes leitende Kanäle (11, 37) sowie eine über den Kanälen (11, 37) angeordnete, das Sonnenlicht absorbierende und im Ultrarotbereich nicht emittierende Schicht als Absorber (13, 39) aufweist.

5. Solarkraftwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmedämmende Schicht durch vertikale Wandungen (20) in parallele Distanzhalterzellen (22) unterteilt ist, die eine die Luftkonvektion in ihnen weitgehend unterbindende Breite aufweist.

6. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Wandungen (20) der wärmedämmenden Schicht keine Schatten auf den Absorber (27) werfen.

7. Solarkraftwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unter sich parallelen Kanäle der wärmedämmenden Schicht durch quer zu den Wandungen (20) verlaufende Distanzhalter (21) in Distanzhalterzellen (22) unterteilt sind.

8. Solarkraftwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalterzellen (22) zur Sonne hin geneigt sind.

9. Solarkraftwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (24) der Wandungen (23) kleiner ist, als der Sonnenhöchststand.

10. Solarkraftwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (24) so gewählt ist, daß die einfallende Strahlung höchstens eine Brechung an der Wandung (23) erfährt.

11. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorplattform (P) von einem Rand (85) umgeben ist und Speicher (70, 71) einschließt, die zum Zwecke der Energiespeicherung aufheizbar sind.

12. Solarkraftwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (71) in zwei untereinander angeordnete Bereiche aufgeteilt ist und daß der tiefer liegende Speicher (72) die höhere Temperatur hat.

13. Solarkraftwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (73) isoliert ausgeführt und beschwert ist und durch eine Reihe von Schwimmern (75) in ihrer Horizontallage gehalten ist.

14. Solarkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in großer Tiefe eine Pumpe (93) angeordnet ist, die Tiefen­ wasser dem Kondensator (125) der Kraftanlage (63) zuführt.