DE2817166A1

DE2817166A1 - Receiver fuer solarkraftwerke

Info

Publication number: DE2817166A1
Application number: DE19782817166
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Dr Schmidt
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1979-10-25
Also published as: FR2423735A1; IT1111917B; DE2817166C2; IT7921754A0; US4285667A

Description

Die Erfindung betrifft einen Receiver für Solarkraftwerke mit Konzentrierung des Sonnenlichts nach dem Solar-Farm-Prinzip.

Receiver der genannten Art sind bekannt. Sie arbeiten nach dem Prinzip, daß das Sonnenlicht in einem punktförmigen Bereich gesammelt bzw. die Wärme dort konzentriert wird und auf ein flüssiges oder gasförmiges Wärmetransportmedium übertragen wird. Eine Vielzahl von Sammlern dieser Art speist ein gemeinsames Rohrnetz zur Weiterleitung des Wärmetransportmediums an einen Arbeitsmaschinenkreislauf. Die Sammler werden dem Sonnenstand nachgeführt oder aber werden so gestaltet, daß für einen bestimmten Bereich auf die Nachführung verzichtet werden kann.

Der Einsatz konzentrierender Receiver kommt dann in Betracht, wenn im Temperaturbereich von über 150⁰C gearbeitet werden soll, allerdings unter Inkaufnahme des Verzichts der Nutzung des indirekten Sonnenlichts.

Die einfallende Strahlungsenergie muß mit möglichst geringen thermischen Verlusten an das Wärmetransportmedium weitergeleitet werden, Außerdem müssen die Druckverluste im Wärmeträgermedium beim Durchlaufen des Absorbers so gering wie möglich gehalten werden, damit die für die Umwälzung erforderliche Energie klein gehalten werden kann. Erschwerend kommt hinzu, daß einige der in Frage kommenden Wärmetransportmedien überhitzungsempfindlich sind und von daher die Höhe der inneren Wandtemperatur begrenzt sein kann.

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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Receiver anzugeben, der den vorgenannten Ansprüchen genügt, sich durch Wartungsfreiheit und Unempfindlichkeit gegen thermische Spannungen auszeichnet und sich mit geringem finanziellen Aufwand herstellen läßt.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß ein Hohlspiegelfeld vorhanden ist, und daß im Brennpunkt jeden Spiegels außenbestrahlte Kugelabsorber angeordnet sind.

Der Kugelabsorber ist als Träger der Wärmetransportmedium-Führungen in Abhängigkeit vom gewählten Medium verschieden ausgebildet. Bei der Verwendung flüssiger Medien ist vorgesehen, daß der Kugelabsorber ein spiralig an seiner Oberfläche angeordnetes in Spiralrillen eingelegtes Spiralröhrchen mit anschließender galvanischer Abdeckung aufweist.

Eine andere Bauweise sieht vor, daß der Kugelabsorber in Integralbauweise mit gefrästen oder gewickelten und galvanisch abgedeckten Strömungskanälen versehen ist.

Für siedende Medien reichen niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten als bei Flüssigkeiten aus, mithin können größere Strömungsquerschnitte angewendet werden. Der Receiver ist dann so ausgestaltet, daß der Kugelabsorber in Doppelschalenbauweise aufgebaut ist.

Der Receiver weist einen nur geringen Druckabfall beim Durchströmen neben kleiner Temperaturdifferenz zwischen Medium und Wand auf. Die tote Masse des Absorbers ist sehr klein, so daß sich eine geringe Eigenträgheit einstellt. Die symmetrische Bauweise mit ihren geringen Massen ergibt geringstmögliche thermische Spannungen, was sich wiederum in großer Lebensdauer niederschlägt.

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Die Erfindung ist anhand der Figuren und der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Solar-Farm;

Fig. 2 einen Kugelabsorber mit abgedeckten Spiralröhren bzw. Spiralkanal;

Fig. 3 einen Kugelabsorber in geschweißter Schalenbauweise.

Die Solar-Farm gemäß Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt mit einer Anordnung von Hohlspiegeln 10 in deren Brennpunkten Kugelabsorber 11 angeordnet sind. Ein Leitungsnetz 12 sammelt das erhitzte Wärmetransportmedium und führt es zu einer Kraftwerksanlage 13. Die Spiegel sind in bekannter Weise dem Sonnenstand nachführbar. Es ist vorgesehen, den Kugelabsorber selbst feststehend anzuordnen.

Gemäß Fig. 2 weist der Kugelabsorber 14 einen Eintritt 15 und einen Austritt 16 auf. Im oberen Quadranten ist die Ausführung mit Spiralröhrchen 17 gezeigt. Im unteren linken Quadranten ist die Integralbauweise mit gefrästen oder auch in Wickeltechnik hergestellten Strömungskanälen 18 dargestellt. Die Spirale 17 kann aus Kupfer oder geeigneter Kupferlegierung hergestellt sein und wird auf einer nicht näher dargestellten Spiralrille auf der Kugeloberfläche 19 mit anschließendem Übergalvanisieren aufgewickelt. Die Ausführung des Spiralkanals in Kupfer oder gut wärmeleitender anderer Werkstoffe erlaubt einen großen Kanalabstand und dadurch kurze Rohrlängen und niedrigere Druckverluste als Ausführungen in Stahl, Nickel oder dergleichen.

Beide Ausführungen der spiraligen Einkanalanordnung sind für flüssige Wärmetransportmedien möglich, weil die für den Wärme-

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Übergang erforderlichen Strömungsgeschwindigkeiten sehr kleine Strömungsquerschnitte verlangen. In beiden Fällen ist eine anschließende Deckgalvanisierung vorgesehen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung in geschweißter Doppel-Schalenbauweise, basierend auf gängigen Herstellungsprozeduren wie Drücken, Pressen, Schweißen. Im Eintritt 21 tritt Flüssigkeit in den Absorber 24 ein und gelangt in den Ringspalt 23. Das siedende Medium verläßt am Dampfaustritt 22 den Absorber.

Die Spiegel mit zugehörigem Kugelabsorber können in Abhängigkeit vom Transportmedium oder auch der Vor- oder Ablauftemperatur in Reihe, parallel oder auch gemischt geschaltet sein.

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Claims

Patentansprüche

(iy Receiver für Solarkraftwerke mit Konzentrierung des Sonnenlichts nach dem Solar-Farm-Prinzip, dadurch gekennzeichnet , daß ein Hohlspiegelfeld (lo) vorhanden ist, und daß im Brennpunkt jeden Spiegels außenbestrahlte Kugelabsorber (11,14,24) angeordnet sind.
2. Receiver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kugelabsorber (14) ein spiralig an seiner Oberfläche (19) angeordnetes in Spiralrillen eingelegtes Spiralröhrchen (17) mit anschließender galvanischer Abdeckung (18) aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Receiver nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kugelabsorber (14) in Integralbauweise mit gefrästen oder gewickelten und galvanisch abgedeckten Strömungskanälen (2o) versehen ist.
4. Receiver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Kugelabsorber (24) in Doppelschalenbauweise aufgebaut ist.
5. Receiver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Parabolspiegel/Kugelabsorber-Einheiten (lo, 11) in bezug auf das Wärmetransportmedium parallel geschaltet sind.
6. Receiver nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeich.

net , daß die Einheiten (lo,ll) in bezug auf das Wärmetransportmedium in Reihe geschaltet sind.
7. Receiver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Mischschaltung nach Anspruch 2 und Anspruch 3 vorhanden ist.
8. Receiver nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Eintritt (15,21) und Austritt (16,22) des Wärmetransportmediumsan der dem Spiegel (lo) abgewendeten Seite angebracht sind.

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