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DE10105350A1 - Solar thermal power system has evaporation process for steam turbine plants running in day-night cycle in two working directions - Google Patents

Solar thermal power system has evaporation process for steam turbine plants running in day-night cycle in two working directions

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Publication number
DE10105350A1
DE10105350A1 DE10105350A DE10105350A DE10105350A1 DE 10105350 A1 DE10105350 A1 DE 10105350A1 DE 10105350 A DE10105350 A DE 10105350A DE 10105350 A DE10105350 A DE 10105350A DE 10105350 A1 DE10105350 A1 DE 10105350A1
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DE
Germany
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heat
condenser
sunlight receiver
substances
mixture
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DE10105350A
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Karl Wohllaib
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Karl Wohllaibgmbh 88453 Erolzheim De
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Individual
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Abstract

Thermische Solarenergie wird hauptsächlich zur Brauchwassererzeugung bzw. zum Heizen verwendet. Dabei wird mit Sonnenenergie Wasser erwärmt und in einem Wasserspeicher zur Verwendung bereitgestellt. DOLLAR A Mit dem neuen Solarthermischen Kraftwerk im Tag/Nacht-Rhythmus mit umkehrbarer Arbeitsrichtung kann gleichzeitig sowohl Warmwasser als auch elektrische Energie mit einer Solaranlage erzeugt werden. Dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Solarenergieerzeugung. DOLLAR A Ein Sonnenlichtempfänger (1) wird im Freien zur Sonneneinstrahlung bereitgestellt. Dieses Gefäß wird über eine Rohrverbindung (2) mit einer Dampfturbine (4) verbunden. Durch Befüllen vom Solargefäß (1) mit einem leicht verdampfbaren Stoffgemisch (12) verdampft das Stoffgemisch bei Sonneneinstrahlung und bindet über das Verdampfen und Erwärmen des Stoffgemisches die Wärmemenge Q. Dieses Stoffgemisch wird über eine Druckleitung (2) der Dampfturbine (4) zugeführt, die mit einem Generator gekoppelt ist. Nach dem Durchlaufen der Turbine wird der entspannte Dampf dann in einen Kondensator (5) eingeleitet und kondensiert an einem Wärmetauscher (6). Die beim Kondensieren anfallende Wärmeenergie wird in einem Wärmespeicher (8) gespeichert. DOLLAR A Nach Sonnenuntergang läuft der oben beschriebene Prozeß in entgegengesetzter Richtung ab. Nun wird Warmwasser aus dem Wärmespeicher (8) einem Wärmetauscher (9) am Kondensatorboden zugeführt. Mit der gespeicherten Wärmeenergie aus dem Wärmespeicher (8) verdampft in den ...Thermal solar energy is mainly used for the production of hot water or for heating. Water is heated with solar energy and made available for use in a water storage tank. DOLLAR A With the new solar thermal power plant in day / night rhythm with reversible working direction, both hot water and electrical energy can be generated with one solar system. This leads to a significant improvement in solar energy generation. DOLLAR A A sunlight receiver (1) is provided outdoors for sun exposure. This vessel is connected to a steam turbine (4) via a pipe connection (2). By filling the solar vessel (1) with an easily vaporizable mixture of substances (12), the mixture of substances evaporates when exposed to the sun and binds the heat quantity Q via the evaporation and heating of the mixture of substances. This mixture of substances is fed to the steam turbine (4) via a pressure line (2) is coupled to a generator. After passing through the turbine, the expanded steam is then introduced into a condenser (5) and condenses on a heat exchanger (6). The thermal energy generated during condensation is stored in a heat accumulator (8). DOLLAR A After sunset, the process described above runs in the opposite direction. Now hot water from the heat accumulator (8) is fed to a heat exchanger (9) on the condenser bottom. With the stored thermal energy from the heat accumulator (8) evaporates into the ...

Description

1. Verfahren zur Nutzung von Sonneneinstrahlung mit Hilfe eines Solarthermischen Kraftwerkes im Tag/Nacht-Rhythmus mit umkehrbarer Arbeitsrichtung.1. Procedure for using solar radiation with the help of a Solar thermal power plant in day / night rhythm with reversible Working direction.

2.1 Thermische Solarenergie wird hauptsächlich zur Brauchwassererzeugung bzw. zum Heizen verwendet. Dabei wird mit Sonnenenergie Wasser erwärmt und in einem Wasserspeicher zur Verwendung bereitgestellt.2.1 Thermal solar energy is mainly used for the production of process water or used for heating. Water is heated with solar energy and provided in a water storage for use.

Mit dem neuen Solarthermischen Kraftwerk im Tag/Nacht-Rhythmus mit umkehrbarer Arbeitsrichtung kann gleichzeitig sowohl Warmwasser als auch elektrische Energie mit einer Solaranlage erzeugt werden. Dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Solarenergienutzung.With the new solar thermal power plant in a day / night rhythm reversible working direction can both hot water as well electrical energy can be generated with a solar system. this leads to a significant improvement in the use of solar energy.

2.2 Ein Sonnenlichtempfänger (1) wird im Freien zur Sonneneinstrahlung bereitgestellt. Dieses Gefäß wird über eine Rohrverbindung (2) mit einer Dampfturbine (4) verbunden. Durch Befüllen von Solargefäß (1) mit einem leicht verdampfbaren Stoffgemisch (12) verdampft das Stoffgemisch bei Sonneneinstrahlung und bindet über das Verdampfen und Erwärmen des Stoffgemisches die Wärmemenge Q. Dieses Stoffgemisch wird über eine Druckleitung (2) der Dampfturbine (4) zugeführt die mit einem Generator gekoppelt ist. Nach dem Durchlaufen der Turbine wird der entspannte Dampf dann in einen Kondensator (5) eingeleitet und kondensiert an einen Wärmetauscher (6). Die beim Kondensieren anfallende Wärmeenergie wird in einem Wärmespeicher (8) gespeichert.2.2 A sunlight receiver ( 1 ) is provided outdoors for sun exposure. This vessel is connected to a steam turbine ( 4 ) via a pipe connection ( 2 ). By filling the solar vessel ( 1 ) with an easily vaporizable mixture of substances ( 12 ), the mixture of substances evaporates when exposed to sunlight and binds the heat quantity Q via the evaporation and heating of the mixture of substances. This mixture of substances is fed to the steam turbine ( 4 ) via a pressure line ( 2 ) is coupled to a generator. After passing through the turbine, the expanded steam is then passed into a condenser ( 5 ) and condensed to a heat exchanger ( 6 ). The thermal energy generated during condensation is stored in a heat accumulator ( 8 ).

Nach Sonnenuntergang läuft der oben beschriebene Prozeß in entgegengesetzter Richtung ab. Nun wird Warmwasser aus dem Wärmespeicher (8) einem Wärmetauscher (9) am Kondensatorboden zugeführt. Mit der gespeicherten Wärmeenergie aus dem Wärmespeicher (8) verdampft in den Nachtstunden das Stoffgemisch im Kondensator (5) und treibt über die Rohrverbindung (2) die Turbine (3) rückwärts an. Das Solargefäß (1) wirkt nun in den relativ kühlen Nachtstunden als Kondensator. Die Restwärme des Kondensierens wird an die kühle Nachtluft abgegeben.After sunset, the process described above runs in the opposite direction. Now hot water from the heat accumulator ( 8 ) is fed to a heat exchanger ( 9 ) on the condenser bottom. With the stored thermal energy from the heat accumulator ( 8 ), the mixture of substances in the condenser ( 5 ) evaporates during the night and drives the turbine ( 3 ) backwards via the pipe connection ( 2 ). The solar vessel ( 1 ) now acts as a condenser in the relatively cool night hours. The residual heat from the condensation is released into the cool night air.

2.3 Das Verfahren eignet sich insbesondere zur verbesserten Nutzung von Sonneneinstrahlung. Hierbei kann sowohl elektrische Energie als auch Wärmeenergie gewonnen werden. 2.3 The method is particularly suitable for the improved use of Sunlight. Here, both electrical energy and Thermal energy can be obtained.  

Solarthermische Kraftwerke sind bekannt als Solarturmkraftwerke, Parabolrinnenkraftwerke, . . . Über einen Rceiver wird Sonnenlicht gesammelt und als Wärme zur Dampferzeugung weitergeleitet.Solar thermal power plants are known as solar tower power plants, Parabolic trough power plants,. , , Sunlight comes through a receiver collected and passed on as heat for steam generation.

Diese Kraftwerke sind technisch aufwendig und nicht für den "Hausgebrauch in unseren Breiten geeignet".These power plants are technically complex and not for "domestic use suitable in our latitudes ".

Erreichte VorteileAchieved advantages

Die Nutzung der Sonnenenergie erfolgt in einem Tag/Nacht-Zyklus in gegebenenfalls mehrerem Takten.Solar energy is used in a day / night cycle in possibly several cycles.

Tagsüber wird die Wärmemenge Q1 mit Hilfe eines Sonnenlichtempfängers (1) und eines leicht verdampfenden Stoffgemisches (12) aufgenommen und zum Teil über eine Dampfturbine in elektrische Energie umgewandelt. Über einen Wärmetauscher (6) im Kondensator (5) wird die restliche Wärmemenge Q2 in einem Wärmespeicher (8) gespeichert. Das leicht verdampfbare Stoffgemisch (12) kondensiert im Kondensator (5).During the day, the amount of heat Q1 is absorbed with the aid of a sunlight receiver ( 1 ) and a readily evaporating mixture of substances ( 12 ) and partly converted into electrical energy via a steam turbine. The remaining heat quantity Q2 is stored in a heat accumulator ( 8 ) via a heat exchanger ( 6 ) in the condenser ( 5 ). The easily vaporizable mixture of substances ( 12 ) condenses in the condenser ( 5 ).

Bei Nacht verdampft die Restwärmemenge Q2 aus dem Wärmespeicher (8) das leicht verdampfende Stoffgemisch (12) im Kondensator (5), welches über die Dampfturbine (4) wiederum elektrische Energie erzeugt. Das entspannte Stoffgemisch kondensiert danach im Solargefäß (1).At night, the residual heat quantity Q2 evaporates from the heat accumulator ( 8 ) the easily evaporating substance mixture ( 12 ) in the condenser ( 5 ), which in turn generates electrical energy via the steam turbine ( 4 ). The relaxed mixture of substances then condenses in the solar vessel ( 1 ).

Eine Wärmemenge Q3 verbleibt bei Bedarf im Wärmespeicher (8) zur Warmwassernutzung.A quantity of heat Q3 remains in the heat store ( 8 ) for hot water use if required.

Dieser Prozeß kann beliebig oft wiederholt werden. This process can be repeated any number of times.  

Das restliche im Kondensator (5) gesammelte leicht verdampfende Stoffgemisch (12) wird bei Tagesanbruch zurück in das Solargefäß (1) mit einer Rohrleitung und einer Pumpe (13) gepumpt.The remaining easily evaporating substance mixture ( 12 ) collected in the condenser ( 5 ) is pumped back into the solar vessel ( 1 ) with a pipeline and a pump ( 13 ) at daybreak.

Über einen Zwischenspeicher (14) kann zusätzlich die Tagesmenge an leicht verdampfbarem Stoffgemisch je nach Jahreszeit und Wettervorhersage variabel in das Solargefäß eingebracht oder entnommen werden.Via an intermediate store ( 14 ), the daily amount of easily vaporizable mixture of substances can be variably introduced or removed into the solar vessel depending on the season and weather forecast.

Über verschiedene Zwischenspeicher (14x) können je nach Wetterlage verschiedene Stoffe oder Stoffmischungen in das Solargefäß (1) eingebracht werden. Außerdem ist es möglich über Zwischenspeicher (14x) im Nachtzyklus ein anderen Stoff oder Stoffgemisch einzusetzen als im Tagzyklus.Depending on the weather conditions, different substances or mixtures of substances can be introduced into the solar vessel ( 1 ) via various intermediate stores ( 14 x). It is also possible to use a different substance or mixture of substances in the night cycle than in the day cycle via intermediate storage ( 14 x).

1. Zyklusschritt bei Tag1st cycle step during the day

Ein Sonnenlichtempfänger (1) wird isoliert vom Erdboden zur Sonneneinstrahlung bereitgestellt.A sunlight receiver ( 1 ) is provided insulated from the ground for solar radiation.

Der Sonnenlichtempfänger kann als fester Behälter oder auch als dehnbarer Ballon oder ähnliches Behältnis ausgeführt sein. Der dehnbare Ballon mit dunkler, nichtreflektierender und stark wärmeleitender Aussenoberfläche (bei Bedarf mit Metallplatten bestückt), kann bei Sonneneinstrahlung (Druck, Temperatur und Oberfläche im Ballon erhöhen sich), mit zunehmender Oberfläche eine größere Wärmemenge aufnehmen.The sunlight receiver can be used as a solid container or as a stretchable one Balloon or similar container. The stretchable balloon with dark, non-reflective and highly heat-conductive outer surface (at With metal plates), can be exposed to sunlight (pressure, The temperature and surface in the balloon increase) with increasing Absorb a larger amount of heat on the surface.

Eine Vergrößerung der Oberfläche bewirkt eine erhöhte Energieaufnahme, was wiederum zur Vergrößerung der Oberfläche führt, usw. Am Solargefäß befinden sich mehrere Anschlußmöglichkeiten um Flüssigkeiten und Dämpfe ein und abzuleiten. Im Solargefäß befindet sich ein leicht verdampfbares Stoffgemisch wie z. B. NH3/H2O in einer Menge und Zusammensetzung, die ausreichend ist, mit der eigenen Verdampfungsenthalpie und Erwärmung, die Wärmemenge Q aufnehmen zu können, die einer Tagesleistung an Sonneneinstrahlung entspricht. Das Solargefäß ist gegen Überdruck und gegen äußere Einflüsse geschützt aufzubauen. Außerdem sind alle entsprechenden Umweltschutzbestimmungen einzuhalten. Auch kann es von einer Art Wintergarten umgeben sein. Increasing the surface area results in increased energy consumption, which in turn leads to an increase in the surface area, etc. There are several connection options on the solar vessel for introducing and discharging liquids and vapors. In the solar vessel there is an easily evaporable mixture of substances such as B. NH 3 / H 2 O in an amount and composition that is sufficient, with its own evaporation enthalpy and heating, to be able to absorb the amount of heat Q, which corresponds to a daily output of solar radiation. The solar vessel must be protected against overpressure and external influences. In addition, all relevant environmental protection regulations must be observed. It can also be surrounded by a kind of winter garden.

Dieses Solargefäß (1) wird durch ein Verbindungsrohr (2) mit einer Dampfturbine (4) verbunden.This solar vessel ( 1 ) is connected to a steam turbine ( 4 ) by a connecting pipe ( 2 ).

Im Solargefäß entsteht Dampf (7) mit erhöhtem Druck P. Dieser Dampf treibt eine Dampfturbine mit angekoppeltem Generator an, wobei der Dampf entspannt. Der entspannte Dampf wird dann in einen Kondensator (5) eingeleitet und kondensiert an einem oben liegenden Wärmetauscher (6) im Kondensatorder. Die Wärmemenge Q wird zu den unteren Anschlüssen (10) eines Wärmespeicher (8) weiterleitet und bringt über einen Wärmetauscher kaltes Wasser zurück.Steam ( 7 ) with increased pressure P is generated in the solar vessel. This steam drives a steam turbine with a connected generator, whereby the steam relaxes. The expanded steam is then introduced into a condenser ( 5 ) and condenses on an overhead heat exchanger ( 6 ) in the condenser. The heat quantity Q is passed on to the lower connections ( 10 ) of a heat accumulator ( 8 ) and brings cold water back via a heat exchanger.

Der Kondensator (5) befindet sich in einer möglichst kühlen Umgebung (Keller).The condenser ( 5 ) is in the coolest possible environment (cellar).

Er ist mit zwei Wärmetauschern (6) und (9) ausgerüstet.It is equipped with two heat exchangers ( 6 ) and ( 9 ).

Ausserdem befindet sich am Kondensatorboden die Möglichkeit das leicht verdampfende Stoffgemisch abzupumpen.In addition, there is an easy way on the capacitor bottom to pump off evaporating substance mixture.

Zusätzlich befindet sich im Kondensator ein zweiter Wärmetauscher (9) der möglichst in das kondensierte flüssige Stoffgemisch getaucht und mit den oberen Anschlüssen (11) des Wärmespeicher verbunden ist. Wirksam wird dieser Wärmetauscher erst im Nachtbetrirb.In addition, there is a second heat exchanger ( 9 ) in the condenser, which is immersed as far as possible in the condensed liquid mixture and connected to the upper connections ( 11 ) of the heat accumulator. This heat exchanger only becomes effective at night.

Der Wasserspeicher (6) ist so dimensioniert, daß mindestens eine Tageswärmeleistung, abzüglich der erzeugten elektrischen Leistung, des Solargefäßes gespeichert werden kann. Da die Solarwärmeleistung übers Jahr sehr stark schwankt, kann der Wasserspeicher auch aus mehreren kleinen Speichern bestehen.The water reservoir ( 6 ) is dimensioned such that at least one daily heat output, minus the electrical power generated, of the solar vessel can be stored. Since the solar heat output fluctuates very strongly over the year, the water storage tank can also consist of several small storage tanks.

Der Wärmetauscher (6) wird am Abend für den ersten Rücktakt deaktiviert.The heat exchanger ( 6 ) is deactivated in the evening for the first return cycle.

2. Zyklusschritt bei Nacht2nd cycle step at night

Der Wärmetauscher (9) wird aktiv.The heat exchanger ( 9 ) becomes active.

Nachts läuft der oben beschriebene Prozeß in entgegengesetzter Richtung ab. Zuerst kühlt sich die Aussenluft ab. Dadurch kondensiert das leicht verdampfbare Stoffgemisch z. B. NH3/H2O oder ähnliches im Solarbehälter (1), wobei der Innendruck P und die Temperatur T abfällt. At night, the process described above runs in the opposite direction. First, the outside air cools down. As a result, the easily evaporable mixture of substances z. B. NH 3 / H 2 O or the like in the solar container ( 1 ), wherein the internal pressure P and the temperature T drops.

Nun wird Warmwasser aus dem Wärmespeicher (8) dem zweiten Wärmetauscher (9) am Kondensatorboden (3) zugeführt.Now hot water from the heat accumulator ( 8 ) is fed to the second heat exchanger ( 9 ) on the condenser bottom ( 3 ).

Mit der gespeicherten Wärme aus dem Wasserspeicher (8) verdampft in den Nachtstunden das leicht verdampfbare Stoffgemisch im Kondensator und treibt über das Verbindungsrohr (2) die Turbine (3) oder eine Turbine mit angepaßter Leistung an. Das Solargefäß (1) wirkt nun mit den relativ kühlen Nachttemperaturen als Kondensator. Die Restwärme des Kondensierens wird an die kühle Nachtluft abgegeben oder in einem weiteren Wärmespeicher für den nächsten Takt bereitgestellt.With the stored heat from the water reservoir ( 8 ), the easily vaporizable mixture of substances evaporates in the condenser during the night and drives the turbine ( 3 ) or a turbine with adapted power via the connecting pipe ( 2 ). The solar vessel ( 1 ) now acts as a condenser with the relatively cool night temperatures. The residual heat from the condensation is released into the cool night air or made available in a further heat store for the next cycle.

Nicht verdampftes Stoffgemisch im Kondensator wird Frühmorgens vor Sonnenaufgang in das Solargefäß über Pumpe (13) eingebracht.Unevaporated mixture of substances in the condenser is introduced into the solar vessel via pump ( 13 ) early in the morning before sunrise.

Über einen Zwischenspeicher (14) kann, die Tagesmenge an leicht verdampfbarem Stoffgemisch je nach Jahreszeit und Wettervorhersage variabel in das Solargefäß eingebracht werden.The daily amount of easily vaporizable mixture of substances can be variably introduced into the solar vessel depending on the season and weather forecast via an intermediate store ( 14 ).

Über verschiedene Zwischenspeicher (14x) können je nach Wetterlage verschiedene Stoffe oder Stoffmischungen in das Solargefäß (1) eingebracht werden. Außerdem ist es möglich über Zwischenspeicher (14x) im Nachtzyklus ein anderen Stoff oder Stoffgemisch einzusetzen als im Tagzyklus.Depending on the weather conditions, different substances or mixtures of substances can be introduced into the solar vessel ( 1 ) via various intermediate stores ( 14 x). It is also possible to use a different substance or mixture of substances in the night cycle than in the day cycle via intermediate storage ( 14 x).

Ein Ausführungsbeispiel ist in beiliegender Zeichnung dargestellt.An embodiment is shown in the accompanying drawing.

Claims (3)

1. Solarthermisches Kraftwerk zur Stromerzeugung, welches die Sonnenstrahlung zur Erzeugung von Wärme, und diese Wärme wiederum zur Erzeugung elektrischer Energie über eine Turbine nutzen (Solarturmkraftwerke, Parabolrinnen­ kraftwerke, . . .), dadurch gekennzeichnet,
daß ein Verdampfungsprozeß für Dampfturbinenanlagen im Tag/Nacht-Zyklus in zwei Arbeitsrichtungen abläuft.
Hierbei wird ein leicht verdampfbarer Stoff oder Stoffgemisch z. B. H2O/NH3 in einem Sonnenlichtempfänger (1) bei Tage erhitzt, verdampft und überhitzt. Mit diesem Dampf wird eine Turbine (4) betrieben. Der danach entspannte Dampf wird in einem Kondensator (5) kondensiert wobei die Kondensationswärme in einem Wärmespeicher (8) gespeichert wird.
Nachts wird die gespeicherte Wärmemenge des Wärmespeichers (8) zur Verdampfung eines leicht verdampfbaren Stoffes oder Stoffgemisches im Kondensator (5) eingesetzt. Der entstehende Dampfdruck treibt eine Turbine (4) an. Danach nutzt der entspannte Dampf den Sonnenlichtempfänger (1) als Kondensator und gibt die Kondensationswärme an die Umgebung ab, oder durchläuft über einen Wärmespeicher den Prozeß noch mehrere Male.
  • 1. 1.1 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Tag/Nacht-Zyklus nicht nur bei Tag/Nacht sondern auch bei starker Zwischenbewölkung abläuft.
  • 2. 1.2 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit einer Anlage elektrische Energie und Wärmeenergie genutzt oder gespeichert werden kann.
  • 3. 1.3 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Durchströmen des Dampfes durch die Dampfturbine (4), eine Tagesleistung an anfallender Kondensationswärme Q (Einstrahlwärme abzüglich Turbinenarbeit abzüglich Wirkungsgradverluste) über den Kondensator (5) in einem Wärmespeicher (8) zwischengespeichert werden kann.
  • 4. 1.4 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherte Kondensationswärme Q wenn keine Sonne scheint, zur Verdampfung eines leicht verdampfbaren Stoffgemisches oder Stoffes im Kondensator (5), welcher (s) eine Dampfturbine antreibt, genutzt wird. Dies heißt, bei Nacht als auch bei Zwischenbewölkung.
  • 5. 1.5 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bedarf die Menge an leicht verdampfbarem Stoffgemisches oder Stoffes, täglich aus dem Kondensator (5) in das Sonnenlichtempfänger (1) zurückgepumpt werden kann.
  • 6. 1.6 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Jahreszeit oder Wetterlage verschiedene Stoffe, Stoffmischungen oder Stoffmengen in den Sonnenlichtempfänger (1) oder den Kondensator (5) zur Verdampfung eingebracht oder entnommen werden.
  • 7. 1.7 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Nachtzyklus ein anderer Stoff oder eine andere Stoffmischung in den Kondensator (5) eingefüllt werden können als für den Tagzyklus in den Sonnenlichtempfänger (1).
  • 8. 1.8 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Leistungsfähigkeit der Sonne verschiedene Leistungsgrößen an Turbinen bzw. Generatoren zur Stromerzeugung eingesetzt werden.
  • 9. 1.9 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Tagbetrieb andere Leistungsgrößen an Turbinen bzw. Generatoren eingesetzt werden als bei Nacht.
  • 10. 1.10 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge der Solarwärmemenge Q z. B. als Warmwasser im Wärmespeicher (8) zurückbleiben kann.
  • 11. 1.11 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) des Kondensators (5) mit einem Wärmespeicher (8) z. B. einem Wasserspeicher, in welchem sich ein weiterer Wärmetauscher (2) befindet, verbunden wird.
    Der Wärmetauscher (2) befindet sich im unteren "kalten" Bereichs des Wärmespeichers (8).
    Hier wird die Kondensationswärme aus dem Kondensator (5) an das kalte Wasser abgegeben. Die Wärme steigt im Wärmespeicher (8) nach oben.
  • 12. 1.12 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die tagsüber gespeicherte Wärmemenge des Wärmespeichers (8) zur Verdampfung eines leicht verdampfbaren Stoffes oder Stoffgemisches im Kondensator (5) im Nachtzyklus eingesetzt wird. Dabei wird mit einem Wärmetauscher (3), welcher sich oben im Wärmespeicher (8) befindet die Wärme zum Kondensator transportiert. Der entstehende Dampfdruck treibt eine Turbine (4) an.
  • 13. 1.13 Solarthermisches Kraftwerk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die tagsüber gespeicherte Wärmemenge des Wärmespeichers (8) zur Verdampfung eines leicht verdampfbaren Stoffes oder Stoffgemisches im Kondensator (5) im Tag/Nachtzyklus mehrmals eingesetzt wird. D. h. über einen zusätzlichen Wärmespeicher (8a) wird die Kondensationsenergie bei Nacht über den Sonnenlichtempfänger (1) gespeichert
    Dabei wird mit einem Wärmetauscher (3), welcher sich oben im Wärmespeicher (8) befindet die Wärme zum Kondensator transportiert.
    Der entstehende Dampfdruck treibt eine Turbine (4) an.
1. Solar thermal power plant for power generation, which use the solar radiation to generate heat, and this heat in turn to generate electrical energy via a turbine (solar tower power plants, parabolic trough power plants,...), Characterized in that
that an evaporation process for steam turbine systems in the day / night cycle takes place in two directions.
Here, an easily evaporable substance or mixture of z. B. H 2 O / NH 3 in a sunlight receiver ( 1 ) heated during the day, evaporated and overheated. A turbine ( 4 ) is operated with this steam. The steam which is then expanded is condensed in a condenser ( 5 ), the heat of condensation being stored in a heat store ( 8 ).
At night, the stored amount of heat from the heat accumulator ( 8 ) is used to evaporate an easily evaporable substance or mixture of substances in the condenser ( 5 ). The resulting steam pressure drives a turbine ( 4 ). The expanded steam then uses the sunlight receiver ( 1 ) as a condenser and releases the heat of condensation to the environment, or runs through the process several times via a heat store.
  • 1. 1.1 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that this day / night cycle takes place not only at day / night but also with strong intermediate clouds.
  • 2. 1.2 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that electrical energy and thermal energy can be used or stored simultaneously with a system.
  • 3. 1.3 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that after flowing through the steam through the steam turbine ( 4 ), a daily output of condensation heat Q (heat radiation less turbine work minus efficiency losses) via the condenser ( 5 ) in a heat accumulator ( 8 ) can be cached.
  • 4. 1.4 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that the stored heat of condensation Q when no sun is shining, for the evaporation of an easily evaporable mixture or substance in the condenser ( 5 ), which (s) drives a steam turbine, is used. This means at night as well as with intermediate clouds.
  • 5. 1.5 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that, if required, the amount of easily evaporable mixture or substance, can be pumped back daily from the condenser ( 5 ) into the sunlight receiver ( 1 ).
  • 6. 1.6 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that, depending on the season or weather conditions, different substances, mixtures or quantities of substances in the sunlight receiver ( 1 ) or the condenser ( 5 ) are introduced or removed for evaporation.
  • 7. 1.7 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that in the night cycle another substance or a different mixture of substances can be filled in the capacitor ( 5 ) than for the day cycle in the sunlight receiver ( 1 ).
  • 8. 1.8 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that, depending on the performance of the sun, different output sizes of turbines or generators are used to generate electricity.
  • 9. 1.9 solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that different output sizes are used in turbines or generators than at night.
  • 10. 1.10 solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that a subset of the amount of solar heat Q z. B. may remain as hot water in the heat accumulator ( 8 ).
  • 11. 1.11 solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 6 ) of the condenser ( 5 ) with a heat accumulator ( 8 ) z. B. a water tank in which there is another heat exchanger ( 2 ) is connected.
    The heat exchanger ( 2 ) is located in the lower "cold" area of the heat accumulator ( 8 ).
    Here the heat of condensation is released from the condenser ( 5 ) to the cold water. The heat rises in the heat accumulator ( 8 ).
  • 12. 1.12 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that the amount of heat stored during the day of the heat accumulator ( 8 ) is used to evaporate an easily evaporable substance or mixture of substances in the condenser ( 5 ) in the night cycle. The heat is transported to the condenser with a heat exchanger ( 3 ), which is located at the top in the heat accumulator ( 8 ). The resulting steam pressure drives a turbine ( 4 ).
  • 13. 1.13 Solar thermal power plant according to claim 1, characterized in that the amount of heat stored during the day of the heat accumulator ( 8 ) for the evaporation of an easily evaporable substance or mixture of substances in the condenser ( 5 ) is used several times in the day / night cycle. That is, The condensation energy is stored at night via the sunlight receiver ( 1 ) via an additional heat accumulator ( 8 a)
    The heat is transported to the condenser with a heat exchanger ( 3 ), which is located at the top in the heat accumulator ( 8 ).
    The resulting steam pressure drives a turbine ( 4 ).
2. Sonnenlichtempfänger (1) auch bekannt als Sonnenlicht-Receiver. Sonnenlicht wird in möglichst hoher Konzentration in Wärme umgewandelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) als Ballon oder fester Druckbehälter oder ähnliches Behältnis in dunkler Ausführung ausgeführt ist.
  • 1. 2.1 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) als dehnbarer Ballon oder ähnliches Behältnis ausgeführt ist.
  • 2. 2.2 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) wärmeisoliert vom Erdboden aufgestellt werden kann.
  • 3. 2.3 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1), über Metallanteile, Metallplatten oder ähnliches, gute Wärmeleitungseingenschaften besitzt.
  • 4. 2.4 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) in dunkler Ausführung gebaut ist.
  • 5. 2.5 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) lichtreflexionsarm ausgeführt ist.
  • 6. 2.6 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) resistent gegen Säuren und Laugen ausgeführt ist.
  • 7. 2.7 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) wenn er als Ballon ausgeführt ist, mit einer Grundspannung nach dem Befüllen mit einem verdampfbaren Stoff ausgeführt werden kann. Das heißt, nach dem Befüllen herrscht im inneren des Ballones ein Überdruck gegenüber der Umgebung. Dieser Überdruck im Balloninnern ist im Kräftegleichgewicht mit der Zugkraft der gedehnten Ballonhülle.
  • 8. 2.8 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) mit einer Menge an leicht verdampfenden Stoff oder Stoffgemisch angefüllt ist, die Ausreicht um über Erwärmung, Verdampfungsenthalpie und Dampfüberhitzung soviel Wärmemenge Q zu binden die maximal an einem heißen Sommertag (über die Oberfläche des Sonnenlichtempfänger (1)) eingestrahlt werden kann.
  • 9. 2.9 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) ausgeführt als Ballon, bei Wärmeeinstrahlung und somit bei Druckerhöhung im Balloninnern, sich automatisch ausdehnt und seine Oberfläche vergrößert. Dadurch wird die Einstrahlfläche vergrößert und gleichzeitig die Energiezufuhr vergrößert.
    Dies führt wiederum zu einer Druckerhöhung usw. . .
  • 10. 2.10 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) mit einer Überdrucksicherung ausgeführt ist.
  • 11. 2.11 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) mehrere Ein- und Auslaßöffnungen für Dampf und flüssige Stoffe hat.
  • 12. 2.12 Sonnenlichtempfänger nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenlichtempfänger (1) in einem Wintergartenähnlichen Glashaus, bei welchem das Glasdach und die Glaswände abnehmbar sind, untergebracht ist.
2. Sunlight Receiver ( 1 ) also known as Sunlight Receiver. Sunlight is converted into heat in the highest possible concentration, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is designed as a balloon or a fixed pressure vessel or similar container in a dark version.
  • 1. 2.1 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is designed as an expandable balloon or similar container.
  • 2. 2.2 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) can be placed in a heat-insulated manner from the ground.
  • 3. 2.3 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ), via metal parts, metal plates or the like, has good heat conduction properties.
  • 4. 2.4 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is built in a dark version.
  • 5. 2.5 sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is designed with low light reflection.
  • 6. 2.6 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is made resistant to acids and alkalis.
  • 7. 2.7 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ), if it is designed as a balloon, can be carried out with a basic voltage after filling with an evaporable substance. This means that after filling, there is an overpressure in the interior of the balloon compared to the surroundings. This overpressure inside the balloon is in equilibrium with the tensile force of the stretched balloon envelope.
  • 8. 2.8 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is filled with a quantity of easily evaporating substance or mixture of substances, which is sufficient to bind as much heat quantity Q via heating, evaporation enthalpy and steam superheating as possible on a hot summer day ( can be irradiated via the surface of the sunlight receiver ( 1 )).
  • 9. 2.9 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is designed as a balloon, when exposed to heat and thus when the pressure inside the balloon increases, automatically expands and increases its surface area. This increases the irradiation area and at the same time increases the energy supply.
    This in turn leads to an increase in pressure, etc. ,
  • 10. 2.10 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) is designed with an overpressure protection.
  • 11. 2.11 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) has several inlet and outlet openings for steam and liquid substances.
  • 12. 2.12 Sunlight receiver according to claim 2, characterized in that the sunlight receiver ( 1 ) in a conservatory-like glass house, in which the glass roof and the glass walls are removable, is housed.
3. Kondensator (5) insbesondere um Solar erzeugten Dampf zu kondensieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator auch als Verdampfer eines leicht verdampfbaren Stoffes oder Stoffgemisches eingesetzt wird.
  • 1. 3.1 Kondensator (5) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) mindestens zwei unabhängige Wärmetauscher (6) + (9) enthält.
  • 2. 3.2 Kondensator (5) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) einen Wärme­ tauscher (6) in seinem oberen Bereich eingebaut hat, welcher von einem kaltem Medium durchströmt, die Kondensation des entspannten Dampfes im Tagbetrieb gewährleistet.
  • 3. 3.3 Kondensator (5) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) einen Wärme­ tauscher (9) in seinem unteren Bereich eingebaut hat, welcher von einem warnen Medium durchströmt, die Verdampfung des leicht verdampfenden Stoffes oder Stoffgemisches im Nachtbetrieb gewährleistet.
  • 4. 3.4 Kondensator (5) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) mehrere Ein- und Auslaßöffnungen für Dampf und flüssige Stoffe hat.
  • 5. 3.5 Kondensator (5) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) unten eine Auffangwanne für flüssige Stoffe hat, in welcher der Wärmetauscher (9) integriert ist.
  • 6. 3.6 Kondensator (5) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) im Tagbetrieb möglichst kühl gehalten werden kann. Zum Beispiel durch eine wärmeleitende Verbindung mit dem Erdreich.
  • 7. 3.7 Kondensator (5) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) im Nachtbetrieb möglichst warm gehalten wird. Zum Beispiel durch Isolation des Kondensators mit Wärmedämmmaterial und Abtrennung der wärmeleitenden Verbindung vom Erdreich.
3. condenser ( 5 ) in particular to condense solar-generated steam, characterized in that the condenser is also used as an evaporator of an easily evaporable substance or mixture of substances.
  • 1. 3.1 condenser ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the condenser ( 5 ) contains at least two independent heat exchangers ( 6 ) + ( 9 ).
  • 2. 3.2 condenser ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the condenser ( 5 ) has a heat exchanger ( 6 ) installed in its upper region, which is flowed through by a cold medium, which ensures the condensation of the relaxed steam in daytime operation.
  • 3. 3.3 condenser ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the condenser ( 5 ) has a heat exchanger ( 9 ) installed in its lower region, which is flowed through by a warning medium, the evaporation of the easily evaporating substance or mixture of substances in night mode guaranteed.
  • 4. 3.4 condenser ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the condenser ( 5 ) has a plurality of inlet and outlet openings for steam and liquid substances.
  • 5. 3.5 condenser ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the condenser ( 5 ) below has a sump for liquid substances, in which the heat exchanger ( 9 ) is integrated.
  • 6. 3.6 capacitor ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the capacitor ( 5 ) can be kept as cool as possible in daytime operation. For example, through a heat-conducting connection to the ground.
  • 7. 3.7 capacitor ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the capacitor ( 5 ) is kept as warm as possible in night mode. For example, by insulating the condenser with thermal insulation material and separating the thermally conductive connection from the ground.
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