DE2852654A1

DE2852654A1 - Turmreflektor fuer konzentrierende solarkraftwerke

Info

Publication number: DE2852654A1
Application number: DE19782852654
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Dr Schmidt
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1980-06-12
Also published as: IT1127661B; DE2852654C2; IT7927679A0; FR2443592A1; FR2443592B1

Description

Turmreflektor für konzentrierende Solarkraftwerke

Die Erfindung betrifft einen Turmkollektor für konzentrierende Solarkraftwerke nach der Methode der zweistufigen Konzentration.

Solarkraftwerke nach der genannten Methode sind bekannt, s.a. SPIE VoI 68 (1975) Solar Energy Utilization, S. 85ff. Sie stellen eine gedankliche Weiterentwicklung zu dem bereits realisierten Turm-Absorber-Konzept dar, s. Brennstoff-Wärme-Kraft 28 (1976) Nr. 12, S.47o ff, 473.

Der Stand der Technik ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Bei dem Turmabsorbertyp (Fig.l) wird das direkte Sonnenlicht 10 durch ein Heliostatenfeld 11 nach Art eines riesigen Fresnel-Spiegels von bis zu mehreren 100 m Durchmesser in einem Turmabsorber 12 konzentriert und absorbiert. Der Turm 16 weist eine stattliche Höhe auf, wobei schon Turmhöhen bis 450 m vorgeschlagen worden sind. Ein Wärmeträgermedium wird durch Leitungen 13 zum Absorber auf der Turmspitze gepumpt, dort erhitzt und am Fuße des Turmes 16 einem Dampferzeuger zugeführt. Der Dampf wird in konventioneller Weise zum Antrieb einer Turbine 15 u.dgl. verwendet.

Die Nachteile des Turm-Absorber-Kraftwerkes liegen auf der Hand. Der Turm muß sehr stabil gebaut sein, um den Absorber tragen zu können. Leitungen und Armaturen zusammen mit notwendigen Pumpen verschlechtern den Wirkungsgrad. Wartungsund Instandsetzungsarbeiten im Absorberbereich sind umständlich und zeitraubend.

Diese und eine Reihe weiterer Nachteile haben zu der Lösung geführt, welche der Erfindung zugrunde liegt (s.auch Fig.2) .,

-4-

030024/0402

- 4 —

Statt den Absorber 12 auf die Turmspitze zu setzen, wird er am Boden 17 angebracht. Das führt bereits zu ganz erheblichen Vereinfachungen beim Bau der Anlage. Das durch das Heliostatenfeld 11 konzentrierte Sonnenlicht 10 wird durch einen an der Turmspitze angebrachten Reflektor (2o) zum Absorber 1 am Boden hin reflektiert. Hauptleitungen mit Pumpe usw. entfallen. Außerdem kann der Reflektor 20 so ausgelegt sein, daß eine bessere Bündelung des Sonnenlichts und damit höhere Ausbeute erzielt werden. Damit verringern sich auch die Anforderungen an die Genauigkeit der Heliostaten und deren Sonnennachführung. Daneben kann der Absorber mit einem Speicher integriert werden.

Anliegen der Erfindung ist es, einen effizienten Turmreflektor zu schaffen, der in einfacher Bauweise ausgeführt werden kann und durch einfache Maßnahmen lange Lebenszeiten, insbesondere auch im Hinblick auf die Verspiegelung gewährleistet.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Reflektorstruktur derart aufgebaut ist, daß die Verspiegelung durch eine eine aktive Kühlung ermöglichende Profilstruktur aufgenommen wird.

In einer ersten Ausbildung der Erfindungsgedanken wird der Turmreflektor dadurch realisiert, daß die galvanisierbare Profilstruktur aus Material hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und daß die Verspiegelung aufgalvanisierbar ist, daß sich auf der Rückseite eine geschlossene, Kühlkanäle formende, galvanisch hergestellte Abdeckung anschließt, und daß der Abdeckung eine galvanisch aufgebrachte Armierung hoher Tragfestigkeit zur Befestigung des Tragelementes folgt.

Weitere Ausgestaltungen findensich in den Unteransprüchen.

-5-

030024/0402

285265A

Besonders die Ausführung in galvanischer Bauweise bietet einfache Erzielung der optisch erforderlichen Oberflächengenauigkeit. und Einhaltung während des Einsatzes durch die aktive Kühlung. Die Temperatur der spiegelnden Oberfläche wird ständig niedrig gehalten, so daß Abstrahlungsverluste vermieden werden. Die leichte und steife Struktur ermöglicht leichte und billigere Turrtikonstruktionen. Die aktive Kühlung bietet darüber hinaus den Vorteil, mittels Leitungen verhältnismäßig geringen Querschnitts das Wärmetransportmedium zur Deckung des elektrischen Eigenbedarfs des Kraftwerkes heranziehen zu können. Da der Eigenbedarf durchaus 10% und mehr der Kraftwerksleistung ausmachen kann, ist durch gezielte Auswahl des Absorptionskoeffizienten der Verspiegelung die abzuzweigende Wärme einstellbar. Das bringt daneben den Vorteil, daß auf teure und wetteranfällige Beschichtungen zur Erniedrigung des Absorptionskoeffizienten von vorne herein verzichtet wird.

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

Fig. 3 einen Gesamtaufbau des Turmreflektors;

Fig. 4 eine galvanische Ausführung der Reflektorstruktur;

Fig. 5 eine geschweißte Ausführung;

Fig. 6 eine Anlage mit Einrichtungen zur Deckung des Eigenbedarfs.

Gemäß Fig. 3 sind wesentliche Bestandteile des Turmreflektors 20 eine gekühlte Reflektorstruktur 21 und ein Tragelement 22, welches in Leichtbauweise in bekannter Art ausgeführt wird.

In Fig. 4 ist die Reflektorstruktur 21 in galvanischer Ausführung näher dargestellt. Sie besteht aus einer Verspiegelung 23,

: ■. -6-

03002.4/0402

beispielsweise Silber, einer Profilstruktur 24, welche sowohl eine etwaige Wölbung des Reflektors beschreibt, als auch auf der Rückseite Kühlkanäle 25 aufnimmt. Die Profilstruktur 24 wird in bekannter V/eise auf Forrnkörpern vollgalvanisch hergestellt.

Eine Abdeckung 26 wird ebenfalls aufgalvanisiert, so daß geschlossene Kühlkanäle 25 entstehen. Die Kühlkanäle 25 durchlaufen in nicht näher dargestellter V/eise den Profilkörper nach Art eines Mäanders. Als Werkstoff für den Profilkörper und seine Abdeckung wird ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit gewählt, vorzugsweise Kupfer oder Kupferlegierung.

Um dem Ganzen genügend Tragfestigkeit zu geben, ist eine Armierung 9 ebenfalls galvanisch aufgebracht. Als hochfeste Materialien können z.B. hierfür Chrom oder Nickel verwendet werden. Die Armierung 9 dient weiter zur Aufnahme der Tragstruktur 22, welches durch Verschrauben o.dgl. bewerkstelligt wird.

Die Kühlkanäle 25 in der Profilstruktur 24 können selbstverständlich 3uch durch Fräsen, Elektroerosion o.a. bekannte Maßnahmen hergestellt werden.

Fig. 5 zeigt eine Variante, bei der eine geschweißte Struktur aus Profilrohren 27 verwendet wird. Die Verspiegelung 23 wird unmittelbar auf die zuvor in die gewünschte Wölbung gebrachten Profilrohre 27 aufgebracht.

In Fig. 6 ist schematisch eine Ausführung zur Deckung des Eigenbedarfs dargestellt. Leitungen 28 transportieren ein geeignetes Warmeträgermedium zum Reflektor bzw. von dort zu einem Dampferzeuger 29, dem in konventioneller Weise eine Turbine zur Stromerzeugung folgt.

030024/04 02

-V-

Leerseite

Claims

P a t e η t a η s ρ r ü c h e

Turmreflektor für konzentrierende Solarkraftwerke nach der Methode der zweistufigen Konzentration, dadurch gekennzeichnet , daß die Reflektorstruktur (21) derart aufgebaut ist, daß die Verspiegelung (23) durch eine eine aktive Kühlung ermöglichende Profil· struktur (24) aufgenommen wird.
2. Turmreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an der Profilstruktur (24) ein Tragelement (22) anbringbar ist.

—2—

030024/04 0"2

ORfSlNAL INSPECTED

2852R54

1 ·

— 2 ^:—
3. Turmreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die galvanisierbare Profilstruktur (24) aus Material hoher Wärmeleitfähigkeit besteht und daß die Verspiegelung (23) aüfgälvanisierbar ist, daß sich auf der Rückseite eine geschlossene, Kühlkanäle (25) formende, galvanisch hergestellte Abdeckung (26) an-· schließt, und daß der Abdeckung (26) eine galvanisch aufgebrachte Armierung (9) hoher Tragfestigkeit zur Befestigung des Tragelements (22) folgt.
4. Turmreflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Profilstruktur (24) sowohl hinsichtlich der Formgebung der Verspiegelung als auch der Kühlkanäle (25) vollgalvanisch herstellbar ist.
5. Turmreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verspiegelung (23) auf einer geschweißten Struktur aus Profilrohren (27) aufbringbar ist.
6. Turmreflektor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zur aktiven Kühlung ein Wärmetransportmedium durch die Kühlkanäle (25) leitbar ist, und daß das Wärmetransportmedium zur Erzeugung von Energie nutzbar ist.

030024/0402