EP2726796A1 - Solarfeld, anordnung mit einer mehrzahl von solarfeldern sowie verwendung des solarfelds oder der anordnung - Google Patents

Solarfeld, anordnung mit einer mehrzahl von solarfeldern sowie verwendung des solarfelds oder der anordnung

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EP2726796A1
EP2726796A1 EP12733624.6A EP12733624A EP2726796A1 EP 2726796 A1 EP2726796 A1 EP 2726796A1 EP 12733624 A EP12733624 A EP 12733624A EP 2726796 A1 EP2726796 A1 EP 2726796A1
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EP
European Patent Office
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heat transfer
transfer fluid
fluid transport
transport line
solar
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EP12733624.6A
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Stefan DÖTSCH
Michael Kauf
Markus WIESNER
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KSB AG
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    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Definitions

  • the invention relates to a solar field and an arrangement with a plurality of solar fields.
  • a use of the solar field or the arrangement is specified.
  • the solar field is for example a parabolic trough solar field.
  • Such a parabolic trough solar field has several
  • Parabolic trough loops (parabolic trough loops) on. These parabolic trough loops have heat transfer fluid transport lines (heat transfer fluid transport tubes), through which a heat transfer fluid (heat transfer medium), such as a thermal oil, is pumped.
  • heat transfer fluid heat transfer medium
  • Parabolic trough mirrors serve as a solar energy collector unit in a parabolic trough solar field.
  • solar energy is coupled into the heat transfer fluid via a parabolic trough mirror, which is located in the heat transfer fluid transport line.
  • the heat transfer fluid transport line is in a focal line of the parabolic trough mirror
  • the heat transfer fluid transport line is designed in the region of the parabolic trough mirror as a so-called receiver tube. This means that the line surface is designed such that as much sunlight as possible can be absorbed.
  • the parabolic trough solar feeder of a parabolic trough power plant or the parabolic trough loops of a parabolic trough solar field are usually operated by means of a central main pump for pumping the heat transfer fluid through the parabolic trough loops. The distribution of the
  • the central main pump is usually designed specifically for the respective solar field out, ie the central
  • Main pumps are custom-made and therefore expensive.
  • the object of the present invention is to provide a more cost-effective possibility for passing the heat carrier fluid through the parabolic trough loops of a solar field in comparison with the prior art.
  • the object is solved by the independent claims.
  • Heat transfer fluid transport line coupled to a total heat transfer fluid transport line
  • Heat transfer fluid transport line with at least one
  • Line main pump for pumping the heat transfer fluid through the heat transfer fluid transport line is connected and the further heat transfer fluid transport line is connected to at least one further line main pump for pumping the further heat transfer fluid through the further heat transfer fluid transport line.
  • Each of the heat carrier fluid transport lines is preferably connected to at least one solar energy collector unit for coupling solar energy into the heat carrier fluid arranged in the respective heat carrier fluid transport line.
  • the solar energy collector unit has at least one
  • the solar field has at least two loops (heat transfer fluid transport lines).
  • the two heat transfer fluid transport lines form a closed circuit (total heat transfer fluid transport line) for a single heat transfer fluid. That is the other one
  • Heat transfer fluid is nothing more than the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid is for example a thermal oil.
  • the basic idea of the invention is to provide the central main pump for pumping through the loops of the
  • a single line main pump is provided.
  • additional pumps per loop are additionally available.
  • the heat transfer fluid transport line with at least one
  • At least one of the pumps has a control device for regulating a
  • volumen give kines the respective heat transfer fluid through the respective heat transfer fluid transport line.
  • the rules are carried out, for example, temperature.
  • Control device is assigned. It is also
  • control valves can be used to control the flow of the heat transfer fluid through the loops.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the solar field.
  • FIG. 2 shows a solar field, as known from the prior art.
  • the parabolic trough solar field has a
  • Heat transfer fluid transport line 11 for transporting a heat transfer fluid, and at least one further
  • Heat transfer fluid transport line 12 for transporting a further heat transfer fluid.
  • Each of the heat transfer fluid transport lines 11 and 12 is connected to at least one solar energy collector unit in the form of parabolic trough mirrors 113 and 123 for coupling solar energy into the heat carrier fluid disposed in the respective heat carrier fluid transport line 11 and 12.
  • solar energy collector unit in the form of parabolic trough mirrors 113 and 123 for coupling solar energy into the heat carrier fluid disposed in the respective heat carrier fluid transport line 11 and 12.
  • Heat transfer fluid and the further heat transfer fluid are identical. This is a thermal oil.
  • the heat transfer fluid transport line 11 is provided with a
  • Line main pump III for pumping the heat transfer fluid through the heat transfer fluid transport line 11 is connected.
  • the further heat transfer fluid transport line 12 is connected to a further line main pump 121 for pumping the
  • Heat transfer fluid transport line 12 connected. There is one control valve 112 and 122 per parabolic trough loop. In addition, a safety valve 116 or 126 is present in each case. In addition are in
  • Valves 114 and 124 are provided and in the flow direction to the main pump III and 121 open-close flaps 115 and 125th
  • FIG. 2 shows schematically a solar field with a central main pump 20.
  • control valves are in the heat transfer fluid transport lines 114 and 124 available.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarfeld (z.B. Parabolrinnen-Solarfeld) mit einer Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (Parabolrinnen-Loop) zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und mindestens einer weiteren Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zum Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids. Dabei sind die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zu einer Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung gekoppelt. Die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung ist mit mindestens einer Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung verbunden und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung ist mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid- ransport-Leitung verbunden. Es wird zum Durchpumpen des Wärmeträgerfluids durch die Leitungen nicht wie im Stand der Technik eine einzige, zentrale Hauptpumpe verwendet. Pro Loop ist für das Durchpumpen des Wärmeträgerfluids jeweils eine separate Pumpe vorgesehen. Neben dem Solarfeld wird eine Anordnung mehrerer Solarfeider angegeben. Das Solarfeld bzw. die Anordnung von mehreren Solarfeidern wird zu Gewinnung von Strom aus Solarenergie verwendet.

Description

Beschreibung
Solarfeld, Anordnung mit einer Mehrzahl von Solarfeldern sowie Verwendung des Solarfelds oder der Anordnung
Die Erfindung betrifft ein Solarfeld und eine Anordnung mit einer Mehrzahl von Solarfeldern. Darüber hinaus wird eine Verwendung des Solarfelds bzw. der Anordnung angegeben. Das Solarfeld ist beispielsweise ein Parabolrinnen-Solarfeld. Ein solches Parabolrinnen-Solarfeld weist mehrere
Parabolrinnen-Loops (Parabolrinnen-Schleifen) auf. Diese Parabolrinnen-Loops weisen Wärmeträgerfluid-Transport- Leitungen (Wärmeträgerfluid-Transport-Rohre) auf, durch die ein Wärmeträgerfluid (Wärmeträgermedium) , beispielsweise ein Thermoöl, gepumpt wird.
In einem Parabolrinnen-Solarfeld dienen Parabolrinnenspiegel als Solarenergie-Kollektor-Einheit. Dabei wird über einen Parabolrinnenspiegel Solarenergie in das Wärmeträgerfluid eingekoppelt, das sich in der Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung befindet. Dazu ist die Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung in einer Fokuslinie des Parabolrinnenspiegels
angeordnet. Darüber hinaus ist die Wärmeträgerfluid- Transport-Leitung im Bereich des Parabolrinnenspiegels als so genanntes Receiver-Rohr ausgestaltet. Dies bedeutet, dass die Leitungs-Oberfläche derart ausgebildet ist, dass möglichst viel Sonnenlicht absorbiert werden kann. Die Parabolrinnen-Solarfeider eines Parabolrinnenkraftwerks bzw. die Parabolrinnen-Loops eines Parabolrinnen-Solarfelds werden üblicherweise mit Hilfe einer zentralen Hauptpumpe zum Durchpumpen des Wärmeträgerfluids durch die Parabolrinnen- Loops betrieben. Dabei wird die Verteilung des
Wärmeträgerfluids auf die einzelnen Parabolrinnen-Loops mit Hilfe von Regel-Ventilen gesteuert. Die zentrale Hauptpumpe ist in der Regel speziell auf das jeweilige Solarfeld hin ausgelegt, d.h. die zentralen
Hauptpumpen sind Spezialanfertigungen und damit teuer. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstigere Möglichkeit für das Durchleiten des Wärmeträgerfluids durch die Parabolrinnen- Loops eines Solarfeldes anzugeben. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
Besondere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Es wird ein Solarfeld mit einer Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und mindestens einer weiteren Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zum
Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids angegeben, wobei die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung und die weitere
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung zu einer Gesamt- Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung gekoppelt sind, die
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung mit mindestens einer
Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung verbunden ist und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe zum Pumpen des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid- Transport-Leitung verbunden ist.
Vorzugsweise ist jede der Wärmeträgerfluid-Transport- Leitungen mit jeweils mindestens einer Solarenergie- Kollektor-Einheit zum Einkoppeln von Solarenergie in das in der jeweiligen Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung angeordnete Wärmeträgerfluid verbunden. Dabei weist die Solarenergie- Kollektor-Einheit insbesondere zumindest einen
Parabolrinnenspiegel auf. Das Solarfeld weist mindestens zwei Loops (Wärmeträgerfluid- Transport-Leitungen) auf. Vorzugsweise bilden die beiden Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen einen geschlossenen Kreislauf (Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung) für ein einziges Wärmeträgerfluid auf. D.h. das weitere
Wärmeträgerfluid ist nichts anderes als das Wärmeträgerfluid. Das Wärmeträgerfluid ist beispielsweise ein Thermoöl.
Alternativ dazu kann das Wärmeträgerfluid auch eine
Salzschmelze sein.
Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, die zentrale Hauptpumpe zum Durchpumpen durch die Loops des
Solarfeldes bzw. der Solarfelder durch jeweils eine
Hauptpumpe pro Loop zu ersetzen. Dadurch ist es möglich, weniger spezifische und damit billigere Pumpen zum
Durchpumpen des Wärmeträgerfluids durch die einzelnen Loops zu verwenden.
Pro Loop ist eine einzige Leitungs-Hauptpumpe vorgesehen. Bevorzugt sind zusätzlich noch weitere Pumpen pro Loop vorhanden. In einer besonderen Ausgestaltung sind daher die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung mit mindestens einer
Leitungs-Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des
Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung und/oder die weitere Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung
verbunden.
In einer besonderen Ausgestaltung weist zumindest eine der Pumpen eine Regelungseinrichtung zum Regeln eines
Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung auf. Das Regeln erfolgt beispielsweise Temperatur geführt.
Vorzugsweise sind aber alle verwendeten Pumpen (Haupt- und Hilfspumpen) mit solchen Regelungseinrichtungen ausgestattet. Damit lassen sich die transportierten Mengen an
Wärmeträgerfluid in den einzelnen Loops genau dosieren. Dabei ist denkbar, dass jeder der Pumpen jeweils eine eigenen
Regelungseinrichtung zugeordnet ist. Es ist aber auch
möglich, dass mit einer Regelungseinrichtung zwei oder mehrere Pumpen angesteuert und/oder geregelt werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen mindestens zwei der
Pumpen eine gemeinsame Regelungseinrichtung zum Regeln eines Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung auf.
Im Hinblick auf die Gewinnung von elektrischem Strom ist es vorteilhaft, eine größere Anzahl von Solarfeidern
bereitzustellen. Daher wird auch eine Anordnung einer
Mehrzahl von den beschriebenen Solarfeldern angegeben.
Verwendung findet das beschriebene Solarfelds oder die beschriebene Anordnung in einem Solarkraftwerk zur Umwandlung von Solarenergie in elektrischen Strom.
Zusammenfassend sind mit der Erfindung folgende Vorteile verbunden:
- Durch den Einsatz jeweils einer Hauptpumpe pro Loop ist es möglich, auf eine teure zentrale Hauptpumpe zu verzichten.
- Insbesondere durch die Verwendung von regelbaren Pumpen können billigere Regel-Ventile zum Steuern des Durchflusses des Wärmeträgerfluids durch die Loops eingesetzt werden.
Anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figur wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Die Figur ist schematisch und stellt keine maßstabsgetreue Abbildung dar .
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des Solarfelds. Figur 2 zeigt ein Solarfeld, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Gegeben ist ein Solarfeld 1 in Form eines Parabolrinnen- Solarfelds. Das Parabolrinnen-Solarfeld weist eine
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und mindestens eine weitere
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 zum Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids auf.
Jede der Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen 11 und 12 ist mit jeweils mindestens einer Solarenergie-Kollektor-Einheit in Form von Parabolrinnenspiegeln 113 und 123 zum Einkoppeln von Solarenergie in das in der jeweiligen Wärmeträgerfluid- Transport-Leitung 11 und 12 angeordnete Wärmeträgerfluid verbunden. Im beschriebenen Beispiel sind die
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen, also hier
Parabolrinnen-Loops, teilweise in den Fokuslinien der
jeweiligen Parabolrinnenspiegel angeordnet.
Die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 bilden zusammen eine Gesamt-Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 10. Das
Wärmeträgerfluid und das weitere Wärmeträgerfluid sind identisch. Dabei handelt es sich um ein Thermoöl.
Die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 ist mit einer
Leitungs-Hauptpumpe III zum Pumpen des Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 11 verbunden. Die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 ist mit einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe 121 zum Pumpen des
weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung 12 verbunden. Es ist pro Parabolrinnen-Loop jeweils ein Regel-Ventil 112 und 122 vorgesehen. Zusätzlich ist jeweils ein Sicherheits- Ventil 116 bzw. 126 vorhanden. Daneben sind in
Strömungsrichtung vor den Hauptpumpen III und 121 Regel- Ventile 114 und 124 vorgesehen sowie in Strömungsrichtung nach den Hauptpumpen III und 121 Auf-Zu-Klappen 115 und 125.
Im Vergleich zum beschriebenem Beispiels zeigt Figur 2 schematisch ein Solarfeld mit einer zentralen Hauptpumpe 20. Um den Durchfluss in den Einzelnen Solarfeldern bzw. in den einzelnen Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen individuell einstellen zu können, sind in den Wärmeträgerfluid-Transport- Leitungen Regel-Ventile 114 und 124 vorhanden.
Das beschriebene Parabolrinnen-Solarfeld wird in einem
Solarkraftwerk basierend auf der CSP (Concentrated Solar Power) -Technologie zur Umwandlung von Solarenergie in
elektrischen Strom eingesetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Solarfeld (1) mit
- einer Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) zum Transport eines Wärmeträgerfluids, und
- mindestens einer weiteren Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung (12) zum Transport eines weiteren Wärmeträgerfluids, wobei
- die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) und die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) zu einer Gesamt-
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (10) gekoppelt sind,
- die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) mit mindestens einer Leitungs-Hauptpumpe (III) zum Pumpen des
Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung (11) verbunden ist, und
- die weitere Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) mit mindestens einer weiteren Leitungs-Hauptpumpe (121) zum
Pumpen des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (12) verbunden ist.
2. Solarfeld nach Anspruch 1, wobei jede der
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitungen (11, 12) mit jeweils mindestens einer Solarenergie-Kollektor-Einheit zum
Einkoppeln von Solarenergie in das in der jeweiligen
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung angeordnete
Wärmeträgerfluid verbunden ist.
3. Solarfeld nach Anspruch 2, wobei die Solarenergie- Kollektor-Einheit zumindest einen Parabolrinnenspiegel (113, 123) aufweist.
4. Solarfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung (11) mit mindestens einer Leitungs-Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des
Wärmeträgerfluids durch die Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung (11) und/oder die weitere Wärmeträgerfluid-Transport- Leitung (12) mit mindestens einer weiteren Leitungs- Hilfspumpe zur Unterstützung des Pumpens des weiteren Wärmeträgerfluids durch die weitere Wärmeträgerfluid- Transport-Leitung (12) verbunden sind.
5. Solarfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
mindestens eine der Pumpen (III, 121) eine
Regelungseinrichtung zum Regeln eines Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung aufweist .
6. Solarfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
mindestens zwei der Pumpen eine gemeinsame
Regelungseinrichtung zum Regeln eines Volumendurchflusses des jeweiligen Wärmeträgerfluids durch die jeweilige
Wärmeträgerfluid-Transport-Leitung aufweisen.
7. Anordnung einer Mehrzahl von Solarfeldern nach einem der vorangegangenen Ansprüche .
8. Verwendung eines Solarfelds nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder Verwendung der Anordnung nach Anspruch 7 in einem
Solarkraftwerk zur Umwandlung von Solarenergie in
elektrischen Strom.
EP12733624.6A 2011-06-30 2012-06-20 Solarfeld, anordnung mit einer mehrzahl von solarfeldern sowie verwendung des solarfelds oder der anordnung Withdrawn EP2726796A1 (de)

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