[发明专利]用于太阳能热设备的太阳能接收器和太阳能热设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于太阳能热设备的太阳能接收器和太阳能热设备。

背景技术

在太阳能热设备中太阳光通过反射器被收集并且被聚束到太阳能接收器上。太阳能接收器具有吸收被聚束的太阳光并且由于在此情况下被吸收的太阳能而加热在太阳能接收器的内部的载热体的吸收器材料。

然而，在太阳能热设备中不仅仅载热体被加热。附加地，太阳能接收器连同吸收器材料本身也被加热，使得太阳能接收器向周围环境发射热辐射。热辐射的这种发射降低太阳能接收器的能量效率以及因此降低太阳能热设备的效率。热辐射由吸收器向周围环境的发射因此应该被保持为尽可能小。

已知如下的太阳能接收器，这些太阳能接收器在这样低的温度下运行，使得由吸收器发射的热辐射和太阳光的辐射在光谱上充分地分离。因此通常在0.3μm到2.5μm的波长范围内的辐射从太阳射到地球表面上。而太阳能接收器在运行时具有典型地350℃或400℃的温度并且因此发射大约在2到20μm或1.5到20μm的波长范围内的热辐射。在这样的情况下，吸收器鉴于吸收器材料可以被构造为光谱选择性吸收器，即该材料在太阳辐射的波长情况下构成好的吸收器并且在热辐射的波长情况下构成差的发射器。

然而，在太阳能接收器的较高的运行温度下，入射的太阳光的光谱和吸收器的热辐射的光谱没有充分地分离。因此，已知的吸收器材料直到现在在长波长的情况下发出不期望地大量的热能和/或在太阳光的光谱范围内吸收不期望地少量的辐射能。仅仅鉴于该吸收器材料，太阳能接收器因此具有过小的能量输出或不以损失足够少的方式工作。

因此直到现在必需的是，给吸收器材料配备光学上薄的材料的层结构，利用所述层结构通过干涉效应影响辐射的发射和/或吸收。因此例如已知的是，给太阳能接收器配备布拉格（Bragg）反射镜。然而，即使在具有层结构的太阳能接收器的情况下光谱的发射和/或吸收外形（Absorptionsprofil）也不是任意可调节的，而是受各个层材料的光学特性的调节度以及层的数量限制。

替代这样的层结构，已知的太阳能接收器具有用于利用干涉效应的单独的金属陶瓷层。这样的金属陶瓷层、即由陶瓷-金属或陶瓷-金属氧化物复合料形成的层在此情况下在陶瓷层中具有由金属或金属氧化物形成的岛。在这些岛处进入到金属陶瓷层中的电磁辐射被散射。被不同的岛散射的辐射在此可以在适宜地选择这些岛的平均距离的情况下合适地干涉。

发明内容

因此本发明的任务是实现用于太阳能热设备的改进的太阳能接收器。特别是，该太阳能接收器应该具有更高的能量输出。此外，本发明的任务是实现相对于现有技术改进的具有改进的能量输出的太阳能热设备。

这项任务利用具有在权利要求1中被说明的特征的太阳能接收器以及利用具有在权利要求12中被说明的特征的太阳能热设备来解决。本发明的优选的改进方案由所属的从属权利要求、随后的说明和附图得出。

根据本发明的用于太阳能热设备的太阳能接收器利用六硼化镱（YbB₆）构成。适宜地，在此六硼化镱构成根据本发明的太阳能接收器的吸收器材料。根据本发明的太阳能接收器相较于根据现有技术的太阳能接收器可以损失特别少地并且以高的能量输出被构造。

因此，如果太阳能接收器可以以较高的运行温度来运行，那么可以正好实现太阳能热设备中的太阳能接收器的提高的能量输出。即，由于载热体的由此产生的较高温度，在发电中得出明显更高的能量输出。

太阳能接收器的特别高的能量输出要求太阳能接收器的500℃和更高的运行温度。然而，直到现在已知的吸收器材料具有在2.0μm到2.5μm处的发射率边沿，这意味着，只有在波长超过2μm的情况下吸收器材料的热辐射的发射才足够有效地被抑制。然而，因为热辐射的发射依赖于温度，所以已知的吸收器材料仅仅直至450℃的温度才可以有效地被运行。因为在较高的温度下即使在相较于上述的发射率边沿的光谱位置较小的波长处也出现很多热辐射，使得由此造成的能量损失阻止太阳能接收器的有效的构造。