WO2016169888A1 - Solar installation, heat reservoir, and a method for generating power - Google Patents

Solar installation, heat reservoir, and a method for generating power Download PDF

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Reinhard Kühling
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Reinhard Kühling
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    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to a solar system according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a heat accumulator having an outer housing and a housing received in an interior of the outer housing block.
  • the invention relates to a method for generating energy according to the preamble of claim 13.
  • Solar panels convert the sunlight into heat. Very popular is the heating of heating and utility water in Hauehalten or the water of swimming pools. To generate electrical energy or higher process heat, the sun's rays are first concentrated and then possibly transported to the power generator.
  • solar towers For the concentration of sunlight, there are three common types: solar towers, parabolic troughs and parabolic mirrors.
  • solar towers sunlight is focused directly or indirectly from independent mirror surfaces onto a concentrator that generates, for example, steam that can be used to power a turbine (Ivanpah (US); Solarplant (Sevilla (ES) [www.planet- Giveaway Since the temperatures are quite high, such plants have a high degree of efficiency, and such a direct conversion of the heat into electricity has the disadvantage that as a rule there are no storages which store the energy for times where the sun does not shine.
  • Parabolic trough collectors are designed so that the sunlight is focused on one line. An absorber is introduced into this line, which collects solar energy. If parabolic trough collectors are placed in a row, a pipe can be laid through the respective focus lines and an absorber medium pumped through the pipe. Depending on the design, this medium can be water, as described in DE 10 2012 107 353 Al and DE 10 2013 101 648 AI. It is also possible to use thermal oil or a molten salt mixture, as disclosed in DE 10 2012 103 457 A1. DE 10 2010 023 843 A1 and DE 10 2010 055 997 A1 describe air and other gaseous heat carriers as absorber media. DE 10 2008 048 655 A1 discloses a type of pneumatic tube system for storage elements. The storage elements contain absorber layers so that they heat up when passed through the focal line of a parabolic trough collector. The memory elements are relatively small because the memory element has to be transported through the pneumatic tube.
  • the absorber medium is pumped through the pipes and fed to a steam generator with which a turbine is then driven.
  • heat storage systems are also used in the systems, which are charged during the sunshine hours in order to make electricity generation possible at a later date.
  • DE 10 2010 055 997 A1 describes a storage medium made of stone, gravel and / or sand, through which the absorber medium air is passed and charges the memory. At a later point in time, the stored heat can be collected by passing air through the storage material again.
  • DE 10 2012 211 917 A1 describes various eutectoid mixtures which can be used as heat storage media. In this case, nanoparticles are added to the storage medium, which allows the flowability of the storage medium to close to the melting point.
  • DE 10 2013 211 249 AI describes thermochemical storage in which the heat is stored in reversible chemical reactions.
  • the DE 10 2007 059 617 A1 discloses a reservoir whose storage medium is salt held in a steel container, which is melted and releases the energy during the recrystallization.
  • parabolic trough collectors The disadvantage of parabolic trough collectors is that the absorber medium, which has a higher temperature than the environment, must be transported in insulated pipes. For solar systems with up to 50,000 collectors, the lines are quite a few tens of kilometers long.
  • the parabolic level has been neglected.
  • the parabolic mirror does not work as effectively as the solar towers, because the collection area is smaller and therefore not so high temperatures are reached.
  • no transport tube for absorber media can be placed, since the focus is a point and not a line and thus the heat input is too low.
  • DE 10 2009 022 557 A1 describes a parabolic mirror in which the mirror is divided into individual flat surfaces. The surfaces are mounted on a single support plate with an angle of attack so that they all reflect the incident light onto an absorber surface which is slightly larger than the individual mirror surface. This makes the construction of the reflector a lot easier.
  • the absorber is formed by the heater of a Stirling engine, which converts the heat into kinetic energy with which, for example, a current generator can be driven.
  • a current generator can be driven.
  • it is proposed to use a mirror surface of 500 m * per Stirling engine, which is a stable supporting framework for Mirror and Stirling engine required. This makes such a system cumbersome.
  • DE 10 2012 000 209 AI discloses a solar collector with permanently installed memory. Upper heat exchanger is heated water and fed to the use. If the collector does not provide enough energy, the energy can be fed from another source.
  • DE 10 2007 035 384 A1 discloses a stationary storage device which is heated by means of lens collectors and absorbers and, if required, the energy is supplied to a heat exchanger via a controllable heat bridge.
  • DE 10 2009 010 358 A1 discloses a heat transport system in which the heat which has somehow been collected in an absorber vessel is transferred to latent heat storage. Since this must be a continuous process, the memory sizes are specified with a maximum of 500 cc. Since the heat absorption and Abgäbe via the wall, the heat storage can not be isolated.
  • the object of the invention is to make available a solar system, a process for generating energy and a suitable heat storage device by means of which complex and expensive tube conveying systems for absorber media are avoided and which are relatively simple and inexpensive, so that they can also be used in developing countries.
  • the object is achieved by a solar system with the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved with a heat storage with the features of claim 8 and by a method for generating energy with the features of claim 12.
  • Advantageous embodiments are described in the subclaims.
  • a solar system has at least one solar collector, each solar collector having a mirror device which collects and reflects sunlight incident thereon, each solar collector having at least one absorber absorbing sunlight reflected by the mirror device, each solar collector further comprising one of the solar collectors
  • Solar collector has separable heat storage, which is in the connected state in petrolleitthetic with the absorber ber issued.
  • the mirror device can in particular be designed as a parabolic mirror, or as a mirror device with a point focus.
  • the absorber device is then preferably arranged in the focus of the mirror device, so that it can absorb maximum concentrated sunlight.
  • the heat accumulator is preferably detachably connected to the collector, so that it is separated from the collector, in particular by the collector. Sorber can be separated and re-attached to this preferably immovable or can be mounted.
  • the separated heat accumulators can be supplied to a central recycling point, such as an electricity generating plant.
  • Transport can take place with vehicles whose technology and infrastructure have long been known and are also used in developing countries. With such an arrangement, there is no need for a kilometer-long pipeline system between individual solar collectors and a recycling center. Especially since the lines would have to be provided because of sun tracking with joints. Furthermore, such lines would have to be insulated so that the collected energy is not lost at least partially during transport.
  • a pressure line would also have to be installed, or if a liquid metal is used to achieve high temperatures of the medium, an emergency heating system would have to be installed so that the heat transfer medium would not solidify in the absence of sunshine and the transport lines makes it useless.
  • a simple transport system with separable heat accumulators can also be used where maintenance reliability is not always available.
  • the sun should always have the same position relative to the mirror device.
  • the mirror device is dual-tracked to the sun, both after the day's run and according to the seasonal position of the sun.
  • the arrangement of the axes of rotation is in principle arbitrary, but two systems have been found to be preferred.
  • One of the preferred embodiments has a vertical axis of rotation on which a second axis of rotation perpendicular thereto and running in the horizontal direction is arranged. In this advantageous embodiment, the load distribution can be well balanced.
  • the center of gravity of the solar system is arranged on the vertical axis of rotation, so that no additional loads have to be absorbed by the movements.
  • the azimuth is controlled by the vertical axis of rotation and the elevation by the horizontal axis of rotation. Both rotational movements must be coordinated in this embodiment, if they follow the course of the sun.
  • the axis of rotation anchored in the ground is not vertical, but it runs parallel to the axis of rotation of the earth; The second axis of rotation, with which the seasonal position of the sun is set, is perpendicular to this axis. Within the bounds of accuracy, it is sufficient if the declination, the seasonal position of the sun, is set every day.
  • the solar system then follows the daytime course of the sun solely by the rotation of the axis parallel to the axis of rotation of the earth. This makes the control of the system very easy.
  • the solar system can be operated with a solar collector, if the collection of heat and their use in time and / or space to be separated.
  • the acceptance / replacement of the separable heat storage must be organized and an infrastructure created for the transport.
  • For medium-sized or even larger plants there are logistical problems. The number of teams is increasing and the process is becoming more confusing and time-consuming.
  • the solar panels may be advantageous to arrange the solar panels in at least one row, with a rail arrangement being guided along each row.
  • the friction of rail-bound vehicles is very low compared to non-rail-bound vehicles, so that significantly more loads can be moved with the same energy consumption.
  • a rail arrangement with the same energy expenditure a larger number of solar collectors can be operated.
  • the system has arranged on the rail arrangement movable Unterstechnik- ze, which are adapted to each at least one of the heat storage to receive and transport.
  • the mobile pedestal is designed for one heat accumulator each.
  • the transport network is thus very variable. subdivided and can for example be adapted directly to the length of a row of solar panels.
  • a mobile subset is designed to accommodate a plurality of heat accumulators.
  • the number of axes in a composite is reduced, thereby reducing friction.
  • the distance from a transport vehicle to a solar collector is predetermined and reproducible.
  • the collection of the heat storage can be automated much more in such a system.
  • the heat accumulators are supplied to a power plant to use the stored heat.
  • the solar system has a power station connected to the rail arrangement.
  • the heat from the heat accumulators can be fed into a steam generator, the steam being used to drive a turbine to generate electricity.
  • the ratio of solar collectors and turbine power is designed so that the amount of heat harvested is sufficient to operate the turbine for 24 hours.
  • the amount of heat harvested is suitable for operating the turbine for 48 hours, in order to be able to bridge bad weather phases.
  • the amount of heat harvested is capable of operating the turbine for well over 48 hours.
  • the emptied heat accumulators are transported back to the solar collectors and reconnected to them. It makes sense to use a vehicle that couples the heat storage to the solar panels.
  • the solar system has at least one rail vehicle which is designed to receive the heat storage from the solar panels and / or to transfer to the solar panels.
  • the hanging of the heat storage to the solar panels can be done as described above.
  • the heat accumulator is designed to be able to store the amount of heat collected by the collector to heat.
  • the replacement of the heat storage is postponed to the time after sunset and it leads to no downtime of the collector by replacing the heat storage.
  • the heat exchanger is replaced after sunset.
  • the solar collector can be pivoted into a top feed or receiving position so that the heat accumulator is located in the region of the rail arrangement and there by a rail vehicle or can be transferred from this to the solar collector.
  • the boom of the working machine has to be made large and thus very stable, so that the working machine becomes unwieldy and cumbersome.
  • the machine can move independently of the transport association.
  • a rail arrangement is guided parallel to the rail arrangement for the transport of the heat accumulator, on which the working machine moves.
  • the working machine can be placed in the immediate vicinity of the solar collector to remove the heat storage of this or attaching to this.
  • the working machine protrudes beyond the transport composite and is supported by a rail arrangement, the strand of which runs in each case to the right and left of the rail arrangement for the transport network. In such an arrangement, the machine is quite wide and thus very stable.
  • the heat accumulator should meet a variety of boundary conditions: among other things, it should have a large storage capacity; it should be compact, so that it can be transported well; the temperature level should be high; the heat losses should be low; the price of a heat storage should not be too high.
  • the heat accumulator should be suitable for storing the solar energy collected by the solar collector.
  • the storage capacity should be so large that the heat storage stores the collected solar energy of a full day, so that it can be removed only after sunset and fed to the power plant for energy.
  • the size of the storage capacity depends on the size of the mirror device.
  • the store must not have too large a volume in order not to offer, when connected to the solar collec- tor, a too large wind resistance, which would place greater demands on the stability of the support frame of the solar collector.
  • a compact design of the heat storage also means a small footprint of the heat storage during transport to and from the power plant.
  • thermodynamics it is known from thermodynamics that the higher the temperature difference of a working gas before and after the work machine, the higher the efficiency of the working machine.
  • the aim of the heat accumulator should be to maintain the stored heat quantity at a high temperature level.
  • a preferred temperature range is between 400 and 1200 ° C, a particularly preferred temperature range is between 600 and 1000 ° C, a most preferred temperature range is between 700 and 950 e C.
  • the heat loss to the environment is high.
  • convection will lead to a cooling. Air will heat up and rise on the memory block. The rising air draws in more air so that a cooling flow builds up. Even contact with other materials will lead to heat loss.
  • a heat accumulator according to the invention consists of an outer housing and a storage block accommodated in an inner space of the outer housing, one or more inner housings enclosing the accumulator block being provided in the outer housing, one of the housings and the outer wall of the respectively adjacent inner housing being between the inner wall a vacuum is formed.
  • the main function of the heat accumulator is to absorb heat, store it and release it when needed.
  • the heat block must come into contact with the absorber of the solar collector in order to absorb the thermal energy, and in the power plant with the heat transport medium, in order to release the stored heat again.
  • the insulation of the heat block must be broken. In a preferred embodiment this is achieved by a heat accumulator in which the inner housing (s) and the outer housing have a common, closable opening for receiving a heat transfer element.
  • the common opening is designed so that a wall of the opening connects the individual housing vacuum-tight.
  • a heat transfer element which has direct contact with the storage block on one side, is also inserted in a vacuum-tight manner into the wall.
  • a closure between the heat transport element and the outer housing is introduced and it closes the opening during transport. Both the heat-conducting element of the absorber and a heat transport element of the power plant come into contact with the heat transport element in order to fill or empty the reservoir block.
  • the heat transport element is separated from the storage block by, for example, a spring. Only when filling or when emptying the heat transfer element is pressed against the storage block and thus establishes a bathleit Kunststoff between the heat transfer element and the memory block. Such an advantageous arrangement of the heat loss during transport is further reduced.
  • the storage block must remain dimensionally stable in the heat storage even at the desired temperatures, so that in particular the shielding functions are maintained. Only materials with a melting point above the desired temperature range can be used here. There must also be a relatively good heat conduction of the material in order to distribute the energy evenly in the storage block.
  • a preferred embodiment of the heat accumulator is that the storage block is formed of a metal. It has proven to be particularly economical to use iron as the storage material, since the price of iron is much lower than the price of alternative metals, which certainly have greater heat capacity. In a particularly preferred embodiment of the heat accumulator, the storage block is formed of iron.
  • heat accumulator spacers are added between the storage block and the adjacent inner housing (s) or between adjacent surfaces in order to reduce the heat flow.
  • heat storage is designed so that the memory block is thermally separated from the surrounding inner housing by thermal separating elements.
  • the object is also achieved by a method for generating energy in which light reflected from solar collectors is supplied to an absorber attached to the solar collector, with each absorber on the solar collector being connected to and detachable from, transportable heat accumulator, in particular according to one of the previously described type, thermally conductively connected and the absorber due the light reflection supplied solar energy is absorbed by the heat storage.
  • the heat accumulator is decoupled from the solar collector at a given time and transported away for further use.
  • the predetermined time is shortly after sunset.
  • the temperature of the storage block and the temperature of the absorber are measured, the time of Abkoppeine is reached when the temperature of the absorber is equal to or lower than that of the storage block.
  • Another preferred method is that the heat storage after removal transported thermally conductively coupled with a heat transfer medium, in particular water, and heat is released from the heat storage to the heat transfer medium.
  • the heat transfer medium is fed to a heat engine.
  • FIG. 1 shows a solar collector in a possible discharge position for the heat accumulator
  • FIG. 2 shows a solar collector in which the mirror device is oriented horizontally
  • Figure 3 - shows two mobile pedestals, the at a
  • Transfer station are coupled to a heat transfer medium.
  • FIGS 1 and 2 show a solar collector 10 which is firmly anchored in the ground 20.
  • a standpipe 17 is fixedly inserted into a concrete bed 21 fixed in the ground 20.
  • the standpipe 17 is vertical.
  • a holding tube 18 is introduced.
  • the holding tube 18 can be selectively rotated relative to the standpipe 17. With this arrangement, the azimuth of the solar collector 10 is adjusted.
  • a guide tube 19 is fixed perpendicular to this fixed.
  • the support tube 16 is guided, which is arranged rotatably about the common axis of guide tube 19 and support tube 16. In this case, the support tube 16 is rotated relative to the guide tube 19, whereby the elevation of the solar collector 10 is adjusted.
  • the mirror device 14 is attached to the support tube 16 with spacers.
  • the mirror device 14 consists of a support plate and aligned on the support plate aligned mirror tiles, which are aligned so that reflected from the mirror tiles on sunlight an absorber device 13 strikes.
  • the absorber device 13 is fastened to the carrier plate of the mirror device 14 by a support frame 11.
  • the detachable heat accumulator 12 connected to a heat-conducting element 40 is coupled to the absorber device 13. If, for example, a mirror device 14 with a diameter of 8 meters is used, then the absorber device 13 collects the sunlight of about 50 m a mirror surface. In this case, an iron storage block 70 (see Fig. 3) can reach a weight of about 1 ton or more. Therefore, the support frame 11 for the absorber device 13 must be designed to be very robust. In order to place the center of gravity of the solar collector 10 above standpipe 17 and holding tube 18, it is advantageous to equip the solar collector with at least one counterweight 15.
  • the solar collector 10 has been moved to the transfer position.
  • the mirror device 14 is vertical and the absorber device 13 with the heat accumulator 40 connected via a heat-conducting element 40 is inclined to the rail arrangement 30.
  • a transport vehicle can approach as close to the heat accumulator 12, remove it and, for example, transport it to a power plant.
  • FIG. 2 shows that the solar collector 10 is erected. In this position, the absorber device 13 is located with the detachable heat accumulator 12, which is connected via a heat-conducting element 40, above the mirror element. Device 14.
  • FIG. 2 shows that the counterweights 15 are laterally mounted such that they do not hinder the mobility of the solar collector 10 around the standpipe 17.
  • FIG. 3 shows two heat accumulators 12 in section, which are coupled to a heat transport medium 50.
  • the mobile pedestals 60 are only indicated as a line under the heat accumulators 12 as a support surface and coupling between the pedestals, the wheels each being associated with the support surfaces, which are likewise for the sake of simplicity stand directly on the ground 20.
  • the mobile pedestals 60 are preferably guided on a rail arrangement 30.
  • the heat accumulator 12 has an outer housing 125 and, inserted in this, a series of inner housings 121, which are each spaced from each other.
  • this memory block 70 is on lower thermal separating elements 122 and is fixed together with upper thermal separating elements 123 spaced from the inner inner housing 121 in the heat accumulator 12.
  • the interior of the outer housing 125 is evacuated.
  • both the outer housing 125 and the inner housing 121 are perforated by means of a closable opening 124.
  • the outer housing 125 and the inner housing 125 are Housing 121 sealed so that the vacuum can be maintained.
  • FIG. 3 shows a heat-conducting contact between the heat transport element 80 and the heat transfer medium 50. In this figure, a heat transfer from the storage block 70 to the heat transport medium 50 is shown.
  • the heat accumulators are shown schematically in the figure, with the memory block with the dividing elements not being shown for the sake of simplicity in the case of the right heat accumulator.
  • the heat storage 12 according to the invention can be embodied in any desired form. It has proved to be advantageous to design the heat accumulators 12 in a cuboid shape. With this shape, the space between the individual heat accumulators 12 during transport and / or during storage is low and there is less heat loss. It may also be advantageous to carry out the heat accumulators 12 in a cylindrical shape, which reduces the heat radiation. reduced surface of the individual heat storage 12 reduced.
  • the solar systems according to the invention are robust, stable and constructed with simple technology. Since the heat storage and the required transport routes can be designed simply and inexpensively, such solar systems are also suitable for developing countries and can help to cover the energy requirements in these areas.
  • the stored energy can not only be used to generate electricity, but also, for example, for cooking, showering, heating rooms and / or as process heat for industry.
  • the versatile use of such solar systems is underlined by their variable size. These range from individual home appliances to up to 30,000 or even more units, which are intended for example for the central energy supply of a region.

Abstract

The invention relates to a solar installation comprising at least one solar collector (10). Each solar collector (10) comprises a mirror device (14) that collects and reflects sunlight incident thereupon. Each solar collector (10) comprises at least one absorber device (13) that absorbs sunlight reflected from said mirror device (14). Each solar collector (10) additionally comprises a heat reservoir (12) which can be separated from and reconnected to said solar collector (10), and which is connected to the absorber device (13) in a thermally-conductive manner when in the connected state.

Description

SOLARE ANLAGE, WÄRMESPEICHER UND  SOLAR PLANT, HEAT STORAGE AND
VERFAHREN ZUR ENERGIEERZEUGUNO  METHOD FOR ENERGY PRODUCTION
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine solare Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wärmespeicher mit einem Außengehäuse und einem in einem Innenraum des Außen- gehäuses aufgenommenen Speicherblock. The present invention relates to a solar system according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a heat accumulator having an outer housing and a housing received in an interior of the outer housing block.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ener- gieerzeugung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13. Furthermore, the invention relates to a method for generating energy according to the preamble of claim 13.
STAND DER TECHNIK Bei der Nutzung der Sonnenstrahlung zur Energiegewinnung haben sich zwei grundlegende Technologien entwickelt. Bei den Sonnenzellen wird die Sonneneinstrahlung direkt in elektrische Energie gewandelt. Mit einem Wirkungsgrad von unter 20% bei Anwendungen (www.solarserver.de) ist die Aus- beute gering, zumal die Energieerzeugung mit dem Sonnenun- tergang endet. Die Speicherung der elektrischen Energie ist nicht sehr effektiv, was den Wirkungsgrad einer solchen An- lage weiter reduziert. PRIOR ART In the use of solar radiation for energy production, two basic technologies have developed. In solar cells, solar radiation is converted directly into electrical energy. With an efficiency of less than 20% for applications (www.solarserver.de), the yield is low, especially as energy production ends with the sunsets. The storage of electrical energy is not very effective, which further reduces the efficiency of such a system.
Sonnenkollektoren wandeln das Sonnenlicht in Wärme. Sehr populär ist dabei die Erwärmung von Heizungs- bzw. Brauch- wasser in Hauehalten oder das Wasser von Schwimmbädern. Zur Erzeugung von elektrischer Energie oder höherer Prozesswär- me werden die Sonnenstrahlen erst konzentriert und dann eventuell zum Stromerzeuger transportiert. Solar panels convert the sunlight into heat. Very popular is the heating of heating and utility water in Hauehalten or the water of swimming pools. To generate electrical energy or higher process heat, the sun's rays are first concentrated and then possibly transported to the power generator.
Zur Konzentration des Sonnenlichtes gibt es drei gängige Ausführungen: Solartürme, Parabolrinnen und Parabolspiegel. Bei Solartürmen wird das Sonnenlicht direkt oder indirekt von unabhängigen Spiegelflächen auf einen Konzentrator fo- kussiert, der beispielsweise Wasserdampf erzeugt, mit dem eine Turbine angetrieben werden kann (Ivanpah (US) ; Solar- plant (Sevilla (ES) [www.planet-wissen.de] . Da die Tempera- turen recht hoch sind, verfügen solche Anlagen über einen hohen Wirkungsgrad. Solch eine direkte Umsetzung der Wärme in Strom hat den Nachteil, dass in der Regel keine Speicher vorgesehen sind, die die Energie für Zeiten vorhalten, in denen die Sonne nicht scheint. For the concentration of sunlight, there are three common types: solar towers, parabolic troughs and parabolic mirrors. In solar towers, sunlight is focused directly or indirectly from independent mirror surfaces onto a concentrator that generates, for example, steam that can be used to power a turbine (Ivanpah (US); Solarplant (Sevilla (ES) [www.planet-wissen Since the temperatures are quite high, such plants have a high degree of efficiency, and such a direct conversion of the heat into electricity has the disadvantage that as a rule there are no storages which store the energy for times where the sun does not shine.
Parabolrinnen-Kollektoren sind so ausgelegt, dass das Son- nenlicht auf eine Linie fokussiert wird. In diese Linie wird ein Absorber eingebracht, der die Sonnenenergie ein- sammelt. Werden Parabolrinnen-Kollektoren in eine Reihe ge- stellt, kann ein Rohr durch die jeweiligen Fokuslinien ge- legt und ein Absorbermedium durch das Rohr gepumpt werden. Je nach Auslegung kann dieses Medium Wasser sein, wie es in der DE 10 2012 107 353 AI und der DE 10 2013 101 648 AI be- schrieben ist. Es kann auch Thermoöl oder ein geschmolzenes Salzgemisch, wie in der DE 10 2012 103 457 AI offenbart, eingesetzt werden. In der DE 10 2010 023 843 AI und der DE 10 2010 055 997 AI sind als Absorbermedien Luft und andere gasförmige Wärme- träger beschrieben. Die DE 10 2008 048 655 AI offenbart ei- ne Art Rohrpostsystem für Speicherelemente. Die Speicher- elemente enthalten Absorberschichten, so dass sie sich, wenn sie durch die Fokuslinie eines Parabolrinnenkollektors geführt werden, aufheizen. Die Speicherelemente sind rela- tiv klein ausgeführt, da das Speicherelement durch die Rohrpost transportiert werden muss. Parabolic trough collectors are designed so that the sunlight is focused on one line. An absorber is introduced into this line, which collects solar energy. If parabolic trough collectors are placed in a row, a pipe can be laid through the respective focus lines and an absorber medium pumped through the pipe. Depending on the design, this medium can be water, as described in DE 10 2012 107 353 Al and DE 10 2013 101 648 AI. It is also possible to use thermal oil or a molten salt mixture, as disclosed in DE 10 2012 103 457 A1. DE 10 2010 023 843 A1 and DE 10 2010 055 997 A1 describe air and other gaseous heat carriers as absorber media. DE 10 2008 048 655 A1 discloses a type of pneumatic tube system for storage elements. The storage elements contain absorber layers so that they heat up when passed through the focal line of a parabolic trough collector. The memory elements are relatively small because the memory element has to be transported through the pneumatic tube.
Das Absorbermedium wird durch die Rohre gepumpt und einem Dampferzeuger zugeführt, mit dem dann eine Turbine ange- trieben wird. Neben der direkten Stromerzeugung werden in den Systemen auch Wärmespeicher eingesetzt, die während der Sonnenscheinstunden aufgeladen werden, um eine Stromerzeu- gung auch zu einem späteren Zeitpunkt möglich zu machen. So beschreibt die DE 10 2010 055 997 AI ein Speichermedium aus Stein, Kies und/oder Sand, durch das das Absorbermedium Luft geleitet wird und den Speicher auflädt. Zu einem spä- teren Zeitpunkt kann die gespeicherte Wärme abgeholt wer- den, indem wieder Luft durch das Speichermaterial geführt wird. The absorber medium is pumped through the pipes and fed to a steam generator with which a turbine is then driven. In addition to direct power generation, heat storage systems are also used in the systems, which are charged during the sunshine hours in order to make electricity generation possible at a later date. Thus, DE 10 2010 055 997 A1 describes a storage medium made of stone, gravel and / or sand, through which the absorber medium air is passed and charges the memory. At a later point in time, the stored heat can be collected by passing air through the storage material again.
Die DE 10 2012 211 917 AI beschreibt diverse eutektoide Ge- mische, die als Wärmespeichermedien eingesetzt werden kön- nen. Hierbei werden dem Speichermedium Nanopartikel zuge- setzt, die die Fließfähigkeit des Speichermediums bis nahe an den Schmelzpunkt ermöglicht. Die DE 10 2013 211 249 AI beschreibt thermochemische Speicher, bei denen die Wärme in umkehrbare chemische Reaktionen gespeichert wird. Die DE 10 2007 059 617 AI offenbart einen Speicher, dessen Speicher- medium in einem Stahlbehälter gehaltenes Salz ist, das ge- schmolzen wird und die Energie bei der Rekristallisation wieder abgibt. DE 10 2012 211 917 A1 describes various eutectoid mixtures which can be used as heat storage media. In this case, nanoparticles are added to the storage medium, which allows the flowability of the storage medium to close to the melting point. DE 10 2013 211 249 AI describes thermochemical storage in which the heat is stored in reversible chemical reactions. The DE 10 2007 059 617 A1 discloses a reservoir whose storage medium is salt held in a steel container, which is melted and releases the energy during the recrystallization.
Nachteil der Parabolrinnen-Kollektoren ist, dass das Absor- bermedium, das eine höhere Temperatur hat als die Umgebung, in isolierten Leitungen transportiert werden muss. Bei So- laranlagen mit bis zu 50000 Kollektoren werden die Leitun- gen durchaus einige Zehn Kilometer lang. The disadvantage of parabolic trough collectors is that the absorber medium, which has a higher temperature than the environment, must be transported in insulated pipes. For solar systems with up to 50,000 collectors, the lines are quite a few tens of kilometers long.
Im Vergleich zu den beiden vorgenannten Typen ist der Para- bolspiegel vernachlässigt worden. Der Parabolspiegel arbei- tet nicht so effektiv wie die Solartürme, weil die Sammel- fläche kleiner ist und deshalb nicht so hohe Temperaturen erreicht werden. Ebenfalls kann kein Transportrohr für Ab- sorbermedien gelegt werden, da der Fokus ein Punkt und kei- ne Linie ist und somit der Wärmeeintrag zu gering wird. Die DE 10 2009 022 557 AI beschreibt einen Parabolspiegel, bei dem der Spiegel in einzelne ebene Flächen aufgeteilt wird. Die Flächen werden mit einem Anstellwinkel so auf eine ebe- ne Trägerplatte montiert, dass sie alle das einfallende Licht auf eine Absorberfläche reflektieren, die etwas grö- ßer ist als die einzelne Spiegelfläche. Damit wird der Auf- bau des Reflektors um einiges einfacher. Den Absorber bil- det der Erhitzer eines Stirlingmotors, der die Wärme in Be- wegungsenergie wandelt, mit der beispielsweise ein Stromge- nerator angetrieben werden kann. Zur Erhöhung des Wirkungs- grades schlägt man vor, eine Spiegelfläche von 500 m* je Stirlingmotor zu verwenden, was ein stabiles Traggerüst für Spiegel und Stirlingmotor erfordert. Dies lässt eine derar- tige Anlage schwerfällig werden. Compared to the two types mentioned above, the parabolic level has been neglected. The parabolic mirror does not work as effectively as the solar towers, because the collection area is smaller and therefore not so high temperatures are reached. Likewise, no transport tube for absorber media can be placed, since the focus is a point and not a line and thus the heat input is too low. DE 10 2009 022 557 A1 describes a parabolic mirror in which the mirror is divided into individual flat surfaces. The surfaces are mounted on a single support plate with an angle of attack so that they all reflect the incident light onto an absorber surface which is slightly larger than the individual mirror surface. This makes the construction of the reflector a lot easier. The absorber is formed by the heater of a Stirling engine, which converts the heat into kinetic energy with which, for example, a current generator can be driven. To increase the efficiency, it is proposed to use a mirror surface of 500 m * per Stirling engine, which is a stable supporting framework for Mirror and Stirling engine required. This makes such a system cumbersome.
Die DE 10 2012 000 209 AI offenbart einen Sonnenkollektor mit fest installiertem Speicher. Ober Wärmetauscher wird Wasser erwärmt und der Verwendung zugeführt. Sollte der Kollektor nicht genügend Energie liefern, kann die Energie aus einer anderen Quelle eingespeist werden. Die DE 10 2007 035 384 AI offenbart einen stationären Spei- cher, der mit Linsenkollektoren und Absorbern aufgeheizt wird und die Energie bei Bedarf über eine steuerbare Wärme- brücke an einen Wärmetauscher abgegeben wird. Die DE 10 2009 010 358 AI offenbart ein WärmetransportSys- tem, bei dem die irgendwie in einem Absorberbehälter gesam- melte Wärme auf Latentwärmespeicher übertragen wird. Da dies ein kontinuierlich laufender Prozess sein muss, sind die Speichergrößen mit maximal 500 ccm angegeben. Da die Wärmeaufnahme und -abgäbe über die Wandung erfolgt, kann der Wärmespeicher nicht isoliert aufgebaut sein. DE 10 2012 000 209 AI discloses a solar collector with permanently installed memory. Upper heat exchanger is heated water and fed to the use. If the collector does not provide enough energy, the energy can be fed from another source. DE 10 2007 035 384 A1 discloses a stationary storage device which is heated by means of lens collectors and absorbers and, if required, the energy is supplied to a heat exchanger via a controllable heat bridge. DE 10 2009 010 358 A1 discloses a heat transport system in which the heat which has somehow been collected in an absorber vessel is transferred to latent heat storage. Since this must be a continuous process, the memory sizes are specified with a maximum of 500 cc. Since the heat absorption and Abgäbe via the wall, the heat storage can not be isolated.
DIE ERFINDUNG THE INVENTION
Aufgabe der Erfindung ist es, eine solare Anlage, ein Ver- fahren zur Energieerzeugung und einen dafür geeigneten Wär- mespeicher zur Verfügung zu stellen, durch welche komplexe und aufwändige Rohrfördersysteme für Absorbermedien vermie- den werden und die relativ einfach und kostengünstig sind, so dass sie auch in Entwicklungsländern eingesetzt werden können. The object of the invention is to make available a solar system, a process for generating energy and a suitable heat storage device by means of which complex and expensive tube conveying systems for absorber media are avoided and which are relatively simple and inexpensive, so that they can also be used in developing countries.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine solare Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Wärmespeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch ein Verfahren zur Energieerzeugung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The object is achieved by a solar system with the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved with a heat storage with the features of claim 8 and by a method for generating energy with the features of claim 12. Advantageous embodiments are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß hat eine solare Anlage wenigstens einen Sonnenkollektor, wobei jeder Sonnenkollektor eine Spiegel- Vorrichtung aufweist, die darauf eingestrahltes Sonnenlicht sammelt und reflektiert, wobei jeder Sonnenkollektor we- nigstens eine Absorbereinrichtung aufweist, die von der Spiegelvorrichtung reflektiertes Sonnenlicht absorbiert, wobei jeder Sonnenkollektor ferner einen vom Sonnenkollek- tor abtrennbaren Wärmespeicher aufweist, welcher im ange- schlossenen Zustand in Wärmeleitverbindung mit der Absor- bereinrichtung steht. According to the invention, a solar system has at least one solar collector, each solar collector having a mirror device which collects and reflects sunlight incident thereon, each solar collector having at least one absorber absorbing sunlight reflected by the mirror device, each solar collector further comprising one of the solar collectors Solar collector has separable heat storage, which is in the connected state in Wärmeleitverbindung with the absorber bereinrichtung.
Die Spiegelvorrichtung kann insbesondere als Parabolspiegel ausgebildet sein, bzw. als Spiegelvorrichtung mit einem Punktfokus. Die Absorbereinrichtung ist dann bevorzugt im Fokus der Spiegelvorrichtung angeordnet, so dass sie maxi- mal konzentriertes Sonnenlicht aufnehmen kann. The mirror device can in particular be designed as a parabolic mirror, or as a mirror device with a point focus. The absorber device is then preferably arranged in the focus of the mirror device, so that it can absorb maximum concentrated sunlight.
Der Wärmespeicher ist bevorzugt mit dem Kollektor lösbar verbunden, so dass er vom Kollektor, insbesondere vom Ab- sorber abgetrennt und wieder an diesem bevorzugt unbeweg- lich angebracht bzw. montiert werden kann. The heat accumulator is preferably detachably connected to the collector, so that it is separated from the collector, in particular by the collector. Sorber can be separated and re-attached to this preferably immovable or can be mounted.
Mit einem abnehmbaren Wärmespeicher läset sich die gesam- melte Sonnenenergie auch nutzen, wenn die Sonne nicht scheint. So können beispielsweise die abgetrennten Wärme- speicher einer zentralen Verwertungsstelle, wie einer Elek- trizitätserzeugungsanlage zugeführt werden. Der Transport kann mit Fahrzeugen erfolgen, deren Technologie und Infra- struktur lange bekannt ist und auch in Entwicklungsländern eingesetzt wird. Bei einer solchen Anordnung ist kein kilo- meterlanges Leitungssystem zwischen einzelnen Sonnenkolle- ktoren und einer Verwertungsstelle notwendig. Zumal die Leitungen wegen der Sonnennachführung mit Gelenken versehen werden müssten. Des Weiteren müssten derartige Leitungen isoliert werden, damit beim Transport die gesammelte Ener- gie nicht zumindest teilweise wieder verloren geht. Auch müsste je nach verwendetem Wärmeträgermedium eine Drucklei- tung installiert werden, oder, wenn ein flüssiges Metall verwendet wird, um hohe Temperaturen des Mediums zu errei- chen, ein Notheizsystem installiert werden, damit der Wär- meträger bei fehlendem Sonnenschein nicht erstarrt und die Transportleitungen dadurch unbrauchbar macht. Ein einfaches Transportsystem mit abtrennbaren Wärmespeichern läset sich auch dort einsetzen, wo Wartungszuverlässigkeit nicht immer gegeben ist. With a removable heat storage, solar energy can also be used when the sun is not shining. For example, the separated heat accumulators can be supplied to a central recycling point, such as an electricity generating plant. Transport can take place with vehicles whose technology and infrastructure have long been known and are also used in developing countries. With such an arrangement, there is no need for a kilometer-long pipeline system between individual solar collectors and a recycling center. Especially since the lines would have to be provided because of sun tracking with joints. Furthermore, such lines would have to be insulated so that the collected energy is not lost at least partially during transport. Depending on the heat transfer medium used, a pressure line would also have to be installed, or if a liquid metal is used to achieve high temperatures of the medium, an emergency heating system would have to be installed so that the heat transfer medium would not solidify in the absence of sunshine and the transport lines makes it useless. A simple transport system with separable heat accumulators can also be used where maintenance reliability is not always available.
Damit die reflektierten Strahlen immer die Absorbereinrich- tung treffen, sollte die Sonne immer die gleiche Position relativ zur Spiegelvorrichtung haben. Vorzugsweise wird die Spiegelvorrichtving der Sonne nachgeführt. In einer bevor- zugten Ausführungsform wird die Spiegelvorrichtung zweiach- sig der Sonne nachgeführt, sowohl nach dem Tageslauf als auch nach dem jahreszeitlichen Sonnenstand. Die Anordnung der Drehachsen ist dabei im Prinzip beliebig, doch haben sich zwei Systeme als bevorzugt herausgestellt. Eine der bevorzugten Ausführungsformen hat eine senkrechte Drehach- se, auf der eine hierzu senkrechte, in der Waagerechten verlaufende zweite Drehachse angeordnet ist. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform kann die Lastverteilung gut austariert werden. Bevorzugt wird der Schwerpunkt der sola- ren Anlage auf die senkrechte Drehachse angeordnet, so dass nicht zusätzliche Lasten durch die Bewegungen abgefangen werden müssen. Bei dieser Ausführungsform wird der Azimut durch die senkrechte Drehachse und die Elevation durch die waagerechte Drehachse gesteuert. Beide Drehbewegungen müs- sen bei dieser Ausführungsform aufeinander abgestimmt wer- den, wenn sie dem Lauf der Sonne folgen. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform steht die im Boden verankerte Drehachse nicht senkrecht, sondern sie läuft parallel zur Drehachse der Erde; die zweite Drehach- se, mit der der jahreszeitliche Sonnenstand eingestellt wird, steht senkrecht zu dieser Achse. Im Rahmen der Genau- igkeit ist es ausreichend, wenn täglich die Deklination, der jahreszeitliche Sonnenstand eingestellt wird. Dem Ta- gesverlauf der Sonne folgt die solare Anlage dann allein durch die Drehung der zur Drehachse der Erde parallelen Achse. Damit wird die Steuerung der Anlage sehr verein- facht. Die solare Anlage kann mit einem Sonnenkollektor betrieben werden, wenn das Einsammeln der Wärme und deren Nutzung zeitlich und/oder räumlich voneinander getrennt werden soll. Bei einer solaren Anlage mit mehreren Sonnenkollekt- oren, muss die Abnahme/der Austausch der abtrennbaren Wär- mespeicher organisiert und eine Infrastruktur für den Transport geschaffen werden. Bei kleinen Anlagen kann es durchaus ausreichend sein, für den Transport der vom Son- nenkollektor abgenommenen Wärmespeicher eine Zugmaschine mit zwei/drei Anhängern zu verwenden. Bei mittelgroßen oder noch größeren Anlagen gibt es hierbei logistische Probleme. Die Zahl der Gespanne nimmt zu und der Ablauf wird unüber- sichtlicher und zeitaufwändiger. Bei größeren und großen solaren Anlagen kann es vorteilhaft sein, die Sonnenkollektoren in wenigstens einer Reihe anzu- ordnen, wobei entlang jeder Reihe eine Schienenanordnung entlang geführt ist. Die Reibung von schienengebundenen Fahrzeugen ist gegenüber von nicht-schienengebundenen Fahr- zeugen sehr gering, so dass bei gleichem Energieaufwand we- sentlich mehr Lasten bewegt werden können. So kann bei ei- ner Schienenanordnung mit gleichem Energieaufwand eine grö- ßere Anzahl von Sonnenkollektoren bedient werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist zu diesem Zweck die Anla- ge auf der Schienenanordnung angeordnete fahrbare Untersät- ze auf, welche dazu ausgelegt sind, jeweils wenigstens ei- nen der Wärmespeicher aufzunehmen und zu transportieren. Bei einer weiteren bevorzugten Aueführungsform ist der fahrbare Untersatz für jeweils einen Wärmespeicher ausge- legt. Damit ist der Transportverbund sehr variabel zusam- mensteilbar und kann beispielsweise unmittelbar der Länge einer Sonnenkollektorenreihe angepasst werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein fahrbarer Un- tersatz dazu ausgelegt, mehrere Wärmespeicher aufzunehmen. Hierdurch wird beispielsweise die Anzahl der Achsen in ei- nem Verbund herabgesetzt und damit Reibung vermindert. Bei einer Schienenanordnung ist der Abstand von einem Trans- portfahrzeug zu einem Sonnenkollektor vorgegeben und repro- duzierbar. Somit kann das Einsammeln der Wärmespeicher bei einer derartigen Anlage wesentlich weiter automatisiert werden. In order for the reflected rays to always hit the absorber device, the sun should always have the same position relative to the mirror device. Preferably, the Spiegelvorrichtving the sun tracked. In a preferred embodiment, the mirror device is dual-tracked to the sun, both after the day's run and according to the seasonal position of the sun. The arrangement of the axes of rotation is in principle arbitrary, but two systems have been found to be preferred. One of the preferred embodiments has a vertical axis of rotation on which a second axis of rotation perpendicular thereto and running in the horizontal direction is arranged. In this advantageous embodiment, the load distribution can be well balanced. Preferably, the center of gravity of the solar system is arranged on the vertical axis of rotation, so that no additional loads have to be absorbed by the movements. In this embodiment, the azimuth is controlled by the vertical axis of rotation and the elevation by the horizontal axis of rotation. Both rotational movements must be coordinated in this embodiment, if they follow the course of the sun. In a second preferred embodiment, the axis of rotation anchored in the ground is not vertical, but it runs parallel to the axis of rotation of the earth; The second axis of rotation, with which the seasonal position of the sun is set, is perpendicular to this axis. Within the bounds of accuracy, it is sufficient if the declination, the seasonal position of the sun, is set every day. The solar system then follows the daytime course of the sun solely by the rotation of the axis parallel to the axis of rotation of the earth. This makes the control of the system very easy. The solar system can be operated with a solar collector, if the collection of heat and their use in time and / or space to be separated. In the case of a solar system with several solar collectors, the acceptance / replacement of the separable heat storage must be organized and an infrastructure created for the transport. In the case of small installations, it may be sufficient to use a tractor with two / three trailers for transporting the heat accumulators removed from the solar collector. For medium-sized or even larger plants there are logistical problems. The number of teams is increasing and the process is becoming more confusing and time-consuming. For larger and larger solar systems, it may be advantageous to arrange the solar panels in at least one row, with a rail arrangement being guided along each row. The friction of rail-bound vehicles is very low compared to non-rail-bound vehicles, so that significantly more loads can be moved with the same energy consumption. Thus, with a rail arrangement with the same energy expenditure, a larger number of solar collectors can be operated. In a preferred embodiment, for this purpose, the system has arranged on the rail arrangement movable Untersät- ze, which are adapted to each at least one of the heat storage to receive and transport. In a further preferred embodiment, the mobile pedestal is designed for one heat accumulator each. The transport network is thus very variable. subdivided and can for example be adapted directly to the length of a row of solar panels. In a further preferred embodiment, a mobile subset is designed to accommodate a plurality of heat accumulators. As a result, for example, the number of axes in a composite is reduced, thereby reducing friction. With a rail arrangement, the distance from a transport vehicle to a solar collector is predetermined and reproducible. Thus, the collection of the heat storage can be automated much more in such a system.
Die Wärmespeicher werden zur Nutzung der gespeicherten Wär- me an ein Kraftwerk geliefert. In einer vorteilhaften Aus- führungsform weist die solare Anlage ein mit der Schienen- anordnung verbundenes Kraftwerk auf. In dem Kraftwerk kann die Wärme aus den Wärmespeichern beispielsweise in einen Dampferzeuger eingespeist werden, wobei der Dampf dazu ge- nutzt wird, eine Turbine zur Stromerzeugung anzutreiben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist bei der solaren Anla- ge das Verhältnis von Sonnenkollektoren und Turbinenleis- tung so ausgelegt, dass die geerntete Wärmemenge ausrei- chend ist, die Turbine 24 Stunden zu betreiben. In einer besonders bevorzugten Ausführung der solaren Anlage ist die geerntete Wärmemenge geeignet, die Turbine 48 Stunden zu betreiben, um Schlechtwetterphasen überbrücken zu können. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die geerntete Wärmemenge geeignet, die Turbine weit länger als 48 Stunden zu betreiben. Die entleerten Wärmespeicher werden zu den Sonnenkollekt- oren zurücktransportiert und wieder an diesen angeschlos- sen. Es ist dabei sinnvoll, ein Fahrzeug einzusetzen, dass die Wärmespeicher an die Sonnenkollektoren ankoppelt. Bei der bevorzugten Ausführungsform mit der Schienenanordnung ist es sinnvoll, wenn die solare Anlage wenigstens ein Schienenfahrzeug aufweist, das dazu ausgelegt ist, die Wär- mespeicher von den Sonnenkollektoren aufzunehmen und/oder an die Sonnenkollektoren zu übergeben. Das Aufhängen der Wärmespeicher an die Sonnenkollektoren kann so erfolgen wie es oben beschrieben wird. Es ist aber auch möglich, die Schienenfahrzeuge mit entleerten Wärmespeichern zu den Son- nenkollektoren zu fahren und bei der Abnahme der gefüllten Wärmespeicher einen leeren wieder anzubringen. Diese Vorge- hensweise wäre besonders vorteilhaft, wenn im Laufe des Ta- ges ein Austausch der Wärmespeicher stattfinden würde. Durch diese Vorgehensweise wird die Außerbetriebnahme des Sonnenkollektors durch den Austausch des Wärmespeichers kurz. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wärme- Speicher so ausgelegt, die vom Kollektor gesammelte Tages- menge anWärme speichern zu können. Somit wird der Austausch der Wärmespeicher auf die Zeit nach Sonnenuntergang verlegt und es führt zu keinen Ausfallzeiten des Kollektors durch den Austausch der Wärmespeicher. The heat accumulators are supplied to a power plant to use the stored heat. In an advantageous embodiment, the solar system has a power station connected to the rail arrangement. In the power plant, for example, the heat from the heat accumulators can be fed into a steam generator, the steam being used to drive a turbine to generate electricity. In a preferred embodiment, in the solar system, the ratio of solar collectors and turbine power is designed so that the amount of heat harvested is sufficient to operate the turbine for 24 hours. In a particularly preferred embodiment of the solar system, the amount of heat harvested is suitable for operating the turbine for 48 hours, in order to be able to bridge bad weather phases. In another particularly preferred embodiment, the amount of heat harvested is capable of operating the turbine for well over 48 hours. The emptied heat accumulators are transported back to the solar collectors and reconnected to them. It makes sense to use a vehicle that couples the heat storage to the solar panels. In the preferred embodiment with the rail arrangement, it makes sense if the solar system has at least one rail vehicle which is designed to receive the heat storage from the solar panels and / or to transfer to the solar panels. The hanging of the heat storage to the solar panels can be done as described above. However, it is also possible to drive the rail vehicles with emptied heat accumulators to the solar collectors and to replace the filled heat accumulators with an empty one again. This procedure would be particularly advantageous if an exchange of the heat storage would take place during the course of the day. By this procedure, the decommissioning of the solar collector by the replacement of the heat storage is short. In a preferred embodiment, the heat accumulator is designed to be able to store the amount of heat collected by the collector to heat. Thus, the replacement of the heat storage is postponed to the time after sunset and it leads to no downtime of the collector by replacing the heat storage.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Wärmetauscher nach Sonnenuntergang ausgetauscht. Dazu ist der Sonnenkol- lektor in eine Obergabe- oder Aufnahmeposition verschwenk- bar, so dass der Wärmespeicher sich im Bereich der Schie- nenanordnung befindet und dort von einem Schienenfahrzeug aufgenommen oder von diesem an den Sonnenkollektor überge- ben werden kann. Je länger ein Transportverbund wird, desto schwieriger wird es für eine Arbeitsmaschine, die die Ober- gabe der Wärmespeicher von dem Sonnenkollektor oder dorthin durchführt, in dem Transportverbund integriert zu sein. Bei einer Sonnenkollektorreihe von beispielsweise 50 Sonnenkol- lektoren oder noch mehr, muss der Ausleger der Arbeitsma- schine groß und damit sehr stabil gebaut werden, so dass die Arbeitsmaschine dadurch unhandlich und schwerfällig wird. Hier ist es durchaus von Vorteil, wenn die Arbeitsma- schine sich unabhängig vom Transportverband bewegen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist parallel zu der Schienenanordnung für den Transport der Wärmespeicher eine Schienenanordnung geführt, auf der sich die Arbeitsmaschine bewegt. So kann die Arbeitsmaschine in unmittelbare Nähe des Sonnenkollektors gebracht werden, um den Wärmespeicher von diesem abzunehmen oder an diesem anzubringen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ragt die Arbeitsma- schine über den Transportverbund hinweg und stützt sich auf eine Schienenanordnung, deren Strang jeweils rechts und links der Schienenanordnung für den Transportverbund ver- läuft. In einer derartigen Anordnung steht die Arbeitsma- schine recht breit und damit sehr stabil. Der Wärmspeicher soll verschiedenen Randbedingungen genü- gen: Unter anderem soll er über eine große Speicherkapazi- tät verfügen; er soll kompakt sein, damit er gut transpor- tiert werden kann; das Temperaturniveau soll hoch sein; die Wärmeverluste sollen gering sein; der Preis eines Wärme- speichere soll nicht zu hoch sein. Der Wärmespeicher soll dafür geeignet sein, die vom Sonnen- kollektor gesammelte Sonnenenergie zu speichern. Bevorzugt soll die Speicherkapazität so groß sein, dass der Wärme- speicher die gesammelte Sonnenenergie eines ganzen Tages speichert, so dass er erst nach Sonnenuntergang abgenommen und dem Kraftwerk zur Energiegewinnung zugeführt werden kann. Die Größe der Speicherkapazität richtet sich dabei nach der Größe der Spiegelvorrichtung. Auf der einen Seite darf der Speicher kein zu großes Volu- men haben, um im angeschlossenen Zustand an den Sonnenkol- lektor keinen zu großen Windwideretand zu bieten, der höhe- re Anforderungen an die Stabilität des Tragegestells des Sonnenkollektors stellen würde. Des Weiteren bedeutet eine kompakte Bauweise des Wärmespeichers auch einen geringen Platzbedarf des Wärmespeichers beim Transport zum und vom Kraftwerk. In a preferred embodiment, the heat exchanger is replaced after sunset. For this purpose, the solar collector can be pivoted into a top feed or receiving position so that the heat accumulator is located in the region of the rail arrangement and there by a rail vehicle or can be transferred from this to the solar collector. The longer a transport network becomes, the more difficult it becomes for a work machine that performs the transfer of the heat accumulators from or to the solar collector to be integrated in the transport network. With a solar array of, for example, 50 solar collec- tors or even more, the boom of the working machine has to be made large and thus very stable, so that the working machine becomes unwieldy and cumbersome. Here it is quite an advantage if the machine can move independently of the transport association. In a preferred embodiment, a rail arrangement is guided parallel to the rail arrangement for the transport of the heat accumulator, on which the working machine moves. Thus, the working machine can be placed in the immediate vicinity of the solar collector to remove the heat storage of this or attaching to this. In a further preferred embodiment, the working machine protrudes beyond the transport composite and is supported by a rail arrangement, the strand of which runs in each case to the right and left of the rail arrangement for the transport network. In such an arrangement, the machine is quite wide and thus very stable. The heat accumulator should meet a variety of boundary conditions: among other things, it should have a large storage capacity; it should be compact, so that it can be transported well; the temperature level should be high; the heat losses should be low; the price of a heat storage should not be too high. The heat accumulator should be suitable for storing the solar energy collected by the solar collector. Preferably, the storage capacity should be so large that the heat storage stores the collected solar energy of a full day, so that it can be removed only after sunset and fed to the power plant for energy. The size of the storage capacity depends on the size of the mirror device. On the one hand, the store must not have too large a volume in order not to offer, when connected to the solar collec- tor, a too large wind resistance, which would place greater demands on the stability of the support frame of the solar collector. Furthermore, a compact design of the heat storage also means a small footprint of the heat storage during transport to and from the power plant.
Aus der Thermodynamik ist bekannt, dass je höher der Tempe- raturunterschied eines Arbeitsgases vor und nach der Ar- beitsmaschine ist, desto höher ist auch der Wirkungsgrad der Arbeitsmaschine. Das Ziel des Wärmespeichers sollte es sein, die gespeicherte Wärmemenge auf einem hohen Tempera- turniveau vorzuhalten. Ein bevorzugter Temperaturbereich liegt zwischen 400 und 1200°C, ein besonders bevorzugter Temperaturbereich liegt zwischen 600 und 1000°C, ein ganz besonders bevorzugter Temperaturbereich liegt zwischen 700 und 950eC. Bei solchen Temperaturbereichen ist der Wärmeverlust gegen- über der Umgebung hoch. Neben der Wärmestrahlung wird auch Konvektion zu einer Abkühlung führen. Luft wird sich am Speicherblock aufheizen und aufsteigen. Dabei zieht die aufsteigende Luft weitere Luft nach, so dass sich ein Kühl- strom aufbaut. Auch der Kontakt zu anderen Materialien wird zu einem Wärmeverlust führen. Hier ist es vorteilhaft, den eigentlichen Wärmeblock von der Umgebung abzuschirmen und in ein abschirmendes Gehäuse zu setzen. Die Konvektion in dem Gehäuse wird dadurch unterdrückt, indem das Gehäuse evakuiert wird. Bei großen Temperaturunterschieden hat die Wärmestrahlung einen großen Anteil am Wärmeverlust. Diese kann durch ein oder mehrere Innengehäuse verringert werden, da diese eine Zwischentemperatur annehmen und somit die Wärmeabstrahlung nach außen verringern. Ein erfindungsgemä- ßer Wärmespeicher besteht aus einem Außengehäuse und einem in einem Innenraum des Außengehäuses aufgenommenen Spei- cherblock, wobei im Außengehäuse ein oder mehrere den Spei- cherblock umschließende Innengehäuse vorgesehen sind, wobei zwischen der Innenwand eines der Gehäuse und der Außenwand des jeweils benachbarten Innengehäuses ein Vakuum ausgebil- det ist. It is known from thermodynamics that the higher the temperature difference of a working gas before and after the work machine, the higher the efficiency of the working machine. The aim of the heat accumulator should be to maintain the stored heat quantity at a high temperature level. A preferred temperature range is between 400 and 1200 ° C, a particularly preferred temperature range is between 600 and 1000 ° C, a most preferred temperature range is between 700 and 950 e C. At such temperature ranges, the heat loss to the environment is high. In addition to the heat radiation, convection will lead to a cooling. Air will heat up and rise on the memory block. The rising air draws in more air so that a cooling flow builds up. Even contact with other materials will lead to heat loss. Here it is advantageous to shield the actual heat block from the environment and put in a shielding housing. The convection in the housing is thereby suppressed by evacuating the housing. At large temperature differences, the heat radiation has a large share of the heat loss. This can be reduced by one or more inner housing, as they assume an intermediate temperature and thus reduce the heat radiation to the outside. A heat accumulator according to the invention consists of an outer housing and a storage block accommodated in an inner space of the outer housing, one or more inner housings enclosing the accumulator block being provided in the outer housing, one of the housings and the outer wall of the respectively adjacent inner housing being between the inner wall a vacuum is formed.
Die Hauptfunktion des Wärmespeichers besteht darin, Wärme aufzunehmen, diese zu speichern und bei Bedarf wieder abzu- geben. Hierzu muss der Wärmeblock mit dem Absorber des Son- nenkollektors in Kontakt treten, um die Wärmeenergie aufzu- nehmen, und im Kraftwerk mit dem Wärmetransportmedium, um die gespeicherte Wärme wieder abzugeben. Zu diesem Zweck muss die Isolierung des Wärmeblocks durchbrochen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das durch einen Wär- mespeicher erreicht, bei dem das oder die Innengehäuse und das Außengehäuse eine gemeinsame, verschließbare Öffnung zur Aufnahme eines Wärmetransportelements aufweisen. The main function of the heat accumulator is to absorb heat, store it and release it when needed. For this purpose, the heat block must come into contact with the absorber of the solar collector in order to absorb the thermal energy, and in the power plant with the heat transport medium, in order to release the stored heat again. For this purpose, the insulation of the heat block must be broken. In In a preferred embodiment this is achieved by a heat accumulator in which the inner housing (s) and the outer housing have a common, closable opening for receiving a heat transfer element.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die gemeinsame Öffnung so ausgestaltet, dass eine Wandung der Öffnung die einzelnen Gehäuse vakuumdicht verbindet. Ein Wärmetrans- portelement, das mit der einen Seite direkten Kontakt mit dem Speicherblock hat ist ebenfalls vakuumdicht in die Wan- dung eingefügt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausfüh- rungsform ist ein Verschluss zwischen dem Wärmetransport- element und dem Außengehäuse eingebracht und er verschließt die Öffnung während des Transports. Sowohl das Wärmeleit- element des Absorbers als auch ein Wärmetransportelement des Kraftwerks treten mit dem Wärmetransportelement in Kon- takt, um den Speicherblock zu befüllen bzw. zu entleeren. In an advantageous embodiment, the common opening is designed so that a wall of the opening connects the individual housing vacuum-tight. A heat transfer element, which has direct contact with the storage block on one side, is also inserted in a vacuum-tight manner into the wall. In a further advantageous embodiment, a closure between the heat transport element and the outer housing is introduced and it closes the opening during transport. Both the heat-conducting element of the absorber and a heat transport element of the power plant come into contact with the heat transport element in order to fill or empty the reservoir block.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Wärmetrans- portelement durch beispielsweise eine Feder vom Speicher- block getrennt. Nur beim Befüllen bzw. beim Entleeren wird das Wärmetransportelement an den Speicherblock gepresst und stellt somit eine Wärmeleitbrücke zwischen dem Wärmetrans- portelement und dem Speicherblock her. Durch eine derartige vorteilhafte Anordnung wird der Wärmeverlust beim Transport noch weiter verringert. In a preferred embodiment, the heat transport element is separated from the storage block by, for example, a spring. Only when filling or when emptying the heat transfer element is pressed against the storage block and thus establishes a Wärmeleitbrücke between the heat transfer element and the memory block. Such an advantageous arrangement of the heat loss during transport is further reduced.
Der Speicherblock muss in dem Wärmespeicher auch bei den angestrebten Temperaturen formstabil bleiben, damit insbe- sondere die Abschirmfunktionen aufrechterhalten werden. Hier können nur Materialien verwendet werden, deren Schmelzpunkt oberhalb des angestrebten Temperaturbereichs liegen. Ebenfalls muss eine relativ gute Wärmeleitung des Materials gegeben sein, um die Energie gleichmäßig im Spei- cherblock zu verteilen. Eine bevorzugte Ausführungsform des Wärmespeichere besteht darin, dass der Speicherblock aus einem Metall gebildet ist. Es hat sich als besonders ökono- misch erwiesen, als Speichermaterial Eisen zu verwenden, da der Preis von Eisen wesentlich geringer ist, als der Preis von alternativen Metallen, die durchaus Über eine größere Wärmekapazität verfügen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Wärmespeichers ist der Speicherblock aus Eisen gebildet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Wärme- speichers sind zwischen dem Speicherblock und dem benach- barten Innengehäuse(n) bzw. zwischen benachbarten Flächen Abstandshalter gefügt, um den Wärmefluss zu verringern. In einer besonders vorteilhaften Ausführungeform ist der Wär- mespeicher so ausgelegt, dass der Speicherblock von dem ihn umgebenden Innengehäuse durch thermische Trennelemente thermisch getrennt ist. The storage block must remain dimensionally stable in the heat storage even at the desired temperatures, so that in particular the shielding functions are maintained. Only materials with a melting point above the desired temperature range can be used here. There must also be a relatively good heat conduction of the material in order to distribute the energy evenly in the storage block. A preferred embodiment of the heat accumulator is that the storage block is formed of a metal. It has proven to be particularly economical to use iron as the storage material, since the price of iron is much lower than the price of alternative metals, which certainly have greater heat capacity. In a particularly preferred embodiment of the heat accumulator, the storage block is formed of iron. In a further preferred embodiment of the heat accumulator spacers are added between the storage block and the adjacent inner housing (s) or between adjacent surfaces in order to reduce the heat flow. In a particularly advantageous embodiment of the heat storage is designed so that the memory block is thermally separated from the surrounding inner housing by thermal separating elements.
Die Lösung der Aufgabe besteht ebenfalls in einem Verfahren zur Energieerzeugung, bei welchem von Sonnenkollektoren re- flektiertes Licht einem am Sonnenkollektor angebrachten Ab- sorber zugeführt wird, wobei mit jedem Absorber am Sonnen- kollektor ein an- und abkoppelbarer, transportabler Wärme- speicher, insbesondere nach einer der vorher beschriebenen Art, wärmeleitend verbunden und die dem Absorber infolge der Lichtreflexion zugeführte Sonnenenergie vom Wärmespei- cher aufgenommen wird. The object is also achieved by a method for generating energy in which light reflected from solar collectors is supplied to an absorber attached to the solar collector, with each absorber on the solar collector being connected to and detachable from, transportable heat accumulator, in particular according to one of the previously described type, thermally conductively connected and the absorber due the light reflection supplied solar energy is absorbed by the heat storage.
In einem bevorzugten Verfahren wird der Wärmespeicher zu einem vorgegebenen Zeitpunkt vom Sonnenkollektor abgekop- pelt und zur weiteren Verwendung abtransportiert. Bei einem besonders bevorzugten Verfahren ist der vorgegebene Zeit- punkt kurz nach dem Sonnenuntergang. In einem weiteren be- vorzugten Verfahren werden die Temperatur des Speicher- blocke und die Temperatur des Absorbers gemessen, wobei der Zeitpunkt des Abkoppeine erreicht ist, wenn die Temperatur des Absorbers gleich oder niedriger ist als die des Spei- cherblocks. Ein weiteres bevorzugtes Verfahren besteht darin, dass der Wärmespeicher nach dem Abtransportieren wärmeleitend mit einem Wärmetransportmedium, insbesondere Wasser, gekoppelt und Wärme aus dem Wärmespeicher an das Wärmetransportmedium abgegeben wird. Ein weiteres, besonders bevorzugtes Verfah- ren besteht darin, dass das Wärmetransportmedium einer Wär- mekraftmaschine zugeführt wird. In a preferred method, the heat accumulator is decoupled from the solar collector at a given time and transported away for further use. In a particularly preferred method, the predetermined time is shortly after sunset. In a further preferred method, the temperature of the storage block and the temperature of the absorber are measured, the time of Abkoppeine is reached when the temperature of the absorber is equal to or lower than that of the storage block. Another preferred method is that the heat storage after removal transported thermally conductively coupled with a heat transfer medium, in particular water, and heat is released from the heat storage to the heat transfer medium. A further, particularly preferred method is that the heat transfer medium is fed to a heat engine.
KURZBESCHREIBÜNG DER ZEICHDNGSABBILDUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Anhand der Figuren soll die Erfindung an Ausführungebei- spielen näher erläutert werden. With reference to the figures, the invention will be explained in more detail in Ausführungsbei games.
Figur 1 - zeigt einen Sonnenkollektor in einer mögli- chen Abgabeposition für den Wärmespeicher, Figur 2 - zeigt einen Sonnenkollektor, bei dem die Spiegelvorrichtung waagerecht ausgerichtet ist, FIG. 1 shows a solar collector in a possible discharge position for the heat accumulator; FIG. 2 shows a solar collector in which the mirror device is oriented horizontally;
Figur 3 - zeigt zwei fahrbare Untersätze, die an einer  Figure 3 - shows two mobile pedestals, the at a
Übergabestation an ein Wärmetransportmedium angekoppelt sind.  Transfer station are coupled to a heat transfer medium.
BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Sonnenkollektor 10, der fest im Boden 20 verankert ist. Hierzu ist ein Standrohr 17 fest in ein im Boden 20 befestigtes Betonbett 21 eingefügt. In dieser Ausführungsform steht das Standrohr 17 senkrecht. Über dieses Standrohr 17 ist koaxial ein Halterohr 18 ange- bracht. Das Halterohr 18 kann gezielt gegenüber dem Stand- rohr 17 gedreht werden. Mit dieser Anordnung wird der Azi- mut des Sonnenkollektors 10 eingestellt. An dem Halterohr 18 ist senkrecht zu diesem fest ein Führungsrohr 19 befes- tigt. In dem Führungsrohr 19 wird das Tragerohr 16 geführt, das um die gemeinsame Achse von Führungsrohr 19 und Trage- rohr 16 drehbar angeordnet ist. Dabei wird das Tragerohr 16 gegenüber dem Führungsrohr 19 gesteuert verdreht, womit die Elevation des Sonnenkollektors 10 eingestellt wird. Figures 1 and 2 show a solar collector 10 which is firmly anchored in the ground 20. For this purpose, a standpipe 17 is fixedly inserted into a concrete bed 21 fixed in the ground 20. In this embodiment, the standpipe 17 is vertical. About this standpipe 17 coaxially a holding tube 18 is introduced. The holding tube 18 can be selectively rotated relative to the standpipe 17. With this arrangement, the azimuth of the solar collector 10 is adjusted. On the holding tube 18, a guide tube 19 is fixed perpendicular to this fixed. In the guide tube 19, the support tube 16 is guided, which is arranged rotatably about the common axis of guide tube 19 and support tube 16. In this case, the support tube 16 is rotated relative to the guide tube 19, whereby the elevation of the solar collector 10 is adjusted.
An dem Tragerohr 16 ist mit Abstandshaltern die Spiegelvor- richtung 14 angebracht. Die Spiegelvorrichtung 14 besteht aus einer Trägerplatte und auf der Trägerplatte befestigte, ausgerichtete Spiegelkacheln, die so ausgerichtet sind, dass von den Spiegelkacheln reflektiertes Sonnenlicht auf eine Absorbereinrichtung 13 trifft. Die Absorbereinrichtung 13 ist durch ein Tragegestell 11 an der Trägerplatte der Spiegelvorrichtung 14 befestigt. An die Absorbereinrichtung 13 ist der mit einem Wärmeleit- element 40 verbundene, abnehmbare Wärmespeicher 12 angekop- pelt. Wird beispielsweise eine Spiegelvorrichtung 14 mit einem Durchmesser von 8 Metern verwendet, so sammelt die Absorbereinrichtung 13 das Sonnenlicht von etwa 50 ma Spie- gelfläche ein. Dabei kann ein Speicherblock 70 (s. Fig.3) aus Eisen ein Gewicht von etwa 1 t oder mehr erreichen. Da- her muss das Tragegestell 11 für die Absorbereinrichtung 13 sehr robust ausgelegt werden. Um den Schwerpunkt des Son- nenkollektors 10 oberhalb von Standrohr 17 und Halterohr 18 zu platzieren, ist es vorteilhaft, den Sonnenkollektor mit mindestens einem Gegengewicht 15 auszustatten. The mirror device 14 is attached to the support tube 16 with spacers. The mirror device 14 consists of a support plate and aligned on the support plate aligned mirror tiles, which are aligned so that reflected from the mirror tiles on sunlight an absorber device 13 strikes. The absorber device 13 is fastened to the carrier plate of the mirror device 14 by a support frame 11. The detachable heat accumulator 12 connected to a heat-conducting element 40 is coupled to the absorber device 13. If, for example, a mirror device 14 with a diameter of 8 meters is used, then the absorber device 13 collects the sunlight of about 50 m a mirror surface. In this case, an iron storage block 70 (see Fig. 3) can reach a weight of about 1 ton or more. Therefore, the support frame 11 for the absorber device 13 must be designed to be very robust. In order to place the center of gravity of the solar collector 10 above standpipe 17 and holding tube 18, it is advantageous to equip the solar collector with at least one counterweight 15.
In der Figur 1 ist der Sonnenkollektor 10 in die Über- gabeposition gefahren worden. Die Spiegelvorrichtung 14 steht senkrecht und die Absorbereinrichtung 13 mit dem über einem Wärmeleitelement 40 verbundenen Wärmespeicher 12 ist der Schienenanordnung 30 zugeneigt. Ein Transportfahrzeug kann so nahe an den Wärmespeicher 12 heranfahren, diesen abnehmen und beispielsweise zu einem Kraftwerk transportie- ren. In FIG. 1, the solar collector 10 has been moved to the transfer position. The mirror device 14 is vertical and the absorber device 13 with the heat accumulator 40 connected via a heat-conducting element 40 is inclined to the rail arrangement 30. A transport vehicle can approach as close to the heat accumulator 12, remove it and, for example, transport it to a power plant.
In der Figur 2 ist der gezeigte Sonnenkollektor 10 aufge- richtet. In dieser Position befindet sich die Absorber- einrichtung 13 mit dem über ein Wärmeleitelement 40 verbun- denen, abnehmbaren Wärmespeicher 12 oberhalb der Spiegel- Vorrichtung 14. Die Figur 2 zeigt, dass die Gegengewichte 15 seitlich so angebracht sind, dass sie die Beweglichkeit des Sonnenkollektors 10 um das Standrohr 17 herum nicht be- hindern. In FIG. 2, the solar collector 10 is erected. In this position, the absorber device 13 is located with the detachable heat accumulator 12, which is connected via a heat-conducting element 40, above the mirror element. Device 14. FIG. 2 shows that the counterweights 15 are laterally mounted such that they do not hinder the mobility of the solar collector 10 around the standpipe 17.
Die Figur 3 zeigt zwei Wärmespeicher 12 im Schnitt, die an ein Wärmetransportmedium 50 angekoppelt sind. Dabei befin- den sich die Wärmespeicher 12 auf fahrbaren Untersätzen 60. Der Einfachheit halber sind die fahrbaren Untersätze 60 nur als Linie unter den Wärmespeichern 12 als Tragefläche und Kopplung zwischen den Untersätzen angedeutet, wobei den Trageflächen jeweils Räder zugeordnet sind, die ebenfalls der Einfachheit halber direkt auf dem Boden 20 stehen. Be- vorzugt werden die fahrbaren Untersätze 60 auf einer Schie- nenanordnung 30 geführt. FIG. 3 shows two heat accumulators 12 in section, which are coupled to a heat transport medium 50. For reasons of simplicity, the mobile pedestals 60 are only indicated as a line under the heat accumulators 12 as a support surface and coupling between the pedestals, the wheels each being associated with the support surfaces, which are likewise for the sake of simplicity stand directly on the ground 20. The mobile pedestals 60 are preferably guided on a rail arrangement 30.
Der Wärmespeicher 12 weist ein Außengehäuse 125 und, in dieses eingefügt, eine Reihe von Innengehäusen 121 auf, die jeweils voneinander beabstandet sind. In diesem Ensemble von Abschirmungen ist der Speicherblock 70, gestrichelt dargestellt, eingebracht, wobei dieser Speicherblock 70 auf unteren thermischen Trennelementen 122 steht und zusammen mit oberen thermischen Trennelementen 123 beabstandet von dem inneren Innengehäuse 121 in dem Wärmespeicher 12 fi- xiert ist. Der Innenraum des Außengehäuses 125 ist evaku- iert. Oberhalb des Speicherblocks 70 sind sowohl Außenge- häuse 125 wie auch Innengehäuse 121 mittels einer ver- schließbaren Öffnung 124 durchbrochen. An der verschließba- ren Öffnung 124 sind das Außengehäuse 125 und die Innenge- häuse 121 so abgedichtet, dass das Vakuum aufrechterhalten werden kann. The heat accumulator 12 has an outer housing 125 and, inserted in this, a series of inner housings 121, which are each spaced from each other. In this ensemble of shields of the memory block 70, shown in phantom, introduced, this memory block 70 is on lower thermal separating elements 122 and is fixed together with upper thermal separating elements 123 spaced from the inner inner housing 121 in the heat accumulator 12. The interior of the outer housing 125 is evacuated. Above the storage block 70, both the outer housing 125 and the inner housing 121 are perforated by means of a closable opening 124. At the closable opening 124, the outer housing 125 and the inner housing 125 are Housing 121 sealed so that the vacuum can be maintained.
Zwischen dem Speicherblock 70 und dem Verschluss ist ein Wärmetransportelement 80 eingebracht, das eine Wärmeverbin- dung zum Speicherblock 70 schafft. Das Wärmetransportele- ment 80 ist so in die verschließbare Öffnung 124 eingefügt, dass sie diese abdichtet, wenn die verschließbare Öffnung 124 geöffnet ist. Im angekoppelten Zustand an der Absor- bereinrichtung 13 kommt das Wärmeleitelement 40 der Ab- sorbereinrichtung 13 in Wärmeleitkontakt mit dem Wärme- transportelement 80 und ermöglicht so ein Laden des Spei- cherblocks 80. In der Figur 3 ist ein Wärmeleitkontakt zwi- schen dem Wärmetransportelement 80 und dem Wärmetraneport- medium 50 dargestellt. In dieser Figur ist ein Wärmetrans- port vom Speicherblock 70 zum Wärmetransportmedium 50 dar- gestellt. Between the storage block 70 and the closure, a heat transfer element 80 is introduced, which creates a heat connection to the storage block 70. The heat transfer element 80 is inserted into the closable opening 124 so as to seal it when the closable opening 124 is opened. In the coupled state at the absorber device 13, the heat-conducting element 40 of the absorber device 13 comes into heat-conducting contact with the heat-transporting element 80 and thus enables loading of the storage block 80. FIG. 3 shows a heat-conducting contact between the heat transport element 80 and the heat transfer medium 50. In this figure, a heat transfer from the storage block 70 to the heat transport medium 50 is shown.
Die Wärmespeicher sind in der Figur skizzenhaft darge- stellt, wobei bei dem rechten Wärmespeicher der Speicher- block mit den Trennelementen der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Die erfindungsgemäßen Wärmespeicher 12 können in jeder beliebigen Form ausgeführt sein. Als vor- teilhaft hat sich erwiesen, die Wärmespeicher 12 in Quader- form auszuführen. Mit dieser Form wird der Zwischenraum zwischen den einzelnen Wärmespeichern 12 beim Transport und/oder beim Lagern gering und es kommt zu geringeren Wär- meverlusten. Auch kann es vorteilhaft sein, die Wärmespei- cher 12 zylinderförmig auszuführen, was die wärmeabstrah- lende Oberfläche der einzelnen Wärmespeicher 12 verklei- nert. The heat accumulators are shown schematically in the figure, with the memory block with the dividing elements not being shown for the sake of simplicity in the case of the right heat accumulator. The heat storage 12 according to the invention can be embodied in any desired form. It has proved to be advantageous to design the heat accumulators 12 in a cuboid shape. With this shape, the space between the individual heat accumulators 12 during transport and / or during storage is low and there is less heat loss. It may also be advantageous to carry out the heat accumulators 12 in a cylindrical shape, which reduces the heat radiation. reduced surface of the individual heat storage 12 reduced.
Die in den Figuren gezeigten Beispiele sind nur beispiel- hafte Ausführungsformen und bedeuten keinerlei Beschränkung der erfindungsgemäßen Ausführungen. The examples shown in the figures are only exemplary embodiments and do not imply any limitation of the embodiments according to the invention.
Die erfindungsgemäßen solaren Anlagen sind robust, stabil und mit einfacher Technologie aufgebaut. Da die Wärmespei- eher und die erforderlichen Transportwege einfach und preisgünstig ausgelegt werden können, eignen sich derartige solare Anlagen auch für Entwicklungsländer und können dazu beitragen, den Energiebedarf in diesen Gegenden abzudecken. Dabei kann die gespeicherte Energie nicht nur zur Stromer- zeugung genutzt werden, sondern beispielsweise auch zum Ko- chen, Duschen, Beheizen von Räumen und/oder als Prozesswär- me für die Industrie. Der vielseitige Einsatz derartiger solarer Anlagen wird durch ihre variable Größe unterstri- chen. Diese reicht von Einzelanlagen für den Hausbedarf bis zu 30 000 oder noch mehr Einheiten, die beispielsweise für die zentrale Energieversorgung einer Region bestimmt sind. The solar systems according to the invention are robust, stable and constructed with simple technology. Since the heat storage and the required transport routes can be designed simply and inexpensively, such solar systems are also suitable for developing countries and can help to cover the energy requirements in these areas. The stored energy can not only be used to generate electricity, but also, for example, for cooking, showering, heating rooms and / or as process heat for industry. The versatile use of such solar systems is underlined by their variable size. These range from individual home appliances to up to 30,000 or even more units, which are intended for example for the central energy supply of a region.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : PATENT CLAIMS:
1. Solare Anlage mit wenigstens einem Sonnenkollektor 1. Solar system with at least one solar panel
(10) , wobei jeder Sonnenkollektor (10) eine Spiegelvor- richtung (14) aufweist, die darauf eingestrahltes Son- nenlicht sammelt und reflektiert, wobei jeder Sonnen- kollektor (10) wenigstens eine Absorbereinrichtung (13) aufweist, die von der Spiegelvorrichtung (14) reflek- tiertes Sonnenlicht absorbiert,  (10), wherein each solar collector (10) has a mirror device (14) which collects and reflects sunlight irradiated thereon, each solar collector (10) having at least one absorber device (13) provided by the mirror device (10). 14) absorbs reflected sunlight,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass jeder Sonnenkollektor (10) ferner einen vom Son- nenkollektor (10) abtrennbaren und wieder anschließba- ren Wärmespeicher (12) aufweist, welcher im angeschlos- senen Zustand in Wärmeleitverbindung mit der  that each solar collector (10) furthermore has a heat accumulator (12), which can be separated and reconnected by the solar collector (10), which in the connected state is in thermal conduction connection with the heat accumulator
Absorbereinrich-tung (13) steht.  Absorbereinrich- direction (13) is.
2. Solare Anlage nach Anspruch 1, 2. Solar system according to claim 1,
bei der der Sonnenkollektor (10) ein Kollektor mit Punktfokus, insbesondere ein Parabolspiegelkollektor, ist.  in which the solar collector (10) is a collector with point focus, in particular a parabolic mirror collector.
3. Solare Anlage nach Anspruch 1 oder 2, 3. Solar system according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Spiegelvorrichtung (14) zweiachsig der Sonne nachführbar ausgebildet ist.  the mirror device (14) is biaxially trackable in the sun.
4. Solare Anlage nach einem der vorigen Ansprüche, 4. Solar installation according to one of the preceding claims,
weiter aufweisend eine Mehrzahl in wenigstens einer Reihe angeordnete Sonnenkollektoren (10) , wobei entlang jeder Reihe eine Schienenanordnung (30) entlang geführt ist. further comprising a plurality of arranged in at least one row solar panels (10), wherein along each row is guided along a rail arrangement (30).
5. Solare Anlage nach Anspruch 4, 5. Solar system according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Anlage weiter ein mit der Schienenanordnung (30) verbundenes Kraftwerk aufweist.  the plant further comprises a power plant connected to the rail arrangement (30).
6. Solare Anlage nach einem der Ansprüche 4 oder 5, 6. Solar installation according to one of claims 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass sie wenigstens ein Schienenfahrzeug aufweist, das dazu ausgelegt ist, die Wärmespeicher (12) von den Son- nenkollektoren (10) aufzunehmen und/oder an die Sonnen- kollektoren (10) zu übergeben.  in that it comprises at least one rail vehicle which is designed to receive the heat accumulators (12) from the solar collectors (10) and / or to transfer them to the solar collectors (10).
7. Solare Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, 7. Solar system according to one of claims 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Anlage auf der Schienenanordnung (30) angeord- nete fahrbare Untersätze (60) aufweist, welche dazu ausgelegt sind, jeweils wenigstens einen der Wärmespei- cher (12) aufzunehmen und zu transportieren.  in that the installation has mobile pedestals (60) arranged on the rail arrangement (30) and designed to receive and transport respectively at least one of the heat accumulators (12).
8. Solare Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, 8. Solar system according to one of claims 4 to 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Sonnenkollektor (10) in eine Übergabe- oder Aufnahmeposition verschwenkbar ist, so dass der Wärme- speicher (12) sich im Bereich der Schienenanordnung be- findet und dort von einem Schienenfahrzeug aufgenommen oder von diesem an den Sonnenkollektor (10) übergeben werden kann. in that the solar collector (10) can be pivoted into a transfer or receiving position so that the heat accumulator (12) is located in the region of the rail arrangement and can be picked up by a rail vehicle or transferred therefrom to the solar collector (10) ,
9. Wärmespeicher (12) , mit einem Außengehäuse (125) und einem in einem Innenraum des Außengehäuses (125) aufge- nommenen Speicherblock (70) , wobei im Außengehäuse (125) ein oder mehrere den Speicherblock (70) umschlie- ßende (s) Innengehäuse (121) vorgesehen ist, wobei zwi- schen der Innenwand eines der Gehäuse (125, 121) und der Außenwand des jeweils benachbarten Innengehäuses (121) und zwischen dem inneren Innengehäuse (121) und der Wand des Speicherblocks (70) ein Vakuum ausgebildet ist. 9. heat accumulator (12), with an outer housing (125) and a in an interior of the outer housing (125) received storage block (70), wherein in the outer housing (125) one or more of the storage block (70) enclosing (s ) Inner housing (121) is provided, wherein between the inner wall of one of the housing (125, 121) and the outer wall of the respective adjacent inner housing (121) and between the inner inner housing (121) and the wall of the storage block (70) has a vacuum is trained.
10. Wärmespeicher (12) nach Anspruch 9, 10. heat accumulator (12) according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das oder die Innengehäuse (121) und das Außenge häuse (125) eine gemeinsame, verschließbare Öffnung (124) zur Aufnahme eines Wärmetransportelements (80) aufweisen.  in that the inner housing (121) and the outer housing (125) have a common, closable opening (124) for receiving a heat transport element (80).
11 .. Wärmespeicher (12) nach Anspruch 9 oder 10, 11 .. heat storage (12) according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Speicherblock (70) aus einem Metall, insbeson dere aus Eisen, gebildet ist.  in that the storage block (70) is formed from a metal, in particular iron.
12 .. Wärmespeicher (12) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, 12 .. Heat storage (12) according to any one of claims 9 to 11, characterized
dass der Speicherblock (70) von dem ihn umgebenden In nengehäuse (121) durch thermische Trennelemente (122, 123) thermisch getrennt ist. the storage block (70) is thermally separated from the surrounding inner housing (121) by thermal separating elements (122, 123).
13. Verfahren zur Energieerzeugung, bei welchem von Sonnen- kollektoren (10) reflektiertes Licht einem am Sonnen- kollektor (10) angebrachten Absorber (13) zugeführt wird, 13. Method for generating energy, in which light reflected by solar collectors (10) is supplied to an absorber (13) attached to the solar collector (10),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass mit jedem Absorber (13) am Sonnenkollektor (10) ein an- und abkoppelbarer, transportabler Wärmespeicher (12), insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wärmeleitend verbunden und die dem Absorber (13) infol- ge der Lichtreflexion zugeführte Sonnenenergie vom Wär- mespeicher (12) aufgenommen wird.  that with each absorber (13) on the solar collector (10) a transportable heat accumulator (12) which can be coupled in and out, in particular according to one of claims 9 to 12, is connected thermally conductively and the solar energy supplied to the absorber (13) as a result of the light reflection Heat accumulator (12) is recorded.
14 .. Verfahren nach Anspruch 13, 14 .. The method of claim 13,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Wärmespeicher (12) zu einem vorgegebenen Zeit punkt vom Sonnenkollektor (10) abgekoppelt und zur wei teren Verwendung abtransportiert wird.  in that the heat store (12) is decoupled from the solar collector (10) at a predetermined time and transported away for further use.
15. Verfahren nach Anspruch 14, 15. The method according to claim 14,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Wärmespeicher (12) nach dem Abtransportieren wärmeleitend mit einem Wärmetransportmedium, insbeson- dere Wasser, gekoppelt und Wärme aus dem Wärmespeicher (12) an das Wärmetransportmedium abgegeben wird.  that the heat accumulator (12) after being transported away thermally conductively coupled with a heat transport medium, in particular water, and heat is transferred from the heat accumulator (12) to the heat transport medium.
16. Verfahren nach Anspruch 15, 16. The method according to claim 15,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Wärmetrabsportmedium einer Wärmekraftmaschine zugeführt wird.  that the heat-collecting medium is supplied to a heat engine.
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