EP3140598A2 - Solarstrahlungsempfängervorrichtung - Google Patents

Solarstrahlungsempfängervorrichtung

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Publication number
EP3140598A2
EP3140598A2 EP15722142.5A EP15722142A EP3140598A2 EP 3140598 A2 EP3140598 A2 EP 3140598A2 EP 15722142 A EP15722142 A EP 15722142A EP 3140598 A2 EP3140598 A2 EP 3140598A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
heat transfer
transfer medium
solar radiation
radiation receiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15722142.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner Buck
Lars Amsbeck
Wei Wu
Ralf Uhlig
Birgit Gobereit
Miriam EBERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP3140598A2 publication Critical patent/EP3140598A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/20—Working fluids specially adapted for solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F24S2020/23—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants movable or adjustable
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention relates to a solar radiation receiver device, by means of which heat transfer medium, for example (solid) particles, in particular ceramic particles, using solar radiation to high temperatures, for example up to 1000 ° C, is heated.
  • heat transfer medium for example (solid) particles, in particular ceramic particles
  • the present invention has for its object to provide a solar radiation receiver device, which is simple and inexpensive to produce and efficiently operable.
  • a solar radiation receiver device comprising a container comprising a wall and an inner space surrounded by the wall, wherein the solar radiation receiver device comprises a supply device for supplying a heat transfer medium to the interior of the container, wherein the container by means of a rotary drive device of the solar radiation receiver device is rotatable about an axis of rotation such that the heat transfer medium can be guided along an inner side of the wall of the container to form a heat transfer medium film, and wherein the solar radiation receiver device comprises at least one overflow element for forming a rotationally symmetrical inner surface of the heat transfer medium film.
  • the wall of the container can preferably with - Are manufactured relatively inexpensively, since the quality and quality of the heat transfer medium film can be ensured preferably by means of a cost overflow element.
  • the rotationally symmetrical inner surface of the heat transfer medium film is substantially independent of unevennesses of the inside of the wall and the container and / or substantially independent of a thickness or a thickness profile of the heat transfer medium film available.
  • the heat transfer medium is free-flowing or free-flowing.
  • the heat transfer medium comprises particles or particles of sintered bauxite or is formed from particles or particles of sintered bauxite.
  • the particles or particles preferably have an average particle diameter of about 250 ⁇ to about 1.8 mm.
  • the heat transfer medium prefferably, in the heat transfer medium to at least about 800 ° C, in particular to at least about 1000 ° C, no agglomeration of particles or particles.
  • the particles or particles preferably have a high sphericity, in particular greater than about 0.8, in particular greater than about 0.9.
  • the particles or particles are thermoshock resistant.
  • This downstream end of the wall of the container of the wall may in particular be a respect to the direction of gravity upper end of the wall of the container.
  • At least one overflow element is preferably formed substantially annular and preferably protrudes inwardly from the wall of the container in the direction of the axis of rotation.
  • the overflow element is a damming element for damming up the heat transfer medium and / or a base material for forming a base layer.
  • the overflow element has an overflow edge over which the heat transfer medium can be carried away.
  • the overflow edge is in particular a border of a circular opening in the overflow element arranged concentrically with the axis of rotation of the container.
  • the heat transfer medium is preferably accumulable upstream of the overflow element, so that the heat transfer medium is dammed up in particular before the overflow element.
  • the heat transfer medium preferably passes over selectively. Since this overflow preferably takes place uniformly over the overflow edge, a very high rotational symmetry of the inner surface of the heat transfer medium film can be made possible by exactly rotationally symmetrical design of the overflow edge. - -
  • the inner surface of the heat transfer medium film is in particular the surface of the heat transfer medium film facing the axis of rotation of the container.
  • the heat transfer medium can be guided in particular through the concentric opening in the overflow element, which is surrounded by the overflow edge.
  • a solar radiation receiver device which comprises a container which comprises a wall and an interior surrounded by the wall, wherein the solar radiation receiver device comprises a supply device for supplying a heat transfer medium to the interior of the container, wherein the container by means of a rotary drive device of Solar radiation receiver device is rotatable about an axis of rotation, that the heat transfer medium along a heat transfer medium film on an inner side of the wall of the container along feasible, and wherein the solar radiation receiver device comprises a flowable or free-flowing base material for forming a base layer on the inside of the wall of the container the heat transfer medium to form a heat transfer medium film on the base layer on the inside of the wall of the container is guided along.
  • This solar radiation receiver device preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the further solar radiation receiver devices.
  • the base layer preferably forms an intermediate layer between the wall of the container and the heat transfer medium film.
  • the heat carrier medium film is preferably formed on the base layer and thus on the side facing away from the wall of the container and the axis of rotation facing side of the base layer.
  • the base layer preferably has, at least in sections, a thickness of a multiple of the average particle diameter of particles of the base material. It may in particular be provided that the base layer comprises a plurality of layers of particles of the base material and preferably has a thickness which approximately corresponds to the manufacturing tolerances of the container wall of the container.
  • the base material preferably has a greater mass density and / or volume density than the heat transfer medium.
  • the base material has a higher angle of repose than the heat transfer medium.
  • the base layer has a greater mass density and / or volume density than the heat transfer medium film.
  • the solar radiation receiver device comprises a conveying device for conveying the heat transfer medium in a conveying direction running parallel to the axis of rotation of the container.
  • the conveying direction preferably comprises a linear movement device, by means of which the container is linearly movable, in particular at least approximately parallel to the axis of rotation of the container.
  • the container is preferably movable by means of the linear movement device in a first movement direction with a first acceleration and / or a first speed and in a second movement direction opposite to the first movement direction with a second acceleration and / or a second speed.
  • the second acceleration and / or the second speed is preferably higher than the first acceleration and / or the first speed.
  • the first direction of movement is preferably the conveying direction of the conveying device.
  • the heat carrier medium is moved together with the container during the movement in the first direction of movement, but the container is moved more rapidly in the first direction of movement the second direction of movement slipped below the heat transfer medium and thus takes place at repeated repetition of this movement of the container, in particular at cyclic repetition of this movement, an effective promotion of the heat transfer medium in the conveying direction.
  • the solar radiation receiver device preferably comprises a control device, by means of which a rotational movement of the container about the axis of rotation can be coordinated with the linear movement of the container.
  • the rotational movement of the container about the axis of rotation with the linear movement of the container is coordinated by means of the control device that the rotational frequency of the container is increased or if the container is moved linearly in a first direction of movement, and that the rotational frequency of the container is reduced or when the container is linearly moved in a second direction of movement opposite to the first direction of movement.
  • the heat transfer medium along a conveying direction thereof within the container against the direction of gravity is conveyed upwards.
  • the heat transfer medium along a conveying direction thereof within the container in the direction of gravity is conveyed downwards. - -
  • a solar radiation receiver device comprising a container comprising a wall and an interior space surrounded by the wall, wherein the solar radiation receiver device comprises a supply device for supplying a heat transfer medium to the interior of the container, wherein the container by means of a rotary drive device of the solar radiation receiver device is rotatable about an axis of rotation that the heat transfer medium along a heat transfer medium film on an inner side of the wall of the container along feasible, and wherein the solar radiation receiver device comprises at least one actuator, by means of which generated by the rotary drive device rotational movement of the container , In particular, a position and / or movement of the axis of rotation, can be influenced.
  • This solar radiation receiver device preferably has one or more of the features and / or advantages explained in connection with the further solar radiation receiver devices.
  • an imbalance in particular a rotational speed imbalance, of the container can preferably be generated or compensated.
  • a position and / or movement of the axis of rotation can be influenced by means of at least one actuator of the solar radiation receiver device.
  • the solar radiation receiver device comprises a sensor device for determining the position and / or movement of the axis of rotation and / or of the container.
  • the at least one actuator can be controlled, for example, for selectively influencing the heat transfer medium film.
  • the at least one actuator can be controlled in such a way that a homogeneous heat transfer medium film is formed.
  • the supply device of the solar radiation receiver device preferably comprises one or more feed elements, by means of which particles of the heat transfer medium can be supplied to the container in a targeted manner with one or more predetermined directions of movement and / or movement speeds.
  • the formation of a uniform heat transfer medium film can be optimized in this way.
  • the solar radiation receiver devices according to the invention can have one or more of the features and / or advantages described below:
  • a conveying device of the solar radiation receiver device for conveying the heat transfer medium along the inside of the wall can, for example, function according to a so-called Scblinirinnen principle.
  • the container is moved together with the heat transfer medium parallel to the axis of rotation slowly upwards. Subsequently, the container is moved parallel to the axis of rotation quickly downwards, so that the particles are not moved or only to a small extent due to the inertia. Overall, this results in a relative movement of the particles of the heat transfer medium against the direction of gravity upwards.
  • the conveying device is operated according to a so-called hammer drill method, in which short, intense impacts are provided opposite to the conveying direction and slow movements in the conveying direction.
  • a contact pressure of the heat transfer medium can be varied on the wall.
  • the speed can be reduced during the rapid movement of the container counter to the conveying direction, so that the heat transfer medium is easier to move relative to the container, in particular so that the particles (particles) of the heat transfer medium can easily slip.
  • an oscillation in the axial direction and an oscillation in the circumferential direction are superimposed and / or coupled together.
  • an oblique impact spring may be provided to selectively influence a movement of the container both in the axial direction and in the circumferential direction.
  • the solar radiation receiver device is preferably designed as a self-compensated and / or freely oscillating system, so that, in particular, a vibration is not transmitted to the outside.
  • At least one lateral inlet pipe (supply element) can be provided, by means of which - -
  • Heat transfer medium with the rotational speed in the circumferential direction can be fed.
  • inlet pipes feed elements
  • the wall of the container may in particular be designed as a cylindrical inliner or as a conical inliner.
  • the overflow element is in particular a co-rotating aperture ring.
  • the wall of the container comprises a screw profile and that the container alternately accelerates quickly and slow delays quickly. According to the Scblinirinnentouch or hammer drill method described above can thereby be carried out a rotary promotion of the heat transfer medium in the conveying direction.
  • a system may be designed to be preferably vibration-free or vibration-free to the outside.
  • the vibration is preferably limited to an inner particle guide (wall of the container). As a result, the moving masses can be kept low to achieve a smooth running.
  • rapid mass flow variations can be carried out by means of the feed device.
  • this can be used to generate an advantageous - - be used inhomogeneous mass flow distribution over the circumference, if prevail over the outlet circumference large temperature differences.
  • the overflow element is preferably designed as a diaphragm.
  • an inner tube formed from particles of the heat transfer medium or the base material is preferably formed on the wall of the container, on which the layer actually to be heated, in particular the heat transfer medium film, is transported.
  • the solar radiation receiver device has one or more sensor devices, for example for detecting a non-circular run of the container, in particular due to imbalances.
  • the sensor devices can be drawn a conclusion on the particle distribution, in particular the spatial distribution and formation of the heat transfer medium film.
  • a heat transfer medium film preferably a coherent heat transfer medium film, can be formed on the wall due to the centrifugal forces caused by rotation of the container.
  • the speed is preferably chosen so high that results in an optically dense or nearly dense heat transfer medium film over the entire (inner) circumference of the wall.
  • Radiation receiver device for example, in partial load operation or full load operation done.
  • a solar radiation receiver device can be used, for example, for the exclusive solar operation of high temperature processes such as microturbines for solar power generation. Heated heat transfer medium can be stored easily. It can then be an on-demand service provision.
  • the angular position to the direction of gravity and the rotational speed of the container are adapted to one another.
  • information about the properties of the heat transfer medium and the wall, in particular the friction properties can also be used for adaptation. If, for example, a solar radiation receiver device according to the invention is used in conjunction with a heliostat field, then usually the angle to the direction of gravity is predetermined. If then the heat transfer medium and the wall is given, then by appropriate choice or setting, optionally also variable setting, the rotational speed (or speed) of the heat transfer medium film can be generated.
  • the heat transfer medium is preferably formed by particles and / or a fluid (in particular a liquid).
  • the particles are, in particular, solid particles, in particular ceramic particles. It is also possible that a liquid such as a liquid salt or a salt mixture (such as a mixture of NaN0 3 and KN0 3 ) is used as the heat transfer medium.
  • a speed of the container is greater than 80% of the root of the ratio of the gravitational constant to an inner radius of the container, wherein the inner radius of the container, if it has different inner radii, in particular the smallest inner radius. - - is turned.
  • an optically dense or approximately dense heat transfer medium film can be achieved over the entire circumference of the wall of the container. It is particularly favorable when the speed is greater than 70% of the speed at which the entire heat transfer medium adheres to the wall.
  • a device for influencing the movement characteristic of the heat transfer medium in the interior is provided.
  • a correspondingly fast rotation of the container is provided, so that the centrifugal force presses the heat transfer medium against the wall.
  • the duration of stay can for example also be defined or controlled by vibrations and / or by providing special running paths. It can then be achieved preferably a greater temperature spread between the inlet and outlet of the heat transfer medium to the container and thereby in turn can preferably increase the receiver efficiency.
  • the device for influencing the movement characteristic is designed as a device for controlling, in particular variable control, the residence time of the particles in the interior space.
  • the efficiency can be increased, with an adaptation to changing conditions such as changing solar irradiation conditions is possible.
  • the axis of rotation is oriented parallel or at an acute angle less than or equal to 80 ° to the direction of gravity. This gives an optimized efficiency.
  • the axis of rotation can in principle also be offset with respect to the axis of the container.
  • the axis of rotation is oriented coaxially with the axis of the container. - -
  • the rotation of the container is variably variable in time in order to adapt to different conditions, in particular solar irradiation conditions, in order to enable, for example, different partial load operations.
  • a vibration device is provided, through which the container or one or more subregions of the container are vibratable.
  • this makes it possible to produce a homogeneous heat transfer medium film.
  • a combination of a vibratory movement with a suitable rotational movement can preferably set, control and / or regulate a desired residence time.
  • a residence time can preferably also be set locally.
  • the vibration device may be an additional device and / or the imbalance of a drive is used to generate vibrations.
  • the vibration device is designed so that the container or one or more portions of the container along the axis of the container are vibratable and / or a spatial position of the axis is temporally variable. It can then be carried out, for example, a tumbling motion.
  • a vibration of the heat transfer medium against gravity is possible because it provides for fluidization, especially when particles are used as the heat transfer medium.
  • This is particularly advantageous when the container has sloping walls, that is, when the diameter varies over a longitudinal axis of the container.
  • the vibration device is designed so that the vibration is temporally and / or spatially controllable. - -
  • the wall has one or more defined running paths or one or more guide elements for heat transfer medium.
  • the heat transfer medium is preferably performed on a specific path within the container and / or the film formation is improved.
  • the path for passing through the container can preferably be increased, so that preferably also increases the residence time of the heat transfer medium in the container.
  • a running path or guide element has web elements which lie in a plane perpendicular to the axis of the container or at an angle of at most 30 ° to this plane.
  • Heat transfer medium preferably contacts the web elements.
  • the track elements provide in particular for a guide. If the web elements lie in a plane perpendicular to the axis of the container or at an angle of at most 30 ° to this plane, then it is for example possible to give the heat transfer medium a tangential velocity component.
  • the travel within the container can preferably be increased.
  • steps and / or grooves and / or ribs and / or dents and / or wall roughnesses are formed on the wall.
  • the film formation can be improved and the residence time in the interior can be increased.
  • the device for influencing the movement characteristic comprises a field generating device for generating an electric field and / or magnetic field, wherein the heat transfer medium comprises particles and wherein the particles are electrically and / or magnetically - - are loaded. It can thereby form Lorentz forces (when the particles are electrically charged and a magnetic field acts on them) or generate electrostatic forces (when the particles are electrically charged and electric fields act on them), through which a suitable movement of the particles on the outside towards the wall. These are thereby pressed against the wall. This can increase the length of stay. It is also possible, for example, to influence the duration of residence of magnetically charged particles by appropriate choice of the Curie temperature.
  • the Curie temperature is reached within the container or when the container exits, then no magnetic coupling of the particles is more to the corresponding field and the particles can then be easily removed from the container.
  • the force between the field generator field and the magnetically charged particle is effectively turned off intrinsically at the Curie temperature.
  • an envelope of the wall on the interior has a varying cross-section and in particular is conical.
  • the interior tapers in the direction of gravity, so that the container is funnel-shaped.
  • the Solarstrahlungsbeetzschung takes place in particular via one side of the container, which has the smaller diameter.
  • the container has a coupling region for heat transfer medium and a coupling region for heat transfer medium.
  • the coupling region is located above the coupling-out region with respect to the direction of gravity. At the coupling area "cold” heat transfer medium is coupled and at the coupling-out area "hot”, heated by solar radiation heat transfer medium is decoupled. The heat transfer medium is carried out in the direction of gravity through the container. - -
  • the heat transfer medium is also possible in principle for the heat transfer medium to be guided against the direction of gravity in the container, that is to say the heat transfer medium is coupled into the container at the bottom in relation to the direction of gravity and is coupled out with respect to the direction of gravity.
  • This can be achieved in particular by a combination of vibration, rotation, suitable wall formation and / or periodic axial displacement of the container.
  • a supply device for heat transfer medium to the container by means of which heat transfer medium with an adapted peripheral speed can be fed to the container. This can be achieved with appropriate adjustment of the peripheral speed in the coupling of the heat transfer medium into the container that the film formation is minimally disturbed by the feed.
  • the supply device is in particular connected upstream of an adjustment device for the mass flow of the heat transfer medium. Both mass flow and peripheral speed can then be set individually.
  • a discharge device for heat transfer medium is provided by the container, by means of which heat transfer medium with an adapted peripheral speed can be discharged from the container. As a result, the film formation is minimally disturbed by the discharge.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the operation of a solar thermal power plant
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a first embodiment of a solar radiation receiver device of the solar thermal power plant, in which provided with actuators bearing points for supporting a rotatable container of the solar radiation receiver device are provided;
  • Fig. 3 is a schematic vertical section through a second embodiment of a solar radiation receiver device in which a base layer of a base material and an overflow element are provided for forming a uniform heat transfer medium film;
  • Fig. 4 is a schematic perspective view of a third embodiment of a solar radiation receiver apparatus in which a container of the solar radiation receiver device is movable parallel to an axis of rotation thereof opposite to the direction of gravity to move the container together with the heat transfer medium disposed therein against the direction of gravity;
  • Fig. 5 is a corresponding schematic perspective view of Figure 3 of the third embodiment of the solar radiation receiver device, wherein the container is parallel to the axis of rotation of the same in the direction of gravity downwardly movable without taking the heat transfer medium;
  • Fig. 6 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of a solar radiation receiver device in which storage rollers are provided for active storage of the rotatable container of the solar radiation receiver device.
  • An embodiment of a solar thermal power plant which in Fig. 1, shown schematically at 100, includes a heliostat array 102 having a plurality of heliostats 104.
  • a heliostat 104 has a mirror surface 106 that is alignable about at least two axes.
  • Solar radiation 108 can be directed in a focused manner onto a solar radiation receiver device 110 via the mirror surfaces 106 of the heliostat field 102.
  • Solar radiation directed at the solar radiation receiver device 110 is shown in FIG. 1 indicated by the reference numeral 112.
  • the solar thermal power plant 100 includes (at least) a tower receiver 114 in which the solar radiation receiver device 110 is disposed on a tower 116 spaced from a floor 118 (with respect to the direction of gravity g), ie, elevated.
  • the heliostats 104 are also disposed on the floor 118.
  • the solar radiation receiver device 110 is a particle solar radiation receiver device which is operated with particles as a heat transfer medium.
  • the particles are, for example, ceramic particles.
  • bauxite particles with typical diameters between 0.3 mm to 2 mm are used.
  • the solar thermal power plant 100 includes a first circuit 120, which is a particle cycle. In this first cycle 120 particles are passed through a heat exchanger 122.
  • the first circuit 120 has a high-temperature branch 124 and a low-temperature branch 126.
  • the low-temperature branch 126 leads from an output 128 of the heat exchanger 122 to an input 130 of the (particle) solar radiation receiver device 110.
  • the high-temperature branch 124 leads from an output 132 of the solar radiation receiver device 110 to an input 134 of the heat exchanger 122
  • a heat storage 138 (low-temperature heat storage) is arranged.
  • a heat accumulator 140 (high-temperature heat accumulator) to be arranged in the high-temperature branch 124.
  • the second circuit 136 is a turbine circuit.
  • a turbine 142 in particular a steam turbine, is arranged, which is coupled to generate electrical energy to an electric generator 144.
  • the second circuit 136 includes a high temperature branch 146 which leads from an exit 148 of the heat exchanger 122 to the turbine 142. Furthermore, the second circuit 136 includes a low-temperature branch 150, which leads from the turbine 142 or a turbine 152 downstream of the turbine to an input 154 of the heat exchanger 122.
  • a pump 156 is arranged, which conveys a fluid through the second circuit 136.
  • the fluid of the second circuit 136 (in particular water) is heated and thereby generates steam.
  • This steam is supplied via the high-temperature branch 146 of the turbine 142 and relaxed therein.
  • the thermal energy is converted into mechanical energy, which drives the electric generator 144 to generate electricity.
  • the steam is released and finally condenses on the condenser 152 to water.
  • This condensate is returned to the heat exchanger 122 in the low-temperature branch 150 for renewed steam generation.
  • a single-stage turbine arrangement is shown. It is also possible that the turbine arrangement is multi-stage.
  • a solar radiation receiver device 110 may be used to generate process heat or to effect chemical conversions or to produce fuels. Other applications are conceivable.
  • a first embodiment of a solar radiation receiver device 110 (see FIG. 2) comprises a container 158, which is rotatable about a rotation axis 162 by means of a rotary drive device 160.
  • the container 158 comprises, in particular, a hollow-cylindrical basic body 164 which surrounds a circular-cylindrical interior 166.
  • the rotation axis 162 encloses with the direction of gravity g an angle of, for example, about 30 °.
  • a with respect to the direction of gravity g lower end 168 of the container 158 is open, so that an inlet opening 170 of the container 158 is formed.
  • Solar radiation 112 can reach the interior 166 of the container 158 through this inlet 170.
  • an inner surface of a wall 172 of the main body 164 of the container 158 is provided with a heat transfer medium.
  • the heat transfer medium spreads on the wall 172 and thereby forms a (still to be described) heat transfer medium film.
  • the heat transfer medium is transported from the end 168, on which the inlet opening 170 is arranged, to an end 174 of the base body 164 of the container 158 opposite this end 168, in particular conveyable, in order to apply a continuous stream of heat transfer medium to solar radiation 112 and thus to heat it ,
  • the heated heat transfer medium is then available for further use, in particular for power generation in the solar thermal power plant 100 available.
  • the solar radiation receiver device 110 preferably comprises several possibilities for influencing the movement of the container 158.
  • the first embodiment of the solar radiation receiver device 110 in particular a plurality of bearings 176 are provided for supporting the container 158, which have actuators 178 for influencing the movement of the container 158.
  • the actuators 178 may be, for example, vibration devices or other actuators.
  • a rotational movement of the container 158 can be made uniform, in particular by compensating imbalances of the container 158 by suitable actuation of the actuators 178 of the bearings 176.
  • unbalance or non-circular movements of the container 158 can be generated by means of the actuators 178 in a targeted manner in order to selectively influence a movement of the heat transfer medium within the container 158.
  • the solar radiation receiver device 110 comprises one or more sensor devices 180, by means of which, for example, imbalances during the rotational movement of the container 158 about the rotation axis 162 can be detected.
  • the sensor devices 180 it can preferably be determined whether the heat transfer medium in the container 158 forms a uniform heat transfer medium film. In the case of a uniform heat transfer medium film, in particular a slight imbalance of the container 158 results. By means of the sensor devices 180, it is thus preferably possible to determine whether this small imbalance of the container 158 is amplified during operation, so that an uneven distribution of heat transfer medium in the container 158 can be closed. By appropriate countermeasures, in particular by suitable activation of the actuators 178, this imbalance can then be preferably counteracted to again provide the desired uniform heat transfer medium film.
  • the solar radiation receiver device 110 may be provided that the heat transfer medium distribution is detected in the container 158 by means of a camera. This also makes it possible to determine a deviation of the actual heat transfer medium distribution from a desired heat transfer medium distribution, in particular from a uniform heat transfer medium film, in order to then be able to initiate suitable measures for producing the desired heat transfer medium film.
  • Such a camera may be provided on demand in all of the described solar radiation receiver devices 110. - -
  • a second embodiment of a solar radiation receiver device 110 shown in FIG. 3 essentially differs from the first embodiment shown in FIG. 2 in that, in addition to a heat transfer medium 182 for forming a heat transfer medium film 184, a base material 186 is provided by means of which a base layer 188 on the inner surface 190 (inside) of the wall 172 of the container 158 can be generated.
  • the base layer 188 directly adjoins the inner surface 190 of the wall 172 of the container 158.
  • the heat carrier medium film 184 is arranged and / or formed on the side of the base layer 188 facing away from the wall 172 of the container 158 and facing the axis of rotation 162.
  • a uniform surface for supporting the heat transfer medium 182 can be created.
  • inaccuracies and roughnesses as well as manufacturing-related deviations of the shape of the wall 172 of the container 158 can be compensated for by an optimum circular-cylindrical shape.
  • the base layer 188 forms in particular an intermediate layer 192 between the wall 172 and the heat transfer medium film 184.
  • the solar radiation receiver device 110 may comprise an overflow element 194. - -
  • the overflow element 194 is in particular of annular design and arranged at an end 174 of the container 158 facing away from the inlet opening 170.
  • the overflow element 194 protrudes from the wall 172, in particular starting from the wall 172 in the direction of the interior 166, in particular in the direction of the axis of rotation 162.
  • the overflow element 194 forms a circular opening 196, which is arranged concentrically to the axis of rotation 162 and has a smaller inner diameter than the wall 172 of the container 158.
  • the heat transfer medium 182 and / or the base material 186 accumulates on the overflow element 194 and flows or finally trickles over the overflow element 194 or through the overflow element 194.
  • the overflow element 194 thus also forms a stowage element 200 in particular.
  • the heat transfer medium 182 on the overflow element 194 in particular on the storage element 200, preferably has to accumulate until it can be passed over the overflow element 194, an inner surface 202 of the heat transfer medium film 184 preferably results exclusively by the choice of the shape of the Overflow element 194.
  • the inner surface 202 of the heat transfer medium film 184 may be particularly precisely formed rotationally symmetrical about the axis of rotation 162 , - -
  • shape inaccuracies in the wall 172 of the container 158 then preferably have no or only a slight influence on the rotational symmetry of the inner surface 202 of the heat transfer medium film 184.
  • Adjoining the overflow element 194 in the conveying direction 198 is a discharge device 206 of the solar radiation receiver device 110, by means of which the heat transfer medium 182, which has been heated in the container 158, can be discharged.
  • the solar radiation receiver device 110 also comprises a supply device 208 for supplying heat transfer medium 182 to the interior 166 of the container 158, in particular at that end 168 of the container 158 at which the inlet opening 170 is arranged.
  • the feed device 208 comprises in particular at least one feed element 210, by means of which the heat transfer medium 182 can be guided into the interior 166 of the container 158 in a targeted manner at a predetermined speed and / or direction of movement.
  • the design of the heat transfer medium film 184 can be influenced by suitable supply of the heat transfer medium 182.
  • the second embodiment of the solar radiation receiver device 110 shown in FIG. 3 is identical in construction and function to the one shown in FIG. 2, so that reference is made to the above description thereof.
  • a third embodiment of a solar radiation receiver device 110 shown in FIGS. 4 and 5 essentially differs from the second embodiment shown in FIG. 3 in that the solar system of FIG. - -
  • Radiation receiver device 110 comprises a conveying device 212, by means of which the heat transfer medium 182 in the conveying direction 198 parallel to the axis of rotation 162 through the interior 166 of the container 158 can be passed.
  • the conveying device 212 comprises in particular a movement device 214, by means of which the container 158 is movable in a first direction of movement 216 and in a second direction of movement 218 opposite to the first direction of movement 216.
  • the two directions of movement 216, 218 are in particular aligned substantially parallel to the axis of rotation 162.
  • the container 158 is preferably movable slowly and / or with low acceleration in the first direction of movement 216 by means of the movement device 214.
  • This slow movement causes the heat transfer medium 182 moves together with the container 158 in the first direction of movement 216 and thus is conveyed upward against the direction of gravity g.
  • an increase in the rotational frequency of the container 158 may additionally be provided during movement of the container 158 in the first direction of movement 216.
  • the container 158 is movable by means of the moving device 214 rapidly and / or with great acceleration in the second direction of movement 218.
  • the slippage of the heat transfer medium 182 relative to the container 158 in the movement of the container 158 in the second direction of movement 218 can be assisted in that during this movement, the rotational frequency of the container 158 is reduced, so that a lower friction of the heat transfer medium 182 on the wall 172 of the container 158 (or optionally on the base layer 188).
  • the container 158 can be moved alternately slowly in the first direction of movement 216 and rapidly in the second direction of movement 218, the heat transfer medium 182 can be conveyed along the conveying direction 198, in particular effectively against the direction of gravity g.
  • FIG. 4 and 5 illustrated third embodiment of the solar radiation receiver device 110 in structure and function with the in FIG. 3 illustrated second embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • FIG. 6 illustrated fourth embodiment of a solar radiation receiver device 110 differs from the first embodiment shown in FIG. 2 essentially by the fact that the actuators 178 are formed, for example, as actuators.
  • the actuators 178 are, in particular, bearing rollers 220 of the bearing points 176, which are movable relative to the rotation axis 162, in particular perpendicular to the rotation axis 162, in order to selectively influence the rotational movement of the container 158 about the rotation axis 162.
  • the fourth embodiment of a solar radiation receiver device 110 shown in FIG. 6 is the same in structure and function as that shown in FIG. 2, so that reference is made to the above description thereof. - -
  • one or more features of the above-described solar radiation receiver devices 110 may be arbitrarily combined with each other.
  • the in Fig. 3 illustrated second embodiment of the solar radiation receiver device 110 with actuators 178 according to the embodiments 1 and / or 4 (see FIGS. 2 and 6) is provided.

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Abstract

Um eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung bereitzustellen, welche einfach und kostengünstig herstellbar und effizient betreibbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung einen Behälter umfasst, der eine Wandung und einen von der Wandung umgebenen Innenraum umfasst, wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine Zuführvorrichtung zur Zuführung eines Wärmeträgermediums zu dem Innenraum des Behälters umfasst, wobei der Behälter mittels einer Drehantriebsvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung derart um eine Drehachse drehbar ist, dass das Wärmeträgermedium unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films an einer Innenseite der Wandung des Behälters entlangführbar ist, und wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung mindestens ein Überlaufelement zur Ausbildung einer rotationssymmetrischen inneren Oberfläche des Wärmeträgermedium-Films umfasst.

Description

Solarstrahlungsempfängervorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung, mittels welcher Wärmeträgermedium, beispielsweise (Festkörper-) Partikel, insbesondere keramische Partikel, unter Verwendung von Solarstrahlung auf hohe Temperaturen, beispielsweise bis zu 1.000 °C, erhitzbar ist.
Aus der DE 10 2010 062 367 AI ist eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung bekannt, mittels welcher Solarstrahlung zum Erhitzen eines Wärmeträgermediums nutzbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung bereitzustellen, welche einfach und kostengünstig herstellbar und effizient betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung gelöst, welche einen Behälter umfasst, der eine Wandung und einen von der Wandung umgebenen Innenraum umfasst, wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine Zuführvorrichtung zur Zuführung eines Wärmeträgermediums zu dem Innenraum des Behälters umfasst, wobei der Behälter mittels einer Drehantriebsvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung derart um eine Drehachse drehbar ist, dass das Wärmeträgermedium unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films an einer Innenseite der Wandung des Behälters entlangführbar ist, und wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung mindestens ein Überlaufelement zur Ausbildung einer rotationssymmetrischen inneren Oberfläche des Wärmeträgermedium-Films umfasst.
Dadurch, dass erfindungsgemäß mindestens ein Überlaufelement zur Ausbildung einer rotationssymmetrischen inneren Oberfläche des Wärmeträgermedium-Films vorgesehen ist, kann die Wandung des Behälters vorzugsweise mit - - relativ großen Fertigungstoleranzen und somit kostengünstig hergestellt werden, da die Qualität und Güte des Wärmeträgermedium-Films vorzugsweise mittels eines kostengünstigen Überlaufelements gewährleistet werden kann.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels des mindestens einen Überlaufelements die rotationssymmetrische innere Oberfläche des Wärmeträgermedium-Films im Wesentlichen unabhängig von Unebenheiten der Innenseite der Wandung und des Behälters und/oder im Wesentlichen unabhängig von einer Dicke oder einem Dickenverlauf des Wärmeträgermedium-Films bereitstellbar ist.
Günstig kann es sein, wenn das Wärmeträgermedium fließfähig oder rieselfähig ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium Partikel oder Teilchen aus gesintertem Bauxit umfasst oder aus Partikeln oder Teilchen aus gesintertem Bauxit gebildet ist.
Die Partikel oder Teilchen weisen vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von ungefähr 250 μηι bis ungefähr 1,8 mm auf.
Vorzugsweise ergibt sich bei dem Wärmeträgermedium bis mindestens ungefähr 800 °C, insbesondere bis mindestens ungefähr 1.000 °C, keine Agglomeration von Partikeln oder Teilchen.
Die Partikel oder Teilchen weisen vorzugsweise eine hohe Sphärizität, insbesondere größer als ungefähr 0,8, insbesondere größer als ungefähr 0,9, auf.
Vorzugsweise sind die Partikel oder Teilchen thermoschockbeständig.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Überlaufelement an einem bezüglich einer Förderrichtung des Wärmeträ- - - germediums stromabwärts angeordneten Ende der Wandung des Behälters angeordnet ist.
Dieses stromabwärts angeordnete Ende der Wandung des Behälters der Wandung kann insbesondere ein bezüglich der Schwerkraftrichtung oberes Ende der Wandung des Behälters sein.
Mindestens ein Überlaufelement ist vorzugsweise im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und ragt vorzugsweise von der Wandung des Behälters weg nach innen in Richtung der Drehachse.
Günstig kann es sein, wenn das Überlaufelement ein Stauelement zum Aufstauen des Wärmeträgermediums und/oder eines Basismaterials zur Ausbildung einer Basisschicht ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Überlaufelement eine Überlaufkante aufweist, über welche das Wärmeträgermedium hinwegführbar ist.
Die Überlaufkante ist insbesondere eine Umrandung einer konzentrisch zu der Drehachse des Behälters angeordneten kreisförmigen Öffnung in dem Überlaufelement.
Mittels des Überlaufelements ist das Wärmeträgermedium vorzugsweise stromaufwärts des Überlaufelements anhäufbar, so dass das Wärmeträgermedium insbesondere vor dem Überlaufelement aufgestaut wird.
An der Überlaufkante läuft das Wärmeträgermedium vorzugsweise gezielt über. Da dieses Überlaufen vorzugsweise gleichmäßig über die Überlaufkante hinweg erfolgt, kann durch exakt rotationssymmetrische Ausgestaltung der Überlaufkante auch eine sehr hohe Rotationssymmetrie der inneren Oberfläche des Wärmeträgermedium-Films ermöglicht werden. - -
Die innere Oberfläche des Wärmeträgermedium-Films ist insbesondere die der Drehachse des Behälters zugewandte Oberfläche des Wärmeträgermedium- Films.
Das Wärmeträgermedium ist insbesondere durch die konzentrische Öffnung in dem Überlaufelement, welche von der Überlaufkante umgeben ist, hindurchführbar.
Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung gelöst, welche einen Behälter umfasst, der eine Wandung und einen von der Wandung umgebenen Innenraum umfasst, wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine Zuführvorrichtung zur Zuführung eines Wärmeträgermediums zu dem Innenraum des Behälters umfasst, wobei der Behälter mittels einer Drehantriebsvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung derart um eine Drehachse drehbar ist, dass das Wärmeträgermedium unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films an einer Innenseite der Wandung des Behälters entlangführbar ist, und wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung ein fließfähiges oder rieselfähiges Basismaterial zur Ausbildung einer Basisschicht an der Innenseite der Wandung des Behälters umfasst, wobei das Wärmeträgermedium unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films auf der Basisschicht an der Innenseite der Wandung des Behälters entlangführbar ist.
Diese Solarstrahlungsempfängervorrichtung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit den weiteren Solarstrahlungsempfängervorrichtungen beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Die Basisschicht bildet vorzugsweise eine Zwischenschicht zwischen der Wandung des Behälters und dem Wärmeträgermedium-Film.
Der Wärmeträgermedium-Film bildet sich vorzugsweise auf der Basisschicht und somit auf der der Wandung des Behälters abgewandten und der Drehachse zugewandten Seite der Basisschicht aus. - -
Die Basisschicht weist vorzugsweise zumindest abschnittsweise eine Dicke von einem Mehrfachen des durchschnittlichen Teilchendurchmessers von Teilchen des Basismaterials auf. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Basisschicht mehrere Schichten von Teilchen des Basismaterials umfasst und vorzugsweise eine Dicke aufweist, welche ungefähr den Fertigungstoleranzen der Behälterwand des Behälters entspricht.
Vorzugsweise weist das Basismaterial eine größere Massendichte und/oder Volumendichte auf als das Wärmeträgermedium.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Basismaterial einen höheren Schüttwinkel aufweist als das Wärmeträgermedium.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Basisschicht eine größere Massendichte und/oder Volumendichte aufweist als der Wärmeträgermedium-Film.
Günstig kann es sein, wenn die Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine Fördervorrichtung zum Fördern des Wärmeträgermediums in einer parallel zur Drehachse des Behälters verlaufenden Förderrichtung umfasst.
Die Förderrichtung umfasst vorzugsweise eine Linearbewegungsvorrichtung, mittels welcher der Behälter linear bewegbar ist, insbesondere zumindest näherungsweise parallel zur Drehachse des Behälters.
Der Behälter ist vorzugsweise mittels der Linearbewegungsvorrichtung in einer ersten Bewegungsrichtung mit einer ersten Beschleunigung und/oder einer ersten Geschwindigkeit und in einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung mit einer zweiten Beschleunigung und/ oder einer zweiten Geschwindigkeit bewegbar.
Die zweite Beschleunigung und/oder die zweite Geschwindigkeit ist vorzugsweise höher als die erste Beschleunigung und/oder die erste Geschwindigkeit. - -
Die erste Bewegungsrichtung ist vorzugsweise die Förderrichtung der Fördervorrichtung .
Vorzugsweise kann durch die unterschiedliche Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit in der ersten Bewegungsrichtung im Vergleich zu derjenigen der zweiten Bewegungsrichtung bewirkt werden, dass das Wärmeträgermedium bei der Bewegung in der ersten Bewegungsrichtung zusammen mit dem Behälter bewegt wird, der Behälter jedoch bei der zügigeren Bewegung in der zweiten Bewegungsrichtung unter dem Wärmeträgermedium hindurchrutscht und somit bei mehrfacher Wiederholung dieser Bewegung des Behälters, insbesondere bei zyklischer Wiederholung dieser Bewegung, eine effektive Förderung des Wärmeträgermediums in der Förderrichtung erfolgt.
Die Solarstrahlungsempfängervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuervorrichtung, mittels welcher eine Drehbewegung des Behälters um die Drehachse mit der Linearbewegung des Behälters koordinierbar ist.
Vorzugsweise ist die Drehbewegung des Behälters um die Drehachse mit der Linearbewegung des Behälters derart mittels der Steuervorrichtung koordinierbar, dass die Drehfrequenz des Behälters erhöht ist oder wird, wenn der Behälter in einer ersten Bewegungsrichtung linear bewegt wird, und dass die Drehfrequenz des Behälters reduziert ist oder wird, wenn der Behälter in einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung linear bewegt wird .
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium längs einer Förderrichtung desselben innerhalb des Behälters entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben gefördert wird .
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium längs einer Förderrichtung desselben innerhalb des Behälters in der Schwerkraftrichtung nach unten gefördert wird. - -
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung gelöst, welche einen Behälter umfasst, der eine Wandung und einen von der Wandung umgebenen Innenraum umfasst, wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine Zuführvorrichtung zur Zuführung eines Wärmeträgermediums zu dem Innenraum des Behälters umfasst, wobei der Behälter mittels einer Drehantriebsvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung derart um eine Drehachse drehbar ist, dass das Wärmeträgermedium unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium- Films an einer Innenseite der Wandung des Behälters entlangführbar ist, und wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung mindestens einen Aktor umfasst, mittels welchem eine mittels der Drehantriebsvorrichtung erzeugte Drehbewegung des Behälters, insbesondere eine Position und/oder Bewegung der Drehachse, beeinflussbar ist.
Diese Solarstrahlungsempfängervorrichtung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit den weiteren Solarstrahlungsempfängervorrichtungen erläuterten Merkmale und/oder Vorteile auf.
Mittels des mindestens einen Aktors kann vorzugsweise eine Unwucht, insbesondere eine Drehzahlunwucht, des Behälters erzeugt oder ausgeglichen werden.
Günstig kann es sein, wenn mittels mindestens eines Aktors der Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine Position und/oder Bewegung der Drehachse beinflussbar ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine Sensorvorrichtung zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung der Drehachse und/oder des Behälters umfasst. - -
Vorzugsweise ist mittels der Sensorvorrichtung der mindestens eine Aktor ansteuerbar, beispielsweise zur gezielten Beeinflussung des Wärmeträgermedium-Films.
Günstig kann es sein, wenn mittels der Sensorvorrichtung der mindestens eine Aktor derart ansteuerbar ist, dass sich ein homogener Wärmeträgermedium- Film ausbildet.
Die Zuführvorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Zuführelemente, mittels welchen Teilchen des Wärmeträgermediums gezielt mit einer oder mehreren vorgegeben Bewegungsrichtungen und/oder Bewegungsgeschwindigkeiten dem Behälter zuführbar sind . Auf diese Weise kann insbesondere die Ausbildung eines gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Films optimiert werden.
Ferner können die erfindungsgemäßen Solarstrahlungsempfängervorrichtungen einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen :
Eine Fördervorrichtung der Solarstrahlungsempfängervorrichtung zur Förderung des Wärmeträgermediums längs der Innenseite der Wandung kann beispielsweise nach einem sogenannten Schütteirinnenprinzip funktionieren.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Behälter zusammen mit dem Wärmeträgermedium parallel zur Drehachse langsam nach oben bewegt wird . Anschließend wird der Behälter parallel zur Drehachse schnell nach unten bewegt, so dass die Partikel aufgrund der Trägheit nicht oder nur in geringem Maße mitbewegt werden. Insgesamt ergibt sich somit eine Relativbewegung der Partikel des Wärmeträgermediums entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung nach einem sogenannten Bohrhammerverfahren betrieben wird, bei welchem kurze, intensive Schläge - - entgegen der Förderrichtung und langsame Bewegungen in der Förderrichtung vorgesehen sind.
Beispielsweise durch Variation der Drehzahl (Rotationsfrequenz) des Behälters kann ein Anpressdruck des Wärmeträgermediums an der Wandung variiert werden. Insbesondere kann die Drehzahl während der schnellen Bewegung des Behälters entgegen der Förderrichtung reduziert werden, damit das Wärmeträgermedium leichter relativ zu dem Behälter bewegbar ist, insbesondere damit die Partikel (Teilchen) des Wärmeträgermediums leichter durchrutschen können.
Bei größeren Winkeln, beispielsweise 45 °, zwischen der Drehachse und der Schwerkraftrichtung kann es vorkommen, dass das Wärmeträgermedium aufgrund der unterschiedlichen Anpresskraft nicht homogen über den inneren Umfang der Wandung des Behälters gefördert wird . Bei variierender Stärke der Axialbewegung (parallel zur Drehachse) des Behälters während eines Umlaufs können inhomogene Massenströme längs des Umfangs erzielt werden, insbesondere um zumindest näherungsweise gleiche Austrittstemperaturen über dem Umfang auch bei ungleichmäßiger Bestrahlung oder ungleichmäßiger Partikelbewegung aufgrund von Unrundheiten des Behälters zu erreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Oszillation in Axialrichtung und eine Oszillation in Umfangsrichtung überlagert und/oder miteinander gekoppelt werden. Beispielsweise kann eine schräge Schlagfeder vorgesehen sein, um eine Bewegung des Behälters sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung gezielt zu beeinflussen.
Die Solarstrahlungsempfängervorrichtung ist vorzugsweise als ein in sich kompensiertes und/oder frei schwingendes System ausgebildet, so dass insbesondere eine Vibration nicht nach außen übertragen wird.
Zur Zuführung von Wärmeträgermedium kann insbesondere mindestens ein seitliches Einlassrohr (Zuführelement) vorgesehen sein, mittels welchem - -
Wärmeträgermedium mit der Rotationsgeschwindigkeit in Umfangsrichtung zuführbar ist.
Günstig kann es sein, wenn mehrere Einlassrohre (Zuführelemente) zur Zuführung von gesteuerten Massenströmen, insbesondere zur Erzeugung einer bestimmten Partikelverteilung, vorgesehen sind.
Die Wandung des Behälters kann insbesondere als ein zylindrischer Inliner oder als ein kegelförmiger Inliner ausgebildet sein.
Das Überlaufelement ist insbesondere ein mitrotierender Apertur-Ring .
Zum Fördern des Wärmeträgermediums längs der Förderrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass die Wandung des Behälters ein Schraubenprofil umfasst und dass der Behälter alternierend kurz schnell beschleunigt und langsam verzögert wird . Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Schütteirinnenprinzip oder Bohrhammerverfahren kann hierdurch rotativ eine Förderung des Wärmeträgermediums in der Förderrichtung erfolgen.
Es kann vorgesehen sein, dass durch Aufbringen einer kleinen Drehzahlvariation über der mittleren Drehzahl, beispielsweise durch eine elastisch gekoppelte zentrale Schwungmasse, welche insbesondere periodisch angeregt ist, oder durch exzentrisch angebrachte Rotationsmassen, eine Drehzahlunwucht erzeugt wird . Hierdurch kann ein System nach außen vorzugsweise vibrationsfrei oder vibrationsarm ausgebildet sein.
Die Vibration wird vorzugsweise auf eine innere Partikelführung (Wandung des Behälters) beschränkt. Hierdurch können die bewegten Massen gering gehalten werden, um eine große Laufruhe zu erzielen.
Vorzugsweise sind mittels der Zuführvorrichtung schnelle Massenstromvaria- tionen durchführbar. Insbesondere kann dies zum Erzeugen einer vorteilhaften - - inhomogenen Massenstromverteilung über dem Umfang genutzt werden, wenn über dem Austrittsumfang große Temperaturunterschiede herrschen.
Das Überlaufelement ist vorzugsweise als eine Blende ausgebildet.
Mittels des Überlaufelements wird vorzugsweise ein aus Teilchen des Wärmeträgermediums oder des Basismaterials gebildetes Innenrohr auf der Wandung des Behälters gebildet, auf welchem die eigentlich zu erhitzende Schicht, insbesondere der Wärmeträgermedium-Film, transportiert wird .
Vorzugsweise weist die Solarstrahlungsempfängervorrichtung eine oder mehrere Sensorvorrichtungen auf, beispielsweise zur Detektion eines unrunden Laufs des Behälters, insbesondere aufgrund von Unwuchten. Mittels der Sensorvorrichtungen kann vorzugsweise ein Rückschluss auf die Partikelverteilung, insbesondere die räumliche Verteilung und Ausbildung des Wärmeträgermedium-Films, gezogen werden.
Mittels mindestens eines Aktors, mittels der Zuführvorrichtung und/oder mittels der Drehantriebsvorrichtung kann dann vorzugsweise zur Optimierung der Partikelverteilung beigetragen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Solarstrahlungsempfängervorrichtung lässt sich an der Wandung aufgrund der durch Rotation des Behälters bewirkten Fliehkräfte ein Wärmeträgermedium-Film, vorzugsweise ein zusammenhängender Wärmeträgermedium-Film, bilden.
Die Drehzahl wird vorzugsweise so hoch gewählt, dass sich ein optisch dichter oder annähernd dichter Wärmeträgermedium-Film über den gesamten (inneren) Umfang der Wandung ergibt.
Durch entsprechende Steuerung der Rotation und/oder des Winkels zur Schwerkraftrichtung kann vorzugsweise eine gesteuerte Anpassung der Solar- - -
Strahlungsempfängervorrichtung beispielsweise im Teillastbetrieb bzw. Volllastbetrieb erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Solarstrahlungsempfängervorrichtung kann beispielsweise für den ausschließlich solaren Betrieb von Hochtemperaturprozessen wie beispielsweise Mikroturbinen zur solaren Stromerzeugung verwendet werden. Erhitztes Wärmeträgermedium lässt sich auf einfache Weise speichern. Es kann dann eine bedarfsgesteuerte Leistungsbereitstellung erfolgen.
Um einen möglichst zusammenhängenden Wärmeträgermedium-Film zu erzeugen, werden vorzugsweise die Winkelstellung zur Schwerkraftrichtung und die Rotationsgeschwindigkeit des Behälters aneinander angepasst. Zur Anpassung können ferner auch noch Informationen über die Eigenschaften des Wärmeträgermediums und der Wandung, insbesondere die Reibungseigenschaften, verwendet werden. Wenn beispielsweise eine erfindungsgemäße Solarstrahlungsempfängervorrichtung in Verbindung mit einem Heliostatenfeld eingesetzt wird, dann ist üblicherweise der Winkel zur Schwerkraftrichtung vorgegeben. Wenn dann die Wärmeträgermediumart und die Wandung vorgegeben ist, dann kann durch entsprechende Wahl bzw. Einstellung, gegebenenfalls auch variable Einstellung, der Rotationsgeschwindigkeit (bzw. Drehzahl) der Wärmeträgermedium-Film erzeugt werden.
Das Wärmeträgermedium ist vorzugsweise durch Partikel und/oder ein Fluid (insbesondere eine Flüssigkeit) gebildet. Bei den Partikeln handelt es sich insbesondere um Festkörperpartikel, insbesondere keramische Partikel. Es ist auch möglich, dass als Wärmeträgermedium eine Flüssigkeit wie beispielsweise ein flüssiges Salz bzw. eine Salzmischung (wie beispielsweise eine Mischung aus NaN03 und KN03) eingesetzt wird.
Günstig kann es sein, wenn eine Drehzahl des Behälters größer als 80 % der Wurzel aus dem Verhältnis von Gravitationskonstante zu einem Innenradius des Behälters ist, wobei als Innenradius des Behälters, wenn dieser unterschiedliche Innenradien aufweist, insbesondere der kleinste Innenradius ver- - - wendet wird. Dadurch lässt sich vorzugsweise ein optisch dichter oder annähernd dichter Wärmeträgermedium-Film über den gesamten Umfang der Wandung des Behälters erreichen. Es ist dabei insbesondere günstig, wenn die Drehzahl größer als 70 % der Drehzahl ist, bei der das gesamte Wärmeträgermedium an der Wandung haftet.
Es ist insbesondere eine Einrichtung zur Beeinflussung der Bewegungscharakteristik des Wärmeträgermediums in dem Innenraum vorgesehen. Beispielsweise ist für eine entsprechend schnelle Rotation des Behälters gesorgt, so dass die Fliehkraft das Wärmeträgermedium gegen die Wandung drückt. Dadurch erhält man erhöhte Wandhaftung bzw. erhöhte Wandreibung, um die Aufenthaltsdauer zu erhöhen. Die Aufenthaltsdauer kann beispielsweise auch durch Vibrationen und/oder durch Bereitstellung von speziellen Laufpfaden definiert eingestellt bzw. gesteuert werden. Es lässt sich dann vorzugsweise eine größere Temperaturspreizung zwischen Eintritt und Austritt des Wärmeträgermediums an dem Behälter erreichen und dadurch wiederum lässt sich vorzugsweise der Empfänger-Wirkungsgrad erhöhen.
Insbesondere ist die Einrichtung zur Beeinflussung der Bewegungscharakteristik als Einrichtung zur Steuerung, insbesondere variablen Steuerung, der Aufenthaltszeit der Partikel in dem Innenraum ausgebildet. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad erhöhen, wobei auch eine Anpassung an sich verändernde Bedingungen wie beispielsweise verändernde solare Einstrahlungsbedingungen möglich ist.
Insbesondere ist die Drehachse parallel oder in einem spitzen Winkel kleiner oder gleich 80° zur Schwerkraftrichtung orientiert. Dadurch erhält man einen optimierten Wirkungsgrad . Die Drehachse kann grundsätzlich auch versetzt gegenüber der Achse des Behälters sein.
Bei einer Ausführungsform ist die Drehachse koaxial zur Achse des Behälters orientiert. - -
Es ist günstig, wenn die Rotation des Behälters zeitlich variabel steuerbar ist, um eine Anpassung an unterschiedliche Bedingungen, insbesondere solare Einstrahlungsbedingungen, durchzuführen, um so beispielsweise auch unterschiedliche Teillastbetriebe zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist eine Vibrationseinrichtung vorgesehen, durch welche der Behälter oder ein oder mehrere Teilbereiche des Behälters vibrierbar sind . Dadurch lässt sich insbesondere ein homogener Wärmeträgermedium-Film erzeugen. Insbesondere durch eine Kombination einer Vibrationsbewegung mit einer geeigneten Rotationsbewegung lässt sich vorzugsweise eine gewünschte Aufenthaltszeit einstellen, steuern und/oder regeln. Ferner lässt sich eine Aufenthaltszeit vorzugsweise auch lokal einstellen. Die Vibrationseinrichtung kann eine zusätzliche Einrichtung sein und/oder die Unwucht eines Antriebs wird genutzt, um Vibrationen zu erzeugen.
Es kann dadurch beispielsweise auch eine Förderung von Wärmeträgermedium entgegen der Schwerkraftrichtung innerhalb des Behälters erreicht werden.
Insbesondere ist die Vibrationseinrichtung so ausgebildet, dass der Behälter oder ein oder mehrere Teilbereiche des Behälters längs der Achse des Behälters vibrierbar sind und/oder eine räumliche Lage der Achse zeitlich veränderbar ist. Es lässt sich dann beispielsweise auch eine Taumelbewegung durchführen.
Beispielsweise ist durch eine Vibration auch eine Förderung des Wärmeträgermediums entgegen der Schwerkraft möglich, da sie für eine Fluidisierung sorgt, insbesondere dann, wenn als Wärmeträgermedium Partikel eingesetzt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Behälter schräge Wände aufweist, das heißt wenn über eine Längsachse des Behälters der Durchmesser variiert.
Es kann dabei beispielsweise vorgesehen sein, dass die Vibrationseinrichtung so ausgebildet ist, dass die Vibration zeitlich und/oder räumlich steuerbar ist. - -
Dadurch ist eine Anpassung beispielsweise der Wärmeträgermediumdurchlauf- zeit durch den Behälter an unterschiedliche solare Einstrahlungsbedingungen möglich.
Bei einer Ausführungsform weist die Wandung dem Innenraum zugewandt einen oder mehrere definierte Laufpfade oder ein oder mehrere Führungselemente für Wärmeträgermedium auf. Durch einen oder mehrere Laufpfade bzw, Führungselemente wird das Wärmeträgermedium vorzugsweise auf einer bestimmten Bahn innerhalb des Behälters geführt und/oder die Filmausbildung wird verbessert. Bei entsprechender Ausbildung der Bahn bzw. der Führungselemente lässt sich der Laufweg zum Durchlaufen des Behälters vorzugsweise vergrößern, so dass sich vorzugsweise auch die Aufenthaltsdauer des Wärmeträgermediums im Behälter vergrößert.
Insbesondere weist ein Laufpfad oder Führungselement Bahnelemente auf, welche in einer Ebene senkrecht zu der Achse des Behälters liegen oder in einem Winkel von höchstens 30° zu dieser Ebene liegen. Wärmeträgermedium kontaktiert vorzugsweise die Bahnelemente. Die Bahnelemente sorgen insbesondere für eine Führung. Wenn die Bahnelemente in einer Ebene senkrecht zur Achse des Behälters liegen oder in einem Winkel von höchstens 30° zu dieser Ebene, dann ist es beispielsweise möglich, dem Wärmeträgermedium eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente zu erteilen. Weiterhin lässt sich der Laufweg innerhalb des Behälters vorzugsweise vergrößern.
An der Wandung sind beispielsweise Stufen und/oder Rillen und/oder Rippen und/oder Dellen und/oder Wandungsrauhigkeiten gebildet. Dadurch kann vorzugsweise die Filmbildung verbessert werden und die Aufenthaltsdauer im Innenraum vergrößert werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Einrichtung zur Beeinflussung der Bewegungscharakteristik eine Felderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds und/oder magnetischen Felds, wobei das Wärmeträgermedium Partikel umfasst und wobei die Partikel elektrisch und/oder magnetisch - - geladen sind . Es lassen sich dadurch Lorentzkräfte bilden (wenn die Partikel elektrisch geladen sind und ein Magnetfeld auf sie wirkt) bzw. elektrostatische Kräfte erzeugen (wenn die Partikel elektrisch geladen sind und elektrische Felder auf sie wirken), durch welche bei geeigneter Ausbildung eine Bewegung der Partikel nach außen zu der Wandung hin erfolgt. Diese werden dadurch gegen die Wandung gedrückt. Dadurch lässt sich die Aufenthaltsdauer erhöhen. Es ist beispielsweise auch möglich, eine Beeinflussung der Aufenthaltsdauer bei magnetisch geladenen Partikeln über entsprechende Wahl der Curie- Temperatur zu erreichen. Wenn beispielsweise innerhalb des Behälters oder beim Austritt des Behälters die Curie-Temperatur erreicht ist, dann erfolgt keine magnetische Kopplung der Partikel mehr an das entsprechende Feld und die Partikel lassen sich dann auf einfache Weise aus dem Behälter abführen. Die Kraft zwischen dem Feld der Felderzeugungseinrichtung und dem magnetisch geladenen Partikel wird gewissermaßen bei der Curie-Temperatur intrinsisch abgeschaltet.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Einhüllende der Wandung am Innenraum einen variierenden Querschnitt hat und insbesondere kegelförmig ist.
Insbesondere verjüngt sich der Innenraum in Schwerkraftrichtung, so dass der Behälter trichterförmig ausgebildet ist. Die Solarstrahlungsbeaufschlagung erfolgt dabei insbesondere über eine Seite des Behälters, welche den kleineren Durchmesser aufweist.
Günstig ist es, wenn der Behälter einen Einkopplungsbereich für Wärmeträgermedium und einen Auskopplungsbereich für Wärmeträgermedium aufweist. Bei einer Ausführungsform liegt der Einkopplungsbereich bezogen auf die Schwerkraftrichtung oberhalb des Auskopplungsbereichs. An dem Einkopplungsbereich wird "kaltes" Wärmeträgermedium eingekoppelt und an dem Auskopplungsbereich wird "heißes", durch Solarstrahlung erhitztes Wärmeträgermedium ausgekoppelt. Das Wärmeträgermedium wird in der Schwerkraftrichtung durch den Behälter durchgeführt. - -
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass Wärmeträgermedium entgegen der Schwerkraftrichtung in dem Behälter geführt wird, das heißt Wärmeträgermedium bezogen auf die Schwerkraftrichtung unten in den Behälter eingekoppelt wird und oben bezogen auf die Schwerkraftrichtung ausgekoppelt wird . Dies lässt sich insbesondere durch eine Kombination von Vibration, Rotation, geeigneter Wandungsausbildung und/oder periodischer axialer Verschiebung des Behälters erreichen .
Günstig ist es, wenn eine Zuführungseinrichtung für Wärmeträgermedium zu dem Behälter vorgesehen ist, mittels welcher Wärmeträgermedium mit einer angepassten Umfangsgeschwindigkeit dem Behälter zuführbar ist. Dadurch lässt sich bei entsprechender Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit bei der Einkopplung des Wärmeträgermediums in den Behälter erreichen, dass durch die Zuführung die Filmbildung minimal gestört wird . Der Zuführungseinrichtung ist insbesondere eine Einsteileinrichtung für den Massenstrom des Wärmeträgermediums vorgeschaltet. Es können dann sowohl Massenstrom als auch Umfangsgeschwindigkeit individuell eingestellt werden.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn eine Abführungseinrichtung für Wärmeträgermedium von dem Behälter vorgesehen ist, mittels welcher Wärmeträgermedium mit einer angepassten Umfangsgeschwindigkeit vom Behälter abführbar ist. Dadurch wird durch die Abführung die Filmbildung minimal gestört.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines solarthermischen Kraftwerks; - -
Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung des solarthermischen Kraftwerks, bei welcher mit Aktoren versehene Lagerstellen zur Lagerung eines drehbaren Behälters der Solarstrahlungsempfängervorrichtung vorgesehen sind;
Fig. 3 einen schematischen vertikalen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung, bei welcher eine Basisschicht aus einem Basismaterial und ein Überlaufelement zur Ausbildung eines gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Films vorgesehen sind;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung, bei welcher ein Behälter der Solarstrahlungsempfängervorrichtung parallel zu einer Drehachse desselben entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben bewegbar ist, um den Behälter zusammen mit dem darin angeordneten Wärmeträgermedium entgegen der Schwerkraftrichtung zu bewegen;
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende schematische perspektivische Darstellung der dritten Ausführungsform der Solarstrahlungsempfängervorrichtung, wobei der Behälter parallel zur Drehachse desselben in der Schwerkraftrichtung nach unten bewegbar ist, ohne das Wärmeträgermedium mitzunehmen; und
Fig. 6 eine schematische perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung, bei welcher Lagerungsrollen zur aktiven Lagerung des drehbaren Behälters der Solarstrahlungsempfängervorrichtung vorgesehen sind.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. - -
Ein Ausführungsbeispiel eines solarthermischen Kraftwerks, welches in Fig . 1 schematisch gezeigt und dort mit 100 bezeichnet ist, umfasst ein Heliostatenfeld 102 mit einer Mehrzahl von Heliostaten 104. Ein Heliostat 104 hat eine Spiegelfläche 106, welche sich um mindestens zwei Achsen ausrichten lässt. Solarstrahlung 108 lässt sich über die Spiegelflächen 106 des Heliostatenfelds 102 insbesondere gebündelt auf eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 richten. Auf die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 gerichtete Solarstrahlung ist in Fig . 1 mit dem Bezugszeichen 112 angedeutet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das solarthermische Kraftwerk 100 (mindestens) einen Turmreceiver 114, bei welchem die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 an einem Turm 116 beabstandet zu einem Boden 118 (bezogen auf die Schwerkraftrichtung g) angeordnet ist, das heißt erhöht, angeordnet ist. Die Heliostaten 104 sind ebenfalls an dem Boden 118 angeordnet.
Die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 ist eine Partikel-Solarstrahlungsempfängervorrichtung, welche mit Partikeln als Wärmeträgermedium betrieben wird . Die Partikel sind beispielsweise Keramikpartikel . Bei einer Ausführungsform werden Bauxit-Partikel mit typischen Durchmessern zwischen 0,3 mm bis 2 mm eingesetzt.
Das solarthermische Kraftwerk 100 umfasst einen ersten Kreislauf 120, welcher ein Partikelkreislauf ist. In diesem ersten Kreislauf 120 werden Partikel durch einen Wärmeübertrager 122 hindurchgeführt. Der erste Kreislauf 120 weist einen Hochtemperaturzweig 124 und einen Niedertemperaturzweig 126 auf. Der Niedertemperaturzweig 126 führt von einem Ausgang 128 des Wärmeübertragers 122 zu einem Eingang 130 der (Partikel-)Solarstrahlungsemp- fängervorrichtung 110. Der Hochtemperaturzweig 124 führt von einem Ausgang 132 der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 zu einem Eingang 134 des Wärmeübertragers 122. Partikel lassen sich dadurch über den Niedertemperaturzweig 126 der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 zuführen und - - werden dort über Solarstrahlung aufgeheizt. Aufgeheizte Partikel lassen sich über den Hochtemperaturzweig 124 dem Wärmeübertrager 122 zuführen und können dort Wärme an einen zweiten Kreislauf 136 abgeben.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass in dem Niedertemperaturzweig 126 ein Wärmespeicher 138 (Niedertemperatur-Wärmespeicher) angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass in dem Hochtemperaturzweig 124 ein Wärmespeicher 140 (Hochtemperatur-Wärmespeicher) angeordnet ist.
Der zweite Kreislauf 136 ist ein Turbinenkreislauf. In ihm ist eine Turbine 142, insbesondere eine Dampfturbine, angeordnet, welche zur Erzeugung von elektrischer Energie an einen elektrischen Generator 144 gekoppelt ist.
Der zweite Kreislauf 136 umfasst einen Hochtemperaturzweig 146, welcher von einem Ausgang 148 des Wärmeübertragers 122 zu der Turbine 142 führt. Ferner umfasst der zweite Kreislauf 136 einen Niedertemperaturzweig 150, welcher von der Turbine 142 oder einem der Turbine nachgeschalteten Kondensator 152 zu einem Eingang 154 des Wärmeübertragers 122 führt.
In dem Niedertemperaturzweig 150 ist insbesondere eine Pumpe 156 angeordnet, welche ein Fluid durch den zweiten Kreislauf 136 fördert.
An dem Wärmeübertrager 122 wird das Fluid des zweiten Kreislaufs 136 (insbesondere Wasser) erhitzt und hierdurch Dampf erzeugt. Dieser Dampf wird über den Hochtemperaturzweig 146 der Turbine 142 zugeführt und darin entspannt. Hierdurch wird die thermische Energie in mechanische Energie gewandelt, welche den elektrischen Generator 144 zur Stromerzeugung antreibt.
Der Dampf wird entspannt und kondensiert schließlich an dem Kondensator 152 zu Wasser. Dieses Kondensat wird in dem Niedertemperaturzweig 150 dem Wärmeübertrager 122 zur erneuten Dampferzeugung zurückgeführt. In - - dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine einstufige Turbinenanordnung gezeigt. Es ist auch möglich, dass die Turbinenanordnung mehrstufig ist.
Alternativ oder zusätzlich zur Stromerzeugung ist es beispielsweise auch möglich, dass eine Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 eingesetzt wird, um Prozesswärme zu erzeugen oder chemische Umwandlungen zu bewirken oder Brennstoffe herzustellen. Auch weitere Anwendungen sind denkbar.
Der grundlegende Aufbau einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 ist aus der DE 10 2010 062 367 AI bekannt, auf welche hiermit explizit Bezug genommen wird, und deren Inhalt hiermit durch Inbezugnahme zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht wird.
Eine erste Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 (siehe Fig . 2) umfasst einen Behälter 158, welcher mittels einer Drehantriebsvorrichtung 160 um eine Drehachse 162 drehbar ist.
Der Behälter 158 umfasst insbesondere einen hohlzylindrischen Grundkörper 164, welcher einen kreiszylinderförmigen Innenraum 166 umgibt.
Die Drehachse 162 schließt mit der Schwerkraftrichtung g einen Winkel von beispielsweise ungefähr 30 ° ein.
Ein bezüglich der Schwerkraftrichtung g unteres Ende 168 des Behälters 158 ist offen ausgebildet, so dass eine Eintrittsöffnung 170 des Behälters 158 gebildet ist.
Durch diese Eintrittsöffnung 170 kann Solarstrahlung 112 in den Innenraum 166 des Behälters 158 gelangen.
Zur Aufnahme der mittels der Solarstrahlung 112 übertragenen Wärme wird eine innere Oberfläche einer Wandung 172 des Grundkörpers 164 des Behälters 158 mit einem Wärmeträgermedium versehen. - -
Aufgrund der Rotation des Behälters 158 um die Drehachse 162 breitet sich das Wärmeträgermedium auf der Wandung 172 aus und bildet hierdurch einen (noch zu beschreibenden) Wärmeträgermedium-Film.
Das Wärmeträgermedium ist von dem Ende 168, an welchem die Eintrittsöffnung 170 angeordnet ist, zu einem diesem Ende 168 gegenüberliegenden Ende 174 des Grundkörpers 164 des Behälters 158 transportierbar, insbesondere förderbar, um einen kontinuierlichen Strom von Wärmeträgermedium mit Solarstrahlung 112 zu beaufschlagen und somit zu erhitzen.
Das erhitzte Wärmeträgermedium steht dann zur weiteren Verwendung, insbesondere zur Stromerzeugung in dem solarthermischen Kraftwerk 100, zur Verfügung .
Insbesondere zur Erzeugung eines gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Films umfasst die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 vorzugsweise mehrere Möglichkeiten zur Beeinflussung der Bewegung des Behälters 158.
Bei der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 sind insbesondere mehrere Lagerstellen 176 zur Lagerung des Behälters 158 vorgesehen, welche Aktoren 178 zur Beeinflussung der Bewegung des Behälters 158 aufweisen.
Die Aktoren 178 können beispielsweise Vibrationsvorrichtungen oder sonstige Aktuatoren sein.
Mittels der Aktoren 178 kann vorzugsweise eine Rotationsbewegung des Behälters 158 vergleichmäßigt werden, insbesondere indem Unwuchten des Behälters 158 durch geeignete Ansteuerung der Aktoren 178 der Lagerstellen 176 ausgeglichen werden. - -
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mittels der Aktoren 178 gezielt Unwuchten oder unrunde Bewegungen des Behälters 158 erzeugbar sind, um eine Bewegung des Wärmeträgermediums innerhalb des Behälters 158 gezielt zu beeinflussen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 180 umfasst, mittels welcher beispielsweise Unwuchten bei der Rotationsbewegung des Behälters 158 um die Drehachse 162 detektierbar sind.
Mittels der Sensorvorrichtungen 180 kann vorzugsweise ermittelt werden, ob das Wärmeträgermedium in dem Behälter 158 einen gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Film bildet. Bei einem gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Film ergibt sich insbesondere eine geringe Unwucht des Behälters 158. Mittels der Sensorvorrichtungen 180 ist somit vorzugsweise ermittelbar, ob sich diese geringe Unwucht des Behälters 158 während des Betriebs verstärkt, so dass auf eine ungleichmäßige Wärmeträgermedium-Verteilung in dem Behälter 158 geschlossen werden kann. Durch geeignete Gegenmaßnahmen, insbesondere durch geeignete Aktivierung der Aktoren 178, kann dieser Unwucht dann vorzugsweise entgegengewirkt werden, um erneut den gewünschten gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Film bereitzustellen.
Bei einer (nicht dargestellten) Ausführungsform der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 kann vorgesehen sein, dass die Wärmeträgermedium- Verteilung in dem Behälter 158 mittels einer Kamera erfasst wird . Auch hierdurch kann vorzugsweise eine Abweichung der tatsächlichen Wärmeträgermedium-Verteilung von einer gewünschten Wärmeträgermedium-Verteilung, insbesondere von einem gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Film, ermittelt werden, um dann geeignete Maßnahmen zur Erzeugung des gewünschten Wärmeträgermedium-Films einleiten zu können.
Eine solche Kamera kann bei Bedarf bei sämtlichen der beschriebenen Solarstrahlungsempfängervorrichtungen 110 vorgesehen sein. - -
Eine in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass zusätzlich zu einem Wärmeträgermedium 182 zur Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films 184 ein Basismaterial 186 vorgesehen ist, mittels welchem eine Basisschicht 188 auf der inneren Oberfläche 190 (Innenseite) der Wandung 172 des Behälters 158 erzeugbar ist.
Die Basisschicht 188 liegt somit im Betrieb der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 direkt an der inneren Oberfläche 190 der Wandung 172 des Behälters 158 an.
Der Wärmeträgermedium-Film 184 ist auf der der Wandung 172 des Behälters 158 abgewandten und der Drehachse 162 zugewandten Seite der Basisschicht 188 angeordnet und/oder ausgebildet.
Mittels der Basisschicht 188 kann insbesondere eine gleichmäßige Oberfläche zur Auflage des Wärmeträgermediums 182 geschaffen werden.
Insbesondere können mittels der Basisschicht 188 Ungenauigkeiten und Rau- igkeiten sowie fertigungsbedingte Abweichungen der Form der Wandung 172 des Behälters 158 von einer optimalen kreiszylindrischen Form ausgeglichen werden.
Die Basisschicht 188 bildet insbesondere eine Zwischenschicht 192 zwischen der Wandung 172 und dem Wärmeträgermedium-Film 184.
Alternativ oder ergänzend zur Verwendung von Basismaterial 186 zur Bereitstellung eines gleichmäßigen Wärmeträgermedium-Films 184 kann vorgesehen sein, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 ein Überlaufelement 194 umfasst. - -
Das Überlaufelement 194 ist insbesondere ringförmig ausgebildet und an einem der Eintrittsöffnung 170 abgewandten Ende 174 des Behälters 158 angeordnet.
Das Überlaufelement 194 ragt insbesondere ausgehend von der Wandung 172 in Richtung des Innenraums 166, insbesondere in Richtung der Drehachse 162, von der Wandung 172 hervor.
Das Überlaufelement 194 bildet dabei insbesondere eine kreisförmige Öffnung 196, welche konzentrisch zu der Drehachse 162 angeordnet ist und einen geringeren Innendurchmesser aufweist als die Wandung 172 des Behälters 158.
Bei einem Transport des Wärmeträgermediums 182 längs einer Förderrichtung 198, insbesondere parallel zur Drehachse 162 entgegen der Schwerkraftrichtung g nach oben, staut sich das Wärmeträgermedium 182 und/oder das Basismaterial 186 an dem Überlaufelement 194 und fließt oder rieselt schließlich über das Überlaufelement 194 hinweg bzw. durch das Überlaufelement 194 hindurch.
Das Überlaufelement 194 bildet somit insbesondere auch ein Stauelement 200.
Da sich insbesondere das Wärmeträgermedium 182 an dem Überlaufelement 194, insbesondere an dem Stauelement 200, vorzugsweise anstauen muss, bis es über das Überlaufelement 194 hinweggeführt werden kann, ergibt sich eine innere Oberfläche 202 des Wärmeträgermedium-Films 184 vorzugsweise ausschließlich durch die Wahl der Form des Überlaufelements 194.
Insbesondere dann, wenn eine der Drehachse 162 zugewandte, die Öffnung 196 begrenzende Überlaufkante 204 des Überlaufelement 194 sehr exakt gefertigt wurde und beispielsweise möglichst exakt kreisförmig ausgebildet ist, kann die innere Oberfläche 202 des Wärmeträgermedium-Films 184 besonders exakt rotationssymmetrisch um die Drehachse 162 ausgebildet sein. - -
Insbesondere Formungenauigkeiten in der Wandung 172 des Behälters 158 haben dann vorzugsweise keinen oder lediglich einen geringen Einfluss auf die Rotationssymmetrie der inneren Oberfläche 202 des Wärmeträgermedium- Films 184.
An das Überlaufelement 194 schließt sich in der Förderrichtung 198 eine Abführvorrichtung 206 der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 an, mittels welcher das Wärmeträgermedium 182, welches in dem Behälter 158 erhitzt wurde, abführbar ist.
Schließlich umfasst die Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 noch eine Zuführvorrichtung 208 zum Zuführen von Wärmeträgermedium 182 zu dem Innenraum 166 des Behälters 158, insbesondere an demjenigen Ende 168 des Behälters 158, an welchem die Eintrittsöffnung 170 angeordnet ist.
Die Zuführvorrichtung 208 umfasst hierzu insbesondere mindestens ein Zuführelement 210, mittels welchem das Wärmeträgermedium 182 gezielt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung in den Innenraum 166 des Behälters 158 hineinführbar ist.
Mittels des mindestens einen Zuführelements 210 ist durch geeignete Zuführung des Wärmeträgermediums 182 die Ausgestaltung des Wärmeträgermedium-Films 184 beeinflussbar.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den Fig. 4 und 5 dargestellte dritte Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Solar- - -
Strahlungsempfängervorrichtung 110 eine Fördervorrichtung 212 umfasst, mittels welcher das Wärmeträgermedium 182 in der Förderrichtung 198 parallel zur Drehachse 162 durch den Innenraum 166 des Behälters 158 hindurchführbar ist.
Die Fördervorrichtung 212 umfasst hierzu insbesondere eine Bewegungsvorrichtung 214, mittels welcher der Behälter 158 in einer ersten Bewegungsrichtung 216 und in einer der ersten Bewegungsrichtung 216 entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung 218 bewegbar ist.
Die beiden Bewegungsrichtungen 216, 218 sind insbesondere im Wesentlichen parallel zur Drehachse 162 ausgerichtet.
Wie durch den kleinen Pfeil in Fig . 4 angedeutet ist, ist der Behälter 158 mittels der Bewegungsvorrichtung 214 vorzugsweise langsam und/oder mit geringer Beschleunigung in der ersten Bewegungsrichtung 216 bewegbar.
Diese langsame Bewegung bewirkt, dass das Wärmeträgermedium 182 zusammen mit dem Behälter 158 in der ersten Bewegungsrichtung 216 bewegt und somit entgegen der Schwerkraftrichtung g nach oben gefördert wird .
Zur Unterstützung dieser Bewegung, insbesondere zum Erhöhen eines Reibungswiderstandes des Wärmeträgermediums 182 an dem Behälter 158 (oder gegebenenfalls auf der Basisschicht 188), kann bei der Bewegung des Behälters 158 in der ersten Bewegungsrichtung 216 zusätzlich eine Erhöhung der Rotationsfrequenz des Behälters 158 vorgesehen sein.
Wie durch den größeren Pfeil in Fig . 5 dargestellt ist, ist der Behälter 158 mittels der Bewegungsvorrichtung 214 schnell und/oder mit großer Beschleunigung in der zweiten Bewegungsrichtung 218 bewegbar.
Diese schnelle Bewegung hat zur Folge, dass der Behälter 158 unter dem Wärmeträgermedium 182 hindurchrutscht und somit das Wärmeträgermedium 182 nicht oder nur in geringem Maße in der zweiten Bewegungsrichtung 218 nach unten bewegt wird. - -
Das Verrutschen des Wärmeträgermediums 182 relativ zu dem Behälter 158 bei der Bewegung des Behälters 158 in der zweiten Bewegungsrichtung 218 kann dadurch unterstützt werden, dass während dieser Bewegung die Rotationsfrequenz des Behälters 158 reduziert wird, so dass sich eine geringere Reibung des Wärmeträgermediums 182 an der Wandung 172 des Behälters 158 (oder gegebenenfalls auf der Basisschicht 188) ergibt.
Dadurch, dass der Behälter 158 alternierend langsam in der ersten Bewegungsrichtung 216 und schnell in der zweiten Bewegungsrichtung 218 bewegbar ist, kann das Wärmeträgermedium 182 längs der Förderrichtung 198, insbesondere effektiv entgegen der Schwerkraftrichtung g, gefördert werden.
Im Übrigen stimmt die in den Fig . 4 und 5 dargestellte dritte Ausführungsform der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig . 6 dargestellte vierte Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Aktoren 178 beispielsweise als Aktuatoren ausgebildet sind.
Die Aktoren 178 sind insbesondere Lagerungsrollen 220 der Lagerstellen 176, welche relativ zur Drehachse 162, insbesondere senkrecht zur Drehachse 162, bewegbar sind, um die Rotationsbewegung des Behälters 158 um die Drehachse 162 gezielt zu beeinflussen.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 6 dargestellte vierte Ausführungsform einer Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird . - -
Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen von Solarstrahlungsempfängervorrichtungen 110 können einzelne oder mehrere Merkmale der vorstehend beschriebenen Solarstrahlungsempfängervorrichtungen 110 beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die in Fig . 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Solarstrahlungsempfängervorrichtung 110 mit Aktoren 178 gemäß den Ausführungsformen 1 und/oder 4 (siehe Fig. 2 und 6) versehen wird .
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Bezugszeichenliste
100 solarthermisches Kraftwerk
102 Heliostatenfeld
104 Heliostat
106 Spiegelfläche
108 Solarstrahlung
110 Solarstrahlungsempfängervorrichtung
112 Solarstrahlung
114 Turmreceiver
116 Turm
118 Boden
120 erster Kreislauf
122 Wärmeübertrager
124 Hochtemperaturzweig
126 Niedertemperaturzweig
128 Ausgang
130 Eingang
132 Ausgang
134 Eingang
136 zweiter Kreislauf
138 Wärmespeicher
140 Wärmespeicher
142 Turbine
144 elektrischer Generator
146 Hochtemperaturzweig
148 Ausgang
150 Niedertemperaturzweig
152 Kondensator
154 Eingang
156 Pumpe
158 Behälter
160 Drehantriebsvorrichtung - -
162 Drehachse
164 Grundkörper
166 Innenraum
168 Ende
170 Eintrittsöffnung
172 Wandung
174 Ende
176 Lagerstelle
178 Aktor
180 Sensorvorrichtung
182 Wärmeträgermedium
184 Wärmeträgermedium-Film
186 Basismaterial
188 Basisschicht
190 innere Oberfläche/ Innenseite
192 Zwischenschicht
194 Überlaufelement
196 Öffnung
198 Förderrichtung
200 Stauelement
202 innere Oberfläche
204 Überlaufkante
206 Abführvorrichtung
208 Zuführvorrichtung
210 Zuführelement
212 Fördervorrichtung
214 Bewegungsvorrichtung
216 erste Bewegungsrichtung
218 zweite Bewegungsrichtung
220 Lagerungsrolle
g Schwerkraftrichtung

Claims

Patentansprüche
Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110), umfassend einen Behälter (158), welcher eine Wandung (172) und einen von der Wandung (172) umgebenen Innenraum (166) umfasst,
wobei die Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) eine Zuführvorrichtung (208) zur Zuführung eines Wärmeträgermediums (182) zu dem Innenraum (166) des Behälters (158) umfasst und
wobei der Behälter (158) mittels einer Drehantriebsvorrichtung (160) der Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) derart um eine Drehachse (162) drehbar ist, dass das Wärmeträgermedium (182) unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films (184) an einer Innenseite (190) der Wandung (172) des Behälters (158) entlangführbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) mindestens ein Überlaufelement (194) zur Ausbildung einer rotationssymmetrischen inneren Oberfläche (202) des Wärmeträgermedium-Films (184) umfasst.
Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (182) fließfähig oder rieselfähig ist.
Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Überlaufelement (194) an einem bezüglich einer Förderrichtung (198) des Wärmeträgermediums (182) stromabwärts angeordneten Ende (174) der Wandung (172) des Behälters (158) angeordnet ist.
Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Überlaufelement (194) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und von der Wandung (172) des Behälters (158) weg nach innen in Richtung der Drehachse (162) ragt.
5. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlaufelement (194) ein Stauelement (200) zum Aufstauen des Wärmeträgermediums (182) und/oder eines Basismaterials (186) ist.
6. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlaufelement (194) eine Überlaufkante (204) aufweist, über welche das Wärmeträgermedium (182) hinwegführbar ist, wobei die Überlaufkante (204) insbesondere eine Umrandung einer konzentrisch zu der Drehachse (162) des Behälters (158) angeordneten kreisförmigen Öffnung (196) in dem Überlaufelement (194) ist.
7. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) ein fließfähiges oder rieselfähiges Basismaterial (186) zur Ausbildung einer Basisschicht (188) an der Innenseite (190) der Wandung (172) des Behälters (158) umfasst, wobei das Wärmeträgermedium (182) unter Ausbildung eines Wärmeträgermedium-Films (184) auf der Basisschicht (188) an der Innenseite (190) der Wandung (172) des Behälters (158) entlangführbar ist.
8. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial (186) eine größere Massendichte und/oder Volumendichte aufweist als das Wärmeträgermedium (182) und/oder dass die Basisschicht (188) eine größere Massendichte und/ oder Volumendichte aufweist als der Wärmeträgermedium-Film (184).
9. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) eine Fördervorrichtung (212) zum Fördern des Wärmeträgermediums (182) in einer parallel zur Drehachse (162) des Behälters (158) verlaufenden Förderrichtung (198) umfasst.
10. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (212) eine Linearbewe- gungsvorrichtung (214) umfasst, mittels welcher der Behälter (158) linear bewegbar ist, insbesondere zumindest näherungsweise parallel zur Drehachse (162) des Behälters (158).
11. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (158) mittels der Linearbewegungsvorrichtung (214) in einer ersten Bewegungsrichtung (216) mit einer ersten Beschleunigung und/oder einer ersten Geschwindigkeit und in einer der ersten Bewegungsrichtung (216) entgegensetzten zweiten Bewegungsrichtung (218) mit einer zweiten Beschleunigung und/oder einer zweiten Geschwindigkeit bewegbar ist, wobei die zweite Beschleunigung und/oder die zweite Geschwindigkeit vorzugsweise höher ist als die erste Beschleunigung und/oder die erste Geschwindigkeit.
12. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) eine Steuervorrichtung umfasst, mittels welcher eine Drehbewegung des Behälters (158) um die Drehachse (162) mit der Linearbewegung des Behälters (158) koordinierbar ist, insbesondere derart, dass die Drehfrequenz des Behälters (158) erhöht ist oder wird, wenn der Behälter (158) in einer ersten Bewegungsrichtung (216) linear bewegt wird, und dass die Drehfrequenz des Behälters (158) reduziert ist oder wird, wenn der Behälter (158) in einer der ersten Bewegungsrich- tung (216) entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung (218) linear bewegt wird .
13. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (182) längs einer Förderrichtung (198) desselben innerhalb des Behälters (158) entgegen der Schwerkraftrichtung (g) nach oben gefördert wird .
14. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) mindestens einen Aktor (178) umfasst, mittels welchem eine mittels der Drehantriebsvorrichtung (160) erzeugte Drehbewegung des Behälters (158), insbesondere eine Position und/oder Bewegung der Drehachse (162), beeinflussbar ist.
15. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) eine Sensorvorrichtung (180) zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung der Drehachse (162) und/oder des Behälters (158) umfasst, wobei mittels der Sensorvorrichtung (180) der mindestens ein Aktor (178) zur gezielten Beeinflussung des Wärmeträgermedium-Films (184) ansteuerbar ist.
16. Solarstrahlungsempfängervorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (208) ein oder mehrere Zuführelemente (210) umfasst, mittels welchen Teilchen des Wärmeträgermediums (182) gezielt mit einer oder mehreren vorgegebenen Bewegungsrichtungen und/oder Bewegungsgeschwindigkeiten dem Behälter (158) zuführbar sind.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3561409B1 (de) * 2016-12-26 2021-07-21 Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences Sonnenenergiewärmeabsorptionsvorrichtung, sonnenenergiewärmegewinnungssystem und sonnenenergieenergieerzeugungssystem
DE102017219374B4 (de) * 2017-10-27 2019-05-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarreceiver sowie Verfahren zum Betrieb eines Solarreceivers
WO2021233526A1 (de) 2020-05-18 2021-11-25 Helioheat Gmbh Wärmeübertragervorrichtung, verfahren zum betreiben einer wärmeübertragervorrichtung und verfahren zum herstellen einer wärmeübertragervorrichtung
DE112021006345A5 (de) 2020-12-07 2023-10-19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarstrahlungsempfängervorrichtung zum Aufheizen eines Wärmeträgermediums in einem solarthermischen Kraftwerk
DE102021117606A1 (de) * 2021-07-07 2023-01-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Empfängervorrichtung für solarstrahlung mit einem behälter zum aufheizen eines wärmeträgermediums in einem solarthermischen kraftwerk
DE102022111801A1 (de) 2022-05-11 2023-11-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Empfängervorrichtung für Solarstrahlung mit einem Behälter zum Aufheizen eines Wärmeträgermediums in einem solarthermischen Kraftwerk

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2793018A (en) * 1952-07-24 1957-05-21 Centre Nat Rech Scient Furnace for the treatment of substances by means of the energy supplied by a concentrated radiation
US2997006A (en) * 1953-10-23 1961-08-22 Aristid V Grosse Centrifugal reactor
FR1114995A (fr) * 1954-11-19 1956-04-18 Centre Nat Rech Scient Four pour traitements thermiques à l'aide de chauffage par rayonnement
EP0509286A1 (de) * 1991-04-16 1992-10-21 Schweizerische Eidgenossenschaft PAUL SCHERRER INSTITUT Reaktor
DE102008036210B4 (de) * 2008-08-02 2010-08-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Strahlungsreceiver
DE102010062367A1 (de) 2010-12-02 2012-02-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarstrahlungsempfängervorrichtung und Verfahren zur solaren Erhitzung von Wärmeträgermedium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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