[发明专利]太阳能接收器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能转换领域，并且尤其涉及用于收集太阳能作为热量并且储存热量的装置，据此，该装置的使用不与太阳光的可用性直接相联系。

背景技术

在世界各地，人们越来越意识到需要减少对化石燃料的依赖，并且增加使用可再生能源。在可预见的未来有效地无限制的一种主要可再生能源是太阳能，然而，太阳能具有在晚上以及在阴天不能使用的缺点，且因此，如果它们作为能源而成为化石燃料的可行代替物，那么转换系统需要包括某种形式的能量储存。

现有太阳能转换系统分为几类：

1)光伏(PV)系统，其中，将太阳能吸入将太阳能直接转换成电力的材料内；

2)聚光太阳能发电(CSP)，其中，太阳能用于将流体加热，并且加热的流体用于直接或间接驱动机械装置(例如，涡轮机)来将热能转换成电能。

为了能够将太阳辐射用作热力循环的热量以产生生产用蒸汽或电力，在太阳辐射以太低的密度到达地球从而不能直接产生这种温度时，必须首先聚集以便实现更高的温度。正在开发各种技术以用于CSP系统中，包括：

·槽式以及“菲涅耳”型线性收集器系统，其包括细长型反射器以及沿着该反射器的焦点运行的管道的一个收集管或组件。这个(这些)管道包含流体，将该流体加热并随后抽运给热力引擎(例如，涡轮机)；

·塔式系统，这些塔式系统从大量反射镜中收集聚集到目标中的太阳能，这些反射镜跟踪太阳并且使大量图像在一个收集点(定日镜)处聚焦，其中，所实现的高温用于使传输给热力引擎(例如，涡轮机)的流体加热。塔式系统可包括独塔和多塔设置；

·盘式/引擎系统，其中，将小型热力引擎放在抛物面盘的焦点处并且由聚集的太阳能直接驱动。

在这类塔式系统内，已经表现出希望的一种设置是将石墨主体用作太阳能接收器，热交换管嵌入该接收器内，其中，用于驱动引擎(例如，涡轮机)的热交换流体由储存在石墨主体内的热能直接加热。这种系统处于萌芽阶段，并且现有配置具有早期技术典型的各种缺点，包括高制造成本和结构完整性问题。尤其地，现有的设计(或者至少表现出实用的那些设计)包括气密容纳外壳，该外壳包围组件的大部分剩余部分，并且该设计对接收器的制造进行了限制，例如：

如果接收器具有实现合理效率和成本效率的尺寸，那么必须在现场或者在近场完全组装和测试接收器(通常通过外包子组件)。由于外壳具有气密的性质，所以该组装操作并非微不足道，并且大幅增大了制造费用；

如果预期在远离安装地点的位置进行装配，那么接收器的总尺寸由道路运输限制进行限制，并且甚至通过现场装配，限制了能够容易输送的子组件的尺寸；

石墨和热交换管成本仅仅等于接收器的总成本的45％。其他主要成本与容纳外壳和其他结构项目16％(绝热10％)(其中的7％用于保护基底结构的屏障)相关；

该设计需要很多子组件，并且所产生的供应链具有很多供应商；

需要输送未组装的部件并且在现场组装部件，这使其较为昂贵。或者，如果在成本上并非不可能并且不禁止，那么难以输送组装的单元；

现有接收器限制具有有限的可伸缩性选项(无需完全重新设计)，且因此有效地固定外部尺寸、石墨质量以及潜在的功率处理能力；

在塔上安装之前，在现场制备接收器耗费时间；

由于对设计的限制不允许最大化使用标准制造尺寸的石墨块，所以由输送限制对接收器设计施加的尺寸限制将在先前设计中的石墨的使用限制为最多70％到75％。

在该说明书中，除非另有规定，否则太阳能接收器的面板在垂直方向将描述为具有垂直侧壁，至少一个侧壁是太阳能接收壁部。面板及其元件将描述为具有顶部和底部以及相对于垂直侧壁的两个端部，并且将包括顶部和底部壁以及端壁，然而，可在其他方向上使用面板，例如，在侧壁可位于顶部并且顶壁可位于侧边的水平方向上。

发明内容

根据一个方面，本发明目的在于太阳能接收器，该太阳能接收器包括面板，所述面板具有石墨堆芯；包围石墨堆芯的大致气密外壳；包括热交换管的热交换器，所述热交换器包括热交换器入口以及热交换器出口，所述热交换管至少部分嵌入所述石墨堆芯内，所述热交换器入口以及热交换器出口延伸穿过所述外壳，并且在所述热交换器入口以及热交换器出口周围密封所述外壳。