[发明专利]菲涅耳太阳集热器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种菲涅耳太阳集热器装置。

背景技术

这种装置是指一种线性聚光系统，在该系统中，根据太阳的位置引导多个平行于接收器布置的镜条，并所述镜条将太阳光线导向固定的吸热器管处，一种存储热量的介质在所述吸热器管中流动。与吸热器管相配的副反射器附加地将光线导向主要由吸热器管形成的焦线上。吸热器管和副反射器形成抬高地设置在镜条上方的接收器。这种菲涅耳太阳集热器目前例如在澳大利亚处于实地试验运行阶段。所产生的热量用作工业用热或用于例如借助于斯特林发动机(Stirlingmotor)转化成电流。

与常见的抛物面集热器相比，菲涅耳太阳集热器的优点在于其明显简化的结构。抛物面集热器由具有抛物面形柱面的反射器组成。这里光线也会聚到一条线上，即焦线。抛物面集热器的吸热器管位于该线上，所述吸热器管吸收会聚的光线并将其释放到流过的介质中。这里，介质被加热到约400℃的温度值。为了改善效率，用玻璃管包围吸收器。这里，在吸热器管和玻璃管之间的中间空间内存在用于隔热的真空。这样产生的“太阳能蒸汽”也可以直接用于工业用热的应用场合或用于传统的蒸汽和热电联产机组(Kombikraftwerk)。

除此以外，作为其它集热器类型还已知平板型集热器和CPC集热器。

这里所述菲涅耳太阳集热器的效率主要取决于所反射的太阳光线多好地会聚到吸热器管上。为此合理的是，引导与吸热器管相配的主镜跟踪太阳。只有这样才能实现所述设备的可接受的效率。这通常借助于(分别)与每个主镜相配的电动机来实现。所述电动机通常又设有时间控制装置，从而跟踪装置更多地是控制装置而不是调节装置。

这种菲涅耳太阳集热器的一个主要问题在于，这种装置在阳光辐照量最高的区域(地区)，即例如在荒漠区域内达到其最高的效率，在所述区域内，从而负的度数到远高于40℃正度数的极端的温度波动并不少见。这里，所使用的材料和支架结构会受到很高的载荷，材料的热变形几乎是不可避免的，因此可导致整个装置中的角度偏差，这种角度偏差会使整个设备在效率上的下降范围达到两位的百分数。镜装置的支架结构中很小的角度偏差就已经能够导致：主镜的大部分不再将反射的光线会聚到吸热器管上，而只是将光线反射成在吸热器管旁经过。此外，对离散的电动机的单独的控制或者也可以说单独的调节和调整以使反射镜进行跟踪或对反射镜的摆动进行控制会导致很高的调节或者控制上的耗费，这种耗费会使所述设备在一定程度上易于发生故障。

发明内容

由现有技术出发，本发明的目的是，将所述设备设计成总体上较为坚固，并在同时尽可能地改进所述设备的效率。

所述目的通过根据独立权利要求所述的菲涅耳太阳集热器来实现。有利的实施形式可以由从属权利要求2-11获得。

根据独立权利要求，在接收器支架结构的区域内和/或与接收器支架结构相结合位置固定地支承镜支架结构，而在其余部分滑动地、同时无约束地(zwngungsfrei)进行支承，由此可以确保，在出现由于热作用不可避免的热膨胀的情况下，所述镜支架结构能够补偿相应的变化。

当接收器支架结构和镜支架结构基本上由相同的材料制成并且位置固定地支承在基本上相同的位置上时，可以更好地实现上述效果。在出现热材料膨胀或收缩的情况下，可以至少接近于确保，所述支架结构相互的膨胀以相同的程度进行。例如，此时，接收器柱由于热作用以接近与例如设置成镜支架结构的主镜支承轨相同的程度膨胀。由于至少基本上相互垂直地布置接收器支架结构和镜支架结构以及由于由相同的所使用的材料得到的相同的膨胀系数，又可以确保，相互之间的角度关系不会变化或者无论如何只发生很小的变化。只有当接收器支架结构和镜支架结构都是无约束地支承时，即当至少两个必要的支承部中只有一个是位置固定的时，才能实现上述情况。这种令人吃惊地简单的解决方案使得不必对材料的膨胀或收缩进行复杂的补充调节，或进行基本上毫无意义的试验，以及使用或多或少地具有温度不敏感性的材料。至少由于成本的原因应避免使用这种材料。

在一种具体的设计方案中，菲涅耳太阳集热器装置的接收器可以设计成支承在一排接收器柱上的吸热器管，其中，在必要时采用混凝土底座的情况下，在相同的位置处还可以位置固定地支承镜支架结构。接收器柱和镜支架结构这里可以有利地由37号钢制成，并由此具有基本上相同的膨胀系数。