DE4331784C2 - Rinnenkollektor - Google Patents

Rinnenkollektor

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Description

Die Erfindung betrifft einen Rinnenkollektor für Strahlung, 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 Rinnen­ spiegels hindurcherstreckenden Absorberstrang, welcher zur Abfuhr der entstehenden Wärme von einem Wärmetransportmedium durchflossen ist und welcher einen sich quer zu der Längs­ richtung erstreckenden Absorberschirm aufweist.
Derartige Rinnenkollektoren sind aus der US 4,153,039 bekannt.
Bei diesen bekannten Rinnenkollektoren ist der Absorberstrang 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.
Die US 4,619,243 offenbart eine Vorrichtung zum Wärmetrans­ port, bei welcher eine verdampfbare Flüssigkeit aufgrund des Thermo-Siphon-Effekts durch eine Vielzahl von Kanälen drückt und dann das verdampfte Medium wieder zurück zur Kondensation an einem kühleren Medium geführt ist. Hierbei muß die Flüssigkeit in dem Reservoir verdampfen und dadurch in den Kanälen aufsteigen, daß über dem Flüssigkeitsspiegel in dem Reservoir ein Überdruck entsteht und andererseits ein Pump­ effekt im Wärmetauscher pumpt. Die DE 20 25 826 und die US 4,217,882 zeigen klassische Wärmerohre, bei denen stets ein Wärmetransport in Längsrichtung des das Wärmetransportmedium umschließenden Rohrs erfolgt.
Der Erfindung liegt ausgehend-von der US 4,153,039 die Auf­ gabe zugrunde, einen Rinnenkollektor der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß die durch die ungleichmäßige Be­ strahlung des Absorberstrangs existierenden Probleme redu­ ziert oder eliminiert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Rinnenkollektor der gattungs­ gemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Absorber­ schirm thermisch über ein Medium mit einem Führungsrohr für das Wärmetransportmedium gekoppelt ist, welches am Absorber­ schirm verdampft und an dem vom Absorberschirm beabstandeten Führungsrohr kondensiert, so daß das Medium die Wärme im wesentlichen quer zur Längsrichtung von dem Absorberschirm zum Führungsrohr transportiert und daß es das Führungsrohr in Umfangsrichtung im wesentlichen gleichmäßig erwärmt.
Das heißt, daß das erfindungsgemäße Konzept das Führungsrohr von dem Absorberschirm entkoppelt, so daß der Absorberschirm optimal positioniert und dimensioniert werden kann und darüber hinaus eine optimale Ankopplung des Absorberschirms an das Führungsrohr über das Wärmerohr erfolgt.
Hierbei ist es vorteilhaft, daß das Wärmerohr so ausgebildet ist, daß es das Führungsrohr in Umfangsrichtung im wesent­ lichen gleichmäßig erwärmt.
Damit sind die durch die ungleichmäßige Bestrahlung des Absorberstrangs im Fokusbereich existierenden Probleme weit­ gehend eliminiert, da der Absorberschirm und das Führungsrohr einerseits mechanisch entkoppelt sind und andererseits über das Wärmerohr ein effizienter Wärmetransport zwischen beiden erreicht wird.
Besonders zweckmäßig ist eine Lösung, bei welcher ein mit dem Medium gefüllter Dampfraum des Wärmerohrs das Führungsrohr im wesentlichen umgibt, so daß ein Wärmeeintrag in das Führungs­ rohr im wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung erfolgt.
Dies läßt sich besonders vorteilhaft dann realisieren, wenn der Absorberschirm Teil eines das Führungsrohr umgebenden Absorberrohrs ist.
In diesem Fall ist vorzugsweise das Führungsrohr innerhalb des Absorberrohrs angeordnet, so daß sich die sowohl den Ab­ sorberschirm als auch das Führungsrohr koppelnde Wärmerohr besonders einfach anordnen läßt.
Ferner wird bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform das Wärmerohr dazu eingesetzt auch das Absorberrohr als ganzes in Umfangsrichtung auf einer im wesentlichen kon­ stanten Temperatur zu halten, um ebenfalls Deformationen auf­ grund ungleichmäßiger Temperaturverteilung zu verhindern.
Das Wärmerohr kann prinzipiell ein separates Bauelement sein, das einerseits thermisch an den Absorberschirm, andererseits thermisch an das Führungsrohr gekoppelt ist.
Konstruktiv und insbesondere hinsichtlich der Herstellungs­ kosten besonders einfach ist es jedoch, wenn das Absorberrohr und das Führungsrohr Gehäuseelemente des Wärmerohrs bilden, so daß kein zusätzliches separates Gehäuse für das Wärmerohr mehr erforderlich ist und auch die gesamten Probleme mit der Ankoppelung dieses Gehäuses sowohl an das Absorberrohr, d. h. insbesondere an den Absorberschirm desselben, und das Führungsrohr nicht mehr bestehen.
Ein Wärmerohr ist generell so ausgebildet, daß in diesem 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 Verdampferseite zurückkehrt, wobei vorzugsweise zusätzlich auf der Ver­ dampferseite eine Kapillarstruktur vorgesehen ist.
Mit einem derartigen Wärmerohr wäre somit prinzipiell sowohl eine thermische Kopplung in Längsrichtung als auch quer zur Längsrichtung möglich.
Bei dem erfindungsgemäßen Rinnenkollektor ist jedoch das Wärmerohr so ausgebildet, daß es Wärme im wesentlichen quer zur Längsrichtung von dem Absorberschirm zum Führungsrohr transportiert.
Dies läßt sich konstruktiv am einfachsten dadurch reali­ sieren, daß das Wärmerohr durch in Längsrichtung aufein­ anderfolgende Wärmerohr-Segmente gebildet ist, so daß le­ diglich innerhalb jedes Wärmerohr-Segments ein Wärmetransport durch Verdampfen und Kondensieren möglich ist, und somit die thermische Kopplung in der Längsrichtung durch die Er­ streckung des Wärmerohr-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 vorteil­ haften Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß das Wärmerohr eine auf einer Innenseite des Absorberschirms angeordnete Kapillarstruktur aufweist.
Diese Kapillarstruktur ist dann zweckmäßigerweise mit dem Wärmeübertragungsmedium getränkt, so daß dieses beim Wärme­ eintrag aus der Kapillarstruktur heraus verdampft.
Das Wärmeübertragungsmedium kann dabei prinzipiell ein be­ liebiges Material sein, vorausgesetzt es verdampft und kon­ densiert bei den auftretenden Temperaturen. Denkbar wären beispielsweise Wasser, Öl, Quecksilber, Cäsium, Natrium. Besonders bevorzugt wird Kalium, wegen seines günstigen Dampfdrucks bei den erfindungsgemäß erreichbaren Tempera­ turen.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsge­ mäßen Lösung sieht dabei vor, daß der Absorberschirm quer zur Längsrichtung eine Erstreckung aufweist, welche ungefähr einer Größe der Fokallinienbreite quer zu der Längsrichtung entspricht, so daß im wesentlichen die gesamte in den Fokus­ bereich eintreffende Strahlung von dem Absorberschirm absor­ biert wird.
Hinsichtlich der konstruktiven Optimierung eines erfindungs­ gemäßen Rinnenkollektors bietet das Vorsehen eines Wärmerohrs zwischen dem Führungsrohr und dem Absorberschirm den großen Vorteil, daß in diesem Fall der Öffnungswinkel des Rinnen­ spiegels reduziert und somit eine extrem ungleichmäßige Bestrahlung des Absorberstrangs in Kauf genommen werden kann, was wiederum die Möglichkeit schafft, die effektiv wirksame Spiegelfläche im Hinblick auf den Materialaufwand für den Rinnenspiegel zu optimieren, da das Wärmerohr die extrem ungleichmäßige Bestrahlung des Absorberstrangs ausgleicht.
Rein prinzipiell könnte das erfindungsgemäße Ausführungsbei­ spiel so ausgebildet sein, daß das Führungsrohr beispiels­ weise von einem Öl oder anderem Wärmetransportmedium durch­ strömt 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 Wärme­ transportmedium 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 Längsrichtung die Dimensionen des Verdampferrohrs, insbesondere dessen Durchmessers, von den Dimensionen des Fokusbereichs quer zur Längsrichtung auch von dem vorgesehenen Wärmerohr 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 auszuführen.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, konventionelle, bei­ spielsweise aus Kraftwerken, bekannte Siederohre zu ver­ wenden, die ihrerseits erhebliche Kostenvorteile und bekannte Betriebsparameter bieten.
Schließlich hat ein möglichst kleiner Durchmesser des Ver­ dampferrohrs den großen Vorteil, daß eine effektivere Wärme­ übertragung von dem Verdampferrohr auf das Wärmetransport­ medium 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 schraubenförmig verlaufende Rillen, welche einerseits die innere Oberfläche des Verdampferrohrs vergrößern und gleichzeitig die Aus­ bildung eines Dralls im Dampfstrom bewirken, der seinerseits wiederum einer Dampffilmentstehung im Verdampferrohr ent­ gegenwirkt.
Beim Einsatz eines Verdampferrohrs in einem erfindungsgemäßen 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 erhalten und einen diesem entgegenwirkenden Wärmetransport durch das Wärmerohr über erhebliche Dimensionen in der Längsrichtung zu unterdrücken, ist vorzugsweise vorgesehen, daß im Vorwärm­ abschnitt das Wärmerohr in eine Vielzahl von Wärmerohr- Segmenten unterteilt ist.
Darüber hinaus ist aus denselben Gründen im Überhitzungs­ abschnitt vorgesehen, daß das Wärmerohr eine Vielzahl von Wärmerohr-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 Rinnenspiegel nicht zu erfolgen. Bei beispielsweise konkaver Absorberfläche ist das Absorberrohr mit dem Rinnenspiegel zu verschwenken.
Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar­ stellung 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 Absor­ berstrangs.
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 eine sich in Längsrichtung 12 er­ streckende Fokallinie 24, in welcher ein als Ganzer mit 26 bezeichneter Absorberstrang liegt, welcher über Haltestreben 28 ebenfalls an dem Spiegelgestell 18 gehalten ist. Die Haltestreben 28 sind dabei in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet, um den Absor­ berstrang 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 Zylinder­ segment den Absorberschirm 30 bildet, welcher durch ein spiegelabgewandtes Zylindersegment 38 zu dem Absorberrohr 36 ergänzt ist.
In dem Absorberrohr 36, vorzugsweise koaxial zu diesem, ver­ läuft ein Führungsrohr 40, welches mit einem Rohrinneren 42 ein Wärmetransportmedium zur Abfuhr von Wärme aus dem Absor­ berstrang 26 führt.
Ein zwischen dem Führungsrohr 40 und dem Absorberrohr 36 liegender Ringraum 44 bildet einen Dampfraum für eine als Ganzes mit 46 bezeichnetes Wärmerohr, welche eine thermische Kopplung zwischen dem Absorberrohr 36 und dem Führungsrohr 40 herstellt und im einfachsten Fall, wie in Fig. 3 dargestellt, das Absorberrohr 36 und das Führungsrohr 40 als Gehäuseelemente umfaßt.
Das Wärmerohr 46 umfaßt ferner eine auf einer Innenwand 48 des Absorberschirms 30 angeordnete Kapillarstruktur 50, welche mit Kalium als Medium zur Wärmeübertragung durchtränkt ist. Die Innenwand 48 des Absorberschirms 30 und die Kapillarstruktur 50 bilden dabei eine Verdampferseite des Wärmerohrs 46, auf welcher das Medium verdampft wird. Dieses durchsetzt dann den Dampfraum 44 und kondensiert an einer von der gesamten Außenwand des Führungsrohrs 40 gebildeten Kon­ densationsfläche 52 und tropft dann im kondensierten Zustand von dieser Kondensationsfläche 52 wiederum auf die Kapillar­ struktur 50, von welcher es aufgesaugt und gleichmäßig über dieselbe verteilt wird.
Darüber hinaus bildet eine Innenwand 54 des spiegelabge­ wandten Zylindersegments 38 ebenfalls noch insoweit eine Kon­ densationsfläche, als auch diese ergänzend zur Wärmeleitung im Absorberrohr 36 selbst durch das Medium auf einer mit der Kapillarstruktur 50 im wesentlichen gleichen Temperatur ge­ halten wird.
Damit ist einerseits das Absorberrohr 36 als ganzes gleich­ mäßig erwärmt und ferner erfolgt eine effiziente Wärmeüber­ tragung von dem Absorberschirm 30 zu der Kondensationsfläche 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 vor­ zugsweise Wasser, so daß das Führungsrohr 40 in diesem Fall als Verdampferrohr ausgebildet ist.
Ein derartiges, durch den Absorberstrang 26 verlaufendes Ver­ dampferrohr 40 umfaßt einen Vorwärmabschnitt 60, in welchem Wasser bis auf Siedetemperatur erhitzt wird, einen Phasen­ übergangsabschnitt 62, in welchem das Wasser in zunehmendem Maße verdampft wird, und einen sich an den Phasenübergangsab­ schnitt 62 anschließenden Überhitzungsabschnitt 64, in welchem das vollständige als Dampf vorliegende Wasser durch weiteres Erhöhen der Temperatur überhitzt, d. h. über den Siedepunkt hinaus erwärmt, wird.
Das zwischen dem Absorberrohr 36 und dem Führungsrohr 40 gebildete Wärmerohr 46 wird, wie in Fig. 4 dargestellt, durch in Abständen voneinander angeordneten und sich radial zum Führungsrohr zwischen diesem und dem Absorberrohr 36 er­ streckenden Blenden 66 in aufeinanderfolgende Wärmerohr- Segmente 68 unterteilt, welche in der Längsrichtung 12 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Damit wird eine durch das Wärmerohr 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 Erwärmung 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 Wärmerohr-Segmente 70 oder ein durchgehendes Wärmerohr 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 aufeinanderfolgende Blenden 66 Wärmerohr-Segmente 72 gebildet sind, um eine thermische Kopplung über nennenswerte Strecken in der Längs­ richtung 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 versehen, welche insbesondere bei Verwendung eines Verdampferrohrs dazu dienen, eine noch bessere Rohrwandkühlung unter Verhinderung einer Dampffilmentstehung zu erreichen.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Absorberstranges, in Fig. 6 als ganzes mit 26′ bezeichnet, sind in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel das Absorberrohr 36, das Führungsrohr 40 und das Wärmerohr 46 vorgesehen.
Zusätzlich ist noch, um eine Konvektionskühlung zu unter­ drücken, das Absorberrohr 36 vorzugsweise koaxial zu einem dieses umgebenden Hüllrohr 90 angeordnet, welches zumindest in dem die Absorberfläche 32 übergreifenden Bereich aus Glas, welches für die reflektierte Solarstrahlung 34 transparent ist, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das gesamte 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 Ab­ sorberstrang 26 ausgebildet, so daß auch für die gleichen Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet werden und dies­ bezüglich vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Aus­ führungsbeispiel Bezug genommen wird.

Claims (12)

1. Rinnenkollektor für Strahlung, insbesondere für Solar­ strahlung, 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 Rinnen­ spiegels hindurcherstreckenden Absorberstrang, welcher zur Abfuhr der entstehenden Wärme von einem Wärme­ transportmedium durchflossen ist und welcher einen sich quer zu der Längsrichtung erstreckenden Absorber­ schirm aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorberschirm (30) thermisch über ein Medium mit einem Führungsrohr (40) für das Wärmetransportmedium gekoppelt ist, welches am Absorberschirm (30) ver­ dampft und an dem vom Absorberschirm (30) beabstan­ deten Führungsrohr (40) kondensiert, so daß das Medium die Wärme im wesentlichen quer zur Längsrichtung (12) von dem Absorberschirm (30) zum Führungsrohr (40) transportiert, und daß es das Führungsrohr (40) in Umfangsrichtung im wesentlichen gleichmäßig erwärmt.
2. Rinnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein mit dem Medium gefüllter Dampfraum (44) das Führungsrohr (40) im wesentlichen umgibt.
3. Rinnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorberschirm (30) Teil eines das Führungsrohr (40) umgebenden Absorber­ rohrs (36) ist.
4. Rinnenkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Absorberrohr (36) und das Führungsrohr (40) Gehäuseelemente des Dampfraumes bilden.
5. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Dampfraum (44) gebildete thermische Kopplungselement (46) in Längsrichtung (12) aufeinanderfolgende Seg­ mente (68, 70, 72) aufweist.
6. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Kopplungselement (46) eine auf einer Innenseite (48) des Absorberschirms (30) angeordnete Kapillarstruktur (50) aufweist.
7. 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.
8. Rinnenkollektor nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (40) ein Verdampferrohr ist.
9. Rinnenkollektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verdampferrohr (40) eine strukturierte Innenwand (80) aufweist.
11. Rinnenkollektor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampferrohr (40) einen Vorwärmabschnitt (60), einen Phasenübergangsab­ schnitt (62) und einen Überhitzungsabschnitt (64) auf­ weist.
11. Rinnenkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß im Vorwärmabschnitt (60) das thermische Kopp­ lungselement (46) in eine Vielzahl von Segmenten (68) unterteilt ist, die wie Wärmerohre wirken.
12. Rinnenkollektor nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Überhitzungsabschnitt (64) das thermische Kopplungselement (46) eine Viel­ zahl von Segmenten (72) aufweist, die wie Wärmerohre wirken.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
DE10351474B3 (de) * 2003-11-04 2005-05-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Parabolrinnenkollektor
DE102005031023B3 (de) * 2005-07-02 2007-01-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarkollektorfeld
CN102007292A (zh) * 2008-04-16 2011-04-06 阿尔斯托姆科技有限公司 太阳能热电设备

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
DE19538670A1 (de) * 1995-10-17 1997-04-24 Siemens Ag Verfahren zur Erzeugung von Energie und Kraftwerksanlage zur Durchführung des Verfahrens
US5740917A (en) * 1996-01-02 1998-04-21 Jung; Douglas B. Boundary layer condensate drain pot
DE19608138C1 (de) * 1996-03-02 1997-06-19 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Rinnenkollektor
DE19624145A1 (de) * 1996-06-18 1998-01-08 Wilo Gmbh Elektromotor
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
DE19654762C2 (de) * 1996-12-30 2001-01-18 Gerd Bajog Sonnenkollektor
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
DE102004038233A1 (de) * 2004-08-05 2006-03-16 Schott Ag Solarabsorber
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
WO2010043236A2 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 Centro De Investigaciones Energeticas Mediambientales Y Tecnologicas Method and device for collecting solar energy
CN104864609A (zh) 2009-02-02 2015-08-26 玻点太阳能有限公司 用温室聚集太阳能
KR20120083425A (ko) 2009-09-18 2012-07-25 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 집적형 태양열 발전 시스템
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
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
EP2591292A4 (de) * 2010-07-05 2015-09-02 Glasspoint Solar Inc Direktsonnenlicht-dampferzeugung
WO2012111008A1 (en) 2011-02-14 2012-08-23 Shikun & Binui - Renewable Energy Ltd. Support structure for solar concentrator
DE102011004265A1 (de) * 2011-02-17 2012-08-23 Siemens Aktiengesellschaft Sonnenkollektorstrang für einen solarthermischen Durchlaufdampferzeuger
DE102011077477B4 (de) * 2011-06-14 2013-11-21 Siemens Aktiengesellschaft Solarthermische Anlage mit Wärmerohren
US20140238386A1 (en) * 2013-02-23 2014-08-28 Alexander Levin Radiation absorbing metal pipe
CN106461270B (zh) 2014-05-13 2019-07-26 麻省理工学院 用于集中太阳能发电的低成本的抛物柱面槽
US10063186B2 (en) 2015-06-30 2018-08-28 Glasspoint Solar, Inc. Phase change materials for cooling enclosed electronic components, including for solar energy collection, 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

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US4153039A (en) * 1977-01-07 1979-05-08 Carroll John H Focusing solar energy apparatus
US4320246A (en) * 1978-05-04 1982-03-16 Russell George F Uniform surface temperature heat pipe and method of using the same
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
GB2053455B (en) * 1979-07-04 1983-09-07 Millar J H Collectors for solar energy
FR2566514B1 (fr) * 1984-06-25 1988-10-07 Prunet Jean Dispositif de captage et de transfert d'energie solaire utilisant dans son circuit primaire un liquide volatile a changement de phase
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

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
DE10351474B3 (de) * 2003-11-04 2005-05-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Parabolrinnenkollektor
DE102005031023B3 (de) * 2005-07-02 2007-01-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarkollektorfeld
CN102007292A (zh) * 2008-04-16 2011-04-06 阿尔斯托姆科技有限公司 太阳能热电设备
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

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Publication number Publication date
DE4331784A1 (de) 1995-03-23
US5460163A (en) 1995-10-24

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