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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarkraftwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Kraftwerks.
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Vorbekannte solarthermische Kraftwerke weisen einen Solarstrahlungsempfänger auf, auf dem über eine Strahlungskonzentrationsvorrichtung Solarstrahlung konzentrierbar ist. Ein Wärmeträgermedium ist in dem Solarstrahlungsempfänger durch die auf den Solarstrahlungsempfänger auftreffende Solarstrahlung erwärmbar. Das erwärmte Wärmeträgermedium kann somit die thermische Energie von dem Solarstrahlungsempfänger zu einem Verbraucher transportieren. Als Verbraucher wird beispielsweise ein herkömmlicher Wasserdampfkreislauf verwendet, bei dem über das Wärmeträgermedium Wasser erhitzt und verdampft wird. Auf diese Weise ist mit dem solarthermischen Kraftwerk Strom erzeugbar.
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Es existieren beispielsweise Parabolrinnenkollektoren, bei denen mittels der Strahlungskonzentrationsvorrichtung Solarstrahlung linienförmig auf ein Absorberrohr, durch das ein Wärmeträgermedium, beispielsweise ein Thermoöl, geleitet wird, konzentrierbar ist.
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Ferner existieren Solarturmkraftwerke, bei denen der Solarstrahlungsempfänger am oberen Ende eines Turmes angeordnet ist, wobei die Strahlungskonzentrationsvorrichtung aus einer Vielzahl von Heliostaten in einem Heliostatfeld besteht und mittels der Heliostaten Solarstrahlung auf den Solarstrahlungsempfänger konzentrierbar ist.
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Derartige solarthermische Kraftwerke haben den Vorteil, dass die thermische Energie mit akzeptablem Wirkungsgrad speicherbar ist. Daher weisen solarthermische Kraftwerke einen Wärmespeicher auf, so dass zu Zeiten mit keiner oder geringer Solarstrahlung die thermische Energie aus dem Wärmespeicher beispielsweise zur Stromerzeugung genutzt werden kann.
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Über die genannten solarthermischen Kraftwerke kann ferner zu einem akzeptablen Preis elektrische Energie erzeugt werden.
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Neben solarthermischen Kraftwerken existieren ferner Photovoltaikanlagen, die mithilfe von Halbleitertechnik Solarstrahlung direkt in elektrische Energie umwandeln. Bei so genannten CPV-Modulen wird die Solarstrahlung über eine solare Strahlungskonzentrationsvorrichtung auf die einzelnen Zellen konzentriert. Die CPV-Zellen müssen zwar aktiv gekühlt werden, jedoch erreichen sie einen relativ hohen Wirkungsgrad, wobei die Stromgestehungskosten deutlich unter denen der solarthermischen Kraftwerke liegen. Problematisch bei der Verwendung von Photovoltaikzellen ist die Speicherung überschüssiger elektrischer Energie, da diese nur in Stromspeichern mit hohen spezifischen Speicherkosten erfolgen kann.
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Um bei Kraftwerken sowohl eine günstige Erzeugung von elektrischer Energie als auch eine akzeptable Zwischenspeicherung für Zeiten mit geringer Solarstrahlung zu erreichen, sind erste Versuche von sogenannten Hybridanlagen erfolgt, bei denen Photovoltaik und Solarthermie kombiniert werden. Die vorbekannten Hybridanlagen bestehen aus einem herkömmlichen solarthermischen Kraftwerk mit daneben angeordneten Photovoltaikfeld. Somit erzeugt das solarthermische Kraftwerk und die Photovoltaikanlage unabhängig voneinander Strom, wobei die Photovoltaikstromproduktion nicht regelbar ist. Eine Kopplung der Anlage erfolgt lediglich nach der Stromproduktion beider Teilsysteme.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftwerk der eingangsgenannten Art zu schaffen, bei dem eine kostengünstigere Stromproduktion, die in vorteilhafter Weise regelbar ist unter Beibehaltung der Möglichkeit der Energiespeicherung geschaffen wird.
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Die Erfindung ist definiert durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Bei dem erfindungsgemäßen Solarkraftwerk mit mindestens einem Solarstrahlungsempfänger und mit einer steuerbaren Strahlungskonzentrationsvorrichtung, über die Solarstrahlung auf den Solarstrahlungsempfänger auf vorgewählte Zielpunkte konzentrierbar ist, wobei ein Wärmeträgermedium in einem eine erste Empfangsfläche bildenden Teilbereich des Solarstrahlungsempfängers erwärmbar ist und mit mindestens einem Wärmespeicher zur Speicherung der thermischen Energie des erwärmten Wärmeträgermediums ist vorgesehen, dass in Randbereichen des Solarstrahlungsempfängers eine zweite Empfangsfläche bildende Photovoltaik-Module angeordnet sind, wobei über die Strahlungskonzentrationsvorrichtung in Abhängigkeit von Betriebsparametern die Solarstrahlung auf mindestens einen Zielpunkt auf der ersten Empfangsfläche und/oder auf mehrere Zielpunkte der zweiten Empfangsfläche konzentrierbar ist.
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Die Erfindung sieht somit vor, dass der Solarstrahlungsempfänger aus einem Abschnitt besteht, in dem ein Wärmeträgermedium erwärmbar ist, und einem zweiten Abschnitt aus Photovoltaik-Modulen. Die Photovoltaik-Module befinden sich am Randbereich des Solarstrahlungsempfängers. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Fokussierung der Solarstrahlung auf einen Zielpunkt auf der ersten Empfangsfläche ein sogenannter „Brennfleck“ auf dem Solarstrahlungsempfänger entsteht, der nach außen hin eine abnehmende Flussdichte besitzt. Somit entsteht eine hohe Flussdichte an Solarstrahlung im mittleren Bereich und somit auf der ersten Empfangsfläche, so dass das Wärmeträgermedium mit der höheren Flussdichte erwärmt werden kann. Dies wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad dieses Teilbereichs des Solarstrahlungsempfängers aus. Photovoltaik-Module besitzen bei niedrigeren Strahlungsflussdichten einen besseren Wirkungsgrad. Bei der Konzentrierung der Solarstrahlung auf einen Zielpunkt auf der ersten Empfangsfläche fällt Solarstrahlung mit geringerer Strahlungsflussdichte in Randbereichen des entstehenden Brennflecks auf die Photovoltaik-Module, so dass diese mit einem vergleichsweise hohen Wirkungsgrad Strom erzeugen können.
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Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Solarkraftwerk, dass die Stromerzeugung in vorteilhafter Weise geregelt werden kann. So kann beispielsweise in Zeiten hoher Solarstrahlung eine Fokussierung auf mindestens einen Zielpunkt auf der ersten Empfangsfläche erfolgen. Überschüssige Energie kann somit in vorteilhafter Weise in dem Wärmespeicher gespeichert werden. Wenn beispielsweise vorübergehend geringe Solarstrahlung vorliegt, wie beispielsweise durch einen hindurchziehendes Wolkenfeld oder in den Abendstunden, können ein oder mehrere Zielpunkte weiter außen auf er ersten Empfangsfläche oder auf der zweiten Empfangsfläche angesteuert werden, so dass ein größerer Teil der Solarstrahlung auf die zweite Empfangsfläche gerichtet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird somit vermehrt über die Photovoltaik-Module elektrische Energie produziert. Wenn beispielsweise die thermische Energie des Wärmeträgermediums ebenfalls zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet wird, kann mit dem erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerk konstant Strom produziert werden und somit eine Grundlast bereitgestellt werden, da über die steuerbare Strahlungskonzentrationsvorrichtung die Solarstrahlung in Abhängigkeit von beispielsweise der zur Verfügung stehenden Solarstrahlung und dem Bedarf an elektrischer Energie auf mindestens einen Zielpunkt auf der ersten Empfangsfläche und/oder auf mehrere Zielpunkte der zweiten Empfangsfläche gesteuert werden kann. Über die in dem Wärmespeicher gespeicherte thermische Energie besteht darüber hinaus die Möglichkeit jederzeit notwendige thermische Energie zum Ausgleich von zusätzlichem Energiebedarf zur Verfügung zu stellen. Somit sind mit dem erfindungsgemäßen Solarkraftwerk auch Peaks an Energiebedarf bedienbar.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Solarstrahlungskonzentrationsvorrichtung ein Heliostatfeld aus mehreren Heliostaten umfasst, wobei die Heliostate einzeln oder in Gruppen steuerbar sind und wobei der mindestens eine Solarstrahlungsempfänger auf einem Solarturm angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung des erfindungsgemäßen Solarkraftwerks hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da mittels der Heliostate in vorteilhafter Weise Solarstrahlung in hohen Konzentrationen auf einen Solarstrahlungsempfänger gelenkt werden können.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Solarkraftwerk einen Kreislauf eines Arbeitsmediums für einen thermodynamischen Kreisprozess zur Erzeugung von Strom aufweist, wobei der Kreislauf einen Wärmeübertrager aufweist, in dem das Arbeitsmedium über das Wärmeträgermedium erwärmbar ist. Durch einen Kreislauf eines Arbeitsmediums kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass ein für den thermodynamischen Kreisprozess vorteilhaftes Arbeitsmedium ausgewählt werden kann. Ferner kann das Wärmeträgermedium für die Wärmeübertragung von der Solarstrahlung auf das Wärmeträgermedium in dem Solarstrahlungsempfänger oder auch für die Wärmespeicherung optimiert sein. Der Kreislauf kann beispielsweise ein Wasserdampfkreislauf sein, so dass das Arbeitsmedium Wasser ist, das in dem thermodynamischen Kreisprozess verdampft wird. Auf diese Weise ist mittels des Wärmeträgermediums in vorteilhafter Weise elektrische Energie erzeugbar.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Wärmeträgermedium in dem Wärmespeicher aufnehmbar und speicherbar ist oder dass in dem Wärmespeicher ein Speichermedium angeordnet ist, auf das thermische Energie von dem Wärmeträgermedium übertragbar ist. Mit anderen Worten: Der Wärmespeicher kann auf zwei unterschiedliche Weisen ausgebildet sein. Einerseits kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium zur Speicherung der thermischen Energie in dem Wärmespeicher aufgenommen wird und in dem Wärmespeicher verbleibt, bis zur Entladung des Wärmespeichers das Wärmeträgermedium wieder aus dem Wärmespeicher entnommen wird und beispielsweise zu dem Kreislauf des Arbeitsmediums zur Erwärmung des Arbeitsmediums geleitet wird. Alternativ kann der Wärmespeicher auch ein Speichermedium, beispielsweise einen Feststoff, aufweisen, so dass für die Speicherung der thermischen Energie des Wärmeträgermediums dieses durch den Wärmespeicher geleitet wird und dabei die thermische Energie an das Speichermedium überträgt. Zur Entladung des Wärmespeichers kann das Wärmeträgermedium oder ein alternatives Wärmeträgermedium verwendet werden, das wiederum durch den Wärmespeicher geleitet wird, so dass thermische Energie von dem Speichermedium auf das Wärmeträgermedium übertragen werden kann.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Wärmeträgermedium Luft, ein Thermoöl oder eine Salzschmelze ist oder aus Feststoffpartikeln besteht. Derartige Wärmeträgermedien haben sich als besonders vorteilhaft für die solare Erwärmung in Solarstrahlungsempfängern herausgestellt. Bei der Verwendung von Luft als Wärmeträgermedium hat sich ein Wärmespeicher mit einem Speichermedium als vorteilhaft herausgestellt. Erwärmte Thermoöle, erwärmte Salzschmelze oder erwärmte Feststoffpartikel können in vorteilhafter Weise in dem Wärmespeicher direkt gespeichert werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Wärmeträgermedium Luft ist und der die erste Empfangsfläche bildende Teilbereich des Solarstrahlungsempfängers einen offenen volumetrischen Solarstrahlungsreceiver mit mindestens einem Absorberkörper, der von dem Wärmeträgermedium durchströmbar ist, bildet.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der die erste Empfangsfläche bildende Teilbereich des Solarstrahlungsempfängers modular aufgebaut ist und aus mehreren Absorbermodulen mit jeweils einem Absorberkörper besteht. Ein derartiger Aufbau hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Der die Empfangsfläche bildende Teilbereich des Solarstrahlungsempfängers kann auch beispielsweise Absorberrohre aufweisen, durch die ein flüssiges Wärmeträgermedium, wie beispielsweise ein Thermoöl oder Salzschmelze, geleitet wird. Die Rohre können parallel und nebeneinander angeordnet sein, wobei die Rohre quer zu der einfallenden Solarstrahlung angeordnet sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass der die erste Empfangsfläche bildende Teilbereich des Solarstrahlungsempfängers beispielsweise eine Strahlungsfalle für die Solarstrahlung bildet, so dass ein besonders hoher Anteil von konzentrierter Solarstrahlung von den Absorberrohren absorbiert wird. Bei derartigen sogenannten Cavity-Receivern können die die zweite Empfangsfläche bildenden Photovoltaik-Module zumindest teilweise ringförmig um eine Strahlungseintrittsöffnung der Cavity angeordnet sein. Die Photovoltaik-Module können hierbei beispielsweise kragenförmig abstehen oder trichterförmig mit nach innen ausgerichteter Empfangsfläche angeordnet sein. Die Absorberrohre erstrecken sich bei derartigen Receivern beispielsweise in Randbereichen der Cavity oder bilden Wände der Cavity.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Photovoltaik-Module aktive gekühlte Module aus vorzugsweise mehrschichtigen Zellen sind. Vorzugsweise sind die Photovoltaik-Module CPV-Module. Derartige Photovoltaik-Module besitzen einen besonders hohen Wirkungsgrad und sind in vorteilhafter Weise mit konzentrierter Solarstrahlung betreibbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Empfangsfläche des Solarstrahlungsempfängers eine quadratische oder rechteckige Form aufweist, wobei die Photovoltaik-Module zumindest in einem oben an die erste Empfangsfläche anschließenden horizontalen Bereich und/oder in einem unten an die erste Empfangsfläche anschließenden horizontalen Bereich des Solarstrahlungsempfangs und/oder in einem rechts an die erste Empfangsfläche anschließenden vertikalen Bereich des Solarstrahlungsempfängers und/oder in einem links an die erste Empfangsfläche anschließenden vertikalen Bereich des Solarstrahlungsempfängers angeordnet sind. Mit anderen Worten: Bei einer quadratischen oder rechteckigen Form der Empfangsfläche bilden die Photovoltaik-Module zumindest einen Teilbereich eines Rahmens um die erste Empfangsfläche. Somit kann in vorteilhafter Weise der gewünschte Randbereich des Solarstrahlungsempfängers mit Photovoltaik-Modulen gebildet werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel des Solarkraftwerks, bei dem der Solarstrahlungsempfänger auf einem Solarturm angeordnet ist, kann vorgesehen sein, dass die erste Empfangsfläche des Solarstrahlungsempfängers den Solarturm umgibt, wobei die Photovoltaik-Module zumindest in einem oben an die erste Empfangsfläche anschließenden horizontalen Bereich des Solarstrahlungsempfängers und/oder in einem unten an die erste Empfangsfläche anschließenden horizontalen Bereich des Solarstrahlungsempfängers angeordnet sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass die erste Empfangsfläche des Solarstrahlungsempfängers den Solarturm zumindest teilweise umgibt. Die erste Empfangsfläche bildet somit zumindest einen Teil der Mantelfläche des Solarturms. Bei diesen sogenannten Rundumreceivern wird oben und unten ein Randabschnitt aus Photovoltaik-Modulen gebildet. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die den Solarturm umgebene erste Empfangsfläche in einem oder mehreren Abschnitten von den Photovoltaik-Modulen unterbrochen ist. Diese können in Abschnitten angeordnet sein, auf die aufgrund des Sonnenstandes grundsätzlich Solarstrahlung mit nur geringer Strahlungsflussdichte auftrifft.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die erste Empfangsfläche des Solarstrahlungsempfängers eine kreisförmige oder elliptische Form aufweist, wobei die Photovoltaik-Module in einem die erste Empfangsfläche umgebenden Bereich angeordnet sind. Photovoltaik-Module können somit die erste Empfangsfläche beispielsweise ringförmig umgeben.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Solarkraftwerks. Hierbei wird in einer Betriebsweise mit einer vorgegebenen minimalen oder höheren Strahlungsintensität von Solarstrahlung die Solarstrahlung auf mindestens einen mittig auf der ersten Empfangsfläche angeordneten Zielpunkt gerichtet, wobei die auf den Solarstrahlungsempfänger auftreffende konzentrierte Strahlung üblicherweise eine nach außen hin abnehmende Flussdichte aufweist und Teile der konzentrierten Solarstrahlung auf zumindest einen Teil der Photovoltaik-Module auftrifft. Dabei kann vorgesehen sein, dass in einer Betriebsphase mit die minimale Strahlungsintensität unterschreitender Solarstrahlung die Solarstrahlung auf einen oder mehrere Zielpunkte gerichtet wird, die sich im Randbereich der ersten Empfangsfläche und/oder auf der durch die Photovoltaik-Module gebildeten zweiten Empfangsfläche befinden. Durch den oder die nach außen verschobenen Zielpunkte kann erreicht werden, dass die Solarstrahlung zu einem größeren relativen Anteil auf die durch die Photovoltaik-Module gebildeten zweite Empfangsfläche gerichtet wird. Bei der Steuerung des erfindungsgemäßen Solarkraftwerks kann die Verschiebung des oder der Zielpunkte der Solarstrahlung nach außen auf der ersten Empfangsfläche bzw. auf die zweite Empfangsfläche fließend erfolgen.
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Somit kann in vorteilhafter Weise bei mittels des erfinderischen Verfahrens gesteuerten erfinderischen Solarkraftwerken konstant elektrische Energie erzeugt werden, da in Zeiten der höheren Strahlungsintensität primär die Solarstrahlung in thermische Energie umgewandelt und teilweise gespeichert wird und ein geringerer Anteil direkt mittels der Photovoltaik in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Zu Zeitpunkten geringerer Einstrahlung kann ein größerer Anteil der Solarstrahlung direkt über die Photovoltaik-Module und zusätzlich bei Bedarf thermische Energie aus dem Wärmespeicher in elektrische Energie umgewandelt werden, so dass insgesamt konstant die gleiche Menge elektrische Energie erzeugbar ist, wobei gleichzeitig in vorteilhafter Weise gegebenenfalls thermische Energie speicherbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner vorsehen, dass in Abhängigkeit von einem Bedarf an thermischer oder elektrischer Energie zumindest ein Teil des erwärmten Wärmeträgermediums in den Wärmespeicher zur Aufnahme des Wärmeträgermediums oder durch die Wärmespeicher zur Abgabe von thermischer Energie an ein Speichermedium geleitet wird. Somit kann bei in Zeiten von geringem Bedarf an thermischer oder elektrischer Energie in vorteilhafter Weise Energie in den Wärmespeicher gespeichert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner vorsehen, dass in Abhängigkeit von einem Bedarf an thermischer oder elektrischer Energie das in dem Wärmespeicher gespeicherte Wärmeträgermedium oder thermische Energie des Speichermediums des Wärmespeichers entnommen wird. Für die Entnahme der thermischen Energie des Speichermediums des Wärmespeichers kann beispielsweise das Wärmeträgermedium oder ein alternatives Wärmeträgermedium durch den Wärmespeicher geleitet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vorgesehen, dass die Entladung des Wärmespeichers zu Zeitpunkten erfolgt, in denen beispielsweise ein erhöhter Bedarf an elektrischer Energie vorliegt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das erfindungsgemäße Solarkraftwerk somit derart gesteuert werden, dass beispielsweise auch Peaks an Bedarf von elektrischer Energie bedient werden können, da zu diesem Zeitpunkt beispielsweise vermehrt Solarstrahlung auf die Photovoltaik-Module gelenkt werden kann, wobei gleichzeitig beispielsweise ein Wasserdampfkreislauf des Solarkraftwerks durch Wärmeträgermedium, das in dem Solarstrahlungsempfänger erwärmt wird und thermische Energie, die aus dem Wärmespeicher entnommen wird, betrieben werden kann.
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Somit ist ein erfindungsgemäßes Solarkraftwerk in besonders vorteilhafter Weise regelbar.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von einem Bedarf an thermischer oder elektrischer Energie die Solarstrahlung auf mehrere im Randbereich der ersten Empfangsfläche oder auf der durch die Photovoltaik-Module gebildeten zweiten Empfangsfläche angeordnete Zielpunkte gerichtet wird.
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Bei beispielsweise einem Peak an Bedarf an elektrischem Strom kann somit vermehrt mittels der Photovoltaik-Module elektrischer Strom erzeugt werden und gleichzeitig mittels des Wärmeträgermediums über den thermodynamischen Kreisprozess des Kreislaufs des Arbeitsmediums. Durch die Fokussierung auf die zweiten Zielpunkte ist der in dem Wärmeträgermedium gespeicherte thermische Energie nicht ausreichend für den vollständigen Betrieb des Kreislaufs des Arbeitsmediums, so dass notwendige thermische Energie durch Entladung des Wärmespeichers bereitgestellt werden kann. Somit kann mittels des Verfahrens zum Betrieb des erfindungsgemäßen Solarkraftwerks neben einer gleichbleibenden Stromproduktion zur Bereitstellung einer Grundlast auch Peaks bedient werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Solarkraftwerks mit einem auf einem Solarturm angeordneten Solarstrahlungsempfänger und
- 2a, 2b und 2c schematische Darstellungen der ersten und zweiten Empfangsfläche des erfindungsgemäßen Solarstrahlungsempfängers in unterschiedlichen Betriebssituationen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Solarkraftwerk 1 schematisch dargestellt.
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Das Solarkraftwerkl weist einen Solarstrahlungsempfänger 3 auf, auf den Solarstrahlung lenkbar ist. Hierzu weist das solarthermische Kraftwerk 1 eine steuerbare Strahlungskonzentrationsvorrichtung 5 auf, die bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus mehreren Heliostaten 7 besteht. Der Solarstrahlungsempfänger 3 ist auf einem Solarturm 9 angeordnet.
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Der Solarstrahlungsempfänger 3 weist einen ersten Teilbereich 3a auf, der eine erste Empfangsfläche 3b bildet. Die von den Heliostaten 7 auf den Solarstrahlungsempfänger 3 konzentrierte Solarstrahlung trifft auf die erste Empfangsfläche 3b. In dem Teilbereich 3a des Solarstrahlungsempfängers 3 kann ein Wärmeträgermedium mittels der Solarstrahlung erwärmt werden.
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Das erwärmte Wärmeträgermedium kann über Leitungen 11 abgeführt werden und beispielsweise einem Wärmespeicher 13 oder einem Kreislauf 15 eines Arbeitsmediums zugeführt werden. In dem Wärmespeicher 13 kann das Wärmeträgermedium gespeichert werden oder es kann die thermische Energie des erwärmten Wärmeträgermediums an ein in dem Wärmespeicher 13 angeordnetes Speichermedium übertragen werden. Der Kreislauf 15 für das Arbeitsmedium weist beispielsweise einen Wärmeübertrager 17 auf, in dem mittels des Wärmeträgermediums das Arbeitsmedium erhitzt wird. Der Kreislauf 15 für das Arbeitsmedium kann beispielsweise einen Wasserdampfkreislauf sein und eine Dampfturbine 19 mit Generator 21 und Kondensator 23 aufweisen. Über eine Rückführleitung 25 kann das Wärmeträgermedium wieder dem Solarstrahlungsempfänger 3 zugeführt werden. In Randbereichen 3c des Solarstrahlungsempfängers 3 sind Photovoltaik-Module 29 angeordnet, die in den 2a, 2b und 2c erkennbar sind. Die Photovoltaik-Module 29 bilden eine zweite Empfangsfläche 29a.
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In 2a, 2b und 2c ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Solarstrahlungsempfänger 3 schematisch dargestellt. Bei dem in den 2a, 2b und 2c dargestellten Ausführungsbeispiel ist der die erste Empfangsfläche 3b bildende Teilbereich 3a des Solarstrahlungsempfängers 3 modular aufgebaut und besteht aus mehreren Absorberkörpern 31. Um den Teilbereich 3a des Solarstrahlungsempfängers sind die Photovoltaik-Module 29 angeordnet, die den Teilbereich 3a rahmenförmig umgeben. In 2a ist eine Betriebssituation dargestellt, bei der mittels der Heliostate 7 Solarstrahlung auf einen Zielpunkt 33, der mittig auf der ersten Empfangsfläche 3b angeordnet ist, gerichtet sind. Der durch diese Konzentration von Solarstrahlung entstehende Brennfleck ist in der 2a schematisch dargestellt. Durch gestrichelte Linien ist die nach außen hin abnehmende Strahlungsflussdichte angedeutet. Konzentrierte Solarstrahlung mit hoher Flussdichte trifft somit auf den die erste Empfangsfläche 3b bildenden Teilbereich 3a des Solarstrahlungsempfängers 3. Solarstrahlung mit geringerer Flussdichte trifft auf die zweite Empfangsfläche 29a und somit auf die Photovoltaik-Module 29. Diese wandeln die Solarstrahlung direkt in elektrische Energie um, wobei aufgrund der relativ geringen Flussdichte ein relativ hoher Wirkungsgrad vorliegt. Die hoch konzentrierte Solarstrahlung trifft auf den Teilbereich 3a des Solarstrahlungsempfängers und erwärmt das Wärmeträgermedium. Aufgrund der hohen Flussdichte wird dieses mit hohem Wirkungsgrad erwärmt. Das Wärmeträgermedium kann in dem Wärmespeicher 13 gespeichert werden. Auch kann zumindest ein Teil des Wärmeträgermediums für die in dem Betrieb des Kreislaufs 15 des Arbeitsmediums verwendet werden.
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In 2b und 2c ist eine Betriebssituation dargestellt, bei der jeweils Gruppen von Heliostaten 7 auf mehrere zweite Zielpunkte 35, die weiter außen auf der ersten Empfangsfläche 3b (2b) bzw. auf der zweiten Empfangsfläche der Photovoltaik-Module 29 (2c) angeordnet sind, gerichtet sind. Die gezeigten Betriebssituationen können beispielsweise in einem Zeitraum mit geringerer Solarstrahlung sein. Durch die Konzentration der Solarstrahlung auf die mehreren Zielpunkte auf Randbereiche der ersten Empfangsfläche 3b bzw. auf der zweiten Empfangsfläche 29a wird von den Photovoltaik-Modulen 29 im erhöhten Maße elektrische Energie produziert. Der Kreislauf 15 des Arbeitsmediums wird zu diesem Zeitpunkt vorwiegend von der in dem Wärmespeicher 13 gespeicherten thermischen Energie betrieben. Somit lässt sich in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Solarkraftwerk 1 derart regeln, dass konstant Strom produziert wird.
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Die Photovoltaik-Module können über einen nicht dargestellten Kühlkreislauf gekühlt werden. Der Kühlkreislauf für die Photovoltaik-Module 29 ist bei dem erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerk 1 getrennt von den Kreisläufen des Wärmeträgermediums und des Arbeitsmediums.
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Dadurch, dass in einer Vielzahl von Betriebssituationen die Photovoltaik-Module nur mit Solarstrahlung mit geringer Flussdichte bestrahlt werden, ist die notwendige Kühlleistung vergleichsweise gering.