[发明专利]太阳能吸收器模块和太阳能吸收器组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能吸收器模块，包括带有纵轴线的壳体(其带有成锥形的第一壳体截段，第一壳体截段带有第一自由端和具有相对于第一端减小的横截面面积的第二端；并带有联接到第一壳体截段的第二端处的第二壳体截段，第二壳体截段具有在它的纵向延伸部上大致恒定的横截面)和容纳在第一壳体截段的第一端中的陶瓷的太阳能吸收器元件(其带有可朝向太阳辐射取向的具有对称轴线的第一表面和面对第一表面的第二表面)，其中，太阳能吸收器元件具有大致笔直伸延的、将第一表面与第二表面相连接的许多管道。此外，本发明涉及一种用于制造太阳能吸收器模块的壳体以及太阳能吸收器组件的方法。

背景技术

太阳热的发电厂是在其中通过吸收器获得的太阳光的能量可作为热量使用发电厂。太阳热的发电厂的一种特殊的形式是所谓的太阳能塔发电厂(Solarturmkraftwerk)，其大多数情况为带有太阳能的蒸汽产生的蒸汽发电厂。

由现有技术已知的太阳能塔发电厂包括布置在塔上的向下倾斜大约25°的太阳能吸收器组件(也称为太阳能接收器)，其在它方面包括保持在共同的承载结构处的许多太阳能吸收器模块。太阳能吸收器组件由许多自动对准的镜子(定日镜)利用由镜子反射的太阳辐射来辐射，使得它(根据所使用的镜子的数量)被加载有200至1000倍的正常辐射强度。

在太阳能塔发电厂的运行中，环境空气通过太阳能吸收器组件的各个吸收器元件被吸入到太阳能吸收器模块的内部中并且被加热到大约700℃的温度。这样加热的空气通过管路系统流动到热交换器中，此处它出于蒸汽产生的目的将其热量排出到水-蒸汽循环处。在热交换器产生的蒸汽然后以已知的方式驱动了与发电机相连接的蒸汽涡轮。此后，在热交换器中冷却到大约150℃的空气流回至太阳能吸收器组件并且在那里再次被排出到环境中，其中，它流动通过在各个吸收器模块之间形成的中间腔室并且在此冷却了各个太阳能吸收器模块的钢结构的通过内部的热空气流强烈地加热的联接管。在此，承载结构的金属的保持管的双层壁的结构证实是不利的，在其中，内部的管(其容纳吸收模块)仅可焊接在后面的端部处。在运行中由于温度变化负载，承载结构可扭曲，由此在吸收器模块之间的间隙宽度不利地改变。

在前面描述的类型的太阳能塔发电厂中，证实为成问题的是，由定日镜辐射到太阳能吸收器组件上的高度集中的太阳光的大多数是不可利用的，这是因为它不落到有效的吸收器面上，而是例如落到在太阳能吸收器模块之间的中间腔室中(在发电厂中被冷却的空气从其中流出)或者落到模块的壳体上。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于提供一种改进的太阳能吸收器模块和改进的太阳能吸收器组件，其通过经优化的太阳辐射的吸收、减小的热量损失并因此通过在所联接的发电厂中的能量转换时经优化的效率而见长。

该目的根据带有根据权利要求1的前序部分的太阳能吸收器模块的本发明的第一教导由此实现，即太阳能吸收器元件这样容纳在第一壳体截段的第一端中，即第一表面的对称轴线倾斜于壳体的纵轴线布置。

通过在壳体的第一壳体截段内部的吸收器元件的倾斜的布置能够将全部的吸收器模块优化地对准从定日镜指向到由各个吸收器模块形成的太阳能吸收器组件的太阳辐射，并同时使损失最小。通过各个吸收器元件相应地(朝向定日镜场)倾斜地取向，它们可安装到现在大致竖直地取向的太阳能吸收器组件中。这出于结构上的原因重新允许更大的太阳能接收器和因此更有效率的发电厂。单独的吸收器主体倾斜到壳体中(其相应的轴线然后大致水平地取向)，在靠近接收器的定日镜的用于一定的陡的辐射入射角的单独的太阳能吸收器模块中引起在所属的太阳能吸收器元件上方的区域的微小的遮光。由此，尤其减少了在已知的太阳能吸收器组件中通过太阳能吸收器模块的外壁的或空气流出空隙的不可避免的辐射所产生的损失。申请者的研究显示由此可实现大约4-5％的效率收益(Effizienzgewinn)。

特别有效的效率提升可利用5°-20°、优选地12.5°的倾斜角来实现。