[發明專利]帶有由多個截段形成的集中器組件的太陽能收集器

無效

• 申請號: 201180051403.3
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN103201568A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: A.佩德雷蒂
• 申請（專利權）人: 空氣光能源IP有限公司
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/07;F24J2/14;F24J2/18;F24J2/24;F24J2/38;F24J2/54;H01L31/052
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳浩然;楊國治

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的太陽能收集器。

背景技術

所提及的類型的輻射收集器或集中器此外應用在太陽能發電站中。

至今由于光電池的還未克服的缺點未實現在該技術的運用中以幾乎能收回成本的方式產生太陽能電流。而太陽能發電站已自一段時間以來以工業標準價格生產電，其(相對于光電池)接近以傳統方式產生的電的現在通常的商業價格。

在太陽能發電站中太陽的輻射通過收集器借助于集中器來反射并且有針對性地聚焦到一點，在其中由此產生高溫。集中的熱量可被散發并且用于運行熱機如渦輪，其又驅動產生電流的發電機。

現在使用三種基本形式的太陽能發電站：碟式Sterling系統、太陽能塔發電站系統和拋物形槽式系統(Parabolrinnensystem)。

碟式Sterling系統作為在直至每模塊50kW的范圍中的小的單元未普遍使用。

太陽能塔發電站系統具有中央的、提高地(在“塔”上)裝配的吸收器，其用于由成百上千的各個鏡子一起反射至其的陽光，因此太陽的輻射能應經由多個鏡子或集中器被集中在吸收器中并且由此達到直至1300℃的溫度，這對于后置的熱機(通常是用于產生電流的蒸汽或流體渦輪發電站)的效率是有利的。在加利福尼亞的設備“Solar?two”具有若干MW的功率。在西班牙的設備PS20具有20MW的功率。太陽能塔發電站(盡管有能夠有利地達到的高溫)至今同樣無更大的普及。

然而拋物槽式發電站普及并且具有大量收集器，其具有帶有較小橫向尺寸的長的集中器，并且由此并非具有一個焦點，而是具有焦線?，F在，這些線性集中器具有20m直至150m的長度。在焦線中伸延有用于集中的熱(直至大約500℃)的吸收器管，其將熱輸送至發電站。作為輸送介質例如可考慮導熱油、熔融的鹽或過熱的水蒸汽。

傳統的吸收器管利用復雜的且昂貴的結構來制造，以盡可能使熱損失最小。因為輸送熱量的介質在管槽中循環，通過集中器集中的太陽輻射首先加熱管而管然后加熱介質，結果是，必要地大約500°C熱的吸收器管與其溫度相應地輻射熱量。經由用于輸送熱量的介質的傳導網(Leitungsnetz)的熱量輻射可達到100W/m，傳導長度在大型設備中至100km，使得經由傳導網的熱損失對于發電站的總效率非常重要，落到吸收器管上的熱損失部分同樣如此。

相應地，吸收器管路更加復雜地來構建，以便避免這些能量損失。由此遠地蔓延的傳統的吸收器管路構造為由玻璃包裹的金屬管，其中，在玻璃與金屬管之間存在真空。金屬管在其內部中引導輸送熱量的介質并且在其外表面處設有覆層，其改善地吸收在可見范圍中的入射光，但是對于在紅外線范圍中的波長具有較深的輻射率。包裹的玻璃管保護金屬管免于被風冷卻并且用作用于熱輻射的附加電池。在此不利的是，包裹的玻璃壁部分地同樣反射或者也吸收射入的集中的太陽輻射，這導致，減少反射的層被施加到玻璃上。

為了降低用于這樣的吸收器管路的昂貴的清潔費用，但是也為了保護玻璃免于機械損傷，吸收器管路可附加地設有包圍其的(不絕熱或者很少絕熱的)機械保護管，它雖然必須設有用于射入的太陽輻射的開口，但是此外相當可靠地保護吸收器管路。

這樣的結構是復雜的且相應昂貴的，不僅在制造中而且在維護中。

在南加利福尼亞的9?SEGS-拋物形槽-發電站總共產生大約350MW的功率。2007年接入電網的發電站“Nevada?Solar?One”具有帶有182400個彎曲的鏡子的槽形收集器，其布置在140公頃的面積上并且產生65MW。在西班牙的Andasol?3自2009年九月開始建造，應在2011年運行，使得設備Andasol?1至Andasol?3將具有50MW的最高功率。

對于整個設備(Andasol?1至3)預期大約20%的峰值效率以及約15%的年平均效率。

如所提及的那樣，對于太陽能發電站的效率的重要參數是通過收集器加熱的輸送介質(經由其從收集器運走所獲得的熱量并且用于轉換成例如電流)的溫度：利用更高的溫度在轉換時可獲得更高的效率。在輸送介質中可實現的溫度又取決于所反射的太陽輻射通過集中器的集中度。集中度50表示，在集中器的聚熱區域(Brennbereich)中每m²獲得與由太陽射入到地表的一m²上的能量的50倍相對應的能量密度。

理論上最大可能的集中度取決于地面-太陽幾何結構，即取決于從地面觀察的日輪的張角。從0.27°的該張角得出，用于槽式收集器的理論上最大可能的集中因素為213。