DE4331784A1 - Rinnenkollektor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rinnenkollektor für Strah
lung, insbesondere für Solarstrahlung, umfassend einen
sich in einer Längsrichtung erstreckenden Rinnenspiegel,
welcher die Strahlung in einen Fokusbereich reflektiert,
und einen sich in der Längsrichtung durch den Fokusbereich
des Rinnenspiegels hindurcherstreckenden Absorberstrang,
welcher zur Abfuhr der entstehenden Wärme von einem Wärme
transportmedium durchflossen ist.
Derartige Rinnenkollektoren sind aus dem Stand der Technik
bekannt.
Bei diesen bekannten Rinnenkollektoren ist der Absorber
strang vorzugsweise durch ein Rohr gebildet, welches durch
die von dem Rinnenspiegel in den Fokusbereich reflektierte
Strahlung in Umfangsrichtung ungleichmäßig erhitzt wird
und von daher das Bestreben hat, sich zu deformieren.
Damit biegt sich das Rohr aus der exakten Position im
Fokusbereich heraus, so daß keine optimale Bestrahlung des
Absorberstrangs im Fokusbereich mehr gewährleistet ist und
der Wirkungsgrad des Rinnenkollektors sich nennenswert
verschlechtert, abgesehen von darüber hinaus existierenden
mechanischen Problemen hinsichtlich der Steifigkeit des
Rohrs.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Rinnenkollektor der gattungsgemäßen Art derart zu ver
bessern, daß die durch die ungleichmäßige Bestrahlung des
Absorberstrangs existierenden Probleme reduziert oder
eliminiert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Rinnenkollektor der gattungs
gemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Absor
berstrang einen sich quer zu der Längsrichtung erstrecken
den Absorberschirm aufweist und daß der Absorberschirm
thermisch über eine Heatpipe mit einem Führungsrohr für
das Wärmetransportmedium gekoppelt ist.
Das heißt, daß das erfindungsgemäße Konzept das Führungs
rohr von dem Absorberschirm entkoppelt, so daß der Absor
berschirm optimal positioniert und dimensioniert werden
kann und darüber hinaus eine optimale Ankopplung des Ab
sorberschirms an das Führungsrohr über die Heatpipe er
folgt.
Damit sind die durch die ungleichmäßige Bestrahlung des
Absorberstrangs im Fokusbereich existierenden Probleme
weitgehend eliminiert, da der Absorberschirm und das Füh
rungsrohr einerseits mechanisch entkoppelt sind und ande
rerseits über die Heatpipe ein effizienter Wärmetransport
zwischen beiden erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Heatpipe so ausge
bildet ist, daß sie das Führungsrohr in Umfangsrichtung im
wesentlichen gleichmäßig erwärmt.
Besonders zweckmäßig ist eine Lösung, bei welcher ein
Dampfraum der Heatpipe das Führungsrohr im wesentlichen
umgibt, so daß ein Wärmeeintrag in das Führungsrohr im
wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung erfolgt.
Dies läßt sich besonders vorteilhaft dann realisieren,
wenn der Absorberschirm Teil eines das Führungsrohr umge
benden Absorberrohrs ist.
In diesem Fall ist vorzugsweise das Führungsrohr innerhalb
des Absorberrohrs angeordnet, so daß sich die sowohl den
Absorberschirm als auch das Führungsrohr koppelnde Heat
pipe besonders einfach anordnen läßt.
Ferner wird bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
die Heatpipe dazu eingesetzt auch das Absorberrohr als
ganzes in Umfangsrichtung auf einer im wesentlichen kon
stanten Temperatur zu halten, um ebenfalls Deformationen
aufgrund ungleichmäßiger Temperaturverteilung zu verhin
dern.
Die Heatpipe kann prinzipiell ein separates Bauelement
sein, das einerseits thermisch an den Absorberschirm, an
dererseits thermisch an das Führungsrohr gekoppelt ist.
Konstruktiv und insbesondere hinsichtlich der Herstel
lungskosten besonders einfach ist es jedoch, wenn das
Absorberrohr und das Führungsrohr Gehäuseelemente der
Heatpipe bilden, so daß kein zusätzliches separates Ge
häuse für die Heatpipe mehr erforderlich ist und auch die
gesamten Probleme mit der Ankoppelung dieses Gehäuses so
wohl an das Absorberrohr, d. h. insbesondere an den Absor
berschirm desselben, und das Führungsrohr nicht mehr be
stehen.
Eine Heatpipe ist generell so ausgebildet, daß in dieser
ein Wärmeübertragungsmedium auf einer einen Wärmeeintrag
er fahrenden Verdampferseite verdampft und auf einer einen
Wärmeaustrag ermöglichenden Kondensatseite kondensiert
wird und im kondensierten Zustand wieder zur Verdampfer
seite zurückkehrt, wobei vorzugsweise zusätzlich auf der
Verdampferseite eine Kapillarstruktur vorgesehen ist.
Mit einer derartigen Heatpipe wäre somit prinzipiell so
wohl eine thermische Kopplung in Längsrichtung als auch
quer zur Längsrichtung möglich.
Besonders vorteilhaft funktioniert der erfindungsgemäße
Rinnenkollektor jedoch dann, wenn die Heatpipe so ausge
bildet ist, daß sie Wärme im wesentlichen quer zur Längs
richtung von dem Absorberschirm zum Führungsrohr trans
portiert.
Dies läßt sich konstruktiv am einfachsten dadurch reali
sieren, daß die Heatpipe durch in Längsrichtung aufein
anderfolgende Heatpipe-Segmente gebildet ist, so daß le
diglich innerhalb jedes Heatpipe-Segments ein Wärmetrans
port durch Verdampfen und Kondensieren möglich ist, und
somit die thermische Kopplung in der Längsrichtung durch
die Erstreckung des Heatpipe-Segments in der Längsrichtung
beschränkt ist.
Konstruktiv läßt sich dies im einfachsten Fall durch
Blenden zwischen dem Führungsrohr und dem Absorberrohr
realisieren.
Vorzugsweise ist dabei bei einem erfindungsgemäßen vor
teilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Heat
pipe eine auf einer Innenseite des Absorberschirms ange
ordnete Kapillarstruktur aufweist.
Diese Kapillarstruktur ist dann zweckmäßigerweise mit dem
Wärmeübertragungsmedium getränkt, so daß dieses beim
Wärmeeintrag aus der Kapillarstruktur heraus verdampft.
Das Wärmeübertragungsmedium kann dabei prinzipiell ein be
liebiges Material sein, vorausgesetzt es verdampft und
kondensiert bei den auftretenden Temperaturen. Denkbar
wären beispielsweise Wasser, Öl, Quecksilber, Cäsium,
Natrium. Besonders bevorzugt wird Kalium, wegen seines
günstigen Dampfdrucks bei den erfindungsgemäß erreichbaren
Temperaturen.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsge
mäßen Lösung sieht dabei vor, daß der Absorberschirm quer
zur Längsrichtung eine Erstreckung aufweist, welche unge
fähr einer Größe der Fokallinsenbreite quer zu der Längs
richtung entspricht, so daß im wesentlichen die gesamte in
den Fokusbereich eintreffende Strahlung von dem Absorber
schirm absorbiert wird.
Hinsichtlich der konstruktiven Optimierung eines erfin
dungsgemäßen Rinnenkollektors bietet das Vorsehen einer
Heatpipe zwischen dem Führungsrohr und dem Absorberschirm
den groben Vorteil, daß in diesem Fall der Öffnungswinkel
des Rinnenspiegels reduziert und somit eine extrem un
gleichmäßige Bestrahlung des Absorberstrangs in Kauf ge
nommen werden kann, was wiederum die Möglichkeit schafft,
die effektiv wirksame Spiegelfläche im Hinblick auf den
Materialaufwand für den Rinnenspiegel zu optimieren, da
die Heatpipe die extrem ungleichmäßige Bestrahlung des
Absorberstrangs ausgleicht.
Rein prinzipiell könnte das erfindungsgemäße Ausführungs
beispiel so ausgebildet sein, daß das Führungsrohr bei
spielsweise von einem Öl oder anderem Wärmetransportmedium
durchströmt ist, welches seine Phase bei Erhitzung nicht
wechselt.
Besonders vorteilhaft sind jedoch die erfindungsgemäßen
Rinnenkollektoren dann einzusetzen, wenn das Führungsrohr
ein Verdampferrohr ist und somit mit diesem das flüssige
Wärmetransportmedium verdampft wird und somit die Phase
wechselt.
Speziell im Fall einer derartigen Konstellation bietet die
erfindungsgemäße Lösung besonders große Vorteile, da trotz
großer Erstreckung des Fokusbereichs quer zur Längsrich
tung die Dimensionen des Verdampferrohrs, insbesondere
dessen Durchmessers, von den Dimensionen des Fokusbereichs
quer zur Längsrichtung auch von der vorgesehenen Heatpipe
unabhängig sind, so daß als Verdampferrohre solche mit
einem weitaus geringeren Durchmesser als die Erstreckung
des Fokusbereichs quer zur Längsrichtung zum Einsatz
kommen können. Dies erlaubt einerseits die Einsparung von
Rohrmaterial und bedingt somit dadurch die Möglichkeit,
die statische Konstruktion leichter und einfacher aus zu
führen.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, konventionelle,
beispielsweise aus Kraftwerken, bekannte Siederohre zu
verwenden, die ihrerseits erhebliche Kostenvorteile und
bekannte Betriebsparameter bieten.
Schließlich hat ein möglichst kleiner Durchmesser des Ver
dampferrohrs den groben Vorteil, daß eine effektivere
Wärmeübertragung von dem Verdampferrohr auf das Wärme
transportmedium erfolgt, da sich auch diesbezüglich die
Dimensionen des Verdampferrohrs optimieren lassen.
Eine weitere Möglichkeit, die thermische Kopplung zwischen
dem Verdampferrohr und dem Wärmetransportmedium zu ver
bessern, besteht darin, daß das Verdampferrohr eine struk
turierte Innenwand aufweist, beispielsweise schrauben
förmig verlaufende Rillen, welche einerseits die innere
Oberfläche des Verdampferrohrs vergrößern und gleichzeitig
die Ausbildung eines Dralls im Dampfstrom bewirken, der
seinerseits wiederum einer Dampffilmentstehung im Ver
dampferrohr entgegenwirkt.
Beim Einsatz eines Verdampferrohrs in einem erfindungsge
mäßen Absorberstrang ist vorzugsweise vorgesehen, daß das
Verdampferrohr einen Vorwärmabschnitt, einen Phasenüber
gangsabschnitt und einen Überhitzungsabschnitt aufweist,
so daß das Wärmetransportmedium, beispielsweise Wasser,
zunächst vorgewärmt, dann verdampft und schließlich der
entstehende Dampf überhitzt wird.
Um insbesondere im Vorwärmabschnitt einen im wesentlichen
in der Längsrichtung linearen Temperaturanstieg zu er
halten und einen diesem entgegenwirkenden Wärmetransport
durch die Heatpipe über erhebliche Dimensionen in der
Längsrichtung zu unterdrücken, ist vorzugsweise vorge
sehen, daß im Vorwärmabschnitt die Heatpipe in eine Viel
zahl von Heatpipe-Segmenten unterteilt ist.
Darüber hinaus ist aus denselben Gründen im Überhitzungs
abschnitt vorgesehen, daß die Heatpipe eine Vielzahl von
Heatpipe-Segmenten aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfin
dungsgemäßen Rinnenkollektors umfaßt zur Unterdrückung von
Konvektionskühlung ein das Absorberrohr umgebendes und für
die Strahlung transparentes Hüllrohr.
Das Absorberrohr kann grundsätzlich jede Querschnittsform
aufweisen. Im Fall einer kreisrunden Querschnittsform
braucht eine Drehung des Absorberrohres mit dem Rinnen
spiegel nicht zu erfolgen. Bei beispielsweise konkaver
Absorberfläche ist das Absorberrohr mit dem Rinnenspiegel
zu verschwenken.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen
stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne
rischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele:
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung
eines erfindungsgemäßen Rinnenkollektors;
Fig. 2 ein Schnitt längs Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbei
spiel eines erfindungsgemäßen Absorberstrangs;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des ersten Aus
führungsbeispiels des Absorberstrangs in unter
schiedlichen Abschnitten;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Variante eines er
findungsgemäßen Führungsrohrs und
Fig. 6 einen Querschnitt ähnlich Fig. 3 durch ein zweites
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ab
sorberstrangs.
Ein in Fig. 1 als Ganzes dargestelltes und mit 10 bezeich
netes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rinnen
kollektors erstreckt sich in einer Längsrichtung 12 bei
spielsweise über mehrere hundert Meter und umfaßt einen
Rinnenspiegel 14, welcher vorzugsweise als Parabolspiegel
ausgebildet und aus einer Vielzahl von Spiegelelementen 16
aufgebaut ist, die an einem Spiegelgestell 18 gehalten
sind, und gemeinsam eine sich in der Längsrichtung 12
erstreckende und quer zur Längsrichtung 12 parabolische
Spiegelfläche 20 bilden.
Die parabolische Spiegelfläche 20 reflektiert ankommende
Solarstrahlung 22 in einen sich in Längsrichtung 12 er
streckende Fokallinie 24, in welcher ein als Ganzer mit 26
bezeichneter Absorberstrang liegt, welcher über Halte
streben 28 ebenfalls an dem Spiegelgestell 18 gehalten
ist. Die Haltestreben 28 sind dabei in regelmäßigen Ab
ständen in der Längsrichtung aufeinanderfolgend angeord
net, um den Absorberstrang 26 präzise in der Fokallinie 24
ausgerichtet zu halten.
Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt der Absorberstrang 26
einen Absorberschirm 30, welcher eine Absorberfläche 32
trägt, auf welche von der Spiegelfläche 20 reflektierte
Solarstrahlung 34 auftrifft.
Der Absorberschirm 30 ist vorzugsweise Teil eines als
Ganzes mit 36 bezeichneten Absorberrohrs, das mit einem
Zylindersegment den Absorberschirm 30 bildet, welcher
durch ein spiegelabgewandtes Zylindersegment 38 zu dem
Absorberrohr 36 ergänzt ist.
In dem Absorberrohr 36, vorzugsweise koaxial zu diesem,
verläuft ein Führungsrohr 40, welches mit einem Rohr
inneren 42 ein Wärmetransportmedium zur Abfuhr von Wärme
aus dem Absorberstrang 26 führt.
Ein zwischen dem Führungsrohr 40 und dem Absorberrohr 36
liegender Ringraum 44 bildet einen Dampfraum für eine als
Ganzes mit 46 bezeichnete Heatpipe, welche eine thermische
Kopplung zwischen dem Absorberrohr 36 und dem Führungsrohr
40 herstellt und im einfachsten Fall, wie in Fig. 3 darge
stellt, das Absorberrohr 36 und das Führungsrohr 40 als
Gehäuseelemente umfaßt.
Die Heatpipe 46 umfaßt ferner eine auf einer Innenwand 48
des Absorberschirms 30 angeordnete Kapillarstruktur 50,
welche mit Kalium als Wärmetransportmedium durchtränkt
ist. Die Innenwand 48 des Absorberschirms 30 und die
Kapillarstruktur 50 bilden dabei eine Verdampferseite der
Heatpipe 46, auf welcher das Wärmetransportmedium ver
dampft wird. Dieses durchsetzt dann den Dampfraum 44 und
kondensiert an einer von der gesamten Außenwand des Füh
rungsrohrs 40 gebildeten Kondensationsfläche 52 und tropft
dann im kondensierten Zustand von dieser Kondensations
fläche 52 wiederum auf die Kapillarstruktur 50, von
welcher es aufgesaugt und gleichmäßig über dieselbe ver
teilt wird.
Darüber hinaus bildet eine Innenwand 54 des spiegelabge
wandten Zylindersegments 38 ebenfalls noch insoweit eine
Kondensationsfläche, als auch diese ergänzend zur Wärme
leitung im Absorberrohr 36 selbst durch das Wärmetrans
portmedium auf einer mit der Kapillarstruktur 50 im
wesentlichen gleichen Temperatur gehalten wird.
Damit ist einerseits das Absorberrohr 36 als ganzes
gleichmäßig erwärmt und ferner erfolgt ein effizienter
Wärmetransport von dem Absorberschirm 30 zu der Konden
sationsfläche 52 des Führungsrohrs 40, wobei die gesamte
Umfangsfläche des Führungsrohrs 40 die Kondensationsfläche
52 bildet und somit auch das Führungsrohr 40 gleichmäßig
erhitzt.
Das im Führungsrohr 40 geführte Wärmetransportmedium ist
vorzugsweise Wasser, so daß das Führungsrohr 40 in diesem
Fall als Verdampferrohr ausgebildet ist.
Ein derartiges, durch den Absorberstrang 26 verlaufendes
Verdampferrohr 40 umfaßt einen Vorwärmabschnitt 60, in
welchem Wasser bis auf Siedetemperatur erhitzt wird, einen
Phasenübergangsabschnitt 62, in welchem das Wasser in zu
nehmendem Maße verdampft wird, und einen sich an den
Phasenübergangsabschnitt 62 anschließenden Überhitzungsab
schnitt 64, in welchem das vollständige als Dampf vorlie
gende Wasser durch weiteres Erhöhen der Temperatur über
hitzt, d. h. über den Siedepunkt hinaus erwärmt, wird.
Die zwischen dem Absorberrohr 36 und dem Führungsrohr 40
gebildete Heatpipe 46 wird, wie in Fig. 4 dargestellt,
durch in Abständen voneinander angeordneten und sich
radial zum Führungsrohr zwischen diesem und dem Absorber
rohr 36 erstreckenden Blenden 66 in aufeinanderfolgende
Heatpipe-Segmente 68 unterteilt, welche in der Längsrich
tung 12 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Damit wird
eine durch die Heatpipe 46 mögliche thermische Kopplung
zwischen der Innenwand 48 des Absorberschirms 30 und dem
Führungsrohr 40 in Längsrichtung weitgehend unterdrückt,
um einen im wesentlichen gleichmäßigen Anstieg der Erwär
mung des Wassers im Bereich des Vorwärmabschnitts 60 zu
erreichen.
Im Phasenübergangsabschnitt 62 ist die Temperatur des Füh
rungsrohrs 40 im wesentlichen konstant, so daß hier nur
wenige durch Blenden 66 gebildete Heatpipe-Segmente 70
oder eine durchgehende Heatpipe 46 vorgesehen sind.
Dagegen ist im Überhitzungsabschnitt 64 ebenfalls eine im
wesentlichen lineare Überhitzung erwünscht, so daß auch in
diesem Bereich durch in kurzen Abständen aufeinanderfol
gende Blenden 66 Heatpipe-Segmente 72 gebildet sind, um
eine thermische Kopplung über nennenswerte Strecken in der
Längsrichtung 12 zu verhindern.
Bei einer Variante der erfindungsgemäßen Führungsrohre 40,
dargestellt in Fig. 5, ist eine Innenwand 80 des Führungs
rohrs 40 mit schraubenförmig verlaufenden Rillen 82 ver
sehen, welche insbesondere bei Verwendung eines Ver
dampferrohrs dazu dienen, eine noch bessere Rohrwandküh
lung unter Verhinderung einer Dampffilmentstehung zu er
reichen.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsge
mäßen Absorberstranges, in Fig. 6 als Ganzes mit 26′ be
zeichnet, sind in gleicher Weise wie beim ersten Ausfüh
rungsbeispiel das Absorberrohr 36, das Führungsrohr 40 und
die Heatpipe 46 vorgesehen.
Zusätzlich ist noch, um eine Konvektionskühlung zu unter
drücken, das Absorberrohr 36 vorzugsweise koaxial zu einem
dieses umgebenden Hüllrohr 90 angeordnet, welches zumin
dest in dem die Absorberfläche 32 übergreifenden Bereich
aus Glas, welches für die reflektierte Solarstrahlung 34
transparent ist, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das ge
samte Hüllrohr 90 aus Glas ausgebildet. Ferner ist eine
optimale Isolierung des Absorberrohrs 36 dann möglich,
wenn zwischen dem Hüllrohr 90 und dem Absorberrohr 36 ein
Ringraum 92 existiert, in welchem Gas mit einem niedrigen
Druck, vorzugsweise Vakuum, vorliegt.
Im übrigen ist der Absorberstrang 26′ identisch mit dem
Absorberstrang 26 ausgebildet, so daß auch für die glei
chen Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet werden und
diesbezüglich vollinhaltlich auf die Ausführungen zum
ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird.
Claims (15)
1. Rinnenkollektor für Strahlung, insbesondere für
Solarstrahlung, umfassend einen sich in einer Längs
richtung erstreckenden Rinnenspiegel, welcher die
Strahlung in einen Fokusbereich reflektiert, und
einen sich in der Längsrichtung durch den Fokusbe
reich des Rinnenspiegels hindurcherstreckenden Ab
sorberstrang, welcher zur Abfuhr der entstehenden
Wärme von einem Wärmetransportmedium durchflossen
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Absorberstrang (26) einen sich quer zu der
Längsrichtung (12) erstreckenden Absorberschirm (30)
aufweist und daß der Absorberschirm (30) thermisch
über eine Heatpipe (46) mit einem Führungsrohr (40)
für das Wärmetransportmedium gekoppelt ist.
2. Rinnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heatpipe (46) so ausgebildet ist,
daß sie das Führungsrohr (40) in Umfangsrichtung im
wesentlichen gleichmäßig erwärmt.
3. Rinnenkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Dampfraum (44) der Heatpipe (46)
das Führungsrohr (40) im wesentlichen umgibt.
4. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber
schirm (30) Teil eines das Führungsrohr (40) umge
benden Absorberrohrs (36) ist.
5. Rinnenkollektor nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Führungsrohr (40) innerhalb des
Absorberrohrs (36) angeordnet ist.
6. Rinnenkollektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Absorberrohr (36) und das Füh
rungsrohr (40) Gehäuseelemente der Heatpipe (46)
bilden.
7. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heatpipe
(46) so ausgebildet ist, daß sie die Wärme im
wesentlichen quer zur Längsrichtung (12) und dem
Absorberschirm (30) zum Führungsrohr (40) trans
portiert.
8. Rinnenkollektor nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heatpipe (46) in Längsrichtung
(12) aufeinanderfolgende Heatpipe-Segmente (68, 70,
72) aufweist.
9. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heatpipe
(46) eine auf einer Innenseite (48) des Absorber
schirms (30) angeordnete Kapillarstruktur (50) auf
weist.
10. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber
schirm (30) quer zur Längsrichtung (12) eine Er
streckung aufweist, welche ungefähr einer Größe der
Fokallinienbreite (24) entspricht.
11. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungs
rohr (40) ein Verdampferrohr ist.
12. Rinnenkollektor nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verdampferrohr (40) eine struk
turierte Innenwand (80) aufweist.
13. Rinnenkollektor nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampferrohr (40)
einen Vorwärmabschnitt (60), einen Phasenübergangs
abschnitt (62) und einen Überhitzungsabschnitt (64)
aufweist.
14. Rinnenkollektor nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Vorwärmabschnitt (60) die Heatpipe
(46) in eine Vielzahl von Heatpipe-Segmenten (68)
unterteilt ist.
15. Rinnenkollektor nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß im Überhitzungsabschnitt
(64) die Heatpipe (46) eine Vielzahl von Heatpipe-
Segmenten (72) aufweist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4331784A DE4331784C2 (de) | 1993-09-18 | 1993-09-18 | Rinnenkollektor |
US08/307,909 US5460163A (en) | 1993-09-18 | 1994-09-16 | Trough-shaped collector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4331784A DE4331784C2 (de) | 1993-09-18 | 1993-09-18 | Rinnenkollektor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4331784A1 true DE4331784A1 (de) | 1995-03-23 |
DE4331784C2 DE4331784C2 (de) | 1997-10-23 |
Family
ID=6498044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4331784A Expired - Fee Related DE4331784C2 (de) | 1993-09-18 | 1993-09-18 | Rinnenkollektor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5460163A (de) |
DE (1) | DE4331784C2 (de) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19538670A1 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-24 | Siemens Ag | Verfahren zur Erzeugung von Energie und Kraftwerksanlage zur Durchführung des Verfahrens |
WO1997014930A2 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von solarem dampf |
DE19538672A1 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-24 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Solarkraftwerkes zur Erzeugung von solarem Dampf |
DE19608138C1 (de) * | 1996-03-02 | 1997-06-19 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Rinnenkollektor |
DE19654762A1 (de) * | 1996-12-30 | 1998-07-02 | Gerd Bajog | Sonnenkollektor |
US6091174A (en) * | 1996-06-18 | 2000-07-18 | Wilo Gmbh | Electric motor |
DE19651645C2 (de) * | 1996-12-12 | 2002-10-24 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Nutzung von Solarenergie in einem Gas- und Dampf-Kraftwerk und Gas- und Dampf-Kraftwerk |
WO2010043236A2 (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-22 | Centro De Investigaciones Energeticas Mediambientales Y Tecnologicas | Method and device for collecting solar energy |
WO2011101485A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Solar heat receiver tube for direct steam generation, parabolic trough collector with the solar heat receiver tube and use of the parabolic trough collector |
WO2012110332A1 (de) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Sonnenkollektorstrang für einen solarthermischen durchlaufdampferzeuger |
CN102792022A (zh) * | 2009-09-18 | 2012-11-21 | 麻省理工学院 | 会聚的太阳能电力系统 |
DE102011077477A1 (de) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Solarthermische Anlage mit Wärmerohren |
US10488079B2 (en) | 2014-05-13 | 2019-11-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Low cost parabolic cylindrical trough for concentrated solar power |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5740917A (en) * | 1996-01-02 | 1998-04-21 | Jung; Douglas B. | Boundary layer condensate drain pot |
DE10128562C1 (de) * | 2001-06-13 | 2003-01-09 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Solarthermisches Kraftwerk und Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische/elektrische Energie in einem solarthermischen Kraftwerk |
US6668820B2 (en) | 2001-08-24 | 2003-12-30 | Solargenix Energy Llc | Multiple reflector solar concentrators and systems |
DE10305428B4 (de) * | 2003-02-03 | 2007-08-09 | Schott Ag | Hüllrohr, Receiverrohr und Parabolrinnenkollektor |
DE10351474B3 (de) * | 2003-11-04 | 2005-05-12 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Parabolrinnenkollektor |
DE102004038233A1 (de) * | 2004-08-05 | 2006-03-16 | Schott Ag | Solarabsorber |
DE102005031023B3 (de) * | 2005-07-02 | 2007-01-18 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Solarkollektorfeld |
DE102005055858A1 (de) * | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Göbel, Gerald, Dr. | Absorber zur Umwandlung von Sonnenstrahlen in Wärmeenergie |
DE102006056536B9 (de) * | 2006-11-27 | 2008-06-05 | Schott Ag | Strahlungsselektive Absorberbeschichtung, Absorberrohr und Verfahren zu dessen Herstellung |
CN102007292B (zh) * | 2008-04-16 | 2014-03-12 | 阿尔斯托姆科技有限公司 | 太阳能热电设备 |
US8748731B2 (en) | 2009-02-02 | 2014-06-10 | Glasspoint Solar, Inc. | Concentrating solar power with glasshouses |
CN103221756B (zh) * | 2010-07-05 | 2016-05-25 | 玻点太阳能有限公司 | 太阳能直接生成蒸汽 |
CN103229000B (zh) | 2010-07-05 | 2016-07-06 | 玻点太阳能有限公司 | 温室的聚光太阳能发电 |
WO2012111008A1 (en) | 2011-02-14 | 2012-08-23 | Shikun & Binui - Renewable Energy Ltd. | Support structure for solar concentrator |
US20140238386A1 (en) * | 2013-02-23 | 2014-08-28 | Alexander Levin | Radiation absorbing metal pipe |
AU2016287488A1 (en) | 2015-06-30 | 2018-01-25 | Glasspoint Solar, Inc. | Supports for suspended solar enhanced oil recovery concentrators and receivers, and associated systems and methods |
EP3190352A1 (de) * | 2016-01-08 | 2017-07-12 | Siemens Concentrated Solar Power Ltd. | Wärmeempfängerrohr mit metalldichtung, verfahren zur herstellung des wärmeempfängerrohrs, sonnenkollektor mit dem wärmeempfängerrohr und verfahren zur erzeugung von strom mit dem sonnenkollektor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4153039A (en) * | 1977-01-07 | 1979-05-08 | Carroll John H | Focusing solar energy apparatus |
US4214572A (en) * | 1978-07-12 | 1980-07-29 | Gonder Warren W | Collection of solar energy |
US4217882A (en) * | 1978-10-30 | 1980-08-19 | Feldman Karl T Jr | Passive solar heat collector |
DE3025826A1 (de) * | 1979-07-04 | 1981-01-22 | John Humphrey Millar | Kollektor fuer sonnenenergie |
US4261336A (en) * | 1979-06-25 | 1981-04-14 | Alpha Solarco Inc. | Solar energy receivers |
US4619243A (en) * | 1984-06-25 | 1986-10-28 | Pierre Vironneau | Apparatus for the capture and transfer of radiation energy such as solar radiation |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3923038A (en) * | 1974-07-18 | 1975-12-02 | John M Cutchaw | Solar energy collector panel |
US4065053A (en) * | 1975-07-24 | 1977-12-27 | Nasa | Low cost solar energy collection system |
US4320246A (en) * | 1978-05-04 | 1982-03-16 | Russell George F | Uniform surface temperature heat pipe and method of using the same |
JPH0612370Y2 (ja) * | 1987-12-24 | 1994-03-30 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 二重管型ヒートパイプ式熱交換器 |
-
1993
- 1993-09-18 DE DE4331784A patent/DE4331784C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-16 US US08/307,909 patent/US5460163A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4153039A (en) * | 1977-01-07 | 1979-05-08 | Carroll John H | Focusing solar energy apparatus |
US4214572A (en) * | 1978-07-12 | 1980-07-29 | Gonder Warren W | Collection of solar energy |
US4217882A (en) * | 1978-10-30 | 1980-08-19 | Feldman Karl T Jr | Passive solar heat collector |
US4261336A (en) * | 1979-06-25 | 1981-04-14 | Alpha Solarco Inc. | Solar energy receivers |
DE3025826A1 (de) * | 1979-07-04 | 1981-01-22 | John Humphrey Millar | Kollektor fuer sonnenenergie |
US4619243A (en) * | 1984-06-25 | 1986-10-28 | Pierre Vironneau | Apparatus for the capture and transfer of radiation energy such as solar radiation |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19538670A1 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-24 | Siemens Ag | Verfahren zur Erzeugung von Energie und Kraftwerksanlage zur Durchführung des Verfahrens |
WO1997014930A2 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von solarem dampf |
DE19538672A1 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-24 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Solarkraftwerkes zur Erzeugung von solarem Dampf |
WO1997014930A3 (de) * | 1995-10-17 | 1997-07-31 | Siemens Ag | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von solarem dampf |
DE19608138C1 (de) * | 1996-03-02 | 1997-06-19 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Rinnenkollektor |
US5860414A (en) * | 1996-03-02 | 1999-01-19 | Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. | Trough-shaped collector |
US6091174A (en) * | 1996-06-18 | 2000-07-18 | Wilo Gmbh | Electric motor |
DE19651645C2 (de) * | 1996-12-12 | 2002-10-24 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Nutzung von Solarenergie in einem Gas- und Dampf-Kraftwerk und Gas- und Dampf-Kraftwerk |
DE19654762A1 (de) * | 1996-12-30 | 1998-07-02 | Gerd Bajog | Sonnenkollektor |
DE19654762C2 (de) * | 1996-12-30 | 2001-01-18 | Gerd Bajog | Sonnenkollektor |
WO2010043236A2 (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-22 | Centro De Investigaciones Energeticas Mediambientales Y Tecnologicas | Method and device for collecting solar energy |
WO2010043236A3 (en) * | 2008-10-14 | 2010-08-12 | Centro De Investigaciones Energeticas Mediambientales Y Tecnologicas | Method and device for collecting solar energy |
CN102792022A (zh) * | 2009-09-18 | 2012-11-21 | 麻省理工学院 | 会聚的太阳能电力系统 |
WO2011035232A3 (en) * | 2009-09-18 | 2013-10-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Concentrated solar power system |
CN102792022B (zh) * | 2009-09-18 | 2016-02-24 | 麻省理工学院 | 会聚的太阳能电力系统 |
US9273883B2 (en) | 2009-09-18 | 2016-03-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Concentrated solar power system |
US9488386B2 (en) | 2009-09-18 | 2016-11-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Concentrated solar power system receiver |
WO2011101485A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Solar heat receiver tube for direct steam generation, parabolic trough collector with the solar heat receiver tube and use of the parabolic trough collector |
WO2012110332A1 (de) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Sonnenkollektorstrang für einen solarthermischen durchlaufdampferzeuger |
DE102011077477A1 (de) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Solarthermische Anlage mit Wärmerohren |
DE102011077477B4 (de) * | 2011-06-14 | 2013-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Solarthermische Anlage mit Wärmerohren |
US10488079B2 (en) | 2014-05-13 | 2019-11-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Low cost parabolic cylindrical trough for concentrated solar power |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5460163A (en) | 1995-10-24 |
DE4331784C2 (de) | 1997-10-23 |
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