-
BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sonnenkraftwerke
und betrifft insbesondere die Sonnenkraftwerke mit der Konzentration der Sonnenenergie
mit Hilfe eines Feldes von Heliostaten.
-
Die Erfindung kann zum Bau von Kraftwerken angewendet werden, die
auf ein Elektroenergienetz arbeiten, oder zur Stromversorgung von entfernt liegenden
Verbrauchern, beispielsweise von Siedlungen oder Industrieobjekten in Wulsten oder
in gebirgigen Gegenden.
-
Zur Zeit wpreenin den hochentwickelten Industriestaaten der Welt
Nationalprogramme zur Ausnutzung der Sonnenenergie durchgeführt#Die grossen Sonnenkraftwerke,
die auf die elektrischen Netze von Energieversorgungssystemen arbeiten, werden in
Form eines Feldes von auf die Sonne orientierten und die Sonnenenergie auf einen
an einem Turm angeordneten Strahlungsempfänger reflektierenden Heliostaten errichtet.
-
Es ist ein Sonnenkraftwerk bekannt, das einen an einem Turm (Tragwerk)
angeordneten schwenkbaren flachen zentralen Strahlungse#pfä.nger und auf Wagen angeordnete
Heliostaten enthält, die sich synchron auf Schienen bewegen, die konzentrische Bahnen
um den Turm bilden (s. beispielsweise ~Wärmekraftanlagen zur Ausnutzung der Sonnenstrahlung",
Verlag "Nauka", Moskau, l966, S. 125, Fig. 1 ).
-
Die Sonnenstrahlung fällt auf die Heliostaten ein, die jederzeit
in der Weise ausgerichtet sind, dass die RUckstrahlung auf den Empfänger auftrifft,
der sich im Laufe des Tages um eine Vertikalachse dreht. Hierbei geschieht die azimutale
Verfolgung des Sonnenstandes im Laufe des Tages durch Verschiebung der Wagen auf
ringförmigen Schienenbahnen, während die Verformung des Zenits (der Sonnenhöhe)
durch Rotation der Heliostaten um eine Horizontalachse bewirkt wird.
-
Nachteilig bei der bekannten Lösung ist die Kompliziertheit der Errichtung
und des Betriebes der Heliostaten, die auf den Wagen angeordnet sind, weil die Genauigkeit
der Orientierung in Grenzen von einigen Winkelminuten gehalten werden muss, sonst
trifft die durch die Spiegel der Heliostaten reflektierte Strahlung nicht auf den
Empfänger auf. Eine derart hohe Genauigkeit der räumlichen Orientierung der Heliostaten
stellt hohe AnsprUche an die Herstellung der Schienenbahnen/ an die Genauigkeit
der Zusarrimenwirkung des Systems Wagen - Schienenbahnen, was den Kraftwerksbau
kompliziert und verteuert.
-
Es ist auch ein Sonnenkraftwerk bekannt, das ein Feld von Heliostaten
und einen zentralen Strahlungsempfänger enthält, der auf einem Turm (Tragwerk) starr
angeordnet ist (S. beispielsweise die US-PS 3924604, veröffentlicht 09.12.75).
-
Im bekannten Sonnenkraftwerk liegen die Heliostaten auf dem Feld
des-Kraftwerks ortfest und weisen individuelle Mechanismen zur Verfolgung des Sonnenstandes
auf.
-
Von Nachteil ist bei der bekannten Lösung die Notwendigkeit einer
hochgenauen - also aufwendigen -Ausführung von Mechanismen der Nachführautomatik,
denn geringftlgige Abweichungen der Heliostaten von der "anvisierten" Stellung führen
zum Verlassen der Grenzen des Strahlungsempfängers durch die RUckstrahlung. Zur
Vergrösserung des Wirkungsgrades eines Krafwerks, das sowohl im dynamischen Zyklus
der Umwandlung der Sonnenstrahlung mit Hilfe von Dampf, als auch unter Benutzung
eines lichtelektrischen Umwandlungsvorganges arbeitet, ist es ausserdem notwendig,
die Konzentration der Sonnenstrahlung auf den Empfänger zu erhöhen. In der bekannten
Lösung kann die Erhöhung der Strahlungskonzentration nur durch Vergrösserung der
Zahl der Heliostate erreicht werden.
-
Dies hat eine erhebliche Verteuerung des Kraftwerke zur Folge, denn
die hauptsächlichen Ilerstellungskosten derartiger Kraftwerke entfallen auf die
Herstellungskosten der Heliostate mit den Mechanismen der Nachführaut ornat ik.
-
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die oben aufgezählten Nachteile
zu überwinden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Sonnenkraftwerk
zu entwickeln, das bei einer vorgegebenen Eingangs leistung an Sonnenenergie durch
Erhöhung der Konzentration der Sonnenstrahlung auf den Empfänger /durch Verringerung
der Anzahl der Heliostate den Wirkungsgrad der Energiewandlung steigert, die Kosten
des Sonnenkraftwerks absenkt sowie dessen Zuverlässigkeit erhöht.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Sonnenkraftwerk,
das Lichtleiter und ein Feld von orientierten Heliostaten enthält, die mindestens
einen Teil der Sonnenstrahlung auf mindestens einen Teil der Lichtleiter reflektieren,
in deren Austrittsquerschnitten Strahlungsempfänger liegen, die auf mindestens einem
Teil eines Tragwerks bzw. Turmes angeordnet sind, gemäss der Erfindung die Lichtleiter
unter einem Winkel von 50 bis 900 zueinander liegen und Aperturwinkel von 50 bis
450 aufweisen, und die Winkel zwischen den Normalen zu den gekoppelten Heliostaten
kleiner als die Aperturwinkel der mindestens auf einem Teil der Länge (höhe) des
Tragwerks bzw. Turmes angeordneten Lichtleiter oder ihnen gleich sind.
-
Die vorliegende AusfUhrung des Sonnenkraftwerks gestattet es, bei
einer unveränderlichen Anzahl an Heliostate die Strahlungskonzentration auf den
Empfängern und damit den Wirkungsgrad der Umwandlung der Sonnenenergie zu erhöhen
oder bei einer vorgegebenen Strahlungskonzentration auf den Empfängern die Anzahl
der komplizierten und kostenaufwendigen
lIeliostate zu verringern.
-
Vorzugsweise werden die Lichtleiter über die gesamte Länge (Höhe)
des Tragwerks bzw. Turmes und das Tragwerk bzw. den Turm vertikal oder horizontal
in West-Ost-Richtung angeordnet.
-
Die Anordnung der Lichtleiter über die gesamte Länge des Tragwerks
bzw. Turmes verbessert bei dessen vertikaler oder horizontaler Stellung die funktionale
Ausnutzung des Tragwerks bzw. Turmes ung etriebsdaten des Sonnenkraftwerks durch
Ermöglichung einer Blockausführung der Lichtleiter mit den Strahlungsempfängern,
einer Blockmontage und einer Reparatur des Kraftwerks, deren Wesen darin begründet
ist, dass die Lichtleiter mit den Empfängern in Form einzelner Aggregate (Einheiten)
ausgeführt sind, die auf dem Tragwerk bzw. Turm in zusammengebauter Form angeordnet
werden. Die horizontale Anordnung des Tragwerks bzw. Turmes verbilligt den Bau und
erleichtert die Bedienung der Strahlungsempfänger.
-
Es ist vorteilhaft, die Lichtleiter in Form von Fokonen oder Foklinen
auszuführen.
-
Die Ausführung der Lichtleiter in Form von Fokonenoder Foklinen gestattet
es, den Wirkungsgrad des Lichtleiters gegenüber den anderen Typen der Lichtleiter,
beispielsweise Kegellichtleitern, durch eine geringere Zahl von Lichtreflexionen
an den Wänden des Pokons oder Poklins zu erhöhen, was in der Arbeitsweise dieser
Konzentratoren liegt.
-
Darüber hinaus gestattet/er Einsatz der Fokone und Fokline, die Folgegenauigkeiten
der Heliostate zu verringern, denn eine Abweichung der Strahlen der Heliostate von
der "Qnvisierten" Stellung in den Grenzen des Aperturwinkeis führt nach der Wirkungsweise
der Fokline und Fokone zu keiner Verminderung der Konzentration des Lichtstroms
auf den Strahlungsempfänger, was die Forderungen an die Genauig-
keit
der Nachlaufsysteme der Neliostate lockert und dadurch deren Kosten senkt und die
Arbeitszuverlässigkeit des Sonnenkraftwerks steigert.
-
Es ist wünschenswert, die Wände der Fokline schwenkbar gegeneinander
anzuordnen.
-
Die beim Verschwenken aufeinander zukommenden Wände der Fokline schaffen
bei deren Schliessung ein Hindernis für die Rückstrahlung der Warme durch die S.trahluni-;sempfänger
bei einem kurzzeitigen Ausbleiben der Sonnenstrahlung, wodurch der Wirkungsgrad
der Umwandlung der Sonnenenergie erhöht wird.
-
Es ist erwünscht, dass die Auatrittsquerschnitte der Lichtleiter
auf einer gemeinsamen Oberfläche liegen und die Strahlungrempfänger mit einer Verschiebevorrichtung
versehen sind.
-
Vorteilhaft ist es, die Austrittsquerschnitte der Lichtleiter in
einer Ebene anzuordnen und die Verschiebevorrichtung in Form eines auf FUhrungen
montierten Wagens auszuführen, auf dem die Empfänger auch ##befestigen sind Es ist/vorteilhaft,
die Austrittsflächen der Lichtleiter auf einer Zylinderfläche anzuordnen und die
Verschiebevorrichtwig in Form eines auf einer rotierenden Welle montierten Zylinders
auszuführen, auf dem die Strahlungsempfänger zu befestigen sind.
-
Die Anordnung der Austrittsquerschnitte auf der gleichen Oberfläche
erlaubt es, die Strahlungsempfänger auf einer identischem, jedoch auf der Verschiebevorrichtung
befestigten Oberfläche anzuordnen, was die Möglichkeit gibt, bei Betrieb des Sonnenkraftwerks
einen einer Reparatur bedErftigen Strahlungsempfänger gegen einen anderen betriebsbereiten
Strahlungsempfänger schnell auszuwechseln,' was die Arbeitszuverlässigkeit des Sonnenkraftwerks
steigert.
-
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1 die Prinzipschaltung eines
erfindungsgemässen Sonnenkraftwerks mit einem horizontal angeordneten Tragwerk bzw.
Turm und mit Licht leitern -in Form von Foklinen; Fig. 2 die Prinzipschaltung des
erfindungsgemässen Sonnenkraftwerks mit einer vertikalen Anordnung des Tragwerks
bzw. des Turmes und mit Lichtleitern in Form von Fokonen; Fig. 3 erfindungsgemässe
Lichtleiter in Form von Foklinenmit einer Verschiebevorrichtung in Form eines rotierenden
Zylinders und mit gegeneinander schwenkbar angeordneten Wänden der Fokline; Fig.
4 erfindungsgemässe Lichtleiter in Form von Fokonenmit einer Verschiebevorrichtung
in Form t rotierenden Zylinders; Fig. 5 erfindungsgemässe Lichtleiter mit in einer
gemeinsamen Ebene liegenden Austrittsflächen und eine in Form eines Wagens ausgeführte
Verschiebevorrichtung; Fig. 6 schematisch den Strahlendurchgang bei einem niedrigen
Sonnenstand (morgens und abends) für einen Vertikalschnitt durch das Sonnenkraftwerk
nach Fig. 1, gemäß der Erfindung; Fig. 7 schematisch den Strahlendurchgang bei einem
hohen Sonnenstand (mittags) für einen Vertikalschnitt durch das Sonnenkraftwerk
nach Fig. 1, gemäß der Erfindung.
-
Das erfindungsgernässe Sonnenkraftwerk besteht aus einem Feld orientierter
Heliostate 1 (Fig. 1 und 2), die mit Lichtleitern 2 optisch verbunden sind, in deren
Austrittsquerschnitten Strahlungsempfänger 3 angeordnet sind, die die Sonnenenergie
in eine Wärme-oder Elektroenergie, beispielsweise mit Hilfe yon Fotoumformern, verwandeln.
Die Lichtleiter 2 mit den
Strahlungsempfängern 3 sind auf einem
Tragwerk bzw.
-
Turm 4 angeordnet, der sowohl Ost-Richtung als auch vertikal (Fig.
2) angeordnet werden kann, wobei die Lichtleiter 2 über die gesamte Länge (Hohe)
des Tragwerks bzw. des Turmes 4 liegen, was die zweckentsprechende Ausnutzung der
Oberflache des Tragwerks bzw. des Turmes 4 verbessert.
-
Die Heliostaten 1 nehmen einigen Raum (Feld) um das Tragwerk bzw.
den Turm 4 ein, wobei sie am südlicher Bergabhang (HUgelhang) liegen können, was
die Kompaktheit ihrer gegenseitigen Anordnung vergrössert.
-
Die einzelnen Abschnitte der Lichtleiter 2 auf dem Tragwerk bzw.
Turm 4 werden durch einzelne (gekoppelte) Gruppen der Heliostate1 beleuchtet. Ein
Teil des Feldes der einen gekoppelten Abschnitt der Lichtleiter 2 beleuchtenden
Heliostate 1 wird im Raum durch Azimutwinkel t (Winkel in Draufsicht auf das Sonnenkraftwerk
) und durch Zenitwinkel 8 (Winkel im Vertikalschnitt), Fig.1 und 2, begrenzt.
-
Die Lichtleiter 2 weisen einen Aperturwinkel# auf, der im Grenzfall
die Lage eines Randstrahls im Lichtleiter 2 bestimmt. Sämtliche Strahlen, die unter
einem Winkel verlaufen, der kleiner als der Aperturwinkel t ist, erreichen den Austrittsquerschnitt
des Lichtleiters 2 und fallen dann auf den Strahlungsempfänger 3 ein.
-
Sämtliche Strahlen, die unter einem Winkel verlaufen, der grösser
als der Aperturwinkel des Lichtleiters 2 (Fig 2) ist, erreichen den Austrittsquerschnitt
und den Strahlungsempfänger 3 nicht.
-
Die erfindungsgemässen Lichtleiter 2 weisen Aperturwinkel von 50
bis 490 auf.
-
Die Lichtleiter können in Form von Foklinen 2- (Fig. 3) oder Fokonen
2-2 (Fig. 4) ausgeführt werden.
-
Die Lichtleiter 2 sind auf dem Tragwerk bzw.
-
Turm 4 in der Weise angeordnet, dass sie zueinander unter einem Winkelßvon
50 bis 900 (Winkel zwischen den Symmetrieebenen für die Fokline 2-1 oder swischen
den Zentralachsen für die Fokone 2-2) geneigt sind.
-
Die Fokline 2-1 und die Fokone 2-2 können eine gleiche Querschnittsform
aufweisen, nur dass die Fokline 2- 1 eine Symmetrieebene aufweisende trogförmige
Konzentratoren darstellen. Die Austrittsquerschnitte in den Foklinen 2-1 weisen
die Form eines Streifens auf, und die Strahlungsempfänger 3 für die Fokline 2- 1
sind auch in Form eines Streifens ausgeführt, dessen Breite gleich der Breite des
Austrittsquerschnittes der Fokline 2- ist.
-
Die Innenflächen der Fokline 2-1 und der Fokone 2-2 haben eine Spiegelschicht
mit hohen Reflexionsfaktoren für das Sonnenlicht.
-
Die Fokline 2-1 (Fig. 3) sind auf dem Tragwerk bzw. Turm 4 mit der
Möglichkeit einer Verschwenkung der Wände der Fokline 2-1 gegeneinander in der Weise
angeordnet, dass sie sich in der Symmetrieebene der Fokline 2-1 schließen können,
wodurch die Rückstrahlung des Strahlungsempfängers 3 bei einer kurzzeitigen Sonneneinstrahlung
abnimmt.
-
Die Fokone 2-2 (Fig. 4) stellen Konzentratoren dar, die durch Rotation
der Wände der querschnittsform um die Zentralachse gebildet sind, deshalb weisen
die Austrittsflachen der Fokone 2-2 einen runden Querschnitt und die Strahlungsempfänger
3 der Fokone 2-2 eine runde Querschnittsform mit einem dem Austrittsquerschnitt
gleichen Durchmesser auf.
-
Zur Vergrösserung des Ftillfaktors der durch die Jieliostate 1 beleuchteten
Oberfläche können die Austrittsquerschnitte der Fokone 2-2 sechsflächig (Fig. 4)
ausgeführt werden.
-
In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch das Sonnenkraftwerk nach Fig.
1 und schematisch der Strahlendurchgang dargestellt, wobei veranschaulicht ist,
dass die Gruppen (Reihen) der Heliostate 1 die Strahlung auf eine Gruppe Lichtleiter
2 richten.
-
In Fig. 6 und 7 ist der Strahlendurchgang bei einem niedrigen und
einem hohen Sonnenstand am Horizont (Fig. 6 bzw. 7) dargestellt.
-
Für die normale Arbeit der Station ist es nötig, dass die Winkel
& 1 2 i 2 zwischen den Senkrechten n1 und n2 zu den Heliostaten 1-1, 1-2 kleiner
oder gleich den Aperturwinkeln zu der Lichtleiter 2 sind.
-
Die Fokline 2-1 und die Fokone 2-2 sind auf dem Tragwerk bzw. Turm
4 derart angeordnet, dass deren Austrittsquerschnitte auf gemeinsamen Oberflächen,
beispielsweise in einer Ebene (Fig. 5) oder auf einem Zylinder (Fig. 3, 4), liegen.
-
Die Strshlungsempfänger 3 sind auf Verschiebevorrichtungen angeordnet.
Falls die Austrittsflachen in einer Ebene (Fig. 5) liegen, ist die Verschiebevorrichtung
in Form eines auf geradlinigen PUhrungen 6 montierten Wagens 5 ausgeführt. Auf dem
Wagen 5 sind zwei Gruppen der Strahlungsempfänger 3 angeordnet: die eine Gruppe
befindet sich bei den Austrittsquerschnitten der Lichtleiter 2, d.h. im Arbeitsbereich,
und auf diesen erfolgt eine Umwandlung der Sonnenenergie, die andere Gruppe befindet
sich zu dieser Zeit ausserhalb des Arbeitsbereiches, und in dieser können Reparatur-
und vorbeugende Arbeiten durchgeführt werden.
-
Die Austrittsquerschnitte der Lichtleiter 2 können auf einer gemeinsamen
Zylinderfläche (Fig. 3 und 4) liegen, dann kann die Verschiebevorrichtung in Form
eines auf einer rotierenden Welle 8 befestigten Zylinders 7 ausgeführt werden, während
die Strahlungsempfänger 3 auf dem rotierenden Zylinder 7
angeordnet
sind. Hierbei befinden sich die Strahlungsempfänger 3 zum Teil im Arbeitsbereich
bei den Ausgangsquerschnitten der Lichtleiter 2 und zum Teil ausserhalb des Arbeitsbereiches,
was es gestattet, im arbeitenden Sonnenkraftwerk vorbeugende Wrtungs- und Reparaturarbeiten
an den Strahlungsempfängern 3 durchzuführen, die sich zum gegenwärtigen Zeitpunkt
ausserhalb des Arbeitsbereiches befinden.
-
Das Sonnenkraftwerk arbeitet wie folgt.
-
Die Heliostatel (Fig. 1 und 2) werden durch eine automatische Steuerung
stets auf die Sonne in der Weise ausgerichtet, dass die von ihnen reflektierte Lichtstrahlung
auf die am Tragwerk bzw. Turm 4 angeordneten Lichtleiter 2 einfällt. Die Strahlung
wird, nachdem sie in die Lichtleiter 2 (Fokone oder Fokline) eingefallen ist, von
einer Spiegeischicht an den Wänden innerhalb des Lichtleiters 2 reflektiert, breitet
sich in Richtung der Austrittsquerschnitte der Lichtleiter 2 aus und trifft auf
die Strahlungsempfänger 3 auf. Die Strahlungsempfänger 3 wandeln die Sonnenenergie
in Wärmeenergie, beispielsweise in Dampf für Sonnenkraftwerke mit einem dynamischen
Urnwandlungszyklus oder in elektrischen Strom mit Hilfe von Fotoumformern um, wobei
ein Teil der Sonnenenergie gleichfalls in Wärme umgesetzt wird, wodurch ein Kühlmittel
erhitzt wird, das die Temperatur der Fotoumformer auf dem. erforderlichen Niveau
aufrechterhält.
-
Die Strahlungsempfänger 3 sind auf der ganzen Länge des Tragers bzw.
des Turmes 4 angeordnet, was es gestattet, die Oberfläche des Tragwerks bzw. des
Turmes 4 optimaler auszunutzen. Hierbei werden die Strahlungsempfänger 3 mit den
Lichtleitern 2 als einzelne Einheiten ausgeführt, die über die gesamte Länge montiert
werden, was die Montage des Sonnenkraftwerks und dessen Betrieb vereinfacht.
-
Das Tragwerk bzw. der Turm 4 kann horizontal (Fig. 1) in West-Ost-Richtung
liegen, Diese Anordnung erlaubt es, die Heliostatel am südlichen Abhang in einem
hügeligen Land (HUgel, Berge, Schüttungen) anzuordnen, was die Verteilungsdichte
der Heliostate 1 erhöht und die Ausnutzung von Grundstücken verbessert. Bei der
horizontalen Anordnung des ragvrerks bzw. des Turmes 4 wird seine Bedienung vereinfacht,/sinken
die Baukosten.
-
Das Tragwerk bzw. der Turm 4 kann auch vertikal (Fig. 2) angeordnet
werden, in diesem Fall können die eliostate 1 im ebenen Gelände um das Tragwerk
bzw. den Turm 4 liegen und über die ganze Höhe des Tragwerks bzw. Turmes 4 angeordneten
Lichtleiter 2 beleuchten, wobei die Heliostate 1 aus den näher liegenden Reihen
die unteren Lichtleiter 2 und die entfernt weiter/liegenden Heliostate 1 die am
oberen Rand des Tragwerks bzw. des Turmes 4 befindlichen Lichtleiter 2 beleuchten.
-
Die Lichtleiter 2 weisen Aperturwinkel von 50 bis 450 auf und schliessen
miteinander Winkel von 50 bis 900 ein, was es gestattet, die Lichtleiter 2 selbst
wie auch das Feld der Heliostatel optimal auszunutzen.
-
Es ist unzweckmässig, die in Form der Fokline 2- 1 und der Fokone
2-2 ausgeführten Lichtleiter 2 mit Aperturwinkeln unterhalb von 50 herzustellen,
weil hierbei die Materialintensität bei der Herstellung der Fokone 2-1 und der Fokline
2-2 steil ansteigt, die Weglänge des Lichtes in den Lichtleitern zunimmt / deren
optischer Wirkungsgrad abfällt.
-
Die Lichtleiter 2 mit einem Aperturwinkel oberhalb von 450 ergeben
praktisch keine Lichtkonzentration im Austrittsquerschnitt.
-
Die Anordnung der Lichtleiter 2 unter einem Winkel zueinander der
weniger als 50 betragt,
ist unzweckmässig, weil das zu einer unvollständigen
Ausnutzung der Möglichkeiten der Lichtleiter 2 wegen einer ungerechtfertigirosen
Überlappung der g 3 Lichtströme Cvon den gekoppelten Heliostaten I reflektierten7
durch die Lichtleiter 2 führt, denn die Lichtleiter 2 weisen Aperturwinkel oberhalb
von 50 auf.
-
Die Anordnung der Lichtleiter 2 unter einem Winkel zueinander der
grösser als 900 ist, ist auch unzweckmässig, wei#11 #rrart ig# Anordnung Aperturwinkel
oberhalb von 450 entsprechen müssen, was, wie oben gezeigt ist'keine praktische
Vergrösserung der Konzentration am Ausgang des Lichtleiters 2 ergibt.
-
Die Heliostaten 1 beleuchten in einzelnen Gruppen (Reihen) einzelne
Gruppen (Reihen) der Lichtleiter 2 (Fig. 5).
-
Für einen Normalbetrieb des Sonnenkraftwerks ist es nötig, dass die
Winkel zwischen den Normalen und n2 (Fig. 6 und 7) zu den gekoppelten (optisch verbundenen)
Heliostaten 1 kleiner als die Aperturwinkel t der Lichtleiter 2 oder ihnen gleich
sind.
-
Diese Lage wird in Fig. 6 verdeutlicht, die die Arbeit der Heliostate
1 bei einem niedrigen Sonnenstand am Horizont in Morgen- und Abendstunden schematisch
darstellt.
-
Die Sonnenstrahlung fällt auf die Heliostate 1 unter einem Winkel
# zur Horizontalebene ein, wobei n1 undñ2 die Normalen zur Ebene des Heliostates
1- 1 und 1 -2, # ein Winkel zwischen der Normalen n 3 zum Eintrittsquerschnitt des
Lichtleiters 2 und der Richtung der Strahlung vom Heliostat l-I, α1 und α2
Winkel zwischen der Normalen zu den Heliostuten 1-1 und 1-2 und der Horizontalebene
sind.
-
Der Winkel zwischen der Normalen ñl zum oberen Heliostat 1-1 und der
Richtung der a reflektierten Strahlung beträgt er für das Heliostat 1-2 gleich
tleiter 2 während Der Winkel
zwischen den Normalen n# und n2 zu
den gekoppelten Heliostaten t-I und 1-2 <d.h. zu den mit einem oder mit einer
Gruppe von Lichtleitern 2 optisch verbundenen Heliostaten) beträgt
Ahnlich kann man für die Mittagssonne (Fig. 7) zeigen, dass der Winkel zwischen
den Normalen n1 und ao zu den Heliostaten 1-1 und 4-2 gleich ist
ist.
-
Es ist als gezeigt, dass bei einem beliebigen Sonnenstand die Winkel
zwischen den Normalen n# und n2 zu den äusseren gekoppelten Heliostaten 4 den Aperturwinkel
γ unterschreiten.
-
Die oben angeführten Erwägungen zeigen, dass, wenn die Abweichungen
von der "anvisierten" Stellung der Heliostate 4 den Winkel γ der gekoppelten
Lichtleiter 2 unterschreiten, ein derartiger Fehler der Nachführsysteme keine Lichtverluste
verursacht und sich auf die Arbeit des Sonnenkraftwerks nicht auswirkt.
-
Die Konzentration der Sonnenenergie auf dem Strahlungsempfänger 3
wird durch Anlegen der einzelnen Lichtströme von den Heliostaten 1 und durch Einengung
des Lichtschnitts der Lichtleiter 2 erreicht, wobei die Strahlungskonzentration
auf den Eintrittsquerschnitt des einen Lichtleiter 2 proportional zur
Hierin sind S# - die Fläche des Heliostates 1 mit der laufenden Nummer i, des S.
- die Fläche1Eintrittsquerschnitts eines Lichtleiters 2 mit der laufenden Nummer
j,
#,α - der Winkel zwischen den Normalen und n2 zur Oberfläche
der Heliostate 1-1 und 1-2 und der Richtung auf/Sonne zu.
-
N - die Anzahl der Heliostate 1-1 und 1-2, die ihre Strahlung auf
die Lichtleiter 2 richten, Z - die Anzahl der durch die gekoppelten Heliostate 1-1
und f-2 beleuchteten Lichtleiter 2, e - der Winkel zwischen der Normalen n3 zum
Eintrittsquerschnitt eines Lichtleiters 2 und der Richtung auf ein gekoppeltes Heliostat
44 zu, Ri - der optische Wirkungsgrad des Heliostate3 4.
-
Die Konzentration der Strahlung von einem Lichtleiter 2 auf dem Strahlungsempfänger
3 beträgt für den Poklin 24
für den Fokon 2-2
wobei R den optischen Wirkungsgrad vom Foklin 2-1 oder J dem Fokon 2-2 bezeichnet.
-
Hierbei wurde berücksichtigt, dass die Konzentration der Strahlung
für den Foklin 24 als
definiert wurde,
wobei Si - den Austrittsquerschnitt vom Foklin
(Fokon) bedeutet.
-
Die Konzentration der Strahlung für den Fokon 2-2 wird durch das
Verhältnis
angegeben.
-
Die Wände der Fokline 2-1 (Fig. 3) sind schwenkbar gegeneinander
angeordnet. Bei einer kurzzeitigen Unterbrechung der Sonneneinstrahlung, beispielsweise
wegen einer zeitweiligen Bewblkungs schliessen sich die Wände der Fokline 2-1 in
deren Symmetrieebene automatisch, indem sie beim Verschwenken aufeinander zukommen.
Hierbei reflektieren sie die durch die Strahlungsempfänger 3 ausgestrahlte Wärme
zurück, wodurch die Temperatur des Kühlmitteis bei den Strahlungsempfängern 3 aufrechterhalten
wird, und verbessern den gesamten Wirkungsgrad der Energiewandlung des Sonnenkraftwerks.
Die Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur bei den Strahlungsempfängern
3 im Laufe des gesamten Arbeitszyklus ist von besonderer Tragweite für die Dampf
als Kühlmittel in den dynamischen Zyklen der Energieumwandlung verwendenden Kraftwerke.
-
Die Strahlungsempfänger 3 sind auf den Verschiebevorrichtungen montiert,
was es gestattet, die in den Austrittsquerschnitten der Lichtleiter 2 befindlichr
Strahlungsempfänger 3 gegen betriebsbereite Strahlungsempfänger 3 schnell auszutauschen.
-
Im S'onnenkraftwerk liegen die #ustrittsquerschnitte der Lichtleiter
2 auf einer gemeinsamen Oberfläche. Ist diese Oberfläche in Form einer Ebene (Fig.
5) ausgeführt, so kann die Verschiebevorrichtung für die Strahlungsempfänger 3 in
Form eines auf den Führungen 6 montierten Wagens 5 ausgeführt werden.
-
Durch Verschiebung des Wagens 5 werden die Strahlungs-
empfänger
3 in den und aus dem Arbeitsbereich ein-bzw. herausgeführt.
-
Liegen die Austrittsquerschnitte der Lichtleiter 2 auf einer Zylinderfläche
(Fig. 3, 4), stellt die Verschiebevorrichtung einenZylinder 7 mit den darauf befestigten
Strahlungsempfängern 3 dar. Durch Rotation des Zylinders 7 um die rotierende Welle
8 werden die strahlungsempfänger 3 in den und aus dem Arbeitsbereich ein- bzw. herausgeführt.
-
An den aus dem Arbeitsbereich herausgefüh'#rten Strahlungsempfängern
3 können Reparatur- und vorbeugende Wartungsarbeiten vorgenommen werden.
-
Leerseite