DE9416702U1 - Solarthermische Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie und Wärme - Google Patents

Solarthermische Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie und Wärme

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Description

Beschreibung
Solarthermische Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie und Wärme.
Bei bisher bekannten solarthermischen Anlagen werden Flachkollektoren als auch konzentrierende Kollektoren eingesetzt. Beim Einsatz von Flachkollektoren werden allerdings nur relativ geringe Temperaturen erreicht, als Arbeitsmittel kommen deshalb niederigsiedene Stoffe (Kältemittel) zur Anwendung. Bei solarthermischen Großkraftwerksprojekten strebt man, durch Einsatz von konzentrierenden Kollektoren Wasser-Dampf -Kreislauf e mit Temperaturen ähnlich denen von konventionellen Großkraftwerken (bis zu 550° C) an. Bei beiden Konzepten wird das Arbeitsmittel an einer Seite flüssig in die Absorberohre gepumpt und tritt auf der anderen Seite mit erhöhter Temperatur in flüssigem Zustand aus (DE 28 33 890 Al, DE 38 34 703 Al, DE 41 20 943 Al),(Energie- und Wärmetechnik, R. Herbrik, Teubner Studienskripten). Nachteilig hierbei ist eine relativ geringe Wärmeübertragung vom Absoberrohr auf das Arbeitsmittel.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Solaranlage zu schaffen, die kostengünstig, zuverlässig und effektiv elektrisch Energie und Wärmeenergie liefert.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß auch in ungünstigeren Klimazonen z.B. Mitteleuropa die auf die Kollektorfläche eingestrahlte Sonnenenergie wirtschaftlich in elektrische Energie und Wärme umgesetzt wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.
Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 2, durch das vorsehen von Anschlüßen und Absperrventilen, um z.B. an Tagen ohne Sonneneistrahlung über eine externe Wärmequelle ein Teil der Wärmeenergie in elektrische Energie umzuwandeln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Kollektorfeld geschnitten
Fig. 2 die Daraufsicht auf das Kollektorfeld
Fig. 3 ein Teil der Nachführungseinrichtung
Fig. 4 die Innenstruktur der Absorberrohre
Fig. 5 Prinzipschaltbild der Gesamtanlage
in Fig. 1 sind die Parabolrinnen 2 in Stellung für senkrechte Sonneneinstrahlung gezeigt, die Sonnenstrahlen werden auf die Absorberrohre 1 konzentriert, wobei die Parabolrinnen auf Lagern 4 über die Nachführeinrichtung einachsig um die Absorberrohre nachgeführt werden.
Das Kollektorfeld ist zum Schutz gegen Witterungseiflüsse in einem Behälter 10 montiert, und mit einer Glasscheibe 3 abgedeckt.
Über ein Rohr 6 wird das Arbeitsmittel z.B. Kältemittel R114 zu den dünneren Dosierrohren 14 transportiert und in die Absorberrohre geleitet. Auf Grund der Schwerkraftwirkung fließt das Arbeitsmittel entlang der Rohrwandung nach unten und verdampft, der Dampf steigt im Rohr nach oben. Im unteren Teil sind die Absorberrohre mit einem Nivaurohr 9 verbunden, das unterschiedliche Durchflußmengen des Arbeitsmittels durch die Absorberrohre ausgleicht. Ein "vollaufen" oder "austrocknen" der Absorberrohre wird über den Nivauwächter 8 verhindert, der Signale an den Druckregler 35 liefert, und somit den Dosierdruck regelt.
Fig. 3 zeigt einen Teil der Nachführeinrichtung, ein Schrittmotor 11 der über eine Elektronik 12 angesteuert wird, richtet die Parabolrinnen, die an den Zahnrädern 5 befestigt sind mit den Zahnriemen 13, zeitgesteuert nach dem Sonnenstand aus .
Fig. 4 zeigt die Innenstruktur der Absorberrohre eine größere und rauhe Oberfläche steigert die Blasenbildung, die hierraus entstehende turbulente Strömung steigert die Wärmeübertragung vom Rohr auf das Arbeitsmittel.
Der Dampf aus den Absorberrohren, wird im wärmeisolierten Rohr (7) gesammelt, und auf die Turbine 17 geleitet, diese treibt den Generator 18, der entspannte Dampf wird im Kondensator kondensiert, die Kühlung erfolgt über einen Kühler 22 oder bei Wärmebedarf über einen Pufferspeicher 21. Das Kondensat wird mit der Kondensatpumpe 27 durch ein Rückschlagventil 28 in einen Druckausgleichsbehälter 29 gepumpt, und von dort aus bei Bedarf über einen Druckregler in die Absorberrohre dosiert.
Über die Anschlüsse für eine externe Wärmequelle 34 (öffnen von Ventile 30,31; schließen Ventile 32,33) kann die Anlage zusätzlich im Wärme-Kraft-Betrieb gefahren werden.

Claims (2)

Schutzansprüche:
1. Solarthermische Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie und Wärme dadurch gekennzeichnet,
daß das Arbeitsmittel von einem dicken Rohr (6) über dünne Dosierrohre (14) in Absorberrohre (1) eingeleitet wird, dort durch Schwerkrafteinfluß oder bei waagerechten Absorberrohren durch eine Kapillarstrucktur, an der Rohrwandung zum anderen Ende des Rohres fließt, verdampft, in der Rohrmitte wieder zur Einleitungsstelle zurückströhmt, und dort in einem wärmeisolierten Rohr (7), welches mit jedem Absorberrohr verbunden ist, gesammelt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Absorberrohre auf dem von Dosierrohren (14) und Rohr (7) gegenüberliegenden Ende, durch ein Niveaurohr (9) verbunden sind, an das ein Niveauwächter (8) angebracht ist, als Meßgeber für den Druckregler (35).
dadurch gekennzeichnet,
daß Parabolrinnen (2) drehbar auf den Absorberrohren (1) durch Lager (4) gelagert sind, mit Rädern (5) verbunden sind, über Riemen (13) und Motor (11), der Sonne einachsig nachgeführt werden.
dadurch gekennzeichnet,
daß Rohr (6), Rohr (7), Niveaurohr (9) fest mit dem Behälter (10) verbunden sind und Behälter oben mit einer Glasplatte geschlossen ist.
dadurch gekennzeichnet
das der Dampf des Arbeitsmittels in wärmeisolierten Rohr (7) einer Turbine (17) zugeführt wird, die einen Generator (18) antreibt.
dadurch gekennzeichnet
daß der Dampf aus der Turbine (17) im Kondensator (19) geleitet wird, daß das Kondensat mit eine Kondensatpumpe (27) durch ein Rückschlagventil (28) in einen Druckausgleichsbehälter gepumpt wird, und von dort mit einem Druckregelventil (35) über Rohr (6) und Dosierrohre (14) auf die Absorberrohre dosiert wird.
dadurch gekennzeichnet
daß der Kondensator mit eine Kühlmittelpumpe (20), über einen Pufferspeicher (21), wobei Ventil (25) und (26) offen Ventil (23) und (24) geschlossen sind, oder über einen Kühler (22), wobei Ventil (23) und (24) offen Ventil (25) und (26) geschlossen sind, gekühlt wird.
2. Solarthermische Anlage nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
daß durch den Anschluß einer externen Wärmequelle an die Anschlüsse (34), durch schließen von Ventil (32), (33) und öffnen von Ventil (30), (31) die Anlage im Wärme-Kraft-Betrieb gefahren werden kann.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19916514A1 (de) * 1999-04-13 2000-11-30 Vetter Ges Fuer Medizinische D Nachführbarer Sonnenkollektor
EP2147260A1 (de) * 2007-04-18 2010-01-27 Energistic Systems, Llc Umschlossener sonnenkollektor

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