[发明专利]用于线型集中式太阳能热电厂的具有吸收剂层的中心管以及所述吸收剂层的施用方法

说明书

本发明涉及将吸收剂层(Absorberschicht)施用至中心管(Zentralrohr)的方法，所述中心管用于线型集中式太阳能热电厂(ein linear konzentrierendes solarthermisches Krafiwerk)。本发明还涉及用于线型集中式太阳能热电厂的具有吸收剂层的中心管。 

线型集中式太阳能热电厂是广为知晓的。它们可以构造成抛物线波谷型发电厂。这种发电厂具有抛物线波谷型集电器，其具有向上开口的抛物线型横截面，使得太阳光可以入射。太阳射线被波谷(Rinne)的内表面反射并且撞击到中心管上，在中心管中循环有储热液体(例如油或熔融盐)。中心管中的传热介质将热传递至例如热力发电系统。备选地，可以使用菲涅耳集电器(Fresnel-Kollektor)，在该集电器中菲涅耳透镜(Fresnel-Linse)而不是抛物线型镜子(Parabolspiegel)收集阳光。集中式太阳能热电厂在下文中也被简称为太阳能发电厂。此外，还应当注意的是，术语发电厂应当理解为其最广的含义。不仅可以使用上述集电器配置热机如涡轮机，也可以直接使用储存在储热介质中的热量。 

为了使得太阳能发电厂实现尽可能高的效率，可以将尽可能多的太阳能馈给于传热介质。为此目的，中心管设置有光谱选择性吸收剂层，其具有尽可能高的太阳能吸收率α以及尽可能低的热发射率ε。为了将太阳光高效地转化成热能，该吸收剂层在相应的操作温度下一般应当具有高的太阳能吸收率α和低的热发射率ε。因此，光谱选择性吸收剂层以对于低于2μm的波长λ而言的低反射率(ρ≈0)和对于大于2μm的波长λ而言的高反射率(ρ≈1)为特征。因此，需要用于线型集中式太阳能热电厂的具有光谱选择性的吸收剂层，该吸收剂层应当方便且成本低地制造，并且在空气中在约500℃或以上的温度下具有化学稳定性和热稳定性。理想的吸收剂层在至少500℃具有的太阳能吸收率α≥0.98和热发射率ε≤0.05。在工业应用实施的吸收剂层中，对于在称为平均温度下的操作，目标是在400℃实现太阳能吸收率α＞0.85，热发射率ε＜0.15。吸收剂层在这种操作条件下的空气中的稳定性是另一个 主要目标，这是因为这使得真空封装中心管在抛物线波谷型集电器中显得多余，而该真空封装在目前还是普遍的并且在结构上要求大量花费，相当昂贵。 

因此，同样有意义的是，如果反之在所需操作条件下的空气稳定性可以经济上有利的方式实现的话，忍受比上述更低的太阳能吸收率α和/或更高的热发射率ε。这样的容易制备的涂层在操作温度最高为300℃的市售抛物线波谷型体系(SOLERA sunpower公司)中是已知的，该体系主要设计用来产生过程热而不产生电力。但是，它们不适合用于高得多的操作温度如400℃。 

根据US 4,005,698已知的是，通常提供表面作为光能的宽带转换器，其具树枝状表面结构。重要的是这样的树枝状就其高度和间隔而言在波长范围内或者波长的低倍数的范围内，从而确保在相关波长最佳地吸收光。树枝状层可以根据US 4,005,698由气相沉积。 

本发明的目的是提供具有吸收剂层的中心管以及提供一种用吸收剂层涂覆该中心管的方法，由此可以实现具有合适的高效率的太阳能发电厂，其中例如由于所述的吸收剂层在空气中是稳定的，所述的吸收剂层可以较便宜地制备或者实现了整个构造的低制造成本。 

该目的通过在本文开始所述的本发明方法通过使用冷气喷涂施用所述吸收剂层得以实现。有利地，冷气喷涂(Kaltgasspritzen)是可以实现对热喷涂方法而言典型的较高的施用速率或层厚的一种方法。因此，该方法有利地非常经济地进行应用。此外，冷气喷涂可以用来实现所生成的层的导热性，导热性对于通过电化学方法、通过气相沉积或通过溅射沉积的层来说是典型的，并且有助于吸收剂层的功能合适性。然而，可以有利地不需要使用常规的电化学或气相沉积方法或溅射方法，因为在这种情况中仅会直接地生成非常薄的层厚，并且因此不得不多次重复涂覆操作，由此涂覆方法会变得相当地昂贵。此外，有利的是吸收剂层对于粉尘、特别是沙石是耐侵蚀的，这是由于太阳能发电站优选设立在土壤干燥的区域。