[发明专利]太阳能收集器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的辐射收集器。

背景技术

所述类型的辐射收集器或辐射聚集器尤其在太阳能发电设备中使用。

迄今由于还未克服的光伏方法的缺点，还不可能使用该技术以大致覆盖成本的方式来产生太阳能电力。另一方面，太阳热发电设备已经以工业规模发电有一段时间，其价格与光伏方法相比接近于以常规方式产生的电力的目前通常的商业价格。

在太阳热发电设备中，太阳辐射通过收集器借助聚集器反射，并且特定地聚焦在这样的位置上，即在该位置上由此产生高温。所聚集的热可被移走并用于运行诸如涡轮机的热力发动机，而热力发动机又驱动产生功率的发电机。

目前有三种基本类型的太阳热发电设备在使用：蝶式斯特林系统，太阳塔式发电设备系统以及抛物槽式系统。

蝶式斯特林系统配备了抛物反射镜，这些抛物反射镜将太阳光聚集到焦点，在焦点上设置了热接收器。这些反射镜被安装为使得它们可双轴地旋转以便能够跟踪太阳的当前位置，并且具有从几米到多达10m以及更大的直径，其结果是获得每个模块多达50kW的功率。安装在所述热接收器上的斯特林发动机将热能直接转换为机械功，该机械功的结果是又产生电流。

在此参照在US-PS 4,543,945中展示的实施例以及在西班牙安装的设备EU Distal and Eurodish。

US-PS 4,543,945在第一实施例中公开了一种收集器的构造原理，该收集器包括由两个在侧面连接的圆形的、重叠的膜组成的压力元件，其中上面的膜被配置为透明的，而下面的膜设置有反射层。在膨胀的状态下，该压力元件具有透镜的形状，其中两个膜球形地弯曲，其结果是穿过透明部件的入射辐射通过所述反射层聚集到这样的区域中，在该区域中热可被移走。在第二实施例中，真空元件代替压力元件来使用，从而具有反射层的膜通过环境压力而进入球形运行位置。

Distal I和Distal II设备（它们分别在1992年和1997年投入运行）具有安装在框架中的聚集器，这些聚集器作为可伸展膜而张紧在该框架上并且通过真空泵保持在运行位置。原则上，该框架形成被膜张紧的密封腔，就像鼓的膜那样。形成聚集器的膜通过由所述真空泵产生的真空被吸入到该框架中（或者通过环境压力被从外部挤压到该框架中），然后获得基本上球形的但接近于抛物面的形状—即运行位置。Distal II具有8.5m的反射镜直径或聚集器直径。

膜的使用具有重量小的优点，而该优点又导致膜被张紧于其上的框架的低花费。构造花费与制造昂贵的常规重反射镜相比明显更低。

太阳塔式发电设备系统具有以高架方式（在“塔”上）安装的、用于成百上千个单独的反射镜的中心吸收器，其中太阳光被反射到该中心吸收器，其结果是太阳辐射能通过很多反射镜或聚集器被聚集到该吸收器中，由此获得高达1300℃的温度，这对下游的热力发动机的效率来说是有利的（通常是用于发电的蒸汽或流体涡轮发电设备）。在加利福利亚的“Solar two”设备具有几兆瓦特的功率。

抛物槽式发电设备具有大量的收集器，这些收集器包括具有小横向直径的长聚集器，因此这些收集器不具有焦点而是具有焦线。这些线聚集器目前具有20m到150m的长度。用于所聚集的热（高达大约500℃）的吸收器管线在该焦线中延伸，该吸收器管线将所聚集的热传输给发电设备。可考虑将热油或过热的水作为传输介质。

在南加利福利亚的9个SEGS槽式发电设备一起产生大约350MW的功率。在2007年进入该电网的“Nevada Solar One”发电设备具有槽式收集器，这些槽式收集器具有182400个设置在140公顷面积上的弯曲反射镜，并产生65MW。

槽式发电设备的另一个示例是建设中的在安达路西亚的Andasol 1，它具有510000 m²的聚集器的面积和50MW的功率，其中在吸收器管线中的温度应当达到大约400℃。估计成本为3亿欧元。应当在2009年进入该电网的Andasol 2以及计划的Andasol 3也是如此。

根据粗略计算，可以注意到太阳能发电设备的总成本的40%或更多归结于收集器，而该发电设备的效率关键由聚集器的质量来确定。

WO 2008/037108现在提出了收集器，尤其是槽式收集器，这些收集器的聚集器具有有涂层的膜。这些收集器适合于以上述数量级用于工业用途并且实现比如诸如简单的结构和降低的成本的期望优点。