DE4134614C2 - Solarenergieanlage für chemische Umsetzungen - Google Patents
Solarenergieanlage für chemische UmsetzungenInfo
- Publication number
- DE4134614C2 DE4134614C2 DE4134614A DE4134614A DE4134614C2 DE 4134614 C2 DE4134614 C2 DE 4134614C2 DE 4134614 A DE4134614 A DE 4134614A DE 4134614 A DE4134614 A DE 4134614A DE 4134614 C2 DE4134614 C2 DE 4134614C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reactor
- solar energy
- energy system
- solar
- solar radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/127—Sunlight; Visible light
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/12—Light guides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S2023/87—Reflectors layout
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S422/00—Chemical apparatus and process disinfecting, deodorizing, preserving, or sterilizing
- Y10S422/906—Plasma or ion generation means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Solarenergieanlage für chemische
Umsetzungen, umfassend eine Empfängeranordnung für
Solarstrahlungsenergie und einen von der Empfängeranordnung
über Lichtleiter mit der Solarstrahlungsenergie versorgten
chemischen Reaktor, in welchem durch Einwirkung der
Solarstrahlungsenergie chemische Reaktionen ablaufen, wobei
die Empfängeranordnung mehrere die Solarstrahlung in jeweils
einen Lichtleiter einkoppelnde Konzentratoren aufweist, die
Konzentratoren zur Ausrichtung auf den Sonnenstand bewegbar
sind, die Lichtleiter eine flexible Verbindung zum Reaktor
bilden und der chemische Reaktor stationär angeordnet ist.
Eine solche Solarenergieanlage ist aus der GB 2 192 195 A
bekannt. Bei dieser Vorrichtung, welche der Zucht von zur
Photosynthese fähigen Mikroorganismen dient, wird der
Reaktionsraum mit Hilfe von innerhalb des Reaktionsraums
angeordneten Lichtstrahleranordnungen beleuchtet. Die von
Fresnel-Linsen kommenden Lichtleiter werden außerhalb des
Reaktionsraumes in Verbindungselemente eingesteckt, in denen
die Strahlungsenergie von den Lichtleitern auf die
Lichtstrahleranordnungen übergeht. Jede
Lichtstrahleranordnung weist eine transparente Röhre auf, die
ortsfest an der Innenwand des Reaktionsraumes angeordnet und
von außerhalb des Reaktionsraumes nicht zugänglich ist.
Bei der in der US 4,517,063 offenbarten Vorrichtung wird ein
Reaktionsraum mit Hilfe eines innerhalb der Reaktionskammer
ortsfest angeordneten Leuchtstabes beleuchtet. In den
Leuchtstab wird die Lichtenergie aus dem freien Raum über
eine Wandöffnung eingekoppelt. Der Leuchtstab ist von außen
nicht zugänglich. Die Intensitätsverteilung innerhalb des
Reaktionsraumes kann nur verändert werden, indem der Reaktor
geöffnet und der Leuchtstab gegen einen anderen ausgetauscht
wird.
In der US 4,045,359 wird eine Vorrichtung offenbart, bei der
ein Reaktionsraum eines Reaktors unmittelbar mit mehreren
Lichtquellen durch Fenster in der Reaktorwand beleuchtet
wird.
In der JP 60-15 3939 wird eine Vorrichtung zur Durchführung
von photosynthetischen Reaktionen beschrieben, bei der in
einem Solarenergiekollektor gesammelte Strahlung in einen
Reaktionstank eingekoppelt wird.
Ferner sind Solarenergieanlagen bekannt, die einen auf einem
Turm angeordneten Reaktor umfassen, welchem mittels
Heliostaten die Solarstrahlungsenergie durch Reflexion
zugeführt wird, wobei die Heliostaten die
Solarstrahlungsenergie auf einen Teil des Reaktors im Turm
fokussieren. Der Nachteil dieser Anordnung ist darin zu
sehen, daß der Reaktor auf dem Turm angeordnet werden muß und
daher sehr lange Leitungen für den Materialtransport
erforderlich sind und außerdem nur ein Einfall von
Solarstrahlungsenergie aus einer Richtung in den Reaktor
sinnvoll realisierbar ist.
Ein anderes Ausführungsbeispiel sieht einen Parabolspiegel
vor, welcher die Solarstrahlungsenergie auf einen im
Brennpunkt desselben angeordneten Reaktor fokussiert. In
diesem Fall sind ebenfalls lange und wiederum flexibel
auszuführende Zuleitungen für die zu transportierenden
Materialien zu dem im Brennpunkt angeordneten und von dem
Parabolspiegel entsprechend dem Sonnenstand mitgeführten
Reaktor erforderlich.
Bekannte Ausführungsbeispiele für derartige Reaktoren mit
solarer Bestrahlung sehen vor, daß entweder ein Teil der
Reaktoraußenwand bestrahlt wird (Fall I) oder die Strahlung
durch ein transparentes Fenster (z. B. Glas oder Quarz) in den
Reaktorinnenraum gelangt (Fall II). Nachteile dieser
Ausführungen sind ungleichförmige Energiezufuhr, große
Temperaturgradienten zwischen Wand und Reaktionsraum (Fall I)
oder Dichtungsprobleme durch das Fenster (Fall II), was
Einschränkungen im Reaktordesign nach sich zieht und
weiterhin einen Druckbetrieb im technischen Maßstab praktisch
ausschließt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine So
larenergieanlage der gattungsgemäßen Art derart zu ver
bessern, daß eine optimale Einkopplung der Solarstrah
lungsenergie in den Reaktor möglich ist und außerdem die
Reaktorkonzeption möglichst einfach und variabel ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Solarenergieanlage der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Lichtleiter direkt in einen Reaktionsraum des chemischen
Reaktors münden, daß sich der Reaktor in einer Richtung
erstreckt und daß ein Eintrag der Solarstrahlungsenergie
durch eine Anordnung der Eintrittsstellen der Lichtleiter in
den Reaktor in der Richtung variabel entsprechend der
chemischen Reaktionskinetik erfolgt, wobei in der Richtung
die Intensität in definiert vorgebbarer Weise abnimmt.
Dadurch, daß die Lichtleiter, die eine flexible Verbindung
zwischen den Konzentratoren und dem Reaktor bilden, direkt in
einen Reaktionsraum des Reaktors münden, d. h. ohne
Zwischenschaltung eines im Reaktionsraum des Reaktors
angeordneten Einkopplungselementes, wird eine besonders
einfache, kostengünstige, flexible und wartungsfreundliche
Einkopplung der Solarstrahlungsenergie in den Reaktor
ermöglicht. Darüber hinaus entfallen auch die
Strahlungsverluste, die beim Übergang der Solarstrahlung von
den Lichtleitern in ein gesondertes Einkopplungselement
zwangsläufig auftreten.
Dadurch, daß die Intensität der in den Reaktor eingetragenen
Solarstrahlung längs einer Richtung (Z) des Reaktors variabel
entsprechend der chemischen Reaktionskinetik abnimmt, wird an
jeder Stelle des Reaktors gerade diejenige Energiemenge zur
Verfügung gestellt, die für einen optimalen Umsetzungsprozeß
erforderlich ist, so daß die empfangene Solarenergie
möglichst vollständig ausgenutzt wird. Weil die Substanz im
Reaktor zum Großteil am Anfang (kleine Z-Koordinate)
reagiert, kann die Intensität der Solarstrahlung im weiteren
Verlauf (wachsende Z-Koordinate) langsam abnehmen, wobei
immer noch die erforderliche Energie für die Reaktion der
restlichen Substanz bereitsteht.
Da die Lichtleiter direkt in den Reaktionsraum münden, lassen
sich diese variablen Intensitätsverhältnisse in einfacher
Weise herstellen, indem die einzelnen Lichtleiter in
Abhängigkeit von der Lage ihrer Einmündungsstelle mehr oder
weniger weit in den Reaktor eingeschoben werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lichtleiter über
Verschraubungen in den chemischen Reaktor geführt sind.
Solche Verschraubungen gewährleisten eine sichere,
zuverlässige Fixierung der Lichtleiter in der Reaktorwand,
auch bei Vorhandensein eines hohen Druckes im Reaktionsraum
des chemischen Reaktors, und sind besonders leicht und rasch
zu lösen. Dadurch kann die Verteilung der Lichtleiter und
somit der Einkopplungsstellen für Solarstrahlung über den
Reaktionsraum geändert werden, ohne den Reaktionsraum zu
öffnen und Umbauarbeiten innerhalb des Reaktionsraumes
durchführen zu müssen. Damit ist eine kostengünstige,
gefahrlose und rasche Möglichkeit gegeben, die
Strahlungsintensitätsverhältnisse innerhalb des
Reaktionsraumes individuell für eine bestimmte chemische
Reaktion einzustellen oder bei der Umstellung des Reaktors
von einer Reaktion auf eine andere zu wechseln.
Zur Bewegung der Konzentratoren hat es sich als besonders
vorteilhaft erwiesen, wenn diese durch eine
Ausrichteinrichtung bewegbar sind, wobei die
Ausrichteinrichtung vorzugsweise stets sämtliche
Konzentratoren in optimaler Weise ausrichtet.
Hinsichtlich der Anordnung der Konzentratoren wurde bislang
keine weiteren Ausführungen gemacht, es ist jedoch besonders
vorteilhaft, insbesondere aus Gründen eines einfachen und
effektiven Aufbaus, wenn die Konzentratoren zu einer
Konzentratoreinheit zusammengefaßt sind, wobei insbesondere
mehrere Konzentratoreinheiten vorgesehen sind.
Hinsichtlich der Ausrichtung bei mehreren
Konzentratoreinheiten ist es besonders vorteilhaft, wenn
diese durch die Ausrichteinrichtung einzeln zum Sonnenstand
ausrichtbar sind, so daß jeweils jede einzelne
Konzentratoreinheit in optimaler Weise ausgerichtet ist.
Um auch in den Konzentatoreinheiten eine optimale Ausnützung
der Solarstrahlung zu erreichen, ist vorteilhafterweise
vorgesehen, daß die Konzentratoren in den
Konzentratoreinheiten mit ihren Eintrittsöffnungen dicht
gepackt nebeneinander sitzen. Insbesondere vorteilhaft ist es
dabei, wenn die Eintrittsöffnungen der Konzentratoren einer
Konzentratoreinheit zwischenraumfrei nebeneinander sitzen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang
erwiesen, wenn die Eintrittsöffnungen einen hexagonalen
Querschnitt aufweisen, da sie sich in diesem Fall besonders
einfach zwischenraumfrei nebeneinandersetzen lassen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der
chemische Reaktor eine chemische Reaktionszone aufweist, in
welche ein Eintrag der Solarstrahlungsenergie in definierter
Weise durch die Anordnung der Eintrittsstellen der
Lichtleiter in den Reaktor erfolgt. Damit läßt sich in
besonders vorteilhafter Weise die Einkopplung der
Solarstrahlungsenergie in den Reaktor so ausführen, daß der
in diesem auszuführende chemische Prozeß optimal mit Energie
versorgt wird und somit innerhalb des Reaktors in optimaler
Weise abläuft.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Reaktors ist dabei
vorgesehen, daß der Reaktor ein Druckreaktor ist, in welchem
unter Druck chemische Reaktionen ablaufen.
Vorzugsweise ist dieser Reaktor so ausgebildet, daß er ein
Druckgefäß aufweist, in welchem die chemische Reaktion
erfolgt.
Beispielsweise ist ein derartiger Reaktor so ausgeführt, daß
dieser ein in dem Druckgefäß angeordnetes Absorbermaterial
umfaßt, welches vorzugsweise die Reaktionszone bildet.
Besonders vorteilhaft läßt sich in einem derartigen Reaktor
eine chemische Reaktion dann durchführen, wenn das
Absorbermaterial großflächig mit Solarstrahlung beaufschlagt
ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß das
Absorbermaterial im wesentlichen auf seiner gesamten
Oberfläche mit Solarstrahlung beaufschlagt ist, um das
Absorbermaterial optimal mit Solarenergie zu versorgen und
damit auch die chemischen Reaktionen in und auf diesem
Absorbermaterial möglichst vorteilhaft ablaufen zu lassen.
Besonders günstig ist es dabei, wenn zur Beaufschlagung des
Absorbermaterials die Eintrittsstellen der Lichtleiter in
einem definierten Muster im Druckgefäß angeordnet sind.
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Eintrag der
Solarstrahlungsenergie in der Richtung, in welcher der
Reaktor sich erstreckt, so erfolgt, daß über diese eine
konstante oder definiert einstellbare Temperatur vorliegt. In
diesem Fall sind somit die Reaktionsbedingungen über die
Richtung eindeutig definiert und es ist somit ein optimaler
Umsetzungsprozeß möglich.
Ferner ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders
vorteilhaft, wenn die Eintragung der Solarstrahlungsenergie
so erfolgt, daß in der Längsrichtung die Intensität derselben
im wesentlichen linear abnimmt. Dies ist deshalb von Vorteil,
da die Substanz am Anfang aufgeheizt wird und der Großteil
der Substanz am Anfang reagiert, so daß die Intensität der
Solarstrahlungsenergie im weiteren Verlauf langsam abnehmen
kann und trotzdem noch die erforderliche Energie der
restlichen Substanz bereitstellt.
Der Reaktor kann seinerseits in unterschiedlichster Art und
Weise arbeiten und somit mit den unterschiedlichsten Arten
von Absorbern oder Katalysatormaterial bestückt sein.
So sieht eine vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der
Reaktor einen katalytischen Absorber aufweist. Insbesondere
ist dabei der katalytische Absorber in einem Festbett
angeordnet, so daß der Reaktor ein Festbettreaktor ist.
Alternativ dazu ist es aber auch möglich, den Reaktor so
auszubilden, daß in diesem eine heterogenkatalytische
Reaktion oder auch eine Zersetzungsreaktion stattfindet.
Eine andere vorteilhafte Variante eines erfindungsgemäßen
Reaktors mit Lichtleiter sieht vor, daß das Absorbermaterial
in Form einer Wirbelschicht angeordnet ist, wobei in dieser
Wirbelschicht genügend Zwischenraum bleibt, um die Oberfläche
der Absorber oder Katalysatorpartikel aufgrund der Bewegung
im wesentlichen vollflächig mit Solarstrahlungsenergie zu
beaufschlagen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen
Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs
gemäßen Solarenergieanlage;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Konzentrators;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Frontseite einer Kon
zentratoreinheit;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Konzentra
toreinheit von der Rückseite;
Fig. 5 einen Schnitt quer zur Richtung Z durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines Reaktors;
Fig. 6 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ver
schraubung;
Fig. 7 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbei
spiel eines erfindungsgemäßen Reaktors und
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Verlaufs der
Temperatur T und der Konzentration C der rea
gierten Substanz in dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 7 aufgetragen über der Richtung Z.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer er
findungsgemäßen Solarenergieanlage umfaßt eine Empfänger
anordnung 10, welche von der Sonne 12 kommende Solarstrahlung
14 empfängt.
Diese Empfängeranordnung 10 ist aus einer Vielzahl von
Konzentratoreinheiten 16 aufgebaut, wobei jede der Konzen
tratoreinheiten 16 auf einem Ausrichtelement 18 sitzt, das
diese Konzentratoreinheit 16 in optimaler Weise zur Solar
strahlung 14 ausrichtet und somit dem Stand der Sonne 12
nachführt. Die Konzentratoreinheiten 16 sind dabei in Form
eines regelmäßigen Musters auf der Erde angeordnet, wobei sie
von den jeweils auf einem Boden stehenden Ausrichtelementen
18 getragen sind. Vorzugsweise sind alle Konzentra
toreinheiten 16 identisch ausgebildet.
Jede erfindungsgemäße Konzentratoreinheit umfaßt eine
Vielzahl von Konzentratoren 20, von denen ein einzelner in
Fig. 2 dargestellt ist. Jeder Konzentrator 20 weist eine
Eintrittsöffnung 22 auf, an welche sich ein erster para
bolischer Reflektor 24 anschließt und ein nachfolgend an
geordneter zweiter parabolischer Reflektor 26, die beide
die einkommende Solarstrahlung auf eine Stirnseite 28
eines Lichtleiters 30 und in diesen hinein reflektieren,
wobei die Stirnseite 28 im tiefsten Punkt des zweiten
parabolischen Reflektors 26 angeordnet ist.
Wie in Fig. 3 dargestellt, haben die Konzentratoren 20 mit
ihren Eintrittsöffnungen 22 vorzugsweise einen hexagonalen
Querschnitt, so daß die Konzentratoren 20 einer Konzentra
toreinheit 16 mit ihren Eintrittsöffnungen 22 zwischen
raumfrei nebeneinander sitzen und eine Eintrittsfläche 32
der Konzentratoreinheit bilden.
Wie in Fig. 4 dargestellt, geht von jedem der Konzentra
toren 20 der Lichtleiter 30 weg und alle Lichtleiter 30
einer Konzentratoreinheit 16 werden zu einem Lichtleiter
bündel 34 gebündelt, das seinerseits zu einem als Ganzes
mit 36 bezeichneten Reaktor der Solarenergieanlage führt.
Der Reaktor 36 ist dabei unabhängig von der Empfängeran
ordnung 10, beispielsweise neben derselben, stationär ange
ordnet und wird über eine Leitung 38 mit der oder den Sub
stanzen versorgt, die im Reaktor 36 zur Reaktion gebracht
werden sollen, wobei diese wieder über eine Leitung 40 aus
dem Reaktor 36 austreten.
Ein erstes Beispiel eines derartigen Reaktors ist in Fig.
5 dargestellt. Dieser Reaktor 36 umfaßt ein Druckgefäß 42,
in welchem ein Katalysatormaterialbett 44 angeordnet ist,
welches ein Festbett darstellt. Dieses Katalysatormate
rialbett 44 erstreckt sich über einen gesamten Querschnitt
des Druckgefäßes 42 bis zu den Außenwänden 46 desselben.
Somit unterteilt das Katalysatormaterialbett 44 ein
Inneres des Druckgefäßes in ein erstes Volumen 48 und ein
zweites Volumen 50.
Die Leitung 38 mündet beispielsweise in das erste Volumen
48, während die zweite Leitung 40 aus dem zweiten Volumen
50 austritt. Die erste Leitung 38 führt dabei eine in dem
Reaktor 42 zur Reaktion zu bringende Substanz, beispiels
weise ein gasförmiges Medium, in das erste Volumen 48 ein,
das dann durch das Katalysatormaterialbett 44 hindurch
tritt, in das zweite Volumen 50 nach seiner Reaktion im
Katalysatormaterialbett 44 gelangt und von dort über die
Leitung 40 aus dem Druckgefäß 42 austritt.
Zur großflächigen Bestrahlung einer das erste Volumen 48
begrenzenden Frontseite 52 des Katalysatormaterialbetts 44
sind durch eine der Frontseite 52 gegenüberliegende Stirn
wand 54 des Druckgefäßes 42 die einzelnen Lichtleiter 30
hindurchgeführt und zwar mittels druckfester, in die
Stirnwand 54 eingesetzter Verschraubungen 56. Die Anor
dnung der Durchtrittsstellen der Lichtleiter 30 in der
Stirnwand 54 ist dabei so gewählt, daß ein aus dem jewei
ligen Lichtleiter 30 austretender Strahlungskegel 58 mit
dem jeweils benachbarten so überlappt, daß eine im wesent
lichen gleichmäßige Beaufschlagung der Frontseite 52 des
Katalysatormaterialbetts 44 mit Solarstrahlungsenergie
erfolgt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann somit eine sehr
große Fläche der Frontseite 52 mit im wesentlichen
gleicher Intensität der Solarstrahlungsenergie beauf
schlagt werden, ohne Stabilitätsprobleme beim Druckgefäß
42 hervorzurufen, da für jeden einzelnen Lichtleiter 30
nur ein Durchbruch mit sehr kleinem Querschnitt in der
Stirnwand 54 erforderlich ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschrau
bung ist in Fig. 6 dargestellt und umfaßt ein Einsatzteil
60, welches mit einem Gewinde 62 in die Stirnwand 54 ein
schraubbar ist und welches ferner ein weiteres Gewinde 64
aufweist, welches seinerseits dem Gewinde 62 gegenüber
liegend angeordnet ist und auf welches eine Überwurfmutter
66 aufschraubbar ist, die zur Verpressung eines Dichtele
ments 68 zwischen dem Lichtleiter 30 und dem Einsatzteil
60 dient, so daß der Lichtleiter 30 druckdicht in dem Ein
satzteil 60 befestigbar ist, das seinerseits druckdicht
mittels des Gewindes 62 in die Stirnwand 54 einschraubbar
ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Reaktors, bezeichnet mit 36′, ist in Fig. 7 dargestellt.
Dieser Reaktor 36′ umfaßt ein Reaktorgefäß 70, in welchem
ein Absorbermaterial 72 in Form einer als Ganzes mit 74
bezeichneten Wirbelschicht vorliegt, die über einer Fritte
76 angeordnet ist und von einem von unten kommenden Gas
strom 78 durchströmt ist. Bei diesem Reaktor 36′ mündet
die Leitung 38 unterhalb der Fritte 76 und die Leitung 40
führt oberhalb der Wirbelschicht 74 das in dieser zur
Reaktion gebrachte Gas aus dem Reaktorgefäß 70 ab.
Das in der Wirbelschicht 74 gehaltene Absorbermaterial 72
wird nun dadurch mit Solarstrahlungsenergie beaufschlagt,
daß die Lichtleiter 30 allseitig in das Reaktorgefäß 70
münden und zwar so, daß quer zu einer Richtung Z, die
durch den Gasstrom 78 vorgegeben ist, eine Beaufschlagung
der Wirbelschicht 74 von allen Seiten erfolgt.
Vorzugsweise wird dabei die Anordnung der Eintrittsstellen
der Lichtleiter 30 in das Reaktorgefäß 70 so gewählt, daß
in der Wirbelschicht 74 in Richtung Z die Temperatur T im
wesentlichen konstant bleibt, um konstante Reaktionsbe
dingungen vorzugeben. Dabei steigt, wie in Fig. 8 darge
stellt, die Konzentration der Reaktionsprodukte in Rich
tung Z stetig an.
Diese vorteilhaften Bedingungen für die chemische Reaktion
in dem Reaktorgefäß 70 lassen sich nur durch allseitige
Bestrahlung der Wirbelschicht 74 und Dosierung der Be
strahlung in Richtung Z zur Aufrechterhaltung einer kon
stanten Temperatur T in dieser Richtung erreichen.
Vorzugsweise handelt es sich bei den in dem Reaktorgefäß
70 möglichen Reaktionen um heterokatalytische als auch um
Zersetzungsreaktionen.
Claims (24)
1. Solarenergieanlage für chemische Umsetzungen, umfassend
eine Empfängeranordnung für Solarstrahlungsenergie und
einen von der Empfängeranordnung über Lichtleiter mit
der Solarstrahlungsenergie versorgten chemischen
Reaktor, in welchem durch Einwirkung der
Solarstrahlungsenergie chemische Reaktionen ablaufen,
wobei die Empfängeranordnung mehrere die Solarstrahlung
in jeweils einen Lichtleiter einkoppelnde Konzentratoren
aufweist, die Konzentratoren zur Ausrichtung auf den
Sonnenstand bewegbar sind, die Lichtleiter eine flexible
Verbindung zum Reaktor bilden und der chemische Reaktor
stationär angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtleiter (30) direkt in einen Reaktionsraum
des chemischen Reaktors (36) münden, daß sich der
Reaktor (36) in einer Richtung (Z) erstreckt und daß ein
Eintrag der Solarstrahlungsenergie durch eine Anordnung
der Eintrittsstellen der Lichtleiter (30) in den Reaktor
(36) in der Richtung (Z) variabel entsprechend der
chemischen Reaktionskinetik erfolgt, wobei in der
Richtung (Z) die Intensität in definiert vorgebbarer
Weise abnimmt.
2. Solarenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (30) über
Verschraubungen in den chemischen Reaktor (36) geführt
sind.
3. Solarenergieanlage nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Konzentratoren (20) durch eine Ausrichteinrichtung (18)
bewegbar sind.
4. Solarenergieanlage nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentra
toren (20) zu einer Konzentratoreinheit (16) zusam
mengefaßt sind.
5. Solarenergieanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß mehrere Konzentratoreinheiten (16) vor
gesehen sind.
6. Solarenergieanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß jede Konzentratoreinheit (16) jeweils
zum Sonnenstand ausrichtbar ist.
7. Solarenergieanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentratoren (20)
in den Konzentratoreinheiten (16) mit ihren Ein
trittsöffnungen (22) dicht gepackt nebeneinander
sitzen.
8. Solarenergieanlage nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (22) der Konzen
tratoren (20) einer Konzentratoreinheit (16)
zwischenraumfrei nebeneinandersitzen.
9. Solarenergieanlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (22) einen hexa
gonalen Querschnitt aufweisen.
10. Solarenergieanlage nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der chemische
Reaktor (36) eine chemische Reaktionszone aufweist,
in welche ein Eintrag der Solarstrahlungsenergie in
definierter Weise durch die Anordnung der Eintritts
stellen der Lichtleiter (30) in den Reaktor (36)
erfolgt.
11. Solarenergieanlage nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (36)
ein Druckreaktor ist.
12. Solarenergieanlage nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Reaktor (36) ein Druckgefäß (42)
aufweist, in welchem die chemische Reaktion erfolgt.
13. Solarenergieanlage nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Reaktor (36) ein in dem Druckgefäß
(42) angeordnetes Absorbermaterial (44) aufweist.
14. Solarenergieanlage nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Absorbermaterial (44) großflächig
mit Solarstrahlungsenergie beaufschlagt ist.
15. Solarenergieanlage nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Absorbermaterial (44) im wesent
lichen auf seiner gesamten die chemische Reaktion
beeinflussenden Außenfläche (52) mit der Solarstrah
lungsenergie beaufschlagt ist.
16. Solarenergieanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung des Absorber
materials (44) die Eintrittsstellen der Lichtleiter
(30) in einem definierten Muster im Druckgefäß (42)
angeordnet sind.
17. Solarenergieanlage nach einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrag
der Solarstrahlungsenergie in der Richtung (Z) so
erfolgt, daß über diese eine definiert einstellbare
Temperatur (T) vorliegt.
18. Solarenergieanlage nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Eintrag der Solarstrahlungsenergie
in der Richtung (Z) so erfolgt, daß über diese eine
konstante Temperatur (T) vorliegt.
19. Solarenergieanlage nach einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrag
der Solarstrahlungsenergie so erfolgt, daß in der
Richtung (Z) die Intensität derselben im wesentlichen
linear abnimmt.
20. Solarenergieanlage nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor
einen katalytischen Absorber aufweist.
21. Solarenergieanlage nach Anspruch 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß der katalytische Absorber in einem
Festbett (44) angeordnet ist.
22. Solarenergieanlage nach Anspruch 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Absorber in einer Wirbelschicht (74)
angeordnet ist.
23. Solarenergieanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß das Absorbermaterial ein
Katalysator ist.
24. Solarenergieanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das Absorbermaterial ein
chemisch aktives Material ist, z. B. für eine
Zersetzungsreaktion.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4134614A DE4134614C2 (de) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | Solarenergieanlage für chemische Umsetzungen |
US07/960,530 US5531969A (en) | 1991-10-19 | 1992-10-13 | Solar energy installation for chemical conversions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4134614A DE4134614C2 (de) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | Solarenergieanlage für chemische Umsetzungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4134614A1 DE4134614A1 (de) | 1993-04-22 |
DE4134614C2 true DE4134614C2 (de) | 1997-02-20 |
Family
ID=6443018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4134614A Expired - Fee Related DE4134614C2 (de) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | Solarenergieanlage für chemische Umsetzungen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5531969A (de) |
DE (1) | DE4134614C2 (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5875384A (en) * | 1995-06-12 | 1999-02-23 | California Institute Of Technology | TiO2 -coated fiber optic cable reactor |
US5862449A (en) * | 1996-05-30 | 1999-01-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Photocatalytic reactor |
DE19742660A1 (de) * | 1997-09-26 | 1999-06-02 | Thomas Ertle | Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen zur Transformation von Entropie |
DE19926608B4 (de) * | 1999-06-11 | 2004-10-14 | Ballard Power Systems Ag | Chemischer Reaktor für ein Brennstoffzellensystem |
DE10024152A1 (de) * | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Powerpulse Holding Ag Zug | Solaranlage mit einer konzentrierenden Strahlungsoptik und einem ersten Strahlungswandler |
WO2012006756A1 (zh) * | 2010-07-12 | 2012-01-19 | Liu Wenxiang | 聚光化学反应器 |
US20130155535A1 (en) * | 2010-08-16 | 2013-06-20 | Ronald O. Woodward | Integrated solar concentrator system |
SE1250743A1 (sv) * | 2012-06-29 | 2013-12-30 | H2Do Ab | Förfarande och anordning för uppvärmning med hjälp av solljus. |
FR2995409B1 (fr) * | 2012-09-07 | 2017-06-30 | Nicolas Gilbert Ugolin | Cellule solaire optique |
US20180347858A1 (en) * | 2012-10-18 | 2018-12-06 | Thermolift, Inc. | Combination Solar and Combustion Heater |
EP2909545B1 (de) * | 2012-10-18 | 2018-08-08 | Thermolift Inc. | Kombination aus solar-und verbrennungsheizer |
EP3070416A1 (de) * | 2015-03-16 | 2016-09-21 | ETH Zurich | Sonnenstrahlungsführungsvorrichtung |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4045359A (en) * | 1976-01-29 | 1977-08-30 | Nasa | Apparatus for photon excited catalysis |
DE2835702A1 (de) * | 1978-08-16 | 1980-03-27 | Kraftwerk Union Ag | Dampferzeuger fuer ein sonnenkraftwerk |
JPS60153939A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-13 | Takashi Mori | 光合成反応装置 |
US4517063A (en) * | 1984-02-13 | 1985-05-14 | The Standard Oil Company | Photochemical reactor and method for carrying out photochemical reactions therein |
JPS6312274A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-19 | Takashi Mori | バイオリアクタ |
US5174877A (en) * | 1986-07-24 | 1992-12-29 | Photo-Catalytics, Inc. | Apparatus for photocatalytic treatment of liquids |
US4966759A (en) * | 1987-09-04 | 1990-10-30 | Nutech Energy Systems Inc. | Fluid purification |
US5116582A (en) * | 1990-04-26 | 1992-05-26 | Photo-Catalytics, Inc. | Photocatalytic slurry reactor having turbulence generating means |
US5126111A (en) * | 1990-12-05 | 1992-06-30 | Nutech Energy Systems Inc. | Fluid purification |
US5260036A (en) * | 1992-02-27 | 1993-11-09 | Process Technologies, Inc. | Method and apparatus for use in photochemically oxidizing gaseous halogenated organic compounds |
-
1991
- 1991-10-19 DE DE4134614A patent/DE4134614C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-10-13 US US07/960,530 patent/US5531969A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5531969A (en) | 1996-07-02 |
DE4134614A1 (de) | 1993-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4134614C2 (de) | Solarenergieanlage für chemische Umsetzungen | |
DE2213658B2 (de) | Wasserentkeimungsanlage | |
EP0352591B1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln einer Textilware | |
DE2363775B2 (de) | Gerät zur Untersuchung mikroskopischer Objekte durch Pyrolyse | |
DE2733344B1 (de) | Apparatur zur Bestrahlung stroemungsfaehiger Medien zum Erzielen chemischer Reaktionen bzw. Reaktionsprodukte | |
DE2704142C2 (de) | ||
DE68910063T2 (de) | Vorrichtung zum Schneiden von mindestens zwei Elementen in einem Gas oder in einer Flüssigkeit mit einem Filter- oder Absorptionsmaterial. | |
AT402201B (de) | Einrichtung zum feinblasigen eintrag von gasen in flüssigkeiten | |
DE2215958C2 (de) | Im Deckel eines Reaktors angeordnete Düse | |
DE2324779C3 (de) | Verfahren zur Trennung von gasförmigen Stoffgemischen unter Verwendung von Laserstrahlen | |
DE69104567T2 (de) | Führungsrohreinsatz für Kernreaktor. | |
DE4303736A1 (de) | ||
DE1598235B1 (de) | Fluessigkeitskuevette fuer Durchflussphotometer | |
DE19747994C1 (de) | Bioreaktor mit U-förmigen Reaktorelementen | |
DE19538008B4 (de) | Lagerbehälter zur Aufnahme von radioaktiv strahlendem Material sowie Verfahren zur Lagerung von abgebrannten Brennelementen | |
Martin | Ein kalorimeter für hochenergetische elektronenstrahlen | |
DE19628362C1 (de) | Verfahren zum Transport und zur Lagerung von abgebrannten Brennelementen und Neutronenabsorber für die Durchführung des Verfahrens | |
DE2707118A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum trennen von isotopen | |
DE3228630A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur trennung seltener schwefelisotopen mittels laserstrahlung | |
DE2203518C3 (de) | Kernreaktorbrennstab | |
DE1598235C (de) | Flussigkeitskuvette fur Durchfluß photometer | |
DE2434226A1 (de) | Vorrichtung zur reaktivitaetsregelung von kernreaktoren | |
Nünning | Susanne Stark (Hg.), The Novel in Anglo-German Context. Cultural Cross-Currents and Affinities. 2000 | |
DE1614036C (de) | Bestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung mit ionisierender Strahlung | |
EP3339255A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer glasschmelzanlage sowie glasschmelzanlage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 5 |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT-UND RAUMFAHRT E.V., 51 |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |