太阳能收集器制造技术

根据本发明专利技术的太阳能收集器具有包括具有不同球形弯曲的区域７０，７１，７２的膜装置４１，使得其被反射层覆盖的聚集器膜４２最佳地近似于抛物形状，并因此具有最佳地小的焦点或焦线区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的辐射收集器。
技术介绍
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IOm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一即运行位置。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°C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°C)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18M00 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50丽的功率，其中在吸收器管线中的温度应当达到大约 400°C。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。但是由于不可避免球形弯曲的收集器，与具有抛物弯曲的常规制造的反射镜相比会有效率的损失。因此在附加的实施例中，聚集器被设计为分段地暴露于不同的压力下，使得该聚集器的内部区域与相邻的外部区域相比更严重地弯曲，其结果是获得抛物形状的近似，由此焦线区域是抛物槽式收集器的理论焦线的更好的近似。压力区通过密封唇或者半透明泡沫带来分离，该密封唇或半透明泡沫带允许“足够的密封”而不会对该聚集器造成“机械损伤”。由于该密封装置和由昂贵的薄膜制成的聚集器之间的接触，不可避免地且不利地造成球形膜弯曲的变形，从而导致太阳辐射聚集的甚至更进一步的恶化。结果是则效率降低的程度超过通过不同弯曲的区域可能改善的程度。所公开的、意欲避免任何机械损伤的足够的密封导致连续的泄漏空气流，从而聚集器浮在该密封装置上(并且因此均勻地压在该密封装置的整个面积上)，而该泄漏空气流又连续地通过旋转风扇来补偿。但实际上，该机械损伤即使在没有机械接触的情况下也会由于有意穿过该密封装置以及在该密封装置上方流过的空气而发生，从而最终产生问题，即实际上获得不同弯曲的片段的共同焦线区域以及处于相邻的压力区域被密封到正确的程度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种具有聚集器膜的改进的收集器。该目的通过具有权利要求1的特征的辐射收集器来实现。通过改变对聚集器膜的弯曲有效的线张力，实现了不会导致不期望的变形而是导致期望结果的机械影响，即改进对太阳辐射的聚集。本专利技术的实施例在从属权利要求中描述。附图说明 下面参照附图详细解释本专利技术。在附图中 图1示出现有技术槽式收集器的视图， 图2示意性示出穿过图1的槽式收集器的压力元件的横截面， 图3示出穿过图1所示类型的槽式收集器的横截面，但其中聚集器分为两个部分， 图4示意性示出穿过根据本专利技术的具有膜装置的槽式收集器的压力元件的横截面， 图5示意性示出穿过根据本专利技术的膜装置的另一实施例的横截面， 图6a和6b分别示出穿过又另外实施例的横截面，以及图7示出具有4个区域的膜装置的工作示例。具体实施例方式图1示出常规类型的槽式收集器1，该常规类型的槽式收集器包括具有垫子形式并且通过上柔性膜3和在图1中被覆盖的下柔性膜4形成的压力元件2。压力元件2借助流体通道5保持在运行压力下，其中还提供了流体通道6，该流体通道6的功能参照图2详细描述。膜3对太阳射线7来说是透明的，太阳射线7在压力元件2内入射到聚集器膜8 (图2)上，并且被聚集器膜8作为射线V反射到吸收器管9，在该吸收器管9中循环着热传输介质并且其带走了通过收集器聚集的热。吸收器管9通过支架10保持在聚集器膜8的焦线区域中(图2)。压力元件2被夹在框11中，而该框11又根据太阳的位置可倾斜地安装在框架上。图2示意性示出穿过图1的收集器的压力元件2的横截面以及流体通道5和6。 示出对太阳射线来说透明的上膜3、下膜4以及穿过压力元件2的聚集器膜8。聚集器膜8 在其朝向太阳的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种太阳能收集器，包括框（４７）和聚集器，该聚集器在运行时被张紧在该框中并且配置为压力元件的一部分，该聚集器包括具有聚集器膜（４２）的柔性的膜装置（４１），该膜装置在运行时在运行压力条件下弯曲，其特征在于，设置有用于沿着至少一个或ｎ个预定线（６５，６６）改变对该聚集器膜（４２）的曲率有效的、在运行期间在所述膜装置（４１）中占据主导的线张力的装置，使得由此给定的所述膜装置（４１）的区域（７０，７１，７２）被不同地弯曲，曲率即使在这些预定线（６５，６６）的位置上也连续可微，并且这些不同弯曲的区域（７０，７１，７２）的焦点或焦线区域基本上重合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·佩德雷蒂，
申请(专利权)人：空气光能源IP有限公司，
类型：发明
国别省市：CH