[发明专利]用于捕集集中的辐射的接收器

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于捕集（Auffangen）集中的辐射、优选来自镜场的太阳辐射的接收器。

背景技术

早期就已经做过如下试验，即利用镜子或凸透镜（Brenn-Gläsern）将太阳光集中成高温。已知的最早示例来源于约公元前221年的阿基米德，但是在1906年也已经达到3000°C。技术上的挑战在于，关于持久转换成其它的尤其是能运输的能量形式方面来可靠地处理这种由集中的辐射在黑接收器中所产生的热。关注的是所产生的热到电能的转换，但是也能够考虑作为过程热的使用并由此必要时也能够考虑合成气体或液态燃料产生。

这样的起聚焦功能的太阳能设备（如今通常被称为“CSP”（集中式太阳能））的关键构件是所述“接收器”，因为在该处必须踏上技术上的新大陆、原则上是“热气体机”，其与火箭马达原则上不是非常不同，所述火箭马达必须同样“处理”极其热的压缩气体（当在气体冷却的情况下工作时）。

在效率方面要求最高的构思（如在传统的发电厂工程中那样）经由燃气涡轮机级来集成能量流，其提出用于Jülich的DLR原型设备，其热的废气使后置的蒸汽涡轮机的蒸汽产生器得到运行。

在约1050°C的进入温度的情况下的燃气涡轮机的使用的问题不仅是技术上的性质（Natur）而且是经济上的性质：可惜利用可用的接收器在白天以及在理想的天气条件下仅仅持续几小时地达到热过程的最佳效率。因此，设计者有权对用于带有存储部的400°C蒸汽设备的相对便宜的抛物面（Parabol）镜表示不满，以推进其构件的优化。

在传统的用于电流产生的太阳热设备中，通过在线性的镜场中大面积地收集太阳辐射能来在纵向管道中获取热能，所述纵向管道到存储器上或直接到蒸汽产生器上工作。所实现的温度出于材料和成本原因处于在400与500°C之间的范围内，这在所述蒸汽产生器中产生350至400°C的次最佳的（suboptimale）蒸汽参数。

利用盐熔液所实现的冷却具有如下优点，即所述盐熔液在约600°C时才变得不稳定，从而直到最大570°C也能够将作为存储介质的使用纳入计划。带有经加热的盐熔液的试验设备针对直到520°C的温度来实施，计划直到570°C。然而，所需要的盐混合物具有大于220°C的凝固点，这使得用于存储的所需要的设备非常消耗。

美国专利申请号2006/0174866描述一种体积式（volumetrischen）高温太阳能接收器（Solarempfänger），带有用于吸收热的空腔、双层窗口、以及入口和出口，所述入口和出口与所述空腔处于连接中。在窗口层之间设置有空心空间，所述空心空间具有通向吸收热的空腔的出口。通过入口能够使流体流入到在所述窗口层之间的空心空间中，所述流体经由所述出口到达所述空腔中。以这种方式能够将在所述窗口处的温度保持得低并且能够避免过热。通过大量小的流体入口将所述吸收热的空腔与布置在所述空腔后方的另外的空腔进行连接，在所述另外的空腔中支承有高存储容量的材料。由此即使当短时间没有太阳光时也能够生产能量。在这两个空腔之间的热流是不清楚的。

美国专利号3,981,151的目的是，提升农作物的收获量，其方式是，在晚上利用光来加载所述农作物。提出一种能量转换系统，在所述能量转换系统中使太阳能聚焦到防火的砖瓦的格状结构上，所述砖瓦此后加热穿过（durch...gezogenen）所述格状结构的空气流。热的空气流此后被导引通过存储热的卵石堆（Haufen）。当在太阳不照射的时候需要能量时，使空气穿过所述卵石并且引入给能量转变系统、例如蒸汽或燃气涡轮机，并且此后在一中转换成电能。由此能够使作物在晚上藉由人工光来照射。

US 4,312,324涉及一种敞开式太阳能接收器，所述太阳能接收器受到保护以防风。所述太阳能接收器由空腔、入口、布置在所述空腔中的、呈陶瓷的蜂窝结构外形的热交换器以及截锥形集中器构成。由镜场反射的太阳光聚焦到所述热交换器上，所述热交换器由此被加热。在回路中穿过所述热交换器和热存储器的空气将所述热存储器加热到约1100°C。后者此后能够脱耦并且与燃气涡轮机连接，以便获取电能。这种太阳能接收器敞开地、也就是说在大气压的情况下工作，到所述存储器的能量传递因此只能够缓慢地进行（ablaufen）。