DE4418951C2

DE4418951C2 - Solar energy system

Info

Publication number: DE4418951C2
Application number: DE4418951A
Authority: DE
Inventors: Christian Wilckens; Helmut Scherf; Manfred Schmitz-Goeb
Original assignee: FICHTNER DEV ENGINEERING GmbH; L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Fichtner Development Engineering 70191 Stutt GmbH; Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2014-06-01
Also published as: DE4418951A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarenergieanlage, insbe sondere ein Solarturmkraftwerk, mit einer mit konzen trierter Sonnenstrahlung erwärmbaren und dabei von einem vorzugsweise aus atmosphärischer Luft bestehenden Wär meträgerfluid durchströmbaren, vorzugsweise aus einem metallischen Mattenmaterial gebildeten Absorberstruktur, einem von der Absorberstruktur zu einem Wärmeverbraucher führenden Strömungskanal und einem die Durchflußmenge des Wärmeträgerfluids in Abhängigkeit von dessen Tempe ratur beeinflussenden Durchflußstellglied.The invention relates to a solar energy system, in particular especially a solar tower power plant, with one with conc heated solar radiation and thereby from one preferably consisting of atmospheric air flowable through the carrier fluid, preferably from a metallic mat material formed absorber structure, one from the absorber structure to a heat consumer leading flow channel and one the flow rate of the heat transfer fluid depending on its temperature rature influencing flow actuator.

Es ist eine Solarenergieanlage dieser Art bekannt (EP 0 124 769), bei welcher zur Anpassung an den über den Querschnitt der Absorberstruktur nicht konstanten Verlauf der Strahlungsdichte unterschiedliche Drossel mittel so angeordnet sind, daß die Absorberstruktur in Bereichen höherer Strahlungsdichte von höheren Luftströ men durchsetzt wird als in Bereichen geringerer Strah lungsdichte. Dazu sind neben einer unterschiedlichen Dichteverteilung des Absorbermaterials verstellbare Drosselorgane als Durchflußstellmittel vorgesehen, die im Strahlungsschatten in durch in Richtung der Luftströ mung verlaufende Wände unterteilten Teilkanälen des Strömungskanals angeordnet sind. Die Drosselorgane wer den von jeweils einzeln zugeordneten Steuereinheiten verstellt, wozu die in den Teilkanälen gemessenen Luft temperaturen jeweils als Istwert und die im zentralen Teilkanal gemessene Lufttemperatur als gemeinsamer Soll wert dienen. Damit soll auf der Abströmseite der Absor berstruktur über den Kanalquerschnitt eine möglichst gleichmäßige Endtemperatur erreicht werden. Bei dieser Vorgehensweise wird jedoch als nachteilig empfunden, daß die dem Wärmeverbraucher zugeführte Luft in Abhän gigkeit von Schwankungen der Sonneneinstrahlung Tempera turschwankungen unterworfen ist, die insbesondere bei der Ausnutzung thermodynamischer Kreisprozesse uner wünscht sind. Darüberhinaus hat es sich als besonders nachteilig erwiesen, daß die temperaturgesteuerte Ver stellung der Drosselorgane bei einer hohen Zunahme der Strahlungsintensität der Sonne, wie sie beispielsweise nach Wolkendurchzug auftritt, mit erheblicher Zeitver zögerung reagiert. Dies kann zur Überhitzung einzelner Absorberbereiche oder gar zur Zerstörung der gesamten Absorberstruktur führen.A solar power plant of this type is known (EP 0 124 769), in which to adapt to the over the cross section of the absorber structure is not constant Radiation density curve different choke are arranged so that the absorber structure in Areas of higher radiation density from higher air flows is enforced than in areas with less beam density. In addition to a different Density distribution of the absorber material adjustable Throttling devices are provided as flow control means in the radiation shadow in through in the direction of the air currents mung walls divided sub-channels of the Flow channel are arranged. The throttling organs who the control units assigned individually adjusted, for which the air measured in the subchannels temperatures as actual values and those in the central Sub-duct measured air temperature as a common target worth serving. This is supposed to be the absorber on the outflow side possible over the channel cross-section uniform final temperature can be reached. At this Procedure is perceived as disadvantageous, that the air supplied to the heat consumer depends of fluctuations in solar radiation tempera Tur is subject to fluctuations, in particular at the exploitation of thermodynamic cycle processes are desired. Furthermore, it has turned out to be special disadvantageously proven that the temperature controlled Ver position of the throttle bodies with a high increase in Radiation intensity of the sun, for example after passing through the clouds, with considerable time delay hesitation reacts. This can cause individual overheating Absorber areas or even to destroy the entire Lead absorber structure.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine Anlage der eingangs genannten Art dahinge hend zu verbessern, daß eine Beschädigung der Absorber struktur verhindert und das Betriebsverhalten der Anlage verbessert wird.Based on this, the object of the invention reasons, a plant of the type mentioned hend to improve that damage to the absorber structure prevented and the operating behavior of the system is improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To solve this problem is the in claim 1 specified combination of features proposed. Advantage adhesive refinements and developments of the invention result from the dependent claims.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß Tempera turmessungen im Wärmeträgerfluid zur Erfassung von kri tischen Betriebszuständen mit zeitlicher Verzögerung behaftet sind, und daß statt dessen die Auswirkungen von Strahlungsschwankungen bereits vor dem Auftreten von Temperaturänderungen kompensiert oder abgeschwächt wer den sollten. Gemäß der Erfindung wird dies durch eine Schutzeinrichtung ermöglicht, die nach Maßgabe einer sprunghaften Intensitätszunahme der Sonneneinstrahlung den Durchsatz des Wärmeträgerfluids durch die Absorber struktur erhöht. Damit wird eine Überhitzung der Absor berstruktur zuverlässig verhindert. Zusätzlich wird bei Temperaturregelung des Wärmeträgerstroms die Regelgüte verbessert.The invention is based on the idea that tempera door measurements in the heat transfer fluid to record cri operating states with a time delay are afflicted and that instead the effects of Radiation fluctuations even before Temperature changes are compensated for or weakened that should. According to the invention, this is done by a Protective device allows, according to a abrupt increase in intensity of solar radiation the throughput of the heat transfer fluid through the absorbers structure increased. This will overheat the absorber reliable structure prevented. In addition, at Temperature control of the heat transfer flow the control quality improved.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzeinrichtung einen auf eine sprunghafte Intensitätsänderung der Sonneneinstrahlung nahezu ver zögerungsfrei ansprechenden Strahlungssensor auf. Da durch ist es möglich, bereits vor einer Aufheizung der Absorberstruktur, die aufgrund deren Wärmekapazität zeitverzögert erfolgt, Informationen über die in der Absorberstruktur zu erwartende Wärmeentwicklung zur Einleitung eventueller Gegenmaßnahmen zu nutzen. Bei Einsatz eines im sichtbaren oder ultravioletten Wellen längenbereich des Sonnenspektrums empfindlichen Strah lungssensors werden verzögerungsarme Messungen ohne Störungen durch Wärmestrahlung ermöglicht. According to a preferred embodiment of the invention the protective device shows a sudden Intensity change in solar radiation almost ver radiation sensor that responds without delay. There by it is possible, even before the Absorber structure due to their heat capacity delayed, information about the in the Absorber structure expected heat development for Initiate any countermeasures. At Use of an visible or ultraviolet wave length range of the sun spectrum sensitive beam tion sensors are low-delay measurements without Interference caused by heat radiation.

Vorteilhafterweise ist ein schneller und zuverlässig arbeitender Strahlungssensor als fotoelektrisches Bau element, insbesondere als Fototransistor, Fotodiode, Fotowiderstand oder Fotovoltaikzelle ausgebildet.It is advantageously faster and more reliable working radiation sensor as photoelectric construction element, especially as a phototransistor, photodiode, Photo resistor or photovoltaic cell trained.

Wenn der Strahlungssensor im Einstrahlungsbereich der vorzugsweise über ein Heliostatenfeld auf die Absor berstruktur fokussierten Sonnenstrahlung angeordnet ist, kann die tatsächlich eingestrahlte Leistung direkt bestimmt werden. Der Sensor kann bei ausreichender Küh lung unmittelbar vor der Absorberstruktur oder gegebe nenfalls ohne Kühlung im Einstrahlungsrandbereich ange ordnet sein.If the radiation sensor is in the irradiation area of the preferably via a heliostat field on the absorber arranged structure focused solar radiation is, the actually radiated power can directly be determined. The sensor can with sufficient cooling immediately in front of the absorber structure or given if necessary without cooling in the irradiation area to be in order.

Eine indirekte Bestimmung der Einstrahlung wird vor teilhafterweise durch einen mit der von der Absorber struktur reflektierten und/oder gestreuten Sonnenstrah lung beaufschlagten Strahlungssensor ermöglicht. Alter nativ dazu kann ein vorzugsweise im Spiegelfeld bzw. an einem Heliostaten installierter, gegebenenfalls der Sonne nachgeführter Strahlungssensor auch mit der Di rekt- oder Globalstrahlung der Sonne beaufschlagt wer den.An indirect determination of the irradiation is made partly by one with that of the absorber structure reflected and / or scattered sunbeam radiation sensor. Dude Alternatively, one can preferably be in the mirror field or on a heliostat installed, possibly the Sun tracking radiation sensor also with the Di rect or global radiation from the sun the.

Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung eines durch die Schutzeinrichtung nutzbaren Signals ergibt sich durch einen Strahlungssensor, welcher als Pyrometer ausgebil det und über eine Fokussieroptik mit der von der Absor berstruktur ausgesandten temperaturspezifischen Aus strahlung beaufschlagbar ist.Another way to capture one through the Protective device usable signal results from a radiation sensor, which is designed as a pyrometer det and a focusing optics with that of the Absor temperature-specific Aus emitted structure radiation can be applied.

Um eine veränderlichen Bedingungen angepaßte Beeinflus sung des Wärmeträgermittelstroms zu ermöglichen, weist die Schutzeinrichtung eine das Meßsignal des Strahlungs sensors verarbeitende, das Durchflußstellglied verstellende Steuereinheit auf.Influence adapted to changing conditions Allow solution of the heat transfer medium flow the protective device a the measurement signal of the radiation sensors processing, the flow actuator adjusting control unit.

Um insbesondere bei nicht bekannter Gesetzmäßigkeit zwischen Sensorsignal und eingestrahlter Leistung den noch eine ausreichend schnelle Erhöhung des Wärmeträ gerfluidstroms zu gewährleisten, erzeugt die Steuerein heit vorteilhafterweise nach Maßgabe einer sprunghaf ten, einen Schwellenwert übersteigenden Zunahme des Meßsignals ein auf einen gegebenenfalls empirisch er mittelten vorgegebenen Sprungwert gesetztes Ausgangs signal zur Ansteuerung des Durchflußstellglieds. Eine Verbesserung des Regelverhaltens der Anlage kann sich dadurch ergeben, daß das Ausgangssignal proportional zur Änderung des Meßsignals erzeugt wird, welches gege benenfalls zeitlich vorzugsweise nach einer e-Funktion abklingt.Especially when the law is unknown between the sensor signal and the radiated power a sufficiently rapid increase in heat transfer The control unit generates the flow of fluid Unit advantageously in accordance with a jump increase exceeding a threshold Measurement signal on a possibly empirically averaged given grade rule set output signal to control the flow control element. A The control behavior of the system can improve result in that the output signal is proportional is generated to change the measurement signal, which counter if necessary, preferably after an e-function subsides.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sieht die Erfindung einen die Temperatur des Wärmeträgerfluids stromab von der Absorberstruktur mittels eines vorzugs weise als Thermoelement ausgebildeten Temperaturfühlers als Regelgröße erfassenden, ausgangsseitig auf das Durch flußstellglied einwirkenden Temperaturregler vor. Durch eine von Schwankungen der Strahlungsintensität weitge hend unbeeinflußte Wärmeträgertemperatur lassen sich nachgeordnete Energieumwandlungsprozesse häufig mit hö herem Wirkungsgrad nutzen.According to a further advantageous embodiment the invention a the temperature of the heat transfer fluid downstream of the absorber structure by means of a preference as a thermocouple trained temperature sensor as a control variable, on the output side on the through flow actuator acting temperature controller. By one of fluctuations in radiation intensity Unaffected heat transfer temperature can be Subordinate energy conversion processes often with higher use their efficiency.

Zur Vereinfachung der Geräteanordnung und im Sinne ei ner übersichtlichen Betriebsweise ist es zu bevorzugen, wenn das Ausgangssignal der Schutzeinrichtung als Stör größensignal auf den Eingang oder Ausgang des Tempe raturreglers aufschaltbar ist. Insbesondere ist dadurch ein zur Regelung des Wärmeträgerstromes ohnehin benö tigtes Stellglied von dem Temperaturregler und der Schutzeinrichtung gemeinsam nutzbar.To simplify the device arrangement and in the sense of ei In a clear operating mode, it is preferable if the output signal of the protective device is a fault size signal to the input or output of the tempe raturreglers can be switched on. In particular, this is one to regulate the heat transfer flow anyway Actuated actuator of the temperature controller and the Protective device can be used together.

Vorteilhafterweise ist das Durchflußstellglied als dem Wärmeverbraucher vor- oder nachgeschaltetes Gebläse und/oder vorzugsweise als Drosselklappe ausgebildetes Drosselorgan ausgebildet. Dabei kann das Gebläse und das Drosselorgan in Serienschaltung angeordnet sein. Dadurch läßt sich der Wärmeträgerstrom über einen wei ten Bereich feinfühlig beeinflussen, indem die Drehzahl des Gebläses bei hohem und die Stellung der Drossel klappe bei niederem Durchsatz verstellt wird.Advantageously, the flow actuator as that Heat consumer upstream or downstream fan and / or preferably designed as a throttle valve Throttle body trained. The blower and the throttle element can be arranged in series connection. This allows the heat transfer flow over a white influence the sensitive area by adjusting the speed of the fan at high and the position of the throttle flap is adjusted at low throughput.

Die Absorberstruktur weist in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von jeweils als Drahtgestrickmatte mit hexagonaler Kontur ausgebildete, in Wabenbau weise auf einer gasdurchlässigen Tragkonstruktion angeordnete und diese flächig bedeckende Absorber segmente auf. The absorber structure points in a manner known per se a variety of each as a wire mesh mat with hexagonal contour, in honeycomb construction wise on a gas-permeable supporting structure arranged and covering this flat absorber segments on.

Zur Nutzung der Restwärme bei nicht vollständig abge kühltem Wärmeträgerfluid kann der beispielsweise als Dampferzeuger ausgebildete Wärmeverbraucher über einen Rückluftkanal mit der Einströmseite der Absorberstruk tur verbunden werden. Eine weitere Verbesserung des Betriebsergebnisses der Anlage ergibt sich durch einen zu dem Wärmeverbraucher parallel geschalteten, in einen den Strömungskanal mit dem Rückluftkanal verbindenden Bypasskanal eingeschalteten Wärmespeicher.To use the residual heat when not completely removed cooled heat transfer fluid can, for example, as Steam generator trained heat consumers through a Return air duct with the inflow side of the absorber structure be connected. Another improvement of the Operating result of the plant results from a connected in parallel to the heat consumer, in one connecting the flow duct with the return air duct Bypass channel switched on heat storage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the in the Drawing shown in a schematic manner Examples explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Solarturmkraftwerk mit einem Ausschnitt eines Spiegelfeldes in schaubildlicher Darstel lung; Fig. 1, a solar power tower with a cutout of a mirror field development in perspective depicting;

Fig. 2a und 2b einen Strahlungsempfänger des Solar turmkraftwerks in vertikalem Längsschnitt und in Draufsicht auf seine Empfangsseite; Figures 2a and 2b a radiation receiver of the solar tower power plant in a vertical longitudinal section and in plan view of its receiving side.

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Solarenergieanlage mit temperatur- und strahlungsabhängig regu liertem Wärmeträgermittelfluß; Fig. 3 is a block diagram of a solar energy system with temperature and radiation-dependent regulated heat transfer medium flow;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer alternativen Ausfüh rungsform einer Solarenergieanlage mit Speicher und rückgeführter Wärmeträgerströmung; Fig. 4 is a block diagram of an alternative embodiment of a solar energy system with storage and recirculated heat transfer flow;

Fig. 5 einen Signalflußplan der Temperaturregelung und Überhitzungs-Schutzeinrichtung der Anlage nach Fig. 3 oder 4; Fig. 5 is a signal flow of the temperature control and overheat protection device of the system of Figure 3 or 4.

Fig. 6 ein die Korrelation zwischen der Luftleistung eines Solarkraftwerks und dem Ausgangssignal eines Strahlungssensors der Schutzeinrichtung widerspiegelndes Meßdiagramm. Fig. 6 shows a correlation between air output of a solar power plant and the output signal of a radiation sensor of the protective device against specular measurement diagram.

Die in der Zeichnung dargestellte Solarenergieanlage besteht im wesentlichen aus einem eine Absorberstruktur 10 für Sonnenstrahlung enthaltenden Strahlungsempfänger 12, einem über einen Strömungskanal 14 mit dem Strah lungsempfänger 12 verbundenen Wärmeverbraucher 16, einem die Temperatur des Wärmeträgerfluids regelnden Temperaturregler 18 sowie einer auf eine sprungförmige Intensitätszunahme der Sonneneinstrahlung ansprechenden Schutzeinrichtung 20. Der Temperaturregler 18 beein flußt den durch die Absorberstruktur 10 hindurch zum Wärmeverbraucher 16 geführten Wärmeträgerfluidstrom derart, daß das unter Kühlung der Absorberstruktur 10 erhitzte Wärmeträgerfluid den Strahlungsempfänger 12 mit einer konstanten Austrittstemperatur verläßt. Die Schutzeinrichtung 20 bewirkt, daß eine beispielsweise nach Wolkendurchzug mit hoher Zuwachsrate in der Absor berstruktur 10 erzeugte Wärmemenge durch vorgreifliche Erhöhung des Wärmeträgerfluiddurchsatzes so rechtzeitig abtransportiert wird, daß eine Überhitzung der Absor berstruktur 10 verhindert wird. The solar power plant shown in the drawing essentially consists of a an absorber structure 10 containing solar radiation radiation receiver 12, a lung receiver via a flow channel 14 with the Strah 12 connected to the heat consumer 16, a temperature of the heat carrier fluid regulating thermostat 18 and one on an abrupt increase in the intensity of solar radiation responsive protective device 20 . The temperature controller 18 influences the heat carrier fluid flow passed through the absorber structure 10 to the heat consumer 16 in such a way that the heat carrier fluid heated while cooling the absorber structure 10 leaves the radiation receiver 12 at a constant outlet temperature. The protective device 20 has the effect that a quantity of heat generated, for example after cloud passage with a high growth rate in the absorber structure 10, is transported away in good time by a preliminary increase in the heat transfer fluid throughput in such a way that overheating of the absorber structure 10 is prevented.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Solarenergieanlage nach dem Solarturmkonzept ist der Strahlungsempfänger 12 auf einem Turm 22 im Fokusbereich eines in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellten Spiegelfeldes 24 angeord net. Das als Nordfeld orientierte Spiegelfeld 24 weist eine Vielzahl von drehbeweglich angeordneten Spiegeln 26 auf, die als Heliostaten einzeln der Sonne so nach geführt werden, daß die auf das Spiegelfeld 24 einfal lende Sonnenstrahlung 28 ständig in gebündelter Form 29 auf die ebene Empfangsfläche des Strahlungsempfängers 12 reflektiert wird. Alternativ dazu kann das Spiegel feld als zur Turmachse konzentrisches Rundumfeld ange ordnet und der Strahlungsempfänger mit einer beispiels weise zylindrischen Rundum-Empfangsfläche ausgestattet sein (nicht dargestellt). In beiden Fällen findet die primäre Energieumwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme im Strahlungsempfänger 12 statt, und die Absorberstruk tur 10 des Strahlungsempfängers 12 wird mittels hindurch geleiteter Luft als Wärmeträgerfluid unter Abfuhr von Nutzwärme abgekühlt.In one embodiment of the solar energy system based on the solar tower concept, the radiation receiver 12 is arranged on a tower 22 in the focus area of a mirror field 24 shown in detail in FIG. 1. The oriented as north field mirror field 24 has a plurality of rotatably arranged mirrors 26 , which are guided as heliostats individually to the sun so that the incident on the mirror field 24 sun radiation 28 constantly reflected in a bundled form 29 on the flat receiving surface of the radiation receiver 12 becomes. Alternatively, the mirror field can be arranged as an all-round field concentric with the tower axis and the radiation receiver can be equipped with an example cylindrical all-round receiving surface (not shown). In both cases, the primary energy conversion of solar radiation into heat takes place in the radiation receiver 12 , and the absorber structure 10 of the radiation receiver 12 is cooled by means of air passed through it as heat transfer fluid while dissipating useful heat.

Der in Fig. 2 dargestellte Strahlungsempfänger 12 weist ein auf Tragstützen 30 gelagertes Empfängergehäuse 32 auf, welches eine sich konisch verengende Einlaßkammer 34, eine die Einlaßkammer 34 ringkanalförmig umgebende Rückluft-Verteilerkammer 36 und eine sich an die Ein laßkammer 34 koaxial anschließende, in den Strömungska nal 14 mündende zylindrische Heißluftkammer 38 umfaßt. Die Einlaßkammer 34 ist an ihrer gesamten vorderen Stirnseite über eine Einlaßöffnung 40 zur Atmosphäre hin geöffnet und über umfangsseitige verteilt ausgebil dete Öffnungen 42 rundum mit der Rückluft-Verteilerkam mer 36 verbunden. Diese ist ihrerseits über einen Ein laßstutzen 44 an einen Rückluftkanal 48 anschließbar. Durch den Rückluftkanal wird ein Teil der im Wärmever braucher 16 nicht vollständig abgekühlten Luft als Rückluftstrom 45 zurückführt und zusammen mit der aus der Atmosphäre durch die Einlaßöffnung 40 des Empfän gergehäuses 32 einströmenden Luft 47 nach dem Durch strömen der Absorberstruktur 10 als Empfängerluftstrom 49 in den Strömungskanal 14 eingeleitet.The radiation receiver 12 shown in FIG. 2 has a receiver housing 32 which is mounted on support supports 30 and which has a conically narrowing inlet chamber 34 , a return air distribution chamber 36 surrounding the inlet chamber 34 in the form of an annular channel, and a coaxially adjoining the inlet chamber 34 , in the flow chamber nal 14 opening cylindrical hot air chamber 38 comprises. The inlet chamber 34 is opened on its entire front end side via an inlet opening 40 to the atmosphere and distributed over the circumferential distributed ausgebil Dete openings 42 all around with the return air distributor chamber 36 . This, in turn, can be connected to a return air duct 48 via an inlet connection 44 . Through the return air duct, a portion of the air in the heat consumer 16 is not completely cooled as return air flow 45 and together with the air flowing in from the atmosphere through the inlet opening 40 of the receiver housing 32, air 47 flows through the absorber structure 10 as the receiver air flow 49 into the flow channel 14 initiated.

Die Absorberstruktur 10 besteht aus einer Vielzahl von hexagonalen Segmenten 50, die in Wabenbauweise auf ei ner die Trennfläche zwischen Einlaßkammer 34 und Heiß luftkammer 38 überspannenden gitterartigen Tragkon struktion 52 befestigt sind. Die einzelnen Segmente 50 weisen jeweils ein aus einem flachgedrückten und spira lig aufgewickelten Drahtgestrickstrumpf gebildetes Ab sorberelement 54 auf, das auf einer gasdurchlässigen Trägerplatte 56 befestigt, beispielsweise aufgelötet ist. Im Einbauzustand ragen die mit ihrer Trägerplatte 56 an der Tragkonstruktion 52 befestigten Absorberseg mente 54 in die Einlaßkammer 34, so daß sie über deren stirnseitige Öffnung 40 mit Sonnenstrahlung beaufschlagbar sind. Dabei ermöglicht es die in vorstehend beschriebener Art aus weitmaschig gestricktem, dünnem Metalldraht aufgebaute Absorberstruktur 10, daß die einfallende Sonnenstrahlung 29 "volumetrisch", d. h., im gesamten Tiefenbereich der Absorberelemente 54 absor biert wird. Zugleich besitzt die Absorberstruktur 10 eine große innere Oberfläche, die einen effizienten Wärmeübergang von dem durch die absorbierte Sonnen strahlung aufgeheizten Absorbermaterial auf die durch strömende Luft ermöglicht.The absorber structure 10 consists of a plurality of hexagonal segments 50 , the honeycomb construction on egg ner the interface between the inlet chamber 34 and hot air chamber 38 spanning lattice-like Tragkon structure 52 are attached. The individual segments 50 each have a formed from a flattened and spira lig wound wire mesh stocking From sorber element 54 , which is attached to a gas-permeable support plate 56 , for example soldered. In the installed state protrude with their support plate 56 attached to the supporting structure 52 Absorberseg elements 54 in the inlet chamber 34 , so that they can be acted upon via the front opening 40 with solar radiation. It allows the absorber structure 10 constructed in the manner described above from wide-meshed, thin metal wire that the incident solar radiation 29 is "volumetric", ie, absorbed in the entire depth range of the absorber elements 54 . At the same time, the absorber structure 10 has a large inner surface, which enables efficient heat transfer from the absorber material heated by the absorbed solar radiation to the air flowing through it.

Grundsätzlich kann die Absorberstruktur 10 als gas durchlässige Matte auch aus anderem metallischem Struk turmaterial wie Gewebe, Vlies und dergleichen herge stellt werden.Basically, the absorber structure 10 as a gas-permeable mat can also be made of other metallic structural material such as fabric, fleece and the like.

Der in der Absorberstruktur 10 aufgeheizte Empfänger luftstrom 49 kann dem Wärmeverbraucher 16 zu Prozeß zwecken zugeführt werden. Dabei ist es zur Ausnutzung thermodynamischer Kreisprozesse häufig günstig, wenn die vom Strahlungsempfänger 12 abgeleitete Luft eine konstante Temperatur aufweist. Um dies auch bei zeit lich variierender Sonneneinstrahlung 28, 29 zu gewähr leisten, ist wie in Fig. 3 gezeigt ein Temperaturregler 18 vorgesehen, der die Luftaustrittstemperatur T_a des Empfängerluftstroms 49 mittels eines stromab von der Absorberstruktur 10 angeordneten Temperaturfühlers 58 als Regelgröße erfaßt. Zur Berücksichtigung von Tempe raturgradienten kann die Luftaustrittstemperatur T_a auch aus den Meßsignalen mehrerer an der Abströmseite der Absorberstruktur 10 verteilt angeordneter Tempera turfühler 58 ermittelt werden. Als Temperaturfühler 58 werden bevorzugt hitzebeständige, dünndrahtige Thermo elemente verwendet. Der als PID-Regler ausgebildete Temperaturregler 18 ist ferner über einen Sollwertgeber 60 bzw. einen zentralen Prozeßleitrechner auf einen Temperatursollwert T_s einstellbar. Abhängig von der Regeldifferenz T_s - T_a betätigt der Regler ein den Luft strom erzeugendes Gebläse 62 sowie eine mit diesem in Serie geschaltete Drosselklappe 64 und paßt damit den Luftmengenstrom den veränderten Einstrahlungsbedingun gen an. Das Gebläse 62 wird zur Regulierung höherer Luftströme verwendet, während die Drosselklappe 64 zur Verstellung niedriger Luftströme, die mit dem zwischen 100 und ca. 15% seines Drehzahlbereichs regelbaren Gebläse 64 nicht einstellbar sind, zum Einsatz kommt.The heated in the absorber structure 10 receiver airflow 49 can be supplied to the heat consumer 16 for process purposes. In order to utilize thermodynamic cycle processes, it is often favorable if the air derived from the radiation receiver 12 has a constant temperature. In order to ensure this even with time-varying solar radiation 28 , 29 , a temperature controller 18 is provided as shown in FIG. 3, which detects the air outlet temperature T _{a of} the receiver air flow 49 by means of a temperature sensor 58 arranged downstream of the absorber structure 10 as a controlled variable. To take temperature gradients into account, the air outlet temperature T _{a can} also be determined from the measurement signals of a plurality of temperature sensors 58 arranged on the outflow side of the absorber structure 10 . As a temperature sensor 58 , heat-resistant, thin-wire thermocouples are preferably used. The temperature controller 18 designed as a PID controller can also be set to a temperature setpoint T _s via a setpoint generator 60 or a central process control computer. Depending on the control difference T _s - T _a , the controller actuates a fan 62 which generates the air flow and a throttle valve 64 connected in series therewith and thus adjusts the air flow to the changed irradiation conditions. The blower 62 is used to regulate higher air flows, while the throttle valve 64 is used to adjust lower air flows, which cannot be adjusted with the blower 64 which can be regulated between 100 and approximately 15% of its speed range.

Neben dem Temperaturregler 18 wirkt die Schutzeinrich tung 20 auf die den Luftstrom bestimmenden Stellglieder 62, 64 ein. Die Schutzeinrichtung 20 spricht auf das Meßsignal eines verzögerungsarmen, im sichtbaren oder ultravioletten Wellenlängenbereich des Sonnenspektrums empfindlichen Strahlungssensors 66 an. Der Strahlungs sensor 66 kann dazu als Fotozelle, Fototransistor, Fo todiode oder Fotowiderstand ausgebildet sein. Für die Anordnung des Strahlungssensors 66 in der Solarenergie anlage bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Der Strahlungssensor 66 kann zur direkten Bestimmung der in den Empfänger 12 einfallenden Strahlungsintensität im Einstrahlungsbereich des Heliostatenfeldes 24 auf dem Turm 22 angeordnet werden. Im Fokusrandbereich außer halb des Empfängergehäuses 12 ist dabei die Strahlungs intensität so gering, daß auf eine Kühlung des Sensors 66 verzichtet werden kann. Allerdings können dann Meß signalschwankungen aufgrund von Fokussierungsbewegungen einzelner Spiegel 26 auftreten. Bei ausreichender Küh lung ist es dagegen möglich, den Sensor 66 im zentralen Fokusbereich vor der Absorberstruktur 10 anzubringen, wodurch ein mit der tatsächlichen Einstrahlung besser korreliertes Meßsignal erhältlich ist.In addition to the temperature controller 18, the protection device 20 acts on the actuators 62, 64 which determine the air flow. The protective device 20 responds to the measurement signal of a low-delay radiation sensor 66 which is sensitive in the visible or ultraviolet wavelength range of the sun spectrum. The radiation sensor 66 can be designed as a photo cell, photo transistor, photo diode or photo resistor. Various options are available for arranging the radiation sensor 66 in the solar energy system. The radiation sensor 66 can be arranged on the tower 22 in the radiation region of the heliostat field 24 for direct determination of the radiation intensity incident in the receiver 12 . In the focus edge area outside half of the receiver housing 12 , the radiation intensity is so low that cooling of the sensor 66 can be dispensed with. However, measurement signal fluctuations can then occur due to focusing movements of individual mirrors 26 . With sufficient cooling, on the other hand, it is possible to mount the sensor 66 in the central focus area in front of the absorber structure 10 , as a result of which a measurement signal that is better correlated with the actual radiation is available.

Weiterhin kann der Sensor 66 im Heliostatenfeld 24 an geordnet und zweckmäßig über eine Abbildungsoptik mit der von dem Strahlungsempfänger 12 zurückreflektierten Sonnenstrahlung beaufschlagt werden. Versuche haben gezeigt, daß bei einer solchen Anordnung eine ausrei chend signifikante Korrelation zwischen dem Meßsignal I_s des Strahlungssensors 66 und der über die stationäre Luftleistung P_L der Solarenergieanlage bestimmbaren eingestrahlten Leistung besteht. Die in Fig. 6 gezeig ten Versuchsergebnisse lassen eine eindeutige Werteent sprechung zwischen der bei konstanter Luftaustrittstem peratur T_a=700°C erzielten Luftleistung P_L und dem in willkürlichen Einheiten aufgetragenen Sensorsignal I_s erkennen. Aufgrund der vorwiegenden Empfindlichkeit des verwendeten Sensors 66 im sichtbaren Spektralbereich wurden dessen Meßsignale durch die Temperaturstrahlung der Absorberstruktur 10 nicht verfälscht.Furthermore, the sensor 66 in the heliostat field 24 can be arranged and expediently exposed to the solar radiation reflected back by the radiation receiver 12 via imaging optics. Experiments have shown that with such an arrangement there is a sufficiently significant correlation between the measurement signal I _{s of} the radiation sensor 66 and the irradiated power which can be determined via the stationary air power P _{L of} the solar energy system. The test results shown in FIG. 6 show a clear correspondence between the air power P _L achieved at constant air outlet temperature T _a = 700 ° C. and the sensor signal I _s plotted in arbitrary units. Because of the predominant sensitivity of the sensor 66 used in the visible spectral range, its measurement signals were not falsified by the temperature radiation of the absorber structure 10 .

Die Einstrahlung 29 in die Absorberstruktur 10 kann auch indirekt über einen oder mehrere im Heliostaten feld 24 angeordnete, mit der Direkt- oder Globalstrah lung der Sonne beaufschlagte Strahlungssensoren 66 be stimmt werden. Die Messung der im Sonnenwinkel einfal lenden Direktstrahlung erfolgt durch einen mit seiner Meßfläche normal zur Sonnenrichtung orientierten und daher nachzuführenden Strahlungssensor 66. Bei der Mes sung der Globalstrahlung wird zusätzlich der Diffusan teil der Sonnenstrahlung mit erfaßt. Hierbei kann auf die aufwendigere Nachführung verzichtet werden, wenn lediglich hohe Intensitätsschwankungen detektiert wer den sollen. Prinzipiell können die mit den gegebenen falls verteilt angeordneten Sensoren 66 gemessenen Be strahlungsstärken mit Orientierungsdaten der Heliosta ten 26 und der Sonne kombiniert werden.The radiation 29 into the absorber structure 10 can also be determined indirectly via one or more field 24 arranged in the heliostat field, with the direct or global radiation of the sun radiation sensors 66 be determined. The measurement of the direct radiation incident at the angle of the sun is carried out by a radiation sensor 66 with its measuring surface oriented normally to the direction of the sun and therefore to be tracked. When measuring global radiation, the diffuse component of solar radiation is also recorded. Here, the more complex tracking can be dispensed with if only high intensity fluctuations are to be detected. In principle, the irradiance measured with the given sensors 66 , which may be distributed, can be combined with orientation data of the heliostats 26 and the sun.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die Temperatur der Absorberstruktur 10 über einen als Pyrometer ausgebil deten Strahlungssensor 66 zu bestimmen, welcher über eine Fokussieroptik mit der von der Absorberstruktur 10 ausgesandten temperaturspezifischen Ausstrahlung beauf schlagbar ist.In principle, it is also possible to determine the temperature of the absorber structure 10 via a radiation sensor 66 designed as a pyrometer, which can be acted upon by a focusing lens system with the temperature-specific radiation emitted by the absorber structure 10 .

Denkbar ist auch, anstelle von Strahlungssensoren 66 thermisch leitend mit der Absorberstruktur 10 verbunde ne Temperatursensoren zu verwenden, die dann allerdings in ihrem thermischen Verhalten und in ihren optischen Eigenschaften dem Absorbermaterial ähneln sollten.It is also conceivable, instead of radiation sensors 66, to use thermally conductively connected temperature sensors connected to the absorber structure 10 , which, however, should then resemble the absorber material in terms of their thermal behavior and their optical properties.

Die Schutzeinrichtung 20 verarbeitet das von dem Sensor 66 erfaßte Signal in einer nicht eigens dargestellten Steuereinheit und leitet daraus ein Steuersignal ab, das an Mischstellen 68, 70 auf das Ausgangssignal des Temperaturreglers 18 unter Bildung eines an die Durch flußstellglieder 62, 64 übertragenen Stellsignals aufge schaltet wird. Die Funktion der Schutzeinrichtung 20 im einzelnen wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 5 erläutert.The protective device 20 processes the signal detected by the sensor 66 in a control unit, not shown, and derives a control signal therefrom, which switches on at mixing points 68 , 70 to the output signal of the temperature controller 18 , forming an actuating signal transmitted to the flow actuators 62 , 64 becomes. The function of the protective device 20 is explained in detail below in connection with FIG. 5.

Bei der Ausführung der Solarenergieanlage gemäß Fig. 4 ist der Wärmeverbraucher 16 als Dampferzeuger ausgebil det, welcher über einen Sekundärkreislauf 72 mit Wasser gespeist wird, das in Form von Dampf an eine Turbine abgeführt wird. Die in dem Dampferzeuger 16 nicht voll ständig abgekühlte Luft wird über den Rückluftkanal 48 zur Rückluftverteilerkammer 36 des Strahlungsempfängers 12 zurückgeleitet. Zusätzlich zum Dampferzeuger 16 ist ein Wärmespeicher 74 im Luftkreislauf angeordnet. Der Wärmespeicher 74 ist in einen Bypasskanal 76 eingeschal tet und darüber mit einer Abzweigstelle 78 des Strömungs kanals 14 und einer Abzweigstelle 80 des Rückluftkanals 48 verbunden. Weiterhin sind im Rückluftkanal 48 in Rückströmrichtung vor der Abzweigstelle 80 ein Verbrau cherstromgebläse 82 und eine Verbraucherstrom-Drossel klappe 84 in Serienschaltung angeordnet. Diese werden als Stellglieder 82, 84 durch eine lastsensierende (Sen sor 86) Leistungssteuereinheit 88 angesteuert.In the embodiment of the solar energy plant according to FIG. 4, the heat consumer 16 ausgebil det as a steam generator, which is powered by a secondary circuit 72 with water, which is discharged in the form of steam to a turbine. The air in the steam generator 16, which is not completely cooled continuously, is returned via the return air duct 48 to the return air distribution chamber 36 of the radiation receiver 12 . In addition to the steam generator 16 , a heat accumulator 74 is arranged in the air circuit. The heat accumulator 74 is switched into a bypass duct 76 and connected to a branch point 78 of the flow duct 14 and a branch point 80 of the return air duct 48 . Furthermore, a consumer flow fan 82 and a consumer flow throttle valve 84 are arranged in series connection in the return air duct 48 in the return flow direction before the branch point 80 . These are controlled as actuators 82 , 84 by a load-sensing (sensor 86 ) power control unit 88 .

Ein Empfängerstromgebläse 90 und eine Empfängerstrom- Drosselklappe 92 sind in Rückströmrichtung nach der Abzweigstelle 80 in der Rückluftleitung in Serienschal tung angeordnet und in der vorstehend beschriebenen Weise mit dem Temperaturregler 18 und der Schutzeinrich tung 20 gekoppelt. A receiver flow blower 90 and a receiver flow throttle valve 92 are arranged in the return flow direction after the branch point 80 in the return air line in series connection and are coupled to the temperature controller 18 and the protection device 20 in the manner described above.

In der beschriebenen Anordnung lassen sich in Abhängig keit von den beiden durch die Gebläse 82, 90 erzeugten und durch die Klappenstellungen der Drosselklappen 84, 92 beeinflußten Luftströmen verschiedene Betriebsarten realisieren, die es trotz schwankender Sonneneinstrah lung ermöglichen, daß der Dampferzeuger 16 mit einer konstanten Luftleistung beaufschlagt wird. Bei erhöhter Sonneneinstrahlung wird der von dem Empfängerstromge bläse 90 durch die Absorberstruktur 10 geblasene Empfän gerluftstrom gegenüber dem von dem Verbraucherstromge bläse 82 erzeugten Verbraucherluftstrom erhöht. Das Verbraucherstromgebläse 90 "saugt" dann nur einen Teil des Empfängerluftstroms an der Abzweigstelle 78 des Strömungskanals 14 durch den Dampferzeuger 16 hindurch ab. Der restliche Teilstrom zweigt in den Bypasskanal 76 ab und wird unter Aufladung des Wärmespeichers 74 zur Abzweigstelle 80 im Rückführkanal 48 geführt, wo er sich mit dem Verbraucherluftstrom wieder zum Empfänger luftstrom addiert.In the arrangement described, depending on the speed of the two air blows generated by the blowers 82 , 90 and influenced by the flap positions of the throttle valves 84 , 92 , different operating modes can be realized which, despite fluctuating solar radiation, enable the steam generator 16 to have a constant air output is applied. In the event of increased solar radiation, the air flow blown by the receiver stream 90 through the absorber structure 10 is increased compared to the air flow generated by the consumer flow stream 82 . The consumer flow blower 90 then "sucks" only part of the receiver air flow at the branch point 78 of the flow channel 14 through the steam generator 16 . The rest of the partial flow branches off into the bypass duct 76 and, with the heat accumulator 74 charged, is led to the branch point 80 in the return duct 48 , where it is added to the receiver air flow again with the consumer air flow.

Umgekehrt wird bei niedriger Sonneneinstrahlung der Empfängerluftstrom im Vergleich zum Verbraucherluft strom erniedrigt, so daß ein Teil des Verbraucherluft stroms an der Abzweigstelle 80 im Rückführkanal 14 in den Bypasskanal 76 abgeleitet und von dort unter Entla dung des Wärmespeichers 74 zum Dampferzeuger 16 zurück geführt wird.Conversely, the receiver air flow is reduced compared to the consumer air flow at low solar radiation, so that part of the consumer air flow is derived at the branch point 80 in the return duct 14 in the bypass duct 76 and from there is discharged from the heat accumulator 74 to the steam generator 16 .

Die Verbraucherstrom-Drosselklappe 84 wird dann voll ständig abgesperrt, wenn der Wärmespeicher 74 geladen werden soll, ohne daß Dampf erzeugt wird. Bei gleichen Empfänger- und Verbraucherluftströmen bleibt der Wärme speicher 74 unbeeinflußt.The consumer flow throttle valve 84 is then completely shut off when the heat accumulator 74 is to be charged without generating steam. With the same receiver and consumer air flows, the heat storage 74 remains unaffected.

Grundsätzlich ist es jedoch möglich, die Anlage ohne Wärmespeicher 74 zu betreiben oder die Luftleistung mit einer fossilen Zusatzheizung, die beispielsweise an stelle des Wärmespeichers 74 in den Luftkreislauf ein gebaut werden könnte, konstant zu halten.In principle, however, it is possible to operate the system without a heat accumulator 74 or to keep the air output constant with a fossil additional heater, which could be built into the air circuit instead of the heat accumulator 74 , for example.

Die Funktion des Temperaturreglers 18 und der Schutzein richtung 20 wird nun anhand Fig. 5 erläutert. Die am Ausgang der Regelstrecke 93 (d. h., dem Teil der Anlage entlang dem Strömungspfad von den Stellgliedern 90, 92 zum Temperaturfühler 58) abgeleitete Regelgröße, die Luftaustrittstemperatur T_a, ist im wesentlichen wie folgt bestimmt:The function of the temperature controller 18 and the protection device 20 will now be explained with reference to FIG. 5. The control variable, the air outlet temperature T _a , derived at the output of the controlled system 93 (ie the part of the system along the flow path from the actuators 90, 92 to the temperature sensor 58 ) is essentially determined as follows:

In Gleichung (1) bezeichnen T_e die Lufteintrittstempe ratur des in die Absorberstruktur 10 einströmenden, aus atmosphärischer und Rückführluft gebildeten Luftstroms, _S die in der Zeiteinheit in der Absorberstruktur 10 absorbierte Wärmemenge (die Strahlenleistung der eingefangenen Sonnenstrahlung 29), _L den Luftmassen strom, η den Wirkungsgrad des Strahlungsempfängers 12 und c_L die spezifische Wärmekapazität der Luft. Aus Gleichung (1) ist ersichtlich, daß bei schwankender Strahlungsleistung _S der Luftmassenstrom entsprechend zu variieren ist, um eine Konstanterhaltung der Regel größe zu gewährleisten.In equation (1), T _e denotes the air inlet temperature of the air stream flowing into the absorber structure 10 and formed from atmospheric and return air, _S the amount of heat absorbed in the unit time 10 in the absorber structure 10 (the radiation power of the captured solar radiation 29 ), _L the air mass flow, η the efficiency of the radiation receiver 12 and c _L the specific heat capacity of the air. From equation (1) it can be seen that in the case of fluctuating radiation power _S, the air mass flow is to be varied accordingly in order to ensure that the control size is maintained constant.

Die Regelgröße T_a wird dem Vergleicher 94 zugeführt, wo der subtraktive Vergleich mit der Solltemperatur T_S stattfindet, die von außen dem Vergleicher 94 eingege ben wird. Die so gebildete Regeldifferenz e = T_S - T_a wird im Temperaturregler verstärkt, differenziert sowie integriert und als Reglerausgangsgröße y_R dem Durchfluß mengenstellglied am Eingang der Regelstrecke 93 zur Einstellung des gewünschten Massenstromes zugeführt.The controlled variable T _a is fed to the comparator 94 , where the subtractive comparison with the target temperature T _S takes place, which is entered into the comparator 94 from the outside. The control difference e = T _S - T _{a formed in this way} is amplified, differentiated and integrated in the temperature controller and fed as controller output variable y _{R to} the flow rate control element at the input of the controlled system 93 for setting the desired mass flow.

Die Ausregel- bzw. Einschwingzeit des so geschlossenen Regelkreises wird durch die aufgrund ihrer Wärmekapazi tät als Speicher wirkende Absorberstruktur 10 zwangs läufig verschlechtert. Hinzu kommen die durch Wärme übertragungsvorgänge beeinflußten Streckenzeitkonstan ten der Lufttemperaturmessung, die wesentlich von der Durchströmgeschwindigkeit der Luft in der Absorber struktur 10 und der Anströmgeschwindigkeit an den Tem peraturfühler 58 abhängen. Daraus folgt, daß vor allem bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten die Regelgüte verschlechtert und damit die Überschwingweite bei Ein wirkung von Störungen mit Sprungcharakter vergrößert wird.The settling or settling time of the control loop thus closed is inevitably deteriorated by the absorber structure 10 acting as a storage due to its heat capacity. Added to this are the distance time constants influenced by heat transfer processes of the air temperature measurement, which essentially depend on the flow velocity of the air in the absorber structure 10 and the flow velocity on the temperature sensor 58 . It follows that, especially at low flow velocities, the control quality deteriorates and thus the overshoot range is increased with the effect of disturbances with a jump character.

Ein gefährlicher Betriebszustand tritt daher beispiels weise bei Wolkendurchzug auf. Bei durch Wolken verdeck ter Sonne bzw. niedriger Einstrahlung reduziert der Temperaturregler 18 den Luftmassenstrom bis zu ver schwindendem Durchsatz, und ein hoher, sprungartiger Leistungsanstieg _S bei wieder abziehenden Wolken führt aufgrund der verschlechterten Regelgüte zum Überschwingen der Temperaturregelung oder gar - vor allem bei vorher unterbrochener Luftdurchströmung - zur Überhitzung und Beschädigung der Absorberstruktur 10.A dangerous operating condition therefore occurs, for example, when there is cloud passage. In the case of sun covered by clouds or low insolation, the temperature controller 18 reduces the air mass flow to a dwindling throughput, and a high, abrupt increase in power _S when clouds are re-emerging leads to overshoot of the temperature control due to the deteriorated control quality, or even - especially with previously interrupted Air flow - to overheat and damage the absorber structure 10 .

Die Überhitzung wird dadurch bedingt, daß die Absorber struktur 10 zur Erzielung eines hohen Wärmeübertra gungs-Wirkungsgrades bei normaler Einstrahlung nahe einer oberen kritischen Temperatur betrieben wird, de ren Erreichen eine Strukturzerstörung zur Folge hat. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei normaler Sonnen einstrahlung ohne Luftkühlung innerhalb der Absorber struktur 10 in wenigen Sekunden die kritische Tempera tur erreicht wird. Selbst im unterkritischen Bereich ist jedoch ein Überschwingen des Reglers unerwünscht.The overheating is caused by the fact that the absorber structure 10 is operated in order to achieve a high heat transfer efficiency under normal irradiation close to an upper critical temperature, de ren achieving structural destruction. It should be taken into account that in normal solar radiation without air cooling within the absorber structure 10, the critical temperature is reached in a few seconds. However, overshoot of the controller is undesirable even in the subcritical range.

Durch die Schutzeinrichtung 20 wird der Einfluß der Hauptstörgröße - der Aufwärtstransienten der solaren Einstrahlung - weitgehend aufgehoben. Allein die von den Windverhältnissen am Strahlungsempfängereintritt beeinflußte Änderung der Lufteintrittstemperatur T_e wird von der Schutzeinrichtung als Störgröße nicht kom pensiert und muß vom Temperaturregler 18 ausgeregelt werden. Der auf die sprunghafte Intensitätszunahme der Sonneneinstrahlung nahezu verzögerungsfrei ansprechende Strahlungssensor 66 erlaubt es der Steuereinheit der Schutzeinrichtung 20, sofort die Änderung der Sonnen strahlung _S zu erfassen und vorgreiflich einer Regel abweichung auf die den Luftmassenstrom bestimmenden Stellglieder korrigierend einzuwirken. Damit wird eine Überhitzung der Absorberstruktur 10 verhindert. Zu gleich wird die Regeldifferenz e auf einen kleinen Be reich begrenzt und die Regelgüte verbessert.The influence of the main disturbance variable - the upward transient of the solar radiation - is largely eliminated by the protective device 20 . Only the change in the air inlet temperature T _e , which is influenced by the wind conditions at the radiation receiver inlet, is not compensated for by the protective device as a disturbance variable and must be corrected by the temperature controller 18 . The radiation sensor 66 , which responds to the sudden increase in intensity of the solar radiation almost instantaneously, allows the control unit of the protective device 20 to immediately detect the change in the solar radiation _S and, presumably, to deviate from the rule and to have a corrective effect on the actuators determining the air mass flow. This prevents the absorber structure 10 from overheating. At the same time, the control difference e is limited to a small range and the control quality is improved.

Das Ausgangssignal der Steuereinheit 20 wird als Stör größensignal y_S an der Mischstelle 96 auf das Regler ausganssignal y_R aufgeschaltet und als Stellsignal y unter Berücksichtigung der Gebläsedynamik und des nicht linearen Gebläsedrehzahl-Volumenstrom-Kennfeldes an die Stellglieder 62, 64; 82, 84, 90, 92 am Eingang der Regelstrecke 93 übertragen. Die Aufschaltung des Stör größensignals y_S kann derart erfolgen, daß die das Meß signal des Strahlungssensors 66 verarbeitende Steuer einheit 20 bei Detektion eines sprunghaften Strahlungs anstiegs, der einen vorgegebenen Schwellenwert über steigt, eine sprungförmige Erhöhung des Störgrößensi gnals y_S bewirkt. Die Höhe und Zeitdauer des Störgrö ßensignals kann bei nicht bekanntem Streckenverhalten empirisch ermittelt werden. Dadurch wird vor allem die Überhitzungs-Schutzfunktion der Schutzeinrichtung 20 bewirkt. Andererseits kann das Störgrößensignal y_S bei bekannter Störübergangsfunktion in seiner Höhe gesteu ert und zeitlich beispielsweise nach einer e-Funktion nachgebend aufgeschaltet werden. Diese Methode bietet eine zusätzliche Verbesserung der Regelgüte.The output signal of the control unit 20 is applied as a disturbance variable signal y _S at the mixing point 96 to the controller output signal y _R and as an actuating signal y taking into account the blower dynamics and the non-linear blower fan speed / volume flow characteristic map to the actuators 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 at the input of the controlled system 93 . The intrusion of the disturbance variable signal y _S can take place in such a way that the control unit 20 which processes the measurement signal of the radiation sensor 66 upon detection of a sudden increase in radiation which rises above a predetermined threshold value causes a sudden increase in the disturbance variable signal y _S. The level and duration of the disturbance signal can be determined empirically if the route behavior is not known. As a result, the overheating protection function of the protective device 20 is brought about. On the other hand, the magnitude of the disturbance variable signal y _S can be controlled in the case of a known disturbance transfer function and can be subsequently applied, for example after an e-function. This method offers an additional improvement in the control quality.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin dung bezieht sich auf eine insbesondere als Solarturm kraftwerk ausgebildete Solarenergieanlage, in welcher konzentrierte Sonnenstrahlung in einer aus einem me tallischen Mattenmaterial gebildeten Absorberstruktur 10 in Wärme umgewandelt wird. Zum Zwecke der Kühlung und zum Transport der Nutzwärme zu einem Wärmeverbrau cher 16 wird die Absorberstruktur 10 von einem Wärme trägerfluid durchströmt, wobei die Durchflußmenge des Wärmeträgerfluids temperaturgesteuert mittels eines Durchflußstellglieds 62, 64; 82, 84, 90, 92 beeinflußbar ist. Zur Verhinderung einer Überhitzung der Absorber struktur 10 ist eine Schutzeinrichtung 20 vorgesehen, die nach Maßgabe einer mittels eines Strahlungssensors 66 detektierten sprunghaften Intensitätszunahme der Sonneneinstrahlung den Durchsatz des Wärmeträgerfluids erhöht.In summary, the following can be stated: The invention relates to a solar power plant, in particular a solar tower power plant, in which concentrated solar radiation is converted into heat in an absorber structure 10 formed from a metallic mat material. For the purpose of cooling and transporting the useful heat to a heat consumer 16 , the absorber structure 10 is flowed through by a heat carrier fluid, the flow rate of the heat transfer fluid being temperature-controlled by means of a flow control element 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 can be influenced. To prevent the absorber structure 10 from overheating, a protective device 20 is provided which increases the throughput of the heat transfer fluid in accordance with a sudden increase in intensity of the solar radiation detected by means of a radiation sensor 66 .

Claims

1. Solar energy system, in particular solar tower power plant, with an absorber structure ( 10 ) that can be heated with concentrated solar radiation and can be flowed through by a heat transfer fluid, a flow channel ( 14 ) leading from the absorber structure ( 10 ) to a heat consumer ( 16 ) and one that influences the flow rate of the heat transfer fluid Flow control element ( 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 ), characterized in that air is used as the heat transfer fluid and the flow rate of the air is influenced as a function of the flow control element and in that a protective device ( 20 ) is provided which, according to a the flow control element ( 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 ) controls the sudden increase in intensity of the solar radiation in such a way that the throughput of the air through the absorber structure ( 10 ) is increased.

19. Solar energy system according to one of claims 1-18, characterized in that the absorber structure a metallic mat material is formed.

2. Solar energy system according to claim 1, characterized in that the protective device ( 20 ) has a preferably in the visible or ultraviolet wavelength range of the solar spectrum sensitive to an abrupt change in intensity of the sun radiation almost instantaneously respond to the radiation sensor ( 66 ).

3. Solar energy system according to claim 2, characterized in that the radiation sensor ( 66 ) is designed as a photo-electric component, in particular as a phototransistor, photodiode, photoresistor or photovoltaic cell.

4. Solar energy system according to claim 2 or 3, characterized in that the radiation sensor ( 66 ) in the irradiation area of the preferably via a He liostat field ( 24 ) on the absorber structure ( 10 ) focused solar radiation ( 29 ) is arranged.

5. Solar energy system according to claim 2 or 3, characterized in that the radiation sensor ( 66 ) with the absorber structure ( 10 ) reflected and / or scattered solar radiation can be acted upon.

6. Solar energy system according to claim 2 or 3, characterized in that the radiation sensor ( 66 ) arranged preferably in the Heliosta ten field ( 24 ) can be struck with the direct or global radiation of the sun.

7. Solar energy system according to claim 2, characterized in that the radiation sensor ( 66 ) is designed as a pyrometer and can be acted upon via a focusing optics with the temperature-specific radiation emitted by the absorber structure ( 10 ).

8. Solar energy system according to one of claims 2 to 7, characterized in that the protective device ( 20 ) processing the measurement signal of the radiation sensor ( 66 ), the flow control element ( 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 ) controlling control unit ( 20 ) having.

9. Solar energy system according to claim 8, characterized in that the control unit ( 20 ) in accordance with an abrupt, a threshold exceeding increase in the measurement signal an output signal set to an optionally empirically determined, predetermined jump value for controlling the flow control element ( 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 ).

10. Solar energy system according to claim 8, characterized in that the control unit ( 20 ) generates a signal proportional to the measuring signal and / or its change in the measuring signal output signal for controlling the flow control element ( 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 ).

11. Solar energy system according to claim 9 or 10, characterized in that the control unit ( 20 ) generates the output signal from time decaying preferably after an e-function.

12. Solar energy system according to one of claims 1 to 11, characterized by a temperature of the heat transfer fluid downstream of the absorber structure ( 10 ) by means of a temperature sensor ( 58 ), preferably designed as a thermocouple, as a controlled variable, on the output side of the flow control element ( 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 ) acting temperature controller ( 18 ).

13. Solar energy system according to claim 12, characterized in that the output signal of the protective device ( 20 ) can be connected as a disturbance variable signal to the input or output of the temperature controller ( 18 ).

14. Solar energy system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the flow control member ( 62 , 64 ; 82 , 84 , 90 , 92 ) as the heat consumer ( 16 ) upstream or downstream fan and / or preferably designed as a throttle valve Dros selorgan is trained.

15. Solar energy system according to one of claims 1 to 14, characterized in that the fan ( 62 ; 82 , 90 ) and the throttle element ( 64 ; 84 , 92 ) are arranged in series circuit.

16. Solar energy system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the Absorberstruk structure ( 10 ) a plurality of each formed as a wire mesh mat with a hexagonal contour, in honeycomb construction on a gas-permeable support structure ( 52 ) arranged and these covering absorber segments ( 50 ).

17. Solar energy installation according to one of claims 1 to 16, characterized by a return air duct ( 48 ) connecting the heat consumer ( 16 ), for example a steam generator, to the inflow side of the absorber structure ( 10 ).

18. Solar energy system according to claim 17, characterized by a heat consumer ( 16 ) connected in parallel, in a flow channel ( 14 ) with the return air channel ( 48 ) connecting bypass channel ( 76 ) switched on heat accumulator ( 74 ).