SOLARUX CSP System Detaillierte Erklärung und Vergleich mit anderen CSP Systemen

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    26-Jun-2015

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Concentraded Solar Power

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<ul><li> 1. SOLARUX-Konzentrator System Detaillierte Erklrung und Vergleich mit anderen CSP Systemen Solarux Makine Elektrik Elektronik San. ve Tic. Ltd.ti. 1248 Sok. No:14 TR-35100 Yenisehir Izmir Trkiye Telefon: 0090 (0) 232 458 12 53 Telefax: 0090 (0) 232 458 12 56 GSM : 0090 (0) 533 955 91 91 http://www.solarux.com.tr info@solarux.de Datum 28.06.20121</li></ul><p> 2. Die detailliert Erklrung von SOLARUX CSP Energieerzeugungssystems. Wegen der hohen Energiepreise und wegen der fossilen Ursprungs der Energiequellen haben wir diesen Forschungsauftrag bei der TBITAK Fraunhofer Institute) angefangen und erfolgreich abgeschlossen. Unser Ziel war der Zurzeit auf dem Weltmarkt existierenden Verfahren eine technologisch gleichwertige Produkt zu entwickeln. Dabei war fr uns wichtig dass das Produkt preislich noch gnstiger zu seinen Konkurrenten sein sollte. Daraus ist preislich gnstig, technisch sogar in einigen Bereichen berlegenem Produkt entstanden. Von der Technik her sollte dieser Konzentrator in Industrielnder in Schwelllnder und gut entwickelten Drittweltlnder auch gebaut werden. Aus diesem Grund haben wir immer preiswerte und einfache effiziente Lsungen gesucht und gefunden. Unser Konzentratoren sind %100 aus trkischer Herstellung. Unser kW/h Herstellungskosten ist um Faktor 3 niedriger als die zurzeit existierenden Systeme. Die Energieausbeute pro m2 ist sogar hher als zu den Solarturmkkraftwerk, Parabolrinnenkraftwerk, Fresnelkollektoranlage. Dies wird zum Schluss beim Vergleich der Systeme ausfhrlich erlutert. Das Lebensdauer der mir SOLARUX-Konzentrator aufgebaute Elektrizittswerk schtzen wir 50 Jahre. Da im System alle Konzentratoren autonom arbeiten und die alle einzelne Elemente des Konzentrators einzeln ausgetauscht werden, kann man von so einer hohen Lebensdauer sprechen. Alle Spiegelsegmente knnen im laufenden Betrieb ausgetauscht und der Konzentrator gewartet werden. Man braucht fr die Wartung von einzelnen Konzentratoren die Anlage nicht ausschalten. Alle Konzentratoren sind an dem System Parallel geschaltet und jede Zeit kann im laufenden Betrieb die einzelnen Konzentratoren aus dem System getrennt und wieder angeschlossen werden.2 3. Beim SOLARUX-Konzentrator werden um die Sonnenstrahlen bndeln Flachspiegel verwendet. Wir erreichen mit kostengnstigem Flachspiegel einen Parabelspiegeleffizient fr ein sehr gnstiges Preis-Leistungs-Verhltnis. Die SOLARUX-Konzentrator ist aus Trapezfrmigen Spiegelfacetten (Flachspiegel) aufgebaut und die Spiegelfacetten haben aller anderen Abmessungen. Diese Spiegelfacetten sind auf der selbsttragende Konstruktion so positioniert das alle die kommenden Sonnenstrahlen voll auf den Receiver umlenken. Das heit die Spiegelfacetten sind in form von Trapez, die haben alle andere Abmessungen aber alle Spiegelfacetten bestrahlen den Receiver voll. Der Trick ist dabei, ein kreisfrmiger Receiver wird von trapezfrmigen Spiegelfacetten bestrahlt aber das Ergebnis ist kreisfrmige Vollbestrahlung. Zustzlich was Besonderes an dem Konzentrator ist, die Anordnung und die Winkeln von einzelnen Facettenspiegel werden nicht extra eingestellt, weil der selbsttragende Rahmen schon bei der Herstellung die entsprechende Winkeln und Position fr jeweilige Spiegelfacetten hat. Man muss nach dem Aufbau von Gesamtkonstruktion wie ein Puzzle die Spiegel einfach auf dem Rahmen an den entsprechende Stelle mit Eckschrauben befestigen. Dann lenken alle unterschiedlichen trapezfrmigen Spiegelfacetten die Sonnenstrahlen voll auf den Receiver um. Die Anzahl der Spiegelfacetten knnen je nach zu erreichender Hchsttemperatur zwischen 24-1080 variieren. Der SOLARUX-Konzentrator kann bis 24 Meter Durchmesser hergestellt werden. Am 25 Februar 2012 um 11 55Uhr beim Sonnigen Wetter ist die gemessene Temperatur auf dem Absorber 550 C dir. Die gemessene direkteSonnenstrahlungsmenge war 900 W/m2.Was ist an dem SOLARUX-Konzentrator anderes. Beim Solarux-Konzentrator werden im Gegensatz zu anderen Systemen als reflektierende Flche flache, trapezfrmige Spiegelfacetten verwendet worden. Dadurch haben wir eine sehr groe Kostenersparung gegenber von vorhandenen Systemen erreicht.3 4. Bei der Planung und Konstruktion ist haben wir immer preiswerte und einfache effiziente Lsungen gesucht und gefunden. Wir haben hier uns an inlndischen Produkten orientiert. Dadurch haben wir wieder eine groe Kostenersparung gegenber von vorhandenen auslndischen Systemen erreicht. Die Softwareprogrammierung ist in Delphi und in C Programmiersprachen gemacht worden. Die Astronomische Azimut- und Elevationswinkelberechnung der Sonnenstrahlen, ist nach den Methode Astronomical Almanac programmiert worden. Der Astronomical Almanac sind ein offizielles Astronomisches Jahrbuch der internationalen Astronomie (Internationale Astronomische Union, IAU) und der Geowissenschaften (Internationale Union fr Geodsie und Geophysik, IUGG). Sie werden in den USA (United States Naval Observatory) und in London (Her Majesty's Stationery Office) herausgegeben und bilden zusammen mit den Ephemeriden des Sternkatalogs FK6 das raumfeste Bezugsystem der Himmels- und Erdwissenschaften. Das NETwork zwischen Zentralrechner und Einzelnen SOLARUX-Konzentratoren ist mit I2C Protokoll aufgebaut worden. Die entsprechende Mess-, Steuerungs- und Regelungssoftware ist in Delphi und in C geschrieben worden. Die berwachung und die Datenerfassung des Betriebes kann ber Internet Online kontrolliert werden. Bei der Datenerfassung und Speicherung der Daten kann man zwischen ORACLE und MySQL auswhlen. Bei der Nachfhrung fr Azimut- und Elevationswinkeln erreichen wir mathematisch 0.01 Grad technisch 0.2 Grad Winkelgenauigkeit. Da der Receiver nicht weit von den Spiegelreflektorflchen befindet, ist diese Genauigkeit vollkommen ausreichend. Der Receiver ist in Zylinderform aufgebaut und herrscht einen Unterdruck von 0.01 mbar, dies wir kontunierlich mit einer Vakuumpumpe erreicht. Dadurch vermeiden wir die Wrmeverluste durch die Wrmebertragung. Die Glasscheiben von dem Receiver sind 3 mm dick und die haben eine Gesamtflche ca. 1.2 m2. Dadurch kommen auf beide Scheiben wegen des Atmosphrendrucks eine Kraft ca. 120 kN.4 5. Die 3 mm Scheiben halten dies aus. Hier wird einen besondere Technik angewendet. Im Receiver sind 184 bewegliche Stifte. Diese Stifte untersttzen die beiden Glasscheiben gegen die Zerstrung durch Atmosphrendruck. Die alle Lsungen sind in der Firma Solarux entwickelt und getestet und erfolgreich angewendet worden.Welche Lsungen hat die Firma SOLARUX im Gesamtsystem entwickelt. 1.) Mechanische und Entwurf technische Lsungen. 2.) Thermodynamische Lsungen. 3.) Optische Lsungen. 4.) Elektrische Lsungen. 5.) Elektronische und Kontroller technische Lsungen. 6.) Materialmige Lsungen. 7.) Programmierung technische und Network technische Lsungen. Alle SOLARUX-Konzentratoren sind an das Gesamtsystem parallel angeschlossen. Der Konzentrator kann bei laufendem Betrieb jede Zeit aus dem Gesamtsystem entfernt oder wieder angeschlossen werden. Dies macht das Gesamtsystem nicht so Stranfllig. 1.) Mechanische und Entwurf technische Lsungen5 6. Der SOLARUX-Konzentrator besteht hauptschlich aus 4 Teilen, Unterturm, Oberturm, selbsttragende Spiegeltrgerkonstruktion und der Receiver. (siehe Patentanmeldung Figur 1) Der Unterturm ist mit Betonfundament an Boden fest geankert. Der Oberturm ist mit 8 verstellbaren Schrauben an den Unterturm fest verbunden. Die Spiegeltrgerkonstruktion ist mit dem Oberturm Horizontal drehbar verbunden. Dadurch erreicht man die horizontale Winkeleinstellung der Spiegelfacetten. Die Spiegeltrgerkonstruktion ist in sich vertikal verstellbar, dadurch erreicht man die vertikale Winkeleinstellung der Spiegelfacetten. Durch die 8 verstellbaren Schrauben kann man die Justierung von Oberturm und gleichzeitig auch von Spiegeltrgerkonstruktion vornehmen. Wenn z.B. der Unterturm nicht ganz mit 90 Grad an das Betonfundament geankert, ist kann man mit der Verstellung von 8 Schrauben dies fr den Oberturm erreichen. In Oberturm befindet sich der Mechanismus fr die Horizontalen Winkelverstellung. Dieser Mechanismus besteht aus einem Asynchronmotor und 2 in Reihe geschalteten Scheckengetrieben (unten wie im Bild). Das 2. Schneckengetriebe treibt die Antriebswelle von der Spiegeltrgerkonstruktion. Die beiden Getriebe haben eine Untersetzung von 60/1. Dadurch erreicht man eine Gesamtuntersetzung von 3600/1. Das heit wenn der Asynchronmotor eine volle Umdrehung macht ndert sich der Horizontalewinkel um 0.1 Grad. Man erreicht damit dass der Asynchronmotor wie bei Servomotoren der Fall ist nicht winkelmig sondern umdrehungmig angesteuert wird. Das macht die Steuerung von Asynchronmotor leichter und den Motorkontroller gnstiger.6 7. In Spiegeltrgerkonstruktion befindet sich der Mechanismus fr die vertikale Winkelverstellung. Dieser Mechanismus besteht aus einem Asynchronmotor und 2 symmetrisch in Reihe geschalteten Scheckengetrieben. Die 2 symmetrisch angeordneten Schneckengetrieben schieben bzw. ziehen die beiden Schubgewindewellen fr die Vertikalenwinkelverstellung zustndig sind an (unten wie im Bild). Man erreicht mit dieser symmetrischen Anordnung einen Synchronlauf von beiden Schneckengetrieben. Der Trick ist hier die Wellen drehen sich nicht, sondern die Gewindemutter in den seitlichen Schneckengetrieben schieben die beiden Schubgewindewellen. Weil die beiden seitlichen Schneckengetriebe fliegend gelagert sind knnen sie Ihre Winkel relativ zu Spiegeltrgerkonstruktion ndern. Man kann bei groen SOLARUX-Konzentratoren die Anzahl der seitlichen Schneckengetrieben 4, 6, 8, 10, 12 erhhen dadurch erreicht man bei den groen SOLARUX-Konzentratoren 4, 6, 8, 10, 12 Schubgewindewellen die den vertikalen Winkel verstellen. Vorteil man hat hohe Knickwiderstandskraft bei hohen Windlasten. Alle seitlich symmetrischen Getrieben bzw. Schubgewindewellen werden nur mit einem Motor synchron angetrieben. Bei dem Prototyp SOLARUX-Konzentrator haben wir 2 Schubgewindewellen. Fr die Vertikalwinkelverstellung haben die Antriebsgetriebe und die beiden seitlichen symmetrischen Getrieben jeweils eine Untersetzung von 10/1. Dadurch erreicht man eine Gesamtuntersetzung von 100/1. Die Schubgewindewelle hat eine Gewindesteigung von 1/10. Das heit wenn der Asynchronmotor fr die Vertikalverstellung 100 Umdrehung dreht verschiebt sich die7 8. Schubgewindewelle 10 mm. Dies 10 mm Verschiebung entspricht maximal eine Vertikalwinkelneigung von 0,1 Grad. Man erreicht damit dass der Asynchronmotor wie bei Servomotoren der Fall ist nicht winkelmig sondern umdrehungmig angesteuert werden kann. Das macht die Steuerung von Asynchronmotor leichter und den Motorkontroller gnstiger.Die Montage des Spiegelsystems auf der Baustelle ist im Gegensatz zu anderen Systemen noch leichter und schneller. Wegen der Sonderlsungen bei der dem SOLARUX-Konzentrator braucht man bei der Montage nicht hoch Qualifizierte Mitarbeiter. Das System ist wie IKEA Baukastensystem gebaut. Es sind alle Schraubverbindungen eventuelleSchweiarbeiten bei der Montage fllt nicht an. Der Monteur muss sich nur an die einfachenZusammenbauzeichnungen halten. Nur die Endjustierung muss nachher von Fachkrften durchgefhrt werden. Dadurch sinken auch die Montagekosten. 2.) Thermodynamische Lsungen Bei dem SOLARUX-Konzentrator konstruierte Sonnenstrahlenwrmeaustauscher (Receiver) kann von Herstellungsmethode und von Konstruktion her sehr gnstig hergestellt werden. Bei den anderen Systemen um Wrmeverluste bei den Receivern zu vermeiden Dauervakuum angewendet. Dies verursacht8 9. wegen der hohen Anforderungen zu Abdichtung hohe Herstellungskosten. Bei dem SOLARUX-Konzentrator wird Vakuum mit Hilfe eine Vakuumpumpe erzeugt. Dadurch sind die kleine Abdichtungsprobleme bei der Herstellung ist nicht so wichtig. Wenn wegen dieser Abdichtungsprobleme oder wegen Mikrorisse im Material der Vakuumdruck ansteigt, schaltet sich die Vakuumpumpe ein und der erforderliche Vakuumdruck wird wieder hergestellt. Eine Vakuumpumpe kann hunderte von SOLARUX-Konzentratoren versorgen. Dadurch sinken auch die Herstellungskosten. Die gesamte Verrohung wird Koaxial durchgefhrt. Das heit die Rohre fr die kalte Seite von Wrmebertragungsl und die die Rohre heie Seite von Wrmebertragungsl werden zusammen durch einem Rohr der noch grere Durchmesser hat koaxial gefhrt. In dem Grosseren Rohr herrscht ein Unterdruck 0.01 mbar. Diese Unterdruck baut wieder der Vakuumpumpe auf der auch gleichseitig fr Unterdruck von Receiver zustndig ist. Dadurch erreicht man eine sehr effektive und preisgnstige Isolierung. Wenn bei den bergangsflanschen zwischen den Rohren Mikro-Undichtigkeiten vorhanden sein sollte dies kann durch Vakuumpumpe kompensiert werden. Bei so einem System ist der Schwachpunkt ist die Glasscheibe von dem Receiver. Wenn die Glasscheibe aus irgendeinem Grund zerstrt wird, wird der Unterdruckkreis mit Einwegventilen von Gesamtunterdruckkreis und Wrmelkreis wird mit T-Ventilen von Gesamtlkreis getrennt die brigen SOLARUX-Konzentratoren und der Betrieb Luft in so einem Fall weiter. 3.) Optische Lsungen. Bei dem SOLARUX-Konzentrator wird im Gegensatz zu anderen Systemen Flachspiegel verwendet. Diese Spiegel sind bei der Herstellung gegenber gebogenem Spiegel noch gnstiger. Die geometrische Form von flachem Spiegel ist Trapezfrmig. Diese Trapezspiegel werden auf den Kreissegmenten von innen nach auen bei unterschiedlichen Winkeln angeordnet. Diese Kreissegmente werden Kreisfrmig nebeneinander angeordnet. Wegen der unterschiedlichen Winkel der Trapezspiegel sind alle Spiegel auf eine Heizflche gerichtet. Nach dem Aufbau von Schsselkonstruktion kann man die Spiegelfacetten wie ein Puzzle einfach auf dem Rahmen an den entsprechende Stelle mit Eckschrauben befestigen. Dann lenken alle unterschiedlichen trapezfrmigen Spiegelfacetten die Sonnenstrahlen voll auf den Receiver um. Die Spiegelfacetten haben Trapezform und alle haben andere Abmessungen aber alle Spiegelfacetten bestrahlen wegen der unterschiedlichen Montagewinkel den Absorber voll. Da alle Trapezspiegel in Kreisform angeordnet sind erreicht man dass der kreisfrmiger Absorber von trapezfrmigen Spiegelfacetten bestrahlt aber das Ergebnis ist kreisfrmige Vollbestrahlung ist.9 10. Durch diese Technik entsteht auf dem Absorber einen Strahlenkonzentrationsgradient, in der Mitte hchste Strahlenkonzentration nach auen wird die Strahlenkonzentration weniger. Das Wrmebertragungsl wird von innen nach auen in spiralfrmigen Kanal gefrdert dadurch entsteht auf dem Absorberflche eine annhernd konstante Oberflchentemperatur. Durch den Absorber frdert eine Pumpe das Wrmebertragungsl. Dieses l erwrmt sich unter Atmosphrendruck bis zu 345C und anschlieend mit einem Wrmeaustauscher wird von dem l Wrme entzogen. Man kann mit dieser Wrme Dampf erzeugen oder die Energie als Prozesswrme verwenden. Als Wrmebertragungsl wird Therminol 66 verwendet. Die Anzahl der Spiegelfacetten hngt von der angestrebten Temperatur ab. Zum Beispiel wenn man einen SOLARUX-Konzentrator mit 72 Kreissegm...</p>

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