一种用于太阳射线聚焦的抛物面-收集器（1），具有反射的、接近理想抛物面的表面（7），该表面具有许多单个收集器（5）。按照本发明专利技术所述单个收集器是配有由柔性薄膜（14）形成的聚焦器的压力室（12），其中所述聚焦器在接近理想抛物面的运行压力条件下在第一和第二方向上给定地这样不同地弯曲，使曲率在第一方向上大于在第二方向的曲率。用于这种聚焦器的加工方法是，使单个收集器的轮廓在抛物面-收集器的水平投影里面形成结构，其中由竖立在水平投影上的圆柱体与抛物面-收集器的抛物面的截面中确定单个收集器的真实质量。
【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如权利要求I前序部分所述的、用于聚焦太阳射线的抛物面-收集器、一种如权利要求11所述的单个收集器和一种如权利要求13所述用于加工抛物面-收集器的方法。
技术介绍
已知抛物面-收集器，其反射表面具有许多单个收集器。这些抛物面-收集器通常具有5至IOm的直径，其中在一机架上这样安置单个的反射镜，使得尽可能好地接近理想的(即，几何上正确的)抛物面。尽管通过在反射镜之间存在的中间空间产生损失，但是由于这个尺寸的连续抛物面反射镜的巨额制造成本只能容忍这些损失。此外单个反射镜经常是 球形的或者根本不弯曲的，但是在机架中调整(理想)抛物面的焦点，由此整体上以合理的成本得到可接受的太阳光聚焦。目前，尽管不同大小的太阳能发电站结构，也没有或几乎不存在这种抛物面反射镜在工业上的应用。目前使用三种基本形式的太阳能发电站Dish_Sterling系统、太阳塔发电系统和抛物面槽系统，Dish-Sterling系统使用上述形式的抛物面_收集器，在太阳塔发电系统中同样使太阳射线聚焦在一点上，在抛物面槽系统中太阳射线聚焦在一条线上。如上所述,通过Dish-Sterling系统产生新的能量没有得到大的推广。但是在西班牙，由太阳塔系统改造的利用反射镜场的设备大量投入运行，例如设备PSlO且主要是PS20，其中PS20达到20MW的容量。2013年除了 PS20以外容量300MW的第三代太阳塔系统要投入运行。在太阳塔中产生的温度位于1000°C。目前，抛物面槽发电站大量投入运行并且已经相对经济地工作。抛物面槽发电站(与太阳塔系统一样)具有大量聚焦器，其中在抛物面槽发电站中设有长的聚焦器，具有微小的横向尺寸，由此它们没有焦点，而是具有焦线。这些线聚焦器目前具有20m至150m的长度。在焦线上延伸用于集中热量的吸收管(直到接近500°C)，它将热量输送到发电。作为输送介质例如考虑热油或过热的水蒸气。在南加利福尼亚，9个SEGS-抛物面槽发电站一起产生约350丽的功率。2007年并网的发电站“Nevada Solar One”具有槽式收集器，具有182400个弯曲的反射镜，它们设置在140公顷的面积上并且产生65MW功率。换句话说，目前由太阳能发电站(主要通过抛物面槽发电站)以工业化程度生产电流，其中例如按照同一申请人的WO 2008/037108建议具有压力室的槽式收集器，用于这样多地降低抛物面发电站的成本，使得可以与传统的发电站状况一样的相同成本或者未来更有利地生产电流。越来越多地研究新型燃料，例如氢气，它可以不影响环境地与氧气燃烧成水。也不影响环境地实现热解，即，用于由水生产氢气，但是为此需要超过2200°C的温度。目前还不存在已经可使用的技术。较低的温度、但是目前总还是能够达到的在1500°C至2000°C范围的温度要求两级水裂解循环，它们以所谓的金属氧化物-氧化还原作用系统为基础。在此例如在第一步骤中，在约2000°C时使氧化锌分解成金属锌和氧气，其中将氧气给到大气或者继续使用。在第二步骤中使锌与水反应，其中释放氢气并且使锌再变化成氧化锌。然后氢气可以作为能量载体、如上所述不影响环境地燃烧。对此请参阅文献“来自水的氢气和太阳能”，作者 Anton Meier, Christian Wiechert 和 Aldos Steinfels,能源技术，Bulletin SEV/VSE 24/25 05。很清楚，新型燃料的循环可以对环境完全没有影响，如果通过在太阳能发电站产生的能量实现新型燃料的加工。但是所需高温的前提是太阳光高度聚焦，其上限仍然取决于地球-太阳的几何关系，即取决于从地球观察太阳的打开角。由0.27°的打开角实现的(事实上目前已接近但未达到的)理论上最大可能的聚焦系数对于槽式收集器为213，对于抛物面-收集器为45，000。可见，对于以高温提供太阳能也不能由槽式收集器实现，尽管其相当的普及。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，提供一个具有聚焦器的收集器，它提高已知槽式收集器的聚焦度，并且它也可以以较大的尺寸经济地加工，并因此也适用于以工业化程度在太阳能发电站中使用。这个目的通过具有权利要求I特征的抛物面-收集器、如权利要求11所述的单个收集器和如权利要求13所述的用于加工抛物面-收集器的方法得以实现。所述单个收集器具有由柔性的、以压力加载的薄膜形成的聚焦器，由此使其加工不仅在小尺寸、而且在较大尺寸时也成本有利地成批量地实现，由此也可以使抛物面-收集器本身同样在较大尺寸时成本有利地且批量地加工。所述单个收集器的聚焦器在不同的方向上不同地弯曲，由此使这种单个收集器主要在抛物面-收集器中使用在第一方向上的曲率变形至少接近等于抛物面形状，在其它方向上的曲率至少接近等于收集器的圆弧形圆周。所述单个收集器的尺寸可以由装置的水平投影确定，由此以简单的方式使单个收集器的几何形状完好地匹配于收集器的几何上复杂的抛物面形的反射表面。附图说明下面借助于附图详细解释本专利技术。附图中 图I简示出按照本专利技术的抛物面-收集器， 图2简示出单个收集器，它可以安装在按照图I的抛物面-收集器里面， 图3示出图2的收集器实施例的横截面图， 图4简示出如何确定按照图2的单个收集器尺寸，由此它可以有效地匹配于抛物面-收集器， 图5示出用于在按照图I的抛物面-收集器里面布置单个收集器的图形， 图6a简示出按照本专利技术的抛物面-收集器的第一实施例，其单个收集器组合在水泥机架里面， 图6b示出从上面看去的图6a的抛物面-收集器，图6c示出沿着图6a剖视线AA的截面图， 图6d示出沿着图6a剖视线BB的截面图， 图7示出具有更小尺寸的另一实施例，适用于4000个聚焦器。具体实施例方式图I示出抛物面-收集器1，其中在其外表面上作为辅助线标出外壳线Ia以及圆周线lb。收集器I可摆动地这样支承在简示的轴承2上，使它可以运动地对准漂移的太阳。太阳射线3落在同样简示的收集器机架4的内部，在机架里面设置单个收集器5。这样设计单个收集器5，使它们将入射到其上的太阳射线3反射到吸收元件6，在其中通过高度聚焦射线3可以使温度以所期望的程度达到超过1000°C，直到2000°C或2500°C且更高。单个收集器5 —起形成抛物面-收集器I的反射表面7，它尽可能好地、但是不完全接近理想的抛物面。反射的射线3’相应地不聚焦在焦点，而是聚焦在焦点区域。焦点区 域的伸展(它也可以是对称的)取决于具体的抛物面-收集器设计，它由专业人员按照当地需求确定，并且一定要以最小的程度，因为在太小的焦点区域时可能产生温度峰值，它们比上述的、所期望的温度更高并因此可能损坏吸收元件6。在附图中吸收元件6悬挂在简示的支架8上，在其中也设置用于传输热量的介质的管道。可以选择在吸收元件位置上设有反应器，在其中例如运行水裂解循环的第一级。但是不言而喻，本专利技术不仅局限于这种过程，而是可以用于所有那些在吸收元件位置期望高温的场合。图2简示出单个收集器10的特殊实施例，它可以在图I的抛物面-收集器I里面使用。单个收集器10具有框架11，在其中张紧由柔性薄膜制成的压力室12。上薄膜13对于入射射线3 (并且当然对于发出的射线3’)是透明的。下薄膜设计成聚焦器14并且为此通过由最好蒸镀铝制成的反射层覆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.17 CH 1942/091.一种用于太阳射线聚焦的抛物面-收集器，其反射的、接近理想抛物面的表面具有许多单个收集器，其特征在于，所述单个收集器具有由柔性的、在运行中以压カ加载的薄膜形成的聚焦器，它在接近理想抛物面的运行压力条件下分别通过其相应的伸展在第一和第二方向上给定而不同地弯曲，使曲率在第一方向上显得比在第二方向的曲率更大。2.如权利要求I所述的抛物面-收集器，其中所述单个收集器具有聚焦器，该聚焦器具有椭圆形轮廓，其主轴位于通过收集器对称轴给出的平面里面，并且其中第一和第二方向相互垂直地延伸。3.如权利要求2所述的抛物面-收集器，其中所述聚焦器的副轴位于与收集器对称轴垂直延伸的平面里面。4.如权利要求I至3中任一项所述的抛物面-收集器，其中所述单个收集器的聚焦器的椭圆形构成的边缘基本位于对应于理想抛物面的收集器表面上。5.如权利要求I至4中任一项所述的抛物面-收集器，其中所述单个收集器作为具有压カ室的收集器，在其中最好张紧聚焦器并且压力室分成两个区，在其间在运行压カ条件下存在压差，通过它有效地加载聚焦器。6.如权利要求I至4中任一项所述的抛物面-收集器，其中所述单个收集器作为具有负压室的收集器，在其中最好张紧聚焦器并且在运行压力条件下通过外部压カ处于压差下，通过它有效地加载聚焦器。7.如权利要求I至6中任一项所述的抛物面-收集器，其中在这个抛物面-收集器里面设置第一组单个收集器，具有彼此、最好与相邻的单个收集器相同的距离并且具有与理想抛物面原点相同的距离，并且设有至少另ー组单个收集器，具有彼此相同的距离和与原点相同的距离，其单个收集器逐个地这样伸进通过第一组的相邻单个收集器形成的中间空间里面，使所述收集器通过单个收集器紧密占据。8.如权利要求7所述的抛物面-收集器，其中还设有另ー组单个收集器，它基本这样占据另ー组单个收集器的中间空间，使所述收集器通过单个收集器紧密占据。9.如权利要求I至8中任一项所述的抛物面-收集器，其中所述单个收集器组合到由水泥制成的支撑结构里面。10.如权利要求9所述的抛物面-收集器，其中所述支撑结构最好这样从外面覆盖单个收集...
【专利技术属性】
技术研发人员：M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：
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