WO2011024647A1 - 太陽光集光システム - Google Patents

太陽光集光システム Download PDF

Info

Publication number
WO2011024647A1
WO2011024647A1 PCT/JP2010/063615 JP2010063615W WO2011024647A1 WO 2011024647 A1 WO2011024647 A1 WO 2011024647A1 JP 2010063615 W JP2010063615 W JP 2010063615W WO 2011024647 A1 WO2011024647 A1 WO 2011024647A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
receiver
modules
module
heat receiving
heat
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/063615
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕 玉浦
宏 蓮池
Original Assignee
国立大学法人東京工業大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人東京工業大学 filed Critical 国立大学法人東京工業大学
Priority to ES10811697.1T priority Critical patent/ES2613685T3/es
Priority to EP10811697.1A priority patent/EP2472111B1/en
Priority to US13/392,187 priority patent/US8726899B2/en
Priority to CN201080037487.0A priority patent/CN102597511B/zh
Publication of WO2011024647A1 publication Critical patent/WO2011024647A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0038—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light
    • G02B19/0042—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light for use with direct solar radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/74—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/79—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with spaced and opposed interacting reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
    • G02B19/0023—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors) at least one surface having optical power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0076—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a detector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S2010/71—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the conduits having a non-circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S2020/10—Solar modules layout; Modular arrangements
    • F24S2020/18—Solar modules layout; Modular arrangements having a particular shape, e.g. prismatic, pyramidal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D2001/0253—Particular components
    • F28D2001/026—Cores
    • F28D2001/0273—Cores having special shape, e.g. curved, annular
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Abstract

　製造コストを低く抑えることができ、故障が発生した場合の復旧作業が容易であり、且つ、緊急時に内部を循環する熱媒体を速やかに回収することができるレシーバー２により、発電コストの抑制を実現した太陽光集光システムを提供することである。レシーバー２を複数のモジュール２０の立体的な組合せで構成し、モジュールの少なくとも一部が台形状モジュール２０Ｂであり、台形状モジュールが、上方ヘッダー２１Ｂと、上方ヘッダーより短い下方ヘッダー２２Ｂと、２つのヘッダーを連結する複数の受熱管２３を有し、受熱管が、正面視Ｘにおいて上方から下方に向けて細くなるクサビ形となり、側面視Ｙにおいて、上方から下方に向けて太くなるクサビ形となるように、断面形状を逐次変更して構成する。

Description

太陽光集光システム
　本発明は、複数のヘリオスタット（反射鏡）から反射された太陽光を、レシーバー（受熱部）に集光し、前記レシーバーに熱媒体が循環している太陽光集光システムに関するものである。
　近年、石油資源の枯渇及びその価格の高騰が憂慮され、また、地球温暖化の原因の１つである石油資源から新たなエネルギー資源への移行が研究されている。新たなエネルギー源の１つとして、太陽光を集光してエネルギーとして使用する太陽熱発電がある。
　太陽光集光システムにおいて、太陽光を反射鏡であるヘリオスタットによりシステム中央部の上方に反射し、この反射光をセンターリフレクターと呼ばれる大型反射鏡で下方に設置されたレシーバー（受熱部）に集光するビームダウン式太陽光集光システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　このレシーバーは、内部で熱媒体（例えば、溶融塩等）が循環するパイプ等で構成することがある。このとき、レシーバーで太陽光から熱エネルギーを受け取った熱媒体は、発電部に送るように構成している。発電部は、例えば、熱媒体の熱を利用して水蒸気を発生させ、この水蒸気を水蒸気タービンに供給して発電を行なう発電装置等で構成している。
　この太陽光集光システムを利用した発電の効率を向上させる方法として、集熱レシーバーをつぼ型（キャビティー形状）に構成する発明が開示されている（特許文献２参照）。この特許文献２に記載の発明は、つぼの内部に侵入した太陽光を複数回反射させ、熱媒体に効率的に熱を伝え、太陽光を外部に逃がさないように構成している。この構成により、太陽光発電の効率は非常に高いものとなる。
　しかしながら、引用文献２に記載のつぼ型レシーバーは、１本のパイプをつぼ型に成形している構造であるため、製造が非常に困難であり、且つ、製造コストが高くなるという問題を有している。しかも、レシーバーのサイズが巨大となるため、一体型でのレシーバーの運搬は容易ではなく、また、現地で建設する場合も困難な作業となる。
　更に、パイプの破損等のレシーバーの故障時には、レシーバー全体を交換する必要がある。ここで、例えば、４００～５００ｍ四方のビームダウン式太陽光集光システムを建設する場合には、つぼ型のレシーバーの直径は約８～１０ｍとなり、非常に巨大となる。
　また、レシーバー内で太陽光があたる部位は不均一であり、温度分布の不均一により、レシーバーを構成するパイプの熱膨張量が不均一となる。このため、レシーバーに隙間が生じたり、窮屈な場所で膨張したりして、場合によってはパイプが割れる等の故障が発生するという問題を有している。
　更に、パイプの破損等でレシーバーが故障した場合、レシーバーが１本のパイプにより構成されているため、全体を交換する必要があり、交換作業が大規模となる。加えて、新たなレシーバーを用意するためのコストが嵩むという問題を有している。
　更に、太陽光集光システムでは、熱媒体を１５０～５００℃で液相となる硝酸ナトリウム等の溶融塩を使用することが多い。この溶融塩を使用する場合、曇りの日や夜間は、レシーバーから溶融塩を抜き取り、保温槽に移動する必要がある。これは、溶融塩が冷める
と固化し、レシーバー管内で閉塞を起こすためである。この溶融塩を回収する際、引用文献２に記載のらせん状パイプで構成したレシーバーでは、溶融塩を抜くのに時間がかかる。特に、緊急時であり、溶融塩を速やかに回収する必要がある場合に対応することができないという問題がある。
特許２９５１２９７号公報 国際公開第２００６／０２５４４９号
　本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コスト、運搬コスト及び建設コストを低く抑えることができ、故障が発生した場合の復旧作業が容易であり、且つ、緊急時に内部を循環する熱媒体を速やかに回収することができるレシーバーにより、発電コストの抑制を実現した太陽光集光システムを提供することである。
　上記の目的を達成するための本発明に係る太陽光集光システムは、太陽光を、複数のヘリオスタットから、熱媒体を循環する受熱部に反射し、前記熱媒体からエネルギーを取り出す太陽光集光システムであって、前記受熱部を複数のモジュールの立体的な組合せで構成し、前記モジュールの少なくとも一部が台形状モジュールであり、前記台形状モジュールが、上方ヘッダーと、前記上方ヘッダーより短い下方ヘッダーと、前記２つのヘッダーを連結する複数の受熱管を有し、前記受熱管が、正面視において上方から下方に向けて細くなるクサビ形となり、側面視において、上方から下方に向けて太くなるクサビ形となるように、断面形状を逐次変更して構成し、更に前記モジュール内を前記熱媒体が循環するように構成したことを特徴とする。
　この構成により、受熱管とヘッダーからなる単純なモジュールを立体的に組み合わせて連結し、レシーバー（受熱部）とすることができるため、製造が容易となる。また、モジュールにばらした状態で運搬できるため、運搬も容易となり、運搬コストを抑制することもできる。また、現地での建設の場合、容易に組立が可能となる。更に、パイプ等の破損によるレシーバーの故障時には、レシーバー全体ではなく、その対象となるモジュールのみの交換により修理が完了するため、修理作業が容易となり、交換品のコストも削減することができる。
　加えて、複数のモジュールを１つに連結することなく、複数の系統に分けて連結して、太陽光による加熱の不均一を抑制することができる。つまり、温度が上昇しているモジュールの熱媒体の流量を増加し、逆に温度があまり高くないモジュールの熱媒体の流量を減少する制御により、レシーバーにおける温度の不均一さを抑制することができる。
　また、正面視が略台形となる台形状モジュールを利用する構成により、レシーバーを形成する際の立体的な形状の自由度が増加する。つまり、例えば、上方を拡開し、下方を絞った角錐台形状のレシーバーを組立てる場合、台形状モジュールにより、モジュール間の隙間がないように組立てることができる。そのため、レシーバーに入射した太陽光を逃がすことなく、効率的にエネルギーを取り出すことが可能となる。
　更に、受熱管の断面積を同一としながら、形状を変更することにより、受熱管内を循環する熱媒体の流速を変えることなく、モジュールの形状を変更することができる。例えば、受熱管の上方ヘッダー側を円形とし、下方ヘッダー側を楕円形とすると、楕円形の短軸
方向に受熱管を密集することができる。
　ここで、受熱管の断面積を同一とすると、例えば、台形状モジュールを製作する場合に、上方ヘッダー側に比べ下方ヘッダー側の受熱管の断面積を小さく形成すると、流路が狭くなり、熱媒体の流速が上昇し、太陽光から十分に熱を受け取る前に熱媒体が、流れ過ぎてしまうという問題を解決できる。反対に、流速が遅い管内では、熱媒体の急激な温度上昇が発生するという問題を解決できる。
　加えて、台形状モジュールを連結して、上方が拡開した錐台形状のレシーバーを構成することにより、太陽光を効率的に受光することができる。また、熱媒体の流れる方向が鉛直方向になるため、緊急時に熱媒体を自重によりレシーバー内から迅速に回収することができる。
　上記の太陽光集光システムにおいて、前記受熱部を構成する前記複数のモジュールの少なくとも一部が湾曲状モジュールであり、前記湾曲状モジュールが、円弧の一部を構成するように湾曲している上方ヘッダーと、円弧の一部を構成するように湾曲している下方ヘッダーを有していることを特徴とする。
　この構成により、前述の台形状モジュールと同様の作用効果を得ることができる。更に、湾曲状モジュールにより、レシーバーを円錐台形状に構成することができる。
　上記の太陽光集光システムにおいて、前記モジュールを組み合わせて立体的に構成した前記受熱部が、上部に開口部を有するかご型であることを特徴とする。
　この構成により、センターリフレクターからの反射光（太陽光）を、開口部で広く受止めることができ、且つ、開口部から入射した反射光を、かご型としたレシーバー内で再反射することができる。このため、レシーバー内を循環する熱媒体で、太陽エネルギーを効率的に回収することが可能となる。
　上記の太陽光集光システムにおいて、複数の前記台形状モジュールの前記上方ヘッダーを周状に連結し、同様に、前記下方ヘッダーを周状に連結し、角錐台型の受熱部を構成したことを特徴とする。
　又は、複数の前記湾曲状モジュールの前記上方ヘッダーを周状に連結し、同様に、前記下方ヘッダーを周状に連結し、円錐台型の受熱部を構成したことを特徴とする。
　この構成により、製造コスト及び運搬コスト等の抑制を実現し、且つ、従来のレシーバーと同等、又はそれ以上の太陽エネルギー回収効率を有するレシーバーを提供することが可能となる。
　本発明に係る太陽光集光システムによれば、製造コストを低く抑え、故障が発生した場合の復旧作業が容易であり、且つ、緊急時に内部を循環する熱媒体を速やかに回収することができるレシーバーにより、発電コストの抑制を実現した太陽光集光システムを提供することができる。
図１は本発明に係る実施の形態の太陽光集光システムの概略を示した図である。 図２は本発明に係る実施の形態の平板状モジュールの概略を示した図である。 図３は本発明に係る実施の形態の台形状モジュールの概略を示した図である。 図４は本発明に係る異なる実施の形態の角錐台型レシーバーを示した概略図である。 図５は本発明に係る異なる実施の形態の円錐台型レシーバーを示した概略図である。 図６は本発明に係る異なる実施の形態の複合レシーバーを示した概略図である。
　以下に、本発明に係る実施の形態の太陽光集光システムにおけるレシーバー（受熱部）及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１に本発明に係る実施の形態のビームダウン式太陽光集光システム１の構成を示す。なお、以下、ビームダウン式太陽光集光システムに関して説明するが、本発明は、この他にも、タワー型の建造物の上部にレシーバーを設置するタワー式太陽光集光システムに適用することもできる。
　まず、太陽光集光システム１の概要について説明する。太陽光集光システム１では、太陽５から照射している太陽光Ｓを、ヘリオスタット（反射鏡）４で反射し（反射光Ｒ１）、センターリフレクター（大型反射鏡）３で再反射し（反射光Ｒ２）、レシーバー（受熱部）２に集光する。このレシーバー２の内部では太陽光が反射を繰り返す（反射光Ｒ３）。この太陽光の有する熱エネルギーを、レシーバー２を循環する熱媒体で吸収するように構成している。
　この熱媒体は、熱媒体用タンク６から、ポンプ７及び熱媒体ライン１１を経由して、レシーバー２に供給している。また、レシーバー２で太陽光のエネルギーを吸収した熱媒体は、熱交換器９を経由して、熱媒体用タンク６に戻すように構成している。
　この熱交換器９では、水蒸気ライン１２を循環する水に、熱媒体の有する熱エネルギーを移動させる。この水（水蒸気）を、水蒸気タービン等を有した水蒸気発電装置１０に供給して、発電を行なうように構成している。
　また、例えば熱媒体を、硝酸ナトリウム等から構成される溶融塩とした場合、日没後は、全ての溶融塩を熱媒体用タンク６に回収するように制御を行うこともある。これは、日没後にレシーバー２の温度が下がり、溶融塩がレシーバー２内他で固化して、閉塞を起こす問題を回避するためである。
　更に、天候の急変（雲天時）やレシーバー２の破損等により、緊急に熱媒体を回収する必要がある場合は、緊急ライン８を利用して、熱媒体用タンク６に熱媒体を回収できるように構成している。ここで、熱媒体用タンク６は、レシーバー２より低い位置に設置することが望ましく、熱媒体を重力により熱媒体用タンク６に回収できる位置関係とすることが望ましい。
　次に、ビームダウン式太陽光集光システム１において、発電効率を高め、システムの運搬、設置、及び修繕コストの削減を実現するために、本発明で採用したレシーバー２の構造を説明する。なお、本発明では、レシーバー２を、複数のモジュール２０の組み合わせとして構成している。
　図２に、レシーバー２を構成するモジュール２０の一例として、平板状モジュール２０Ａを示しており、正面Ｘ及び側面Ｙの概略を示している。この平板状モジュール２０Ａは、連結管２４から受入れた熱媒体ｈを、上方ヘッダー２１Ａから受熱管２３を経由して、下方ヘッダー２２Ａに流し、連結管２４から次のモジュールへ供給するように構成している。なお、矢印は熱媒体ｈの流れを示している。
　ここで、連結管２４をヘッダー２１、２２の側方に図示しているが、これはモジュール２０Ａの連結方向により、上方又は下方に変更することもできる。また、便宜上、受熱管２３同士の隙間を空けて図示しているが、この隙間は可能な限り狭い方が、太陽光から熱を回収する効率が上昇する。しかしながら、ビームダウン式太陽光集光システム１において、レシーバー２の温度は６００～７００℃と高温となることもあるため、受熱管２３が膨張して破壊されない程度の隙間をあけておく必要はある。
　図３に、レシーバー２を構成するモジュールの異なる例として、台形状モジュール２０Ｂを示しており、正面Ｘ、側面Ｙ、及び受熱管２３の断面の概略を示している。この台形状モジュール２０Ｂは、上方ヘッダー２１Ｂと、上方ヘッダー２１Ｂより短い下方ヘッダー２２Ｂと、２つのヘッダー２１Ｂ、２２Ｂを連結する複数の受熱管２３を有しており、モジュール全体の形状を正面視Ｘで略台形としている。この受熱管２３は、正面視Ｘにおいて、上方ヘッダー２１Ｂ側から下方ヘッダー２２Ｂ側に向けて細くなるクサビ形となり、側面視Ｙにおいて、上方から下方に向けて太くなるクサビ形となるように、断面形状を逐次変更して構成している。
　つまり、図３に示す様に、受熱管２３の上部断面１８を円形とし、下部断面１９を楕円形（図３の正面視Ｘの左右方向に短く、奥行き方向に長い楕円形）とすると、受熱管２３の断面積を一定としたまま、モジュールの形状を台形等に変形することができる。
　この受熱管２３の断面積を一定にすることにより、内部を流れる熱媒体ｈの流速が、受熱管２３内で一定となり、太陽光による熱媒体ｈの加熱が効率的になる。また、熱媒体ｈを循環するためのポンプ７に余分な負荷がかかることを防止している。
　更に、熱媒体循環用ポンプ７の故障や天候の急変（気温の低下）等の緊急時に、熱媒体ｈをレシーバー２から自重で落下させて、緊急ライン８を経由して熱媒体用タンク６に回収する必要がある。このとき、受熱管２３の管径が途中から細くなっている場合は、熱媒体ｈの流れに抵抗が発生するが、断面積が一定であればその問題はなく、速やかに熱媒体ｈを回収することができる。また、台形状モジュール２０Ｂは、前述した平板状モジュール２０Ａと同様の理由で、受熱管２３同士の隙間を空けて図示している。
　図４は、台形状モジュール２０Ｂを利用した角錐台型レシーバー２Ｂを示しており、一部の台形状モジュール２０Ｂを枠線のみで省略して図示している。この角錐台型レシーバー２Ｂは、台形状モジュール２０Ｂを６つ組み合わせて構成しており、上方ヘッダー２１Ｂを周状（六角形状）に連結し、同様に、下方ヘッダー２２Ｂを周状（六角形状）に連結して構成している。
　この構成により、上部の開口部２５から入射した太陽光が、レシーバー２Ｂ内で反射を繰り返すため、太陽熱を効率的に熱媒体ｈに吸収することができる。また、熱媒体ｈの流れる方向を略鉛直方向とすると、緊急時の熱媒体ｈの回収を容易且つ、速やかに行うことができる。
　ここで、熱媒体ｈの流路は、全てのモジュール２０Ｂを連結して１系統としてもよいし、複数の系統としてもよい。系統数を増やすことで、レシーバー２Ｂにおける熱分布を均一化する制御を行うことができる。また、系統数を減らすことで、熱媒体ｈを搬送するためのポンプ等の数を減らし太陽光集光システム１自体を簡易化することができる。
　なお、連結する台形状モジュール２０Ｂの数は、６つに限定する必要はなく、台形状モジュールの形状により、任意に組み合わせて、レシーバー２とすることができる。
　図５は、湾曲状モジュール２０Ｃを利用した円錐台型レシーバー２Ｃを示しており、一部の湾曲状モジュール２０Ｃを枠線のみで省略して図示している。この円錐台型レシーバー２Ｃは、湾曲状モジュール２０Ｃを６つ組み合わせて構成しており、上方ヘッダー２１Ｃを周状に連結し、同様に、下方ヘッダー２２Ｃを周状に連結して構成している。
　この構成により、特許文献２に記載のつぼ型のレシーバーと同様に、高効率で太陽熱を回収することができ、且つ、製造コスト、運搬コスト、設置コスト、修理コストの全てを大幅に抑えた円錐台型レシーバー２Ｃとして提供することができる。
　なお、湾曲状モジュール２０Ｃのヘッダー２１Ｃ、２２Ｃは、円を４分割したものとして構成しているが、レシーバーの大きさによっては、この分割数を増やし、湾曲モジュール２０Ｃの大きさを小さくして、この運搬性を高めることができる。また、湾曲状モジュール２０Ｃの上方ヘッダー２１Ｃ及び下方ヘッダー２２Ｃの長さを等しくした、あたかも円筒を複数に分割した形状となるモジュールとしてもよい。
　図６は、平板状モジュール２０Ａと台形状モジュール２０Ｂを組み合わせて構成した、複合レシーバー２Ｄの概略を示している。図６に示す様に、平板状モジュール２０Ａ、台形状モジュール２０Ｂ、又は湾曲状モジュール２０Ｃを任意に組み合わせて、レシーバー２を構成することができる。
　なお、レシーバーを構成するモジュール２０Ａ、２０Ｂの背面（太陽光の受光面と反対側）に、断熱材を設置してもよい。この断熱材により、モジュール内を循環する熱媒体ｈの放熱を防止することができる。また、モジュール２０の背面に、反射鏡を設置する構成としてもよい。この構成により、受熱管２３の隙間等を透過する太陽光を、受熱管２３に再反射することができるため、太陽エネルギーの回収効率を向上することができる。なお、受熱管２３上に焦点を持つ放物面を有する反射鏡とすると、更に回収効率を向上することができる。
１     ビームダウン式太陽光集光システム
２     レシーバー（受熱部）
２Ｂ   角錐台型レシーバー
２Ｃ   円錐台型レシーバー
２Ｄ   複合レシーバー
３     センターリフレクター
４     ヘリオスタット
２０   モジュール
２０A  平板状モジュール
２０B  台形状モジュール
２０C  湾曲状モジュール
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ      上方ヘッダー
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ      下方ヘッダー
２３   受熱管
２４   連結管
ｈ     熱媒体
Ｓ     太陽光
Ｒ１   反射光
Ｒ２   再反射光
Ｒ３   レシーバー内反射光

Claims (5)

  1. 　太陽光を、複数のヘリオスタットから、熱媒体を循環する受熱部に反射し、前記熱媒体からエネルギーを取り出す太陽光集光システムであって、
    　前記受熱部を複数のモジュールの立体的な組合せで構成し、前記モジュールの少なくとも一部が台形状モジュールであり、
    　前記台形状モジュールが、上方ヘッダーと、前記上方ヘッダーより短い下方ヘッダーと、前記２つのヘッダーを連結する複数の受熱管を有し、
    　前記受熱管が、正面視において上方から下方に向けて細くなるクサビ形となり、側面視において、上方から下方に向けて太くなるクサビ形となるように、断面形状を逐次変更して構成し、
    　更に前記モジュール内を前記熱媒体が循環するように構成したことを特徴とする太陽光集光システム。
  2. 　前記受熱部を構成する前記複数のモジュールの少なくとも一部が湾曲状モジュールであり、
    　前記湾曲状モジュールが、円弧の一部を構成するように湾曲している上方ヘッダーと、円弧の一部を構成するように湾曲している下方ヘッダーを有していることを特徴とする請求項１に記載の太陽光集光システム。
  3. 　前記モジュールを組み合わせて立体的に構成した前記受熱部が、上部に開口部を有するかご型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光集光システム。
  4. 　複数の前記台形状モジュールの側部を互いに連結し、角錐台型の受熱部を構成したことを特徴とする請求項３に記載の太陽光集光システム。
  5. 　複数の前記湾曲状モジュールの側部を互いに連結し、円錐台型の受熱部を構成したことを特徴とする請求項３に記載の太陽光集光システム。
PCT/JP2010/063615 2009-08-24 2010-08-11 太陽光集光システム WO2011024647A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES10811697.1T ES2613685T3 (es) 2009-08-24 2010-08-11 Sistema de concentración de luz solar
EP10811697.1A EP2472111B1 (en) 2009-08-24 2010-08-11 Solar light concentrating system
US13/392,187 US8726899B2 (en) 2009-08-24 2010-08-11 Solar light condensing system
CN201080037487.0A CN102597511B (zh) 2009-08-24 2010-08-11 太阳光聚光系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009192672A JP5308275B2 (ja) 2009-08-24 2009-08-24 太陽光集光システム
JP2009-192672 2009-08-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011024647A1 true WO2011024647A1 (ja) 2011-03-03

Family

ID=43627753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/063615 WO2011024647A1 (ja) 2009-08-24 2010-08-11 太陽光集光システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8726899B2 (ja)
EP (1) EP2472111B1 (ja)
JP (1) JP5308275B2 (ja)
CN (1) CN102597511B (ja)
ES (1) ES2613685T3 (ja)
WO (1) WO2011024647A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130192586A1 (en) * 2011-07-29 2013-08-01 David T. Wasyluk Shop assembled vertical serpentine flow molten salt solar receiver
WO2015146698A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置および熱媒排出方法
WO2015146699A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置および熱媒排出方法
WO2015146700A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置
WO2015146701A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012202630A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽熱発電設備、この設備に含まれるヘリオスタットの制御方法、この方法を実行する制御装置
WO2013034587A1 (de) * 2011-09-06 2013-03-14 Basf Se Rohrleitungssystem und verfahren zur entleerung eines rohrleitungssystems
IN2014CN03666A (ja) * 2011-11-16 2015-07-03 Babcock & Wilcox Power Generat
JP2013113459A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽光受熱器及び太陽熱発電装置
US20150013666A1 (en) * 2013-07-12 2015-01-15 Nick C. Fasciano Solar collector apparatus
CN103344048B (zh) * 2013-07-18 2015-02-11 北京航空航天大学 一种渐缩管束结构腔式太阳能接收器
CN103759553B (zh) 2014-02-17 2016-05-11 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 换热装置和热源单元
DE102014005530B3 (de) * 2014-04-16 2015-08-06 Solar Tower Technologies Ag Receiveranordnung eines Turm-Solarkraftwerks
US9939178B2 (en) * 2014-10-06 2018-04-10 The Babcock & Wilcox Company Solids-based concentrated solar power receiver
CN204329670U (zh) * 2014-12-11 2015-05-13 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 换热器、换热模块、换热装置以及热源单元
CN107388637B (zh) * 2016-05-16 2023-04-28 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 换热器和换热模块
CN106482361B (zh) * 2016-10-17 2018-09-14 上海锅炉厂有限公司 一种新型塔式太阳能吸热器受热面模块
CN206420193U (zh) * 2017-01-20 2017-08-18 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 换热器组件
WO2023023687A1 (en) * 2021-08-23 2023-03-02 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Multi-stage falling particle receiver

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5124434A (en) * 1974-08-23 1976-02-27 Hitachi Ltd Taiyonetsu karyokuheiyohatsudensochi
JPS5313041A (en) * 1976-07-22 1978-02-06 Shigeji Sugaya Solar heat generating unit and its mounting methd
JPS58116956U (ja) * 1982-02-02 1983-08-10 友常　武久 落水勾配付太陽熱集熱器用集熱管
JPS63243463A (ja) * 1987-03-30 1988-10-11 Agency Of Ind Science & Technol 発電装置
JP2951297B2 (ja) 1997-10-15 1999-09-20 三鷹光器株式会社 太陽光集光システム
JP2006025449A (ja) 2005-08-08 2006-01-26 Sony Corp 無線通信端末
JP2009150360A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ビームダウン方式太陽熱発電装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH398763A (de) * 1963-02-21 1966-03-15 Bbc Brown Boveri & Cie Magnetogasdynamischer Generator mit gekühlten Kanalwänden
US3780722A (en) * 1972-04-26 1973-12-25 Us Navy Fiber optical solar collector
US3924604A (en) * 1974-05-31 1975-12-09 Schjeldahl Co G T Solar energy conversion system
US4029077A (en) * 1975-06-13 1977-06-14 Jerry Gorniak Solar energy collector
US4148300A (en) * 1977-09-01 1979-04-10 Kaufman Sr Larry L Solar radiation energy concentrator
US4212290A (en) * 1978-03-06 1980-07-15 Warnken Warren L Solar collector
US4278829A (en) * 1979-03-12 1981-07-14 Powell Roger A Solar energy conversion apparatus
US4485803A (en) * 1982-10-14 1984-12-04 The Babcock & Wilcox Company Solar receiver with interspersed panels
US4998580A (en) * 1985-10-02 1991-03-12 Modine Manufacturing Company Condenser with small hydraulic diameter flow path
IL115375A0 (en) * 1995-09-21 1995-12-31 Yeda Res & Dev Solar receiver
US5694774A (en) * 1996-02-29 1997-12-09 Drucker; Ernest R. Solar energy powerplant
US6065284A (en) * 1997-07-25 2000-05-23 General Atomics Refractory heat transfer module
GB2372718B (en) * 2001-01-04 2004-07-14 Workinter Ltd Nozzle intended for the concentrated distribution of a fluid for scouring of surfaces
US6793013B2 (en) * 2003-01-09 2004-09-21 Foster Wheeler Energy Corporation Polygonal heat exchange chamber including a tapered portion lined with water tube panels and method of lining a tapered portion of a polygonal heat exchange chamber with such panels
US6957536B2 (en) * 2003-06-03 2005-10-25 The Boeing Company Systems and methods for generating electrical power from solar energy
AU2005278448B2 (en) * 2004-08-31 2008-12-18 Tokyo Institute Of Technology Sunlight heat collector, sunlight collecting reflection device, sunlight collecting system, and sunlight energy utilizing system
US20110094257A1 (en) * 2008-03-20 2011-04-28 Carrier Corporation Micro-channel heat exchanger suitable for bending

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5124434A (en) * 1974-08-23 1976-02-27 Hitachi Ltd Taiyonetsu karyokuheiyohatsudensochi
JPS5313041A (en) * 1976-07-22 1978-02-06 Shigeji Sugaya Solar heat generating unit and its mounting methd
JPS58116956U (ja) * 1982-02-02 1983-08-10 友常　武久 落水勾配付太陽熱集熱器用集熱管
JPS63243463A (ja) * 1987-03-30 1988-10-11 Agency Of Ind Science & Technol 発電装置
JP2951297B2 (ja) 1997-10-15 1999-09-20 三鷹光器株式会社 太陽光集光システム
JP2006025449A (ja) 2005-08-08 2006-01-26 Sony Corp 無線通信端末
JP2009150360A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ビームダウン方式太陽熱発電装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2472111A4

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130192586A1 (en) * 2011-07-29 2013-08-01 David T. Wasyluk Shop assembled vertical serpentine flow molten salt solar receiver
US9366458B2 (en) * 2011-07-29 2016-06-14 The Babcock & Wilcox Company Shop assembled vertical serpentine flow molten salt solar receiver
WO2015146698A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置および熱媒排出方法
WO2015146699A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置および熱媒排出方法
WO2015146700A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置
WO2015146701A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置
JP2015190672A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置および熱媒排出方法
JP2015190674A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置
JP2015190671A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置および熱媒排出方法
JP2015190673A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 千代田化工建設株式会社 熱媒排出装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102597511B (zh) 2014-05-07
CN102597511A (zh) 2012-07-18
US20120227731A1 (en) 2012-09-13
JP2011043128A (ja) 2011-03-03
EP2472111A4 (en) 2014-06-11
US8726899B2 (en) 2014-05-20
JP5308275B2 (ja) 2013-10-09
EP2472111A1 (en) 2012-07-04
ES2613685T3 (es) 2017-05-25
EP2472111B1 (en) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5308275B2 (ja) 太陽光集光システム
JP4777452B2 (ja) 太陽光集光システム
JP4477057B2 (ja) ビームダウン方式太陽熱発電装置
US8613278B2 (en) Solar thermal receiver for medium- and high-temperature applications
US20120111006A1 (en) Solar energy transfer and storage apparatus
US5685151A (en) U.S. solar power supply
JP5951396B2 (ja) 太陽熱ボイラ用集熱装置及びこれを備えたタワー式太陽熱ボイラ
JPWO2013002054A1 (ja) 太陽熱ボイラおよびそれを用いた太陽熱発電プラント
US20130133324A1 (en) Hybrid solar power plant
KR20140020827A (ko) 홈통 수집기용 흡수기 튜브
CN103930737A (zh) 具有双重暴露吸热屏的太阳能接收器
WO2011157795A1 (en) Solar collector assembly with parabolic reflector and reflector holder, method for manufacturing the solar collector assembly and use of the solar collector assembly
WO2015033249A1 (en) Solar energy transfer and storage apparatus
JP6529218B2 (ja) 熱媒排出装置および熱媒排出方法
KR101568927B1 (ko) 태양열을 이용한 고집광 셀 구조
CN103299138B (zh) 具有多管接收器的太阳能集热器，使用所述集热器的太阳能热电站以及用于运行所述电站的方法
WO2014065158A1 (ja) 複合型発電プラント
EP2428999A1 (en) Solar receiver with natural circulation for generating saturated steam
CN213362906U (zh) 一种凹型管屏的塔式太阳能吸热器
JP2008232524A (ja) 集熱器
CN107148537A (zh) 在聚积式太阳能电站的塔中用于外部太阳能接收器的密封结构
CN115596629A (zh) 一种电厂用槽式dsg太阳能集热辅助发电装置
WO2016189702A1 (ja) 太陽熱収集装置、集熱管の予熱方法および熱媒導入方法
WO2016189703A1 (ja) 太陽熱収集装置および集熱管の予熱方法
WO2013044981A1 (en) Solar thermal interconnetion system with a linear fresnel mirror collector, use of the solar thermal interconnection system and solar thermal power plant with the solar thermal interconnection system

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080037487.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10811697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010811697

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010811697

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13392187

Country of ref document: US