CH707730A1

CH707730A1 - A process for the recovery of the heat of a solar power plant and solar power plant.

Info

Publication number: CH707730A1
Application number: CH00556/13A
Authority: CH
Inventors: Aldo Steinfeld; Andrea Pedretti-Rodi
Original assignee: Airlight Energy Ip Sa
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-15
Also published as: WO2014134744A1; EP2964908A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren zur Verwertung von Wärme durch ein Solarkraftwerk (20), wobei im Feld von Kollektoren (2) Wärme gesammelt und diese in einem Wärmespeicher (5) gespeichert und zur Verwertung einer nachgeschalteten Verwertungseinheit zugeführt wird, und wobei bei der Verwertung der Wärme der Druck im Wärmespeicher (5) im Wesentlichen auf dem Druckniveau gehalten wird, das dem Eingangsdruck der nachgeschalteten Verwertungseinheit entspricht. Ein Solarkraftwerk (20) zur Durchführung dieses Verfahrens besitzt einen Wärmespeicher (5), der vom Solarfeld (2) erzeugte Wärme speichert, und eine Leitungsanordnung (16), die das Solarfeld (2), den Wärmespeicher (5) sowie eine Verwertungseinheit für die Wärme betriebsfähig miteinander verbindet und für ein Betriebsmodus-Laden sowie für ein Betriebsmodus-Entladen des Wärmespeichers ausgebildet ist. Der Wärmespeicher ist in einer Überdruckzone angeordnet, die im Betrieb unter wechselnden, vorbestimmten Druck gesetzt werden kann.The present invention shows a method for the utilization of heat by a solar power plant (20), in the field of collectors (2) heat is collected and stored in a heat storage (5) and fed to a downstream utilization unit for recycling, and wherein the recovery the heat of the pressure in the heat accumulator (5) is maintained substantially at the pressure level corresponding to the inlet pressure of the downstream utilization unit. A solar power plant (20) for carrying out this method has a heat storage (5), which stores heat generated by the solar field (2), and a line arrangement (16), the solar field (2), the heat storage (5) and a utilization unit for the Heat operatively interconnects and is designed for an operating mode charging and for operating mode discharge of the heat accumulator. The heat accumulator is arranged in an overpressure zone, which can be set in operation under changing, predetermined pressure.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Wärme durch ein Solarkraftwerk nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Solarkraftwerk zur Ausführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 5. The present invention relates to a method for the utilization of heat by a solar power plant according to the preamble of claim 1 and a solar power plant for carrying out this method according to the preamble of claim 5.

[0002] Solarkraftwerke der genannten Art sind dem Fachmann bekannt, sie produzieren Wärme, die laufend in einer dem Solarfeld bzw. dem Wärmespeicher nachgeschalteten Verwertungseinheit umgewandelt wird, beispielsweise durch eine Turbinenanordnung in Strom, oder die als Wärme in einem industriellen Prozess Verwendung findet. Zudem ist Wärmespeicherung insbesondere bei Solarkraftwerken notwendig, da die Energieproduktion eines Solarkraftwerks von den lokalen Wetterverhältnissen am Ort des Kraftwerks determiniert ist und damit schlecht oder nicht auf den aktuellen Energiebedarf im angeschlossenen Stromnetz bzw. der angeschlossenen Industrie, welche die Energie nicht in Form von Strom verwertet, ausgelegt werden kann. Solar power plants of the type mentioned are known in the art, they produce heat that is continuously converted into a solar field or the heat storage downstream utilization unit, for example by a turbine assembly in electricity, or as heat in an industrial process use. In addition, heat storage is necessary in particular for solar power plants, since the energy production of a solar power plant is determined by the local weather conditions at the site of the power plant and thus poor or not on the current energy needs in the connected power grid or the connected industry, which does not use the energy in the form of electricity , can be designed.

[0003] Heute sind drei Grundformen von solarthermischen Kraftwerken im Einsatz: Dish-Sterling-Systeme, Solarturmkraftwerkssysteme und Parabolrinnensysteme. Today, three basic forms of solar thermal power plants are in use: Dish Sterling systems, solar tower power plant systems and parabolic trough systems.

[0004] Dish-Stirling-Systeme sind mit Paraboloidspiegeln ausgerüstet, die das Sonnenlicht auf einen Brennpunkt konzentrieren, wo ein Wärmeempfänger angeordnet ist. Die Spiegel sind zweiachsig drehbar gelagert, um dem aktuellen Sonnenstand nachgefahren werden zu können, und besitzen einen Durchmesser von wenigen Metern bis zu 10 m und mehr, womit dann Leistungen von bis zu 50 kW pro Modul erreicht werden. Ein beim Wärmeempfänger installierter Sterlingmotor wandelt die thermische Energie direkt in mechanische Arbeit um, durch die wiederum Strom erzeugt wird. Dish Stirling systems are equipped with paraboloid mirrors that focus the sunlight at a focal point where a heat receiver is located. The mirrors are rotatably mounted biaxially in order to be able to track the current position of the sun, and have a diameter of a few meters up to 10 m and more, which then achieves powers of up to 50 kW per module. A Sterling engine installed on the heat receiver converts the thermal energy directly into mechanical work, which in turn generates electricity.

[0005] An dieser Stelle sei auf die in US-PS 4 543 945 dargestellten Ausführungsformen und die installierten Anlagen Distal und Eurodish der EU in Spanien verwiesen. Reference should be made to the embodiments shown in US-PS 4 543 945 and the installations installed Distal and Eurodish of the EU in Spain.

[0006] Solarturmkraftwerksysteme besitzen einen zentralen, erhöht (auf dem «Turm») montierten Absorber für das durch hunderte bis tausende von einzelnen Spiegeln mit zu ihm gespiegelte Sonnenlicht, womit die Strahlungsenergie der Sonne über die vielen Spiegel bzw. Konzentratoren im Absorber konzentriert und so Temperaturen bis zu 1300 °C erreicht werden, was für den Wirkungsgrad der nachgeschalteten thermischen Maschinen (in der Regel ein Dampf- oder Fluidturbinenkraftwerk zur Stromerzeugung) günstig ist. Die Anlage «Solar two» in Kalifornien besitzt eine Leistung von mehreren MW. Solar tower power plant systems have a central, increased (on the "tower") mounted absorber for hundreds to thousands of individual mirrors with mirrored to him sunlight, so the radiation energy of the sun over the many mirrors or concentrators concentrated in the absorber and so Temperatures up to 1300 ° C can be achieved, which is favorable for the efficiency of the downstream thermal machines (usually a steam or fluid turbine power plant for power generation). California Solar has a capacity of several MW.

[0007] Parabolrinnenkraftwerke besitzen Kollektoren in hoher Anzahl, die lange Konzentratoren mit geringer Querabmessung aufweisen, und damit nicht einen Brennpunkt, sondern eine Brennlinie besitzen. Diese Linienkonzentratoren besitzen heute eine Länge von 20 m bis zu 250 m. In der Brennlinie verläuft ein Absorberrohr für die konzentrierte Wärme, das diese zum Kraftwerk transportiert. Als Transportmedium kommt beispielsweise Thermoöl oder überhitzter Wasserdampf in Frage, oder auch Luft. Zunehmend werden die im Absorberrohr erreichbaren Temperaturen erhöht, von heute generell 400 °C nun auf gegen 500 °C, wobei 600 °C oder noch mehr, beispielsweise 650 °C angestrebt und für in naher Zukunft realistisch gehalten werden. Parabolic trough power plants have collectors in large numbers, which have long concentrators with a small transverse dimension, and thus do not have a focal point, but a focal line. These line concentrators today have a length of 20 m to 250 m. In the focal line runs an absorber tube for the concentrated heat, which transports them to the power plant. As a transport medium such as thermal oil or superheated steam in question, or even air. Increasingly, the temperatures achievable in the absorber tube are increased, from 400 ° C now generally to around 500 ° C, with 600 ° C or even more, for example 650 ° C sought and kept realistic in the near future.

[0008] Parabolrinnenkraftwerke setzen sich zunehmend durch, wobei Wärme in unterschiedlichem Umfang produziert wird, beispielsweise produzieren die 9 SEGS-Parabolrinnen-Kraftwerke in Südkalifornien zusammen eine Leistung von ca. 350 MW. Weiter werden solche Kraftwerke heute für die unterschiedlichsten Standorte konzipiert, wobei auch unwegsame Gebiete, wie Wüstengebiete in Frage kommen. Für grosse und für kleinere Solarkraftwerke hat es sich etabliert, mit der vom Solarfeld erzeugten Wärme Dampfturbinen anzutreiben und so beispielsweise Strom zu erzeugen. Parabolic trough power plants are gaining ground, with heat produced to varying degrees, for example, the nine SEGS parabolic trough power plants in Southern California together produce an output of approximately 350 MW. Furthermore, such power plants are designed today for a variety of locations, with impassable areas, such as desert areas come into question. For large and for smaller solar power plants, it has become established to drive steam turbines with the heat generated by the solar field and thus generate electricity, for example.

[0009] Dampfturbinenanlagen sind zwar zuverlässig, aber aufwendig für Bau und Unterhalt. Dies gilt insbesondere für die für die Verdampfung verwendeten Boiler, ebenso für den Kondensator. Der Betrieb des Leitungssystems für überhitzten Nassdampf mit Betriebsdrücken von beispielsweise 100 bar ist ebenfalls aufwendig. Die Wartung des Systems ist komplex. Damit verlangt selbst der Normalbetrieb von Dampfturbinenanlagen hochqualifizierte Fachleute. Die Verwendung von Dampfturbinenanlagen für Solarkraftwerke, die in entlegener Gegend oder in einer Gegend mit rauhem Klima erstellt und betrieben werden sollen, ist damit teuer. Insbesondere dann, wenn Solarkraftwerke für weniger als 100 MW oder weniger als 50 MW ausgelegt werden sollen, stellt die heute übliche Verwendung von Dampfturbinenanlagen einen nicht zu unterschätzenden Kostenfaktor dar. Although steam turbine plants are reliable, but expensive for construction and maintenance. This is especially true for the boiler used for evaporation, as well as for the condenser. The operation of the line system for superheated wet steam with operating pressures of for example 100 bar is also expensive. The maintenance of the system is complex. Thus, even the normal operation of steam turbine plants requires highly qualified specialists. The use of steam turbine plants for solar power plants, which are to be created and operated in remote areas or in a region with harsh climates, is therefore expensive. In particular, when solar power plants are to be designed for less than 100 MW or less than 50 MW, the current use of steam turbine plants represents a cost factor that should not be underestimated.

[0010] Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verwertung der von einem Solarkraftwerk erzeugten Wärme zu verbessern. Accordingly, it is the object of the present invention to improve the utilization of the heat generated by a solar power plant.

[0011] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Solarkraftwerk mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. This object is achieved by a method having the characterizing features of claim 1 and by a solar power plant with the characterizing features of claim 7.

[0012] Dadurch, dass bei der Verwertung der Wärme der Druck im Wärmespeicher im Wesentlichen auf dem Druckniveau gehalten wird, das dem Eingangsdruck der nachgeschalteten Verwertungseinheit entspricht, kann der Wärmespeicher selbst direkt in den Kreislauf des die Speicherwärme transportierenden Fluids geschaltet werden, was beispielsweise ermöglicht, an Stelle des Rankine – Kreislaufs mit Dampfturbinen eine andere Verwertungseinheit für die Wärme vorzusehen. Auch dann, wenn die Wärme durch die Verwertungseinheit nicht in mechanische Arbeit umgewandelt wird, kann entsprechende Anlage vereinfacht werden. Characterized in that in the utilization of heat, the pressure in the heat storage is maintained substantially at the pressure level corresponding to the input pressure of the downstream utilization unit, the heat storage can be switched directly into the circulation of the storage heat transporting fluid, which allows, for example to provide another heat recovery unit instead of the Rankine cycle with steam turbines. Even if the heat is not converted by the utilization unit into mechanical work, appropriate system can be simplified.

[0013] Dadurch, dass bei einer Ausführungsform der Wärmespeicher als solcher in einer Überdruckzone angeordnet wird, kann er konventionell ausgebildet und auf seine Funktion hin optimiert werden, ohne dass die funktionsoptimierte Bauart durch die erfindungsgemäss notwendige Druckverträglichkeit gestört oder verteuert wird. Dies erlaubt eine einfache und kostengünstige Konstruktion des Wärmespeichers. Characterized in that, in one embodiment, the heat storage is arranged as such in a pressure zone, it can be conventionally formed and optimized for its function, without the function-optimized design is disturbed by the pressure tolerance according to the invention or more expensive. This allows a simple and inexpensive construction of the heat accumulator.

[0014] Dadurch, dass der Wärmespeicher selbst als Druckspeicher ausgeführt wird, können neben grossen insbesondere auch kleine Kraftwerkseinheiten erfindungsgemäss ausgerüstet werden. Characterized in that the heat storage itself is designed as a pressure accumulator, in addition to large particular small power plant units can be equipped according to the invention.

[0015] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Speicherwärme transportierende Fluid unter im Wesentlichen dem Betriebseingangsdruck einer dem Wärmespeicher nachgeschalteten Turbinenanordnung dem Wärmespeicher zugeführt, in diesem im Wesentlichen isobar erwärmt und von diesem direkt der Turbinenanordnung zugeleitet. Dadurch kann ein Brayton – Kreislauf realisiert werden, der technisch wenig anspruchsvoll, kostengünstig und vergleichsweise einfach unterhalten werden kann. In a preferred embodiment of the present invention, the storage heat transporting fluid is supplied to the heat storage at substantially the operating input pressure of a heat storage downstream turbine assembly in this isobar substantially heated and fed directly from this turbine assembly. As a result, a Brayton cycle can be realized, which is technically less demanding, less expensive and comparatively easy to maintain.

[0016] Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to FIGS.

[0017] Es zeigt: <tb>Fig. 1<SEP>schematisch ein konventionelles Solarkraftwerk, das einen Wärmespeicher aufweist und Strom mit Hilfe eines Rankine – Kreislaufs erzeugt, <tb>Fig. 2<SEP>ein Schema eines erfindungsgemässen Solarkraftwerks, das einen Wärmespeicher aufweist und die Wärme des Solarfelds mit Hilfe eines Brayton – Kreislaufs in mechanische Arbeit umwandelt, <tb>Fig. 3<SEP>schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Solarkraftwerks von Fig. 2 mit einer modifizierten Kompressoranordnung, <tb>Fig. 4<SEP>schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Wärmespeichern, und <tb>Fig. 5<SEP>schematisch das Solarkraftwerk von Fig. 2 , wobei der Wärmespeicher detailliert dargestellt ist.It shows: <Tb> FIG. 1 <SEP> schematically a conventional solar power plant, which has a heat storage and generates electricity by means of a Rankine cycle, <Tb> FIG. FIG. 2 shows a diagram of a solar power plant according to the invention which has a heat store and converts the heat of the solar field into mechanical work with the aid of a Brayton cycle, FIG. <Tb> FIG. 3 <SEP> schematically another embodiment of the solar power plant according to the invention of FIG. 2 with a modified compressor arrangement, <Tb> FIG. 4 schematically shows a preferred embodiment of the invention with a plurality of heat accumulators, and <Tb> FIG. 5 schematically shows the solar power plant of FIG. 2, the heat accumulator being shown in detail.

[0018] Fig. 1 zeigt schematisch ein konventionelles Solarkraftwerk 1, mit einem aus Kollektoren bestehenden Solarfeld 2, das Sonnenkollektoren 3 für Sonnenstrahlen 4 aufweist. Ein Wärmespeicher 5 wird mit der im Solarfeld gesammelten Wärme beladen und nach Bedarf wieder entladen. Dazu dient eine Leitungsanordnung 6, die für einen Betriebsmodus laden und einen Betriebsmodus entladen ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist die Leitungsanordnung 6 bevorzugt einen geschlossenen Leitungsweg 7 für zwischen dem Solarfeld 3 und dem Wärmespeicher 4 zirkulierendes, Wärme aus dem Solarfeld transportierendes Fluid und einen geschlossenen Leitungszweig 8 für zwischen dem Wärmespeicher 5 und einem als Dampferzeuger 9 ausgebildeten Wärmetauscher zirkulierendes, Speicherwärme transportierendes Fluid auf. Fig. 1 shows schematically a conventional solar power plant 1, with a collector solar panels 2, the solar panels 3 for sun rays 4 has. A heat storage 5 is loaded with the heat collected in the solar field and discharged again as needed. Serves a line assembly 6, which is designed to charge for an operating mode and an operating mode discharged. For this purpose, the line arrangement 6 preferably has a closed line path 7 for circulating between the solar field 3 and the heat storage 4, heat from the solar field transporting fluid and a closed line branch 8 for between the heat storage 5 and a steam generator 9 formed heat exchanger circulating, storage heat transporting Fluid on.

[0019] Die gestrichelte Linie 10 symbolisiert den Unterschied zwischen dem Betriebsmodus laden und dem Betriebsmodus entladen der Leitungsanordnung 6: Entweder ist der Leitungszweig 7 aktiv und belädt den Wärmespeicher 5 mit Wärme, oder der Leitungszweig 8 ist aktiv und entnimmt dem beladenen Wärmespeicher 5 Wärme und führt diese zum Dampferzeuger. Zur Entlastung der Figur nur gestrichelt eingezeichnet ist die übliche, direkte Verbindung 15 des Solarfelds 2 mit dem Dampferzeuger 9, welche dazu dient, den Dampferzeuger 9 ohne Umweg über den Wärmespeicher 5 direkt mit Wärme zu beliefern. The dashed line 10 symbolizes the difference between the operating mode load and the operating mode discharged the line assembly 6: either the line branch 7 is active and loads the heat storage 5 with heat, or the line branch 8 is active and takes the loaded heat storage 5 heat and leads this to the steam generator. To relieve the figure drawn only by dashed lines the usual, direct connection 15 of the solar panel 2 with the steam generator 9, which serves to supply the steam generator 9 without detour via the heat storage 5 directly with heat.

[0020] Der Dampferzeuger 9 erzeugt aus dem über den geschlossenen Leitungszweig 11 zugeführtem Wasser gesättigten, überhitzten Dampf für eine Turbinenanordnung 12, welche hier einen Generator G antreibt, der das Stromnetz 16 mit Strom beliefert. Dabei wird Wasser über eine Wasserpumpe 13 in den Dampferzeuger 9 gefördert, während hinter der Turbinenanordnung 12 der entspannte Dampf in einen Kondensator 14 gelangt, und danach das entsprechend entstandene Wasser dann wieder über die Wasserpumpe 13 in den Dampferzeuger 8. The steam generator 9 generates from the over the closed line branch 11 supplied water saturated, superheated steam for a turbine assembly 12, which here drives a generator G, which supplies the power grid 16 with electricity. In this case, water is conveyed via a water pump 13 into the steam generator 9, while behind the turbine assembly 12 of the expanded steam passes into a condenser 14, and then the correspondingly formed water then again via the water pump 13 in the steam generator. 8

[0021] Wie oben erwähnt bildet der Leitungszweig 11 zusammen mit seinen Komponenten (Dampferzeuger 9, Turbinenanordnung 12 und Kondensator 14) einen dem Fachmann als Rankine – Cycle bekannten Kreislauf, der zwar erprobt und zuverlässig, aber aufwendig in Herstellung und Betrieb ist und die übliche Verwertungseinheit für die gesammelte Wärme von Solarkraftwerken darstellt. As mentioned above, the line branch 11 forms together with its components (steam generator 9, turbine assembly 12 and capacitor 14) a known to the expert as Rankine - cycle, although tested and reliable, but expensive to manufacture and operate and the usual Recycling unit for the collected heat of solar power plants represents.

[0022] Fig. 2 zeigt schematisch eine Grundausführungsform des erfindungsgemässen Solarkraftwerks 20. Eine Leitungsanordnung 16 verbindet das Solarfeld 2, den Wärmespeicher 5, Die Kompressoranordnung 26 und eine Turbinenanordnung 25 mit einander. Konkret besitzt die Leitungsanordnung 16 einen geschlossenen Leitungszweig 21 für Wärme aus dem Solarfeld transportierendes Fluid, welcher das Solarfeld 2 und den Wärmespeicher 5 mit einander verbindet. Im Betriebsmodus laden ist der Leitungszweig 21 derart geschaltet, das der Wärmespeicher 5 durch das ihn durchströmende Fluid mit Wärme beladen wird. Fig. 2 shows schematically a basic embodiment of the inventive solar power plant 20. A line assembly 16 connects the solar panel 2, the heat storage 5, the compressor assembly 26 and a turbine assembly 25 with each other. Specifically, the line assembly 16 has a closed line branch 21 for heat from the solar field transporting fluid, which connects the solar panel 2 and the heat storage 5 with each other. Load in the operating mode, the line branch 21 is connected in such a way that the heat accumulator 5 is loaded by the fluid flowing through it with heat.

[0023] Der Wärmespeicher 5 befindet sich in einer Überdruckzone 22, gebildet durch den Raum 23, welcher unter einen vorbestimmten Druck (Umgebungsdruck / Betriebsdruck des Wärme aus dem Solarfeld transportierenden Fluids / Eingangsbetriebsdruck der Verwertungseinheit) gesetzt werden kann. Da das Wärme aus dem Solarfeld transportierende Fluid üblicherweise unter geringem Druck, beispielsweise mit 1,5 bis 3 bar Betriebsdruck gefördert wird, liegt im Betriebsmodus laden der Druck in der Überdruckzone 22 im Wesentlichen zwischen dem Umgebungsdruck und dem Betriebsdruck im vom Solarfeld angelieferten Fluid. Die Überdruckzone 22 wird bevorzugt durch die Kompressoranordnung 26 via die Druckleitung 28 unter Druck gesetzt, s. die nachstehende Beschreibung. Bevorzugt ist das die Wärme vom Solarfeld 2 transportierende Fluid ein Gas, besonders bevorzugt Umgebungsluft. The heat accumulator 5 is located in an overpressure zone 22 formed by the space 23, which can be set under a predetermined pressure (ambient pressure / operating pressure of the heat from the solar field transporting fluid / input operating pressure of the recovery unit). Since the heat from the solar field transporting fluid is usually conveyed under low pressure, for example with 1.5 to 3 bar operating pressure is in the operating mode load the pressure in the overpressure zone 22 substantially between the ambient pressure and the operating pressure supplied by the solar field fluid. The overpressure zone 22 is preferably pressurized by the compressor assembly 26 via the pressure line 28, s. the description below. The fluid transporting the heat from the solar field 2 is preferably a gas, particularly preferably ambient air.

[0024] Die Figur zeigt weiter eine Turbinenanordnung 25, deren Turbinen im Betriebsmodus entladen mit einem Gas, bevorzugt mit Umgebungsluft betrieben werden können, und die ihrerseits einen Generator G antreibt, welcher das Stromnetz 16 mit Strom versorgt. Ebenfalls dargestellt ist eine Kompressoranordnung 26, die das Gas auf den Betriebseingangsdruck der Turbinenanordnung 25 komprimieren kann. Weiter dargestellt ist der offene Zweig 28 der Leitungsanordnung 16, der einerseits die Kompressoranordnung 26 mit dem Raum 23 (und damit mit der Überdruckzone 22) über die Leitung 28 und andererseits die Kompressoranordnung 26 mit dem Wärmespeicher 5 über die Leitung 29 betriebsfähig verbindet. Zudem verbindet der Leitungszweig 28 den Wärmespeicher 5 mit der Turbinenanordnung 25. The figure further shows a turbine assembly 25, the turbines discharged in the operating mode with a gas, preferably with ambient air can be operated, and in turn drives a generator G, which supplies the power grid 16 with power. Also shown is a compressor assembly 26 that can compress the gas to the operating input pressure of the turbine assembly 25. Also shown is the open branch 28 of the conduit assembly 16 which on the one hand connects the compressor assembly 26 to the space 23 (and thus to the overpressure zone 22) via the conduit 28 and on the other hand the compressor assembly 26 to the heat accumulator 5 via the conduit 29. In addition, the line branch 28 connects the heat accumulator 5 with the turbine assembly 25.

[0025] Im Betriebsmodus entladen ist der Leitungszweig 28 aktiv geschaltet und die Kompressoranordnung 26 in Betrieb, so dass sie über ihre Ansaugleitung 27 Umgebungsluft ansaugt, auf den Betriebseingangsdruck der Turbinenanordnung 25 komprimiert und via Leitung 28 den Druck im Raum 23 im Wesentlichen auf das Druckniveau des Betriebseingangsdrucks der Turbinenenanordnung 25 bringt und hält. Gleichzeitig fördert die Kompressoranordnung 26 die Umgebungsluft als Speicherwärme transportierendes Fluid unter dem Betriebseingangsdruck der Turbinenanordnung 25 via Leitung 29 zum Wärmespeicher 5, durch diesen hindurch und via Leitung 30 zur Turbinenanordnung 25. Im Wärmespeicher 5 wird das die Speicherwärme transportierende Fluid im Wesentlichen isobar von einer unteren Betriebstemperatur (hier: der Umgebungstemperatur) auf eine obere Betriebstemperatur (hier: der Betriebseingangstemperatur der Verwertungseinheit) erwärmt, wodurch sich der Wärmespeicher 5 entlädt. Unloaded in the operating mode, the line branch 28 is actively connected and the compressor assembly 26 in operation so that it sucks ambient air via its intake 27, compressed to the operating input pressure of the turbine assembly 25 and via line 28, the pressure in the space 23 substantially to the pressure level the operating input pressure of the turbine assembly 25 brings and holds. At the same time, the compressor assembly 26 conveys the ambient air as storage heat transporting fluid under the operating input pressure of the turbine assembly 25 via line 29 to the heat storage 5, through it and via line 30 to the turbine assembly 25. In the heat storage 5, the heat transferring the storage fluid is substantially isobar from a lower Operating temperature (here: the ambient temperature) to an upper operating temperature (here: the operating input temperature of the utilization unit) is heated, causing the heat accumulator 5 discharges.

[0026] Hier sei angemerkt, dass die Kompressoranordnung 26 auch im Betriebsmodus laden, wie oben beschrieben, über die Druckleitung 28 die Überdruckzone 22 unter geeigneten Druck (beispielsweise Betriebsdruck des Wärme aus dem Solarfeld transportierenden Fluids) setzen kann. Dann ist der Wärmespeicher in einer Überdruckzone angeordnet ist, die im Betrieb unter wechselnden, vorbestimmten Druck gesetzt werden kann. It should be noted that the compressor assembly 26 load in the operating mode, as described above, via the pressure line 28, the pressure zone 22 under appropriate pressure (for example, operating pressure of the heat from the solar field transporting fluid) can set. Then, the heat accumulator is disposed in an overpressure zone, which can be set in operation under changing, predetermined pressure.

[0027] Diese Anordnung (Kompressoranordnung 26, Wärmespeicher 5 und Turbinenanordnung 25) entspricht derjenigen einer bekannten Gasturbine (Brayton – Cycle), wie sie etwa in Flugzeugen eingesetzt wird, wobei der Wärmespeicher durch seine Integration in den Leitungszweig 28 mit der direkten Verbindung zur Turbinenanordnung 25 die Funktion der Brennkammer erfüllt. Damit ergibt sich eine einfache, vergleichsweise kostengünstige und wartungsarme Verwertungseinheit für die Wärme des Solarfelds. Darüber hinaus lässt sich auch die Bauart des Wärmespeichers auf Grund der Anordnung in einer Überdruckzone fundamental vereinfachen, da dieser keiner Druckbeanspruchung durch das ihn durchströmende die Speicherwärme transportierende Fluid ausgesetzt ist (s. dazu die Beschreibung zu Fig. 5 und WO 2012/027 854, welche einen entsprechenden Wärmespeicher offenbart). Somit ist ein konventioneller Wärmespeicher mit nur geringsten Modifikationen für den geschilderten Betrieb einsetzbar. This arrangement (compressor assembly 26, heat storage 5 and turbine assembly 25) corresponds to that of a known gas turbine (Brayton - Cycle), such as is used in aircraft, the heat storage by its integration in the line branch 28 with the direct connection to the turbine assembly 25 fulfills the function of the combustion chamber. This results in a simple, relatively inexpensive and low-maintenance recovery unit for the heat of the solar field. In addition, the design of the heat accumulator can also be fundamentally simplified due to the arrangement in an overpressure zone, since it is not exposed to compressive stress due to the fluid transporting the heat flowing through it (see the description of FIG. 5 and WO 2012/027854, cf. which discloses a corresponding heat storage). Thus, a conventional heat storage with only minor modifications for the described operation can be used.

[0028] Alternativ ist es möglich, den Wärmespeicher als Druckspeicher auszubilden, so dass er ohne Überdruckzone eingesetzt werden kann, wenn beispielsweise der Standort des Kraftwerks die Erstellung einer Überdruckzone durch lokale Gegebenheiten erschwert (s. dazu die Beschreibung zu Fig. 5 ). Der Bauaufwand solch eines Druckspeichers ist jedoch erheblich, insbesondere bei grossen Anlagen, so dass ein Druckspeicher zwar auch für grosse Anlagen geeignet, aber für kleinere Anlagen vorzuziehen ist. Alternatively, it is possible to form the heat accumulator as an accumulator, so that it can be used without overpressure zone, if, for example, the location of the power plant complicates the creation of an overpressure zone by local conditions (see the description of Fig. 5). However, the construction cost of such a pressure accumulator is considerable, especially in large plants, so that a pressure accumulator is indeed suitable for large plants, but is preferable for smaller plants.

[0029] Auf jeden Fall ist der Wärmespeicher derart ausgebildet, dass das Speicherwärme transportierende Fluid auf einem Druckniveau durch ihn hindurchströmen kann, das dem Druckniveau des Betriebseingangsdrucks der ihm nachgeschalteten Verwertungseinheit entspricht. In any case, the heat accumulator is designed such that the heat transfer fluid can flow through it at a pressure level corresponding to the pressure level of the operating input pressure downstream of the utilization unit.

[0030] Der Eingangsdruck der Turbinenanordnung 25 kann zwischen 15 und 30 bar liegen, aber auch im konkreten Fall je nach Auslegung der Verwertungseinheit tiefere (beispielsweise 8 bar) oder erheblich höhere Werte, beispielsweise über 50 bar oder über 70 bar erreichen. Bevorzugt wird der Raum 23 durch eine unterirdische Kaverne gebildet, die im Untergrund am Ort des Solarkraftwerks erstellt wird. Dabei ist ein steiniger oder felsiger Grund nicht zwingende Voraussetzung, da beispielsweise verfestigtes und stabilisiertes Schüttgut wie Erde oder Sand sehr hohe Druckbeanspruchungen aufnehmen und damit die Wände des Raums 23 stabilisieren kann, so dass der Aufwand zum Bau des die Überdruckzone umgebenden Raums vergleichsweise gering bleibt. Für gewisse Anwendungen ist es denkbar, den Wärmespeicher direkt in den Untergrund einzubetten, so dass er nicht in einer Überdruckzone liegt, aber durch den ihn umgebenden Untergrund gegen den Druck des ihn durchfliessenden Speicherwärme transportierenden Fluids geschützt ist, also im Sinn der vorliegenden Erfindung einen Druckspeicher darstellt. The input pressure of the turbine assembly 25 may be between 15 and 30 bar, but also in the specific case, depending on the design of the utilization unit deeper (for example, 8 bar) or significantly higher values, for example, over 50 bar or reach over 70 bar. Preferably, the space 23 is formed by an underground cavern, which is created in the underground at the site of the solar power plant. In this case, a rocky or rocky reason is not a mandatory requirement, since, for example, solidified and stabilized bulk material such as earth or sand absorb very high compressive stresses and thus can stabilize the walls of the room 23, so that the effort to build the space surrounding the overpressure zone remains comparatively low. For certain applications, it is conceivable to embed the heat storage directly in the ground, so that it is not in a pressure zone, but is protected by the surrounding substrate against the pressure of the fluid flowing through it memory heat transfer fluid, so in the context of the present invention, a pressure accumulator represents.

[0031] Im Ergebnis ergibt sich ein Verfahren zur Verwertung von Wärme durch ein Solarkraftwerk, wobei im Feld von Kollektoren Wärme gesammelt und diese in einem Wärmespeicher gespeichert und zur Verwertung einer nachgeschalteten Verwertungseinheit zugeführt wird, und wobei bei der Verwertung der Wärme der Druck im Wärmespeicher im Wesentlichen auf dem Druckniveau gehalten wird, das dem Eingangsdruck der nachgeschalteten Verwertungseinheit entspricht. As a result, a method for the recovery of heat through a solar power plant, which collects in the field of collectors heat and stored in a heat storage and fed to the recovery of a downstream recovery unit, and wherein the recovery of heat, the pressure in the heat storage is maintained substantially at the pressure level corresponding to the input pressure of the downstream utilization unit.

[0032] Dabei ist das erfindungsgemässe Solarkraftwerk Solarkraftwerk mit einem Wärmespeicher versehen, der vom Solarfeld erzeugte Wärme speichert, und mit einer Leitungsanordnung die das Solarfeld den Wärmespeicher und eine Verwertungseinheit für die Wärme betriebsfähig mit einander verbindet und für einen Betriebsmodus laden sowie für einen Betriebsmodus entladen des Wärmespeichers ausgebildet ist, und wobei der Wärmespeicher ausgebildet ist, im Betriebsmodus entladen Wärme auf ein Speicherwärme transportierendes Fluid zu übertragen, das sich auf einem Druckniveau befindet, welches im Wesentlichen dem Eingangsdruck der nachgeschalteten Verwertungseinheit entspricht. In this case, the solar power plant according to the invention solar power plant is provided with a heat storage that stores heat generated by the solar field, and with a line arrangement which connects the solar field heat storage and recovery unit for the heat operable with each other and load for an operating mode and discharged for an operating mode the heat accumulator is formed, and wherein the heat accumulator is designed to transfer in the operating mode to transfer heat to a heat transferring heat storage fluid, which is at a pressure level which substantially corresponds to the inlet pressure of the downstream utilization unit.

[0033] Mit Ausnahme von Fig. 4 sind zur Entlastung der Figuren die notwendigen Absperrventile für die Schaltung der jeweiligen Leitungen weggelassen, da die Figuren selbsterklärend sind. With the exception of Fig. 4, the necessary shut-off valves for the circuit of the respective lines are omitted to relieve the figures, since the figures are self-explanatory.

[0034] Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Solarkraftwerks 40 mit einer modifizierten Kompressoranordnung 41, die hier einen zweistufigen Kompressor mit den Kompressoren 42 und 43 aufweist, wobei ein bei der gezeigten Ausführungsform als Chiller 44 ausgebildeter Wärmetauscher zwischen die Kompressoren 43 und 44 geschaltet ist. Fig. 3 shows a further embodiment of the inventive solar power plant 40 with a modified compressor assembly 41, which here has a two-stage compressor with the compressors 42 and 43, wherein in the embodiment shown as a chiller 44 formed heat exchanger between the compressors 43 and 44th is switched.

[0035] Chiller sind dem Fachmann grundsätzlich bekannte Sorptionskältemaschinen, bei denen die benötigte Energie in Form von Wärme zugeführt wird (abgesehen von einem hier unwesentlichen Antrieb für die inneren Reibungsverluste des Chillers), die hier am Ausgang der Turbinenanordnung 25 in Form von Restwärme des die Speicherwärme transportierenden Fluids vorliegt. Entsprechend besitzt der Leitungszweig 28 der Leitungsanordnung 16 eine Ableitung 45 für Speicherwärme transportierendes Fluid, die zum Chiller 44 führt, in welchem dem Fluid Restwärme entnommen wird, bevor es über die weitere Ableitung 46 diesen verlässt. Zwischen den Kompressoren 42 und 43 ist eine Zuleitung 47 für Speicherwärme transportierendes Fluid vorgesehen, die das durch die erste Kompressorstufe (Kompressor 43) erwärmte Fluid durch den Chiller 44 führt, wo es sich abkühlt, bevor es in die zweite Kompressorstufe (Kompressor 42) gelangt. Chillers are generally known in the art sorption refrigeration machines in which the required energy is supplied in the form of heat (apart from an insignificant here drive for the internal friction losses of the chiller), here at the output of the turbine assembly 25 in the form of residual heat of the Storage heat transporting fluid is present. Correspondingly, the line branch 28 of the line arrangement 16 has a discharge 45 for heat transferring fluid, which leads to the chiller 44, in which the fluid residual heat is removed before it leaves the further derivative 46 this. Between the compressors 42 and 43 there is provided a heat transfer fluid supply 47 which passes the fluid heated by the first compressor stage (compressor 43) through the chiller 44 where it cools before entering the second compressor stage (compressor 42) ,

[0036] Anstelle des gezeigten zweistufigen Kompressors kann der Fachmann natürlich die Kompressoranordnung mit einer anderen Anzahl Stufen bzw. mit einer anderen Kühlung für das komprimierte Fluid ausbilden, so wie es im konkreten Fall für den Wirkungsgrad des Kraftwerks optimal ist. Instead of the two-stage compressor shown, the expert can of course form the compressor assembly with a different number of stages or with a different cooling for the compressed fluid, as it is optimal in the specific case for the efficiency of the power plant.

[0037] Die Leitungsanordnung schaltet im Betriebsmodus entladen den Wärmespeicher bevorzugt in einen offenen Kreislauf, wobei das durch die Leitungsanordnung geführte, Speicherwärme transportierende Fluid dann Umgebungsluft ist. Durch den gestrichelten Pfeil 46 in Fig. 3 wird angedeutet, dass der offene Leitungszweig 28 auch geschlossen werden und dann als Speicherwärme transportierendes Fluid ein anderes Fluid als Luft verwendet werden kann. Wiederum ist dies eine Sache der Auslegung des Solarkraftwerks im konkreten Fall. The line arrangement switches in the operating mode unload the heat storage preferably in an open circuit, wherein the guided through the line arrangement, storage heat transporting fluid is then ambient air. The dashed arrow 46 in FIG. 3 indicates that the open line branch 28 can also be closed and then a fluid other than air can be used as fluid transporting the heat of storage. Again, this is a matter of the design of the solar power plant in the specific case.

[0038] Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Solarkraftwerks 50 mit mehreren Wärmespeichern, hier den beiden Wärmespeichern 51 und 52. Eine Leitungsanordnung 53 verbindet betriebsfähig das Solarfeld 2, die Wärmespeicher 51, 52, und die eine Kompressoranordnung 54 sowie eine Turbinenanordnung 55 aufweisende Verwertungseinheit für die Wärme aus dem Solarfeld 2. Wiederum ist die Leitungsanordnung 53 für einen Betriebsmodus laden und einen Betriebsmodus entladen ausgebildet. Für den Betriebsmodus laden ist der geschlossene Leitungszweig 56 für Wärme aus dem Solarfeld transportierendes Fluid und für den Betriebsmodus entladen ist der offene Leitungszweig 57 für Wärme transportierendes Fluid vorgesehen bzw. aktiv. Fig. 4 shows schematically an embodiment of the inventive solar power plant 50 with a plurality of heat storage, here the two heat accumulators 51 and 52. A line assembly 53 operably connects the solar array 2, the heat storage 51, 52, and a compressor assembly 54 and a turbine assembly 55th The recovery unit for the heat from the solar field 2 again. The line arrangement 53 is charged for an operating mode and designed to discharge an operating mode. For loading the operating mode, the closed line branch 56 for heat from the solar field transporting fluid and discharged for the operating mode, the open line branch 57 is provided for heat-transporting fluid or active.

[0039] Der geschlossene Leitungszweig 56 besitzt einen das Solarfeld 2 mit den Wärmespeichern 51, 52 verbindenden Leitungsabschnitt 58, der sich vor den Wärmespeichern 51, 52 verzweigt und in jedem Leitungsast 59, 60 ein Absperrventil 61, 62 aufweist, so dass Wärme aus dem Solarfeld transportierendes Fluid nach Wunsch einem, beiden oder keinem der Wärmespeicher 51, 52 zugeführt werden kann. Entsprechende Rückführleitungen 63, 64 sind ebenfalls mit Absperrventilen 65, 66 versehen und hinter den Wärmespeichern 51, 52 in einer Leitung 67 vereinigt, so dass das Wärme aus dem Solarfeld 2 transportierendes Fluid nach dem Durchgang durch die Wärmespeicher 51, 52 im Kreislauf in dieses zurückgeführt werden kann. The closed line branch 56 has a solar field 2 with the heat accumulators 51, 52 connecting line section 58, which branches in front of the heat accumulators 51, 52 and in each line branch 59, 60, a check valve 61, 62, so that heat from the Solar field transporting fluid as desired one, two or none of the heat storage 51, 52 can be supplied. Corresponding return lines 63, 64 are also provided with shut-off valves 65, 66 and behind the heat accumulators 51, 52 combined in a conduit 67, so that the heat from the solar field 2 transporting fluid after passing through the heat storage 51, 52 recycled in the circuit can be.

[0040] Der hier offene Leitungszweig 57 ist analog aufgebaut: eine Ansaugleitung 70 für Umgebungsluft führt zur Kompressoranordnung 54, nach welcher ein sich verzweigender Leitungsabschnitt 71 mit Leitungsästen 72,73 die Wärmespeicher 51, 52 mit Speicherwärme transportierendem Fluid versorgt. Absperrventile 74,75 erlauben, das Fluid wahlweise einem, beiden oder keinem der Wärmespeicher 51, 52 zuzuführen. Entsprechende zur Turbinenanordnung 55 führende Fluidleitungen 76,77 mit Absperrventilen 78,79 sind hinter den Wärmespeichern 51, 52 in einer Leitung 80 vereinigt, so dass mit Speicherwärme beladenes Fluid in die Turbinenanordnung 55 transportiert und hinter dieser durch eine Ausgabeleitung 79 nach aussen abgegeben werden kann. Eine Druckleitung 80 führt durch die Kompressoranordnung 54 verdichtetes Fluid in den die Überdruckzone 22 bildenden Raum 23, womit dieser unter Druck gesetzt werden kann, nämlich wechselweise unter Umgebungsdruck bzw. den Druck, der im Wärme transportierenden Fluid herrscht, oder unter den Betriebs-Eingangsdruck der Turbinenanordnung 55. The here open line branch 57 is constructed analogously: a suction line 70 for ambient air leads to the compressor assembly 54, after which a branching line section 71 with 72.73 line branches, the heat storage 51, 52 supplied with storage heat transporting fluid. Shut-off valves 74, 75 allow the fluid to be supplied to one, two or none of the heat accumulators 51, 52. Corresponding to the turbine assembly 55 leading fluid lines 76,77 with shut-off valves 78,79 are behind the heat accumulators 51, 52 combined in a line 80 so that transported with heat storage fluid can be transported into the turbine assembly 55 and discharged behind this through an output line 79 to the outside , A pressure line 80 passes through the compressor assembly 54 compressed fluid in the overpressure zone 22 forming space 23, which can be pressurized, namely alternately under ambient pressure or the pressure that prevails in the heat-transporting fluid, or below the operating input pressure of the Turbine arrangement 55.

[0041] Dadurch die Leitungsanordnung 53 (wie die Leitungsanordnungen gemäss den Fig. 2 und 3 ebenfalls) für einen Betriebsmodus laden und für einen Betriebsmodus entladen des Wärmespeichers ausgebildet, wobei die Leitungsanordnung im Betriebsmodus laden für die Durchleitung von mit Wärme beladenem, Wärme aus dem Solarfeld transportierendem Fluid durch den Wärmespeicher ausgebildet ist und im Betriebsmodus entladen den Wärmespeicher mit einer Turbinenanordnung in Serie schaltet, derart, dass diese mit Speicherwärme transportierendem Fluid versorgt wird. Dabei sind in der gezeigten Ausführungsform mehrere Wärmespeicher vorgesehen und mit der Leitungsanordnung verbunden, so dass diese für verschiedene Wärmespeicher in einen verschiedenen Betriebsmodus schaltbar ist, derart, dass im Betrieb beispielsweise ein Wärmespeicher geladen und ein Wärmespeicher nicht geladen wird. Thus, the line assembly 53 (as the line arrangements according to FIGS. 2 and 3 also) load for an operating mode and discharged for an operating mode of the heat accumulator, the line assembly in the operating mode load for the passage of heat-laden, heat from the Solar field transporting fluid is formed by the heat storage and discharged in the operating mode, the heat storage with a turbine assembly in series, such that it is supplied with storage heat transporting fluid. In this case, a plurality of heat storage are provided in the embodiment shown and connected to the line arrangement, so that it can be switched for different heat storage in a different operating mode, such that in operation, for example, loaded a heat storage and a heat storage is not loaded.

[0042] Bevorzugt ist ein Betrieb, in dem die Leitungsanordnung derart geschaltet ist, dass sie sich im Betrieb für einen Wärmespeicher im Betriebsmodus laden und für einen Wärmespeicher im Betriebsmodus entladen befindet. Dann kann die Turbinenanordnung 55 beispielsweise durch den Wärmespeicher 52 betrieben werden, während das Solarfeld 2 den Wärmespeicher 51 mit Wärme belädt. Im Einzelnen geschieht dies wie folgt: Preferred is an operation in which the line arrangement is connected such that they load during operation for a heat storage in the operating mode and is discharged for a heat storage in the operating mode. Then, the turbine assembly 55 can be operated for example by the heat storage 52, while the solar panel 2 loads the heat storage 51 with heat. In detail, this is done as follows:

[0043] Im Leitungszweig 56 werden die Absperrventile 61 und 65 geöffnet, so dass der Wärmespeicher 51 durch die Leitung 58 mit Wärme aus dem Solarfeld 2 transportierendem Fluid durchströmt wird, solange, bis der Wärmespeicher 51 mit Wärme beladen ist. Die geschlossenen Absperrventile 62 und 66 verhindern, dass Wärme aus dem Solarfeld 2 transportierendes Fluid in den Wärmespeicher 52 gelangt. Damit kann der Wärmespeicher 52 von durch Speicherwärme transportierendem Fluid durchströmt werden, indem die Absperrventile 75, 79 geöffnet und die Absperrventile 74,79 geschlossen gehalten werden, solange, bis der Wärmespeicher 52 entladen ist. Danach kann der Zyklus umgekehrt, d.h. die erwähnten Ventile umgeschaltet und so der Wärmespeicher 51 entladen und der Wärmespeicher 52 beladen werden. In the line branch 56, the shut-off valves 61 and 65 are opened, so that the heat accumulator 51 is flowed through the line 58 with heat from the solar field 2 transporting fluid, until the heat storage 51 is charged with heat. The closed shut-off valves 62 and 66 prevent heat from the solar field 2 from transporting fluid into the heat accumulator 52. Thus, the heat accumulator 52 can be traversed by transporting heat through storage heat by the shut-off valves 75, 79 are opened and the shut-off valves 74,79 are kept closed, until the heat accumulator 52 is discharged. Thereafter, the cycle may be reversed, i. switched over the mentioned valves and so unloaded the heat accumulator 51 and the heat accumulator 52 are loaded.

[0044] Auch hier kann der Fachmann die Kompressoranordnung 54 mehrstufig ausbilden und analog zur Ausführungsform von Fig. 3 eine Kühlanordnung für das komprimierte, Speicherwärme tragende Fluid vorsehen. In der Figur sind die Turbinenanordnung 55 und die Kompresssoranordnung 54 durch eine mechanische Verbindung 82 mit einander verbunden, wie dies bei Gasturbinen mit Brennkammern häufig der Fall ist und nun auch für die Verwertungseinheit des Solarkraftwerks 50 (oder der Ausführungsform nach Fig. 2 oder 3) realisiert werden kann. Again, the expert can form the compressor assembly 54 in multiple stages and analogous to the embodiment of Fig. 3 provide a cooling arrangement for the compressed, heat storage fluid. In the figure, the turbine assembly 55 and compressor assembly 54 are interconnected by a mechanical connection 82, as is often the case with gas turbines having combustors, and now also for the utilization unit of the solar power plant 50 (or the embodiment of FIG. 2 or 3). can be realized.

[0045] Im konkreten Fall kann der Fachmann mehr als zwei Wärmespeicher vorsehen und die Leitungsanordnung derart ausbilden, dass wenn gewünscht jeder Wärmespeicher im Verbund mit anderen oder auch unabhängig von den anderen beliebig betrieben werden, d.h. mit Wärme beladen, oder entladen, oder in einem Ruhezustand gehalten werden kann, um den Betrieb des Solarkraftwerks für einen gegebenen Zeitpunkt zu optimieren. In the specific case, the skilled person can provide more than two heat storage and train the line arrangement such that, if desired, each heat storage in combination with others or independently operated independently of the others, i. loaded with heat, or discharged, or can be kept in an idle state to optimize the operation of the solar power plant for a given time.

[0046] Erfindungsgemäss ist es auch, an Stelle oder neben den Wärmespeichern einen zusätzlichen Wärmetauscher vorzusehen, der wie die Wärmespeicher vom Wärme aus dem Solarfeld transportierenden Fluid durchströmt wird und dann ein durch die Kompressoranordnung geeignet komprimiertes Fluid erhitzt, das dann der Turbinenanordnung zugeleitet wird. Dadurch kann die Turbinenanordnung ohne Umweg über einen Wärmespeicher betrieben werden, da der erwähnte Wärmetauscher an dessen Stelle tritt, was je nach dem aktuellen Bedarf des Solarkraftwerks (beispielsweise Wartung der Wärmespeicher) wünschbar ist. According to the invention, it is also to provide an additional heat exchanger in place or in addition to the heat storage, which flows through the heat from the solar field transporting fluid as the heat storage and then heated by the compressor assembly suitably compressed fluid, which is then fed to the turbine assembly. Thereby, the turbine assembly can be operated without detour via a heat storage, as the mentioned heat exchanger takes its place, which is desirable depending on the current needs of the solar power plant (for example, maintenance of the heat storage).

[0047] Fig. 5 zeigt schematisch die Ausführungsform des erfindungsgemässen Solarkraftwerks 20 von Fig. 2 wobei jedoch im Unterschied zur Fig. 2 die Turbinenanordnung 26 mechanisch mit der Kompressoranordnung 25 verbunden ist. Zudem ist der die Überdruckzone 22 bildende Raum 23 konkret dargestellt, hier im Untergrund 91 angeordnet, mit einem im Querschnitt ebenfalls konkret dargestellten Wärmespeicher 5. Ersichtlich ist der Leitungszweig 21 für Wärme aus dem Solarfeld transportierendem Fluid sowie der Leitungszweig 28 für Speicherwärme transportierendes Fluid, zu dem auch die Druckleitung 28 gehört, über welche der Raum 23 unter Druck gesetzt werden kann. Zur Funktionsweise des gezeigten Solarkraftwerks 20 im Ganzen siehe die Beschreibung zu Fig. 2 . Fig. 5 shows schematically the embodiment of the inventive solar power plant 20 of FIG. 2, however, in contrast to FIG. 2, the turbine assembly 26 is mechanically connected to the compressor assembly 25. In addition, the space 23 forming the overpressure zone 22 is shown concretely, here arranged in the base 91, with a heat accumulator 5 likewise shown concretely in cross section. The line branch 21 for heat from the solar field transporting fluid and the line branch 28 for storage heat transporting fluid are to be seen which also the pressure line 28 belongs, via which the space 23 can be pressurized. For the operation of the shown solar power plant 20 as a whole, see the description of FIG. 2.

[0048] Wesentlich ist hier, dass der Wärmespeicher 5 eine Trockenfüllung von Schüttgut 92 aufweist, das von mit Wärme beladenem Fluid beispielsweise von oben nach unten durchströmt werden kann und so das Schüttgut von oben nach unten, schichtweise, aufheizt. Durch die Wärmeexpansion des Schüttguts übt dieses Druck auf die Wände 93 des Wärmespeichers 5 aus. Da die Wände 93 sich (beispielsweise in der Art eines umgekehrten Kegelstumpfs) gegen oben erweitern (d.h. dass sich der Schüttgutbehälter gegen oben erweitert), ist der Gegendruck (Kraftvektor 94) der Wände 93 auf das Schüttgut 92 nicht horizontal, sondern etwas gegen oben gerichtet, mit der Folge, dass dessen Horizontalkomponente 95 dem Expansionsdruck des Schüttguts 92 widersteht und eine Vertikalkomponente 96 dieses etwas nach oben drückt. Dadurch rutschen Teile des Schüttguts 92 erleichtert gegen oben, wo durch die Verbreiterung des Wärmespeichers 5 etwas mehr Raum für das sich verschiebende Schüttgut 92 zur Verfügung steht, was damit den Expansionsdruck des Schüttguts 92 gegen die Wände 93 entscheidend reduziert. It is essential here that the heat accumulator 5 has a dry filling of bulk material 92, which can be flowed through by heat laden fluid, for example from top to bottom, and thus the bulk material from top to bottom, in layers, heats up. Due to the thermal expansion of the bulk material, this pressure exerts on the walls 93 of the heat accumulator 5. Because the walls 93 expand (eg, in the manner of an inverted truncated cone) towards the top (ie, the bulk container widens upwardly), the back pressure (force vector 94) of the walls 93 on the bulk material 92 is not horizontal, but somewhat upwards , with the result that its horizontal component 95 resists the expansion pressure of the bulk material 92 and a vertical component 96 pushes it slightly upwards. As a result, parts of the bulk material 92 slide against the top where, due to the widening of the heat accumulator 5, a little more space is available for the moving bulk material 92, which decisively reduces the expansion pressure of the bulk material 92 against the walls 93.

[0049] Es ergibt sich, dass der Wärmespeicher 5 erfindungsgemäss einmal aufgrund des durch die Überdruckzone 22 via Druckleitung 28 anpassbaren Aussendrucks keiner (oder nur unwesentlicher) Druckbeanspruchung durch das durch ihn hindurch geförderte Fluid ausgesetzt ist. It turns out that the heat storage 5 according to the invention once due to the customizable by the pressure zone 22 via pressure line 28 external pressure no (or only insignificant) pressure stress is exposed by the conveyed through it fluid.

[0050] Weiter ergibt sich, dass die durch die Wärmeexpansion entstehende Druckbeanspruchung der Wände gegenüber dem bei den vorgesehenen Temperaturen möglichen Expansionsdruck wesentlich reduziert ausfällt. Ein auf diese Art vergleichsweise schwach beanspruchter Wärmespeicher 5 mit sich gegen oben erweiternden Wänden ist deshalb besonders einfach zu bauen und zu unterhalten, aber geeignet, Speicherwärme transportierendes Fluid unter den oben erwähnten Betriebsdrücken durchzuleiten und zu erwärmen. Furthermore, it follows that the resulting from the thermal expansion compressive stress of the walls over the expansion pressure possible at the intended temperatures substantially reduced. A comparatively weakly loaded heat accumulator 5 of this type, with walls widening towards the top, is therefore particularly easy to build and maintain, but is suitable for passing and heating heat transfer fluid under the above-mentioned operating pressures.

[0051] Die Seitenwand 93 des Wärmespeichers 5 ist gegen aussen durch eine gestrichelt dargestellte Anhäufung 98 von Schüttgut gestützt, das vorzugsweise verdichtet ist. Ohne dadurch die Überdruckzone 22 zu füllen ergibt sich damit eine beträchtliche Stützung der Seitenwände 93, da angehäuftes und eventuell verdichtetes Schüttgut durch die innere Verkeilung der Schüttgutpartikel hohe Belastungen aufnehmen kann. Das angehäufte Schüttgut kann weiter durch eine äussere Wand 99 (die ebenfalls nur gestrichelt angedeutet ist) gegen aussen abgestützt sein. Durch die oben erwähnte innere Verkeilung der Schüttgutpartikel muss diese äussere Wand 99 keine hohen Belastungen aufnehmen, auch wenn der Expansionsdruck des Schüttguts 92 im Wärmespeicher 5 beträchtlich ist. The side wall 93 of the heat accumulator 5 is supported against the outside by a clustered accumulation 98 of bulk material shown in dashed lines, which is preferably compacted. Without thereby filling the overpressure zone 22, this results in a considerable support of the side walls 93, since accumulated and possibly compacted bulk material can absorb high loads due to the internal wedging of the bulk material particles. The accumulated bulk material can be further supported by an outer wall 99 (which is also indicated only by dashed lines) against the outside. Due to the above-mentioned internal wedging of the bulk material particles, this outer wall 99 does not have to absorb high loads, even if the expansion pressure of the bulk material 92 in the heat accumulator 5 is considerable.

[0052] Diese Abstützung durch die Anhäufung 98 von äusserem, stützendem Schüttgut führt zu einer weiter reduzierten Beanspruchbarkeit der Seitenwände 93 des Wärmespeichers 5. Insbesondere werden dann die Seitenwände durch den Expansionsdruck des Schüttguts nur noch reduziert auf Zug (in Umfangsrichtung) und hauptsächlich auf Druck (in radialer Richtung) beansprucht. Letztlich wird dadurch ermöglicht, die Seitenwände 93 aus Betonelementen herzustellen, was eine besonders kostengünstige Herstellung des Wärmespeichers 5 erlaubt. This support by the accumulation 98 of outer, supporting bulk material leads to a further reduced strength of the side walls 93 of the heat accumulator 5. In particular, the side walls are then reduced by the expansion pressure of the bulk material only on train (in the circumferential direction) and mainly on pressure claimed (in the radial direction). Ultimately, this makes it possible to produce the side walls 93 of concrete elements, which allows a particularly cost-effective production of the heat accumulator 5.

Claims

1. A method for the utilization of heat by a solar power plant, in the field (2) of collectors heat collected and stored in a heat storage (5, 51, 52) and fed to the recovery of a downstream utilization unit, characterized in that in the recovery the heat of the pressure in the heat accumulator (5, 51, 52) is maintained substantially at the pressure level corresponding to the input pressure of the downstream utilization unit.

2. The method according to claim 1, wherein the utilization unit has a turbine arrangement (25, 55) which is driven by a heat transporting the storage heat, preferably a gas, more preferably air, and wherein this fluid is the heat storage (5, 51, 52 ) is supplied substantially below the inlet pressure of the turbine assembly (25, 55).

3. The method of claim 1 or 2, wherein for the storage heat transporting fluid is provided an open circuit.

4. The method of claim 2, wherein the energy of the after the turbine assembly (25, 55) resulting residual heat in the storage heat transporting fluid for the cooling of a before the heat storage (5, 51, 52) arranged compressor stage is used.

5. The method of claim 1, wherein a heat accumulator is used, which is arranged in a pressure zone, the pressure of which can be maintained at a pressure level corresponding to the input pressure of the utilization unit.

6. The method of claim 1, wherein a heat accumulator is used, which can be set under a pressure whose level corresponds to that of the input pressure of the utilization unit.

7. Solar power plant with a heat accumulator (5, 51, 52) for carrying out the method according to claim 1, wherein the heat accumulator (5, 51, 52) stores heat generated by the solar field (2), and with a line arrangement (16, 53), the solar field (2), the heat storage (5, 51, 52) and a heat recovery unit operatively connected to each other and load for a mode of operation and discharged for a mode of operation of the heat accumulator (5, 51, 52) is formed, characterized in that, in the operating mode, the heat accumulator is designed to transfer heat to a storage heat-transporting fluid which is at a pressure level which substantially corresponds to the inlet pressure of the downstream utilization unit.

8. A solar power plant according to claim 7, wherein the heat accumulator (5, 51, 52) is arranged in an overpressure zone (22), which can be set in operation under changing, predetermined pressure.

9. Solar power plant according to claim 8, wherein the heat accumulator is designed as an accumulator, for a pressure which substantially corresponds to the pressure level of the inlet pressure of the downstream utilization unit.

10. Solar power plant according to claim 7, wherein the line arrangement (16, 53) load in the operating mode for the passage of heat laden, heat from the solar field transporting fluid through the heat storage (5, 51, 52) is formed.

11. A solar power plant according to claim 7, wherein the line arrangement (16, 53) in the unloaded operating mode switches the heat accumulator (5, 51, 52) in series with a turbine arrangement (25, 55) in such a way that it is supplied with storage heat transporting fluid.

12. Solar power plant according to claim 7, wherein the predetermined pressure in the overpressure zone (22) load in the operating mode is substantially between the ambient pressure and the pressure in the heat from the solar field transporting fluid.

13. A solar power plant according to claim 7, wherein the predetermined pressure in the overpressure zone (22) discharged in the operating mode substantially corresponds to the operating input pressure of the turbine assembly (25, 55).

14. A solar power plant according to claim 7, wherein a compressor assembly (26, 54) is provided, and wherein the conduit assembly (16,53) discharged in the operating mode this with the heat storage (5, 51, 52) connected in series, such that this through the compressor assembly (26, 54) can be supplied with compressed, storage heat transporting fluid, wherein the compressor assembly (26, 54) is preferably configured to compress the fluid to a pressure level that corresponds to the operating input pressure of the turbine assembly (25, 55).

15. A solar power plant according to claim 14, wherein the compressor assembly (26, 54) comprises a heat exchanger for cooling the compressed fluid.

16. Solar power plant according to claim 15, wherein the heat exchanger is designed as a chiller (44) which discharges the line arrangement (16, 53) in the operating mode for receiving residual heat from the heat transferring the storage heat fluid to the outlet of the turbine assembly (25, 55) ,

17. A solar power plant according to claim 7, wherein a plurality of heat accumulators (51, 52) are provided and connected to the line arrangement (53), and this for different heat storage (51, 52) in a different operating mode is switchable, such that in operation Heat storage (51, 52) loaded and a heat storage (52,51) is not loaded.

18. Solar power plant according to claim 17, wherein the line arrangement (53) is switchable in such a way that it charges during operation for a heat store (51, 52) in the operating mode and is discharged for a heat store (52, 51) in operating mode.

19. Solar power plant according to claim 7, wherein the line arrangement (16, 53) in the unloaded operating mode preferably switches the heat accumulator (5, 51, 52) into an open circuit and the fluid which carries the storage heat through the line arrangement (16, 53) carries ambient air is.

20. Solar power plant according to claim 7, wherein the heat from the solar field transporting fluid is a gas, preferably air.

21. A solar power plant according to claim 7, wherein the heat storage (5, 51, 52) has a bulk filling for storing the heat, and wherein the bulk filling for loading and for discharging the heat accumulator (5, 51, 52) heat from the solar field transporting fluid and Memory heat transporting fluid can be flowed through.