用于运行接收器的方法和用于实施该方法的接收器

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和14的前序部分所述的用于运行接收器的方法和用于实施所述方法的接收器、以及根据权利要求25的前序部分所述的用于接收器的制造方法。

背景技术

接收器被使用在太阳能发电厂中。所述接收器接纳集中的太阳辐射并且由此加热一种传输热的介质，经由所述传输热的介质在随后的技术工艺中利用所获取的热，这经由所述转变成机械功来利用，例如通过驱动涡轮机，以用于实施工业中需要热的工艺或用于供暖、例如住宅领域的远程供暖。

在太阳能塔式发电厂中基本上使用构造为管束的接收器，所述管束适用于最大直至600℃的温度和600的太阳光集中度。为了更高的温度主要使用空间式构造的接收器，所述接收器针对600，1000或更多的太阳光集中度而设计。这样的温度通常处于600℃之上，达到800℃至1000℃及其之上，并且能够在不久之后达到1200℃至1500℃的范围。这样的接收器也能够(然而在较小的比例尺下)在碟式集中器的情况下使用。当前将如下接收器称为空间式接收器，所述接收器的尺寸与管形接收器相反在所有三个维度上的大小是可类比的，所述管形接收器结合凹槽或沟槽收集器来使用。这样的管形接收器具有一个维度，即长度为横截面尺寸(宽度或高度)的许多倍，其倍数在数十倍或数百倍或更多倍的范围内。用于沟槽收集器的接收器不针对上面提及的温度而构造，因为所述沟槽形的集中器关于所述接收器在两个维度上集中，然而在塔式发电厂中的定日镜的场或蝶式集中器在三个维度上集中。

这样的接收器本领域技术人员作为容积式接收器已知，所述容积式接收器也适用于太阳能塔式发电厂，其中，在这样的接收器中能够得到所要求的超过500℃、或超过1000℃，例如至1200℃的温度。然而，高的运行温度引起显著的结构上的耗费。

容积式接收器具有扩展的(宽松的，因此是属于“容积式”接收器)吸收器结构，所述吸收器结构例如能够由宽松的线材编织物或敞开多孔的陶瓷泡沫构成。集中的太阳辐射然后穿入到(宽松的)吸收器结构的内部并且在该处被吸收。所述传输热的介质、如空气或适合的反应副用于随后的反应器被导引穿过敞开多孔的吸收器结构并且由此借助于在所述敞开多孔的吸收器结构处的强制的对流吸收热。所述吸收器结构也能够由管结构、在深度方面分级的格栅结构或带有大的表面的本身任意的结构构成，其促使热从所述吸收器结构对流地传递至传输热的介质，当所述传输热的介质穿流所述吸收器时。

一种容积式接收器例如通过REFOS项目变得已知(Receiver for solar-hybridgas turbine and combined cycle systems; R. Buck, M. Abele, J. Kunberger, T.Denk, P. Heller and E. Lüpfert, 于Journal de Physique IV France 9 (1999))，所述容积式接收器在下面结合图1详细描述。

这样的接收器具有如下缺点：所述吸收器结构制造起来是耗费的并且所述吸收器的穿流可能变得不稳定，尤其是由于在运行中不期望地出现的温度分布。

发明内容

相应地，本发明的目的是，提供一种改善的接收器。

所述目的通过带有权利要求1的特征部分的特征和权利要求14和25的特征部分的特征的方法来实现。

通过按照根据本发明的方法使所选择的传输热的气体在红外范围的频带中是吸收式的，并且如此调整运行参数，使得显著部分的热增加通过在所述传输热的气体中的吸收而实现，能够实现所述接收器的简化的概念设计，因为仅更少地通过对流实现热传递。

通过使所述吸收组件构造为带有减少的对流黑体辐射组件，简化了所述吸收器的构造，并且由此简化了所述接收器的构造和运行，因为所述吸收器不再必须在其深度上将经由所述太阳辐射带入的热以对流的方式给出到所述传输热的气体处。

优选的实施形式具有从属权利要求的特征。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明。

其中：

图1a示出根据现有技术的接收器，

图1b示意性地示出带有在图1a的接收器中的温度走向的图表，

图2以纵剖面示意性地示出根据本发明的接收器，

图3示意性地示出根据本发明的接收器的另一实施形式；

图4示意性示出带有在图2的接收器中的温度走向的图表；

图5示意性地示出根据本发明的接收器的另一实施形式；

图6示意性地示出根据本发明的接收器的又一实施形式的剖视图；

图7a和7b示出带有根据图2和3的根据本发明的接收器中的温度走向的图表；

图8a至c示出带有根据图2和3的根据本发明的接收器中的效率以及吸收表面的温度的图表；

图9示意性地示出根据本发明的接收器的另一实施形式；

图10示出在水平的运行位置中根据本发明的接收器的另一实施形式的视图；

图11a示出图10的接收器的环形空间的剖面；

图11b示出图11a的放大的截段；

图12示出在根据图10至11b的接收器中的按照仿真的温度分布；

图13示出根据本发明的对于接收器的运行方法的步骤；和

图14示出对于根据本发明的接收器的制造方法的步骤。

具体实施方式

图1a示出用于根据RE-FOS项目的容积式接收器1的试验组件，所述接收器带有用于加热传输热的介质(此处是空气)的加热区域2，所述加热区域具有构造为石英窗的用于太阳或太阳光4的辐射的开口3和在入射的辐射4的路径中布置在所述石英窗3之后的、吸收所述辐射4的吸收器5。在所示出的实施形式中，用于将所述传输热的介质传输通过所述加热区域2的传输组件6具有入口7和出口8，所述介质带有进入温度T

经由所述传输组件6的边缘侧的通道9，带有所述进入温度T

构建为容积式吸收器的、节省空间地跟踪所述石英窗3的轮廓吸收器5具有一定数量的精细的线材编织物层，太阳光4能够深地穿入到所述线材编织物层中，从而所述吸收器5在其整个深度上被加热并且由此通过所述吸收器而穿流的空气以对流的方式被加热到T

隔绝部12包围所述接收器1，为了减轻附图负担而省略的次级集中器在所述接收器的光学的开口3之前联接到所述接收器，所述次级集中器将太阳辐射4的流集中至所述石英窗3。为了减轻附图负担，还将用于所述接收器1和所述传输组件6的控制装置省略，经由所述控制装置适当地调节所述接收器1的运行或空气的引入和引出，如这对于本领域技术人员而言已知的。通过呈所示出的REFOS接收器类型的接收器能够达到800℃的离开温度T

图1b示出带有温度曲线16的图表15，所述温度曲线结合图1a示意性地示出流动通过所述接收器1的空气的温度走向。在从所述入口7直至所述边缘侧的通道9的端部的区段A中，实现所述空气从T

图2示意性地示出根据本发明的、构造为空间式接收器的接收器25的一个实施例，所述接收器带有加热区域26，所述加热区域具有用于太阳的辐射的开口3、例如石英窗和此处板形的吸收器27，其中，在所述石英窗3与所述吸收器27之间设置有形成加热区域的吸收空间28，所述吸收空间由所述传输热的介质相应于所绘入的箭头从右向左、也就是说逆着所述吸收器27穿流。为此，所述传输装置29具有围绕所述石英窗3周围布置的用于传输热的介质的入口接管30，所述入口接管引导到所述吸收空间28中；和在所述吸收器27之后的中央的出口接管31。为了减轻附图负担，此处在如下各图中也省略所述接收器的隔绝部。

根据本发明，所述吸收器27构造为黑体辐射组件，也就是说所述吸收器具有布置在入射的太阳光或入射的太阳辐射4的路径中的、吸收所述辐射的表面27'，所述表面如此构造，使得所述吸收器由于入射到所述表面27'上的太阳辐射4而被可运行地加热并且然后经由其表面27'相应地将红外辐射发出到所述吸收器空间28中。

由此，所述吸收器27将其显著部分的热功率以红外辐射的形式发出到所述吸收器空间28中，在该处流向到所述吸收器空间的传输热的介质关于T

真实的结构仅近似像理想的黑体所做的那样进行辐射。当前，“黑体辐射组件”理解为，入射的太阳辐射4尽可能大部分地被吸收在所述吸收器的表面处(即原则上仅少许穿入到所述吸收器中，与已知的容积式吸收器相反)，从而将所述表面加热到高温，并且由此在这类黑体中以所涉及的、高的温度辐射到所述吸收器空间28中，带有相对于所述太阳辐射不同的频谱。被发出到所述吸收器空间28中的黑体辐射的主要份额在直至2000ºK的吸收器27的温度(亦或在其之上)中处于红外范围内，也就是说如所提到的那样，处于相对于可见光更深的频率中。

换言之，即：根据本发明的吸收器构造成经由其黑体辐射被冷却到如此程度，使得能达到比例χ(对此见下面描述)。

由此，省去了耗费的、尤其是针对容积式接收器而设置的，在深度方面分级的吸收器结构，所述吸收器结构相应地也在其深度上吸收入射的太阳辐射或来自太阳的辐射，其方式为，所述辐射在内部被至少部分地散射并且在多重反射之后越来越被吸收。由此，也省去了通常在这样的吸收器结构中出现的、复杂的热的问题。此外，吸收器空间28的简单造型为从开口3流至其对面的吸收器27的传输热的介质流提供前提条件，该介质朝向吸收器连续地变热。太阳辐射4优选直接地(也就是说，并不在吸收器空间28的壁上反射)射到吸收器27上。传输热的介质的流动和通过开口直接射到吸收器上的太阳光具有共同的方向。尽管在运行中出现复杂的热力学效应，但由此在吸收器空间28中仍可产生分层的热分布，其层在吸收器空间28的横截面上延伸。

由此，传输热的介质朝向吸收器27产生连续的变热，其中，吸收器的最冷的区域处于开口3处，从而来自开口3的反射损失最佳地小。同样，传输热的介质的最热区域位于吸收器27处，即相距开口3的距离最远，从而其(黑体)红外辐射被处于它与开口3之间的传输热的介质层捕获，即并不到达或者仅仅有尽量少的部分到达开口3，这又提高根据本发明的接收器的效率。由于传输热的介质沿着吸收器空间28的横截面至少大致均匀地流向吸收器27，不会通过吸收器27的和传输热的介质邻接区域的黑体红外辐射使得介质的最热的层朝向开口3扩散。

吸收器27进一步优选地以对流少的方式构造，也就是说例如能被容易穿流，而针对热交换的提高的对流的特性不是重要的。由此，也省去了用于穿流的介质的最大化的对流的构造方案，也就是说对于尽可能高效的热交换器而言必要的带有相比于热交换的介质的穿流的体积更大的表面的结构，所述表面在高的效率的情况下要被耗费地且由此成本高昂地制造，并且在运行中引起所述穿流的介质的显著的压力降，这又对于相应的接收器的效率而言是不利的。

在这一点上要说明的是，在所述吸收器2处通过与所述热交换的介质的触碰所进行的一定的对流的热传递自然是不可避免的，尤其是在图2的所示出的实施形式中，因为所述吸收器在该处形成所述吸收空间28的一壁区段。就像任何热传递一样，朝向传输热的气体的相应对流的热传递本身在如下方面是受欢迎的：该热传递不引起结构上的成本，或者例如增大流动阻力—相应地，出口温度T

根据本发明，得到一种带有用于加热传输热的介质的加热区域的接收器，该加热区域具有用于太阳的辐射的开口和布置在太阳的入射的辐射的路径中的、吸收所述辐射的吸收器；带有用于将所述介质传输穿过所述加热区域的传输组件，其中，在所述吸收器之外设置有用于加热所述传输热的介质的吸收空间，并且所述吸收器构造为对流少的黑体辐射组件，并且所述传输组件构造成用于传输作为传输热的介质的气体。

在此优选地，构造为对流少的黑体辐射组件的吸收器构造成用于所述传输热的气体的穿流并且进一步优选地与所述光学的开口3对置。

进一步优选地，如图2所示出的，所述吸收器空间28设置在用于太阳的辐射的开口3与所述吸收器27之间，其中，所述比例χ是所述气体经过所述吸收器之后由通过对在所述吸收器空间28中的吸收器27的辐射的吸收所实现的温度增加(T

在另一种在图中未示出的实施形式中，处于所述吸收器27的背侧上的聚集空间33构造为另外的吸收器空间。在至少部分地气体密封的吸收器的情况下(见下面)，气体围绕所述吸收器周围被引导至所述吸收器的背侧并且然后被引导离开所述背侧。

然后，已经以吸收和对流的方式被加热的、传输热的气体穿流所述另外的吸收空间并且附加地、以吸收和对流的方式、优选地根据本发明以温度比例χ≥0.3得到加热。这最终允许，增大起辐射作用的表面27'并且由此优化以吸收的方式所进行热传递。

由此，所述加热区域具有带有共同的吸收器的两个吸收器空间，其中，所述比例χ针对所述吸收器空间中的一个吸收器空间或两个吸收器空间而设置。

此外，根据本发明将起红外吸收作用的气体或气体混合物用作为传输热的介质，所述气体或气体混合物在红外范围的频带中进行吸收。这样的气体例如是异极气体，优选地CO

进一步要说明的是，自然太阳的辐射也具有一定份额的红外的频带，只要所述辐射通过大气直至到地球表面。由于所述加热区域26如下的构造，即所述加热区域对于红外频率而言是不怎么透明直至几乎不透明，这(相对小的)份额就此而言直接地、而不是迂回地经由所述吸收器27(由此根据本发明最高效地)有助于所述传输热的流体的加热。这与传统的接收器相反，在所述传统的接收器中，所述太阳辐射的红外份额也基本上加热所述吸收器并且主要以对流的方式发出到所述传输热的流体处。

根据本发明的吸收器能够构造为孔板，优选地构造为双孔板或构造为简单的、面状的格栅结构。在所述孔板的情况下，孔排列型式在其延展部上分布，从而所述传输热的气体能够容易穿流，但是存在足够多或尽可能多的孔板表面用于吸收进入到所述吸收器空间中的入射的太阳辐射和红外-再辐射。附加地，所述孔排列型式能够针对容易的可穿流性而设计，因为省去了对流的必要性，并且减少的流动阻力是有利的。本领域技术人员能够在具体的情况下轻松地理想地确定所述孔排列型式。同样对于格栅结构或带有两个平行于彼此的板的双孔板的情况，其中，则一个板的孔相对于另一个板的孔相对彼此错开地布置而言，如此，使得尽管所述热交换的气体的对流少的穿行但仍使所述吸收空间得到所述吸收器的尽可能连贯的、起辐射作用的面。在这种情况下，所述气体被引导穿过所述吸收器。备选地，所述吸收器也能够构造成气体密封的，其中，所述气体则如例如在图5中所示出的那样侧向地从所述吸收器空间26中流出。然后，使所述气体从旁边引导经过所述吸收器。本领域技术人员能够在具体的情况下设置一种混合形式，从而一部分所述气体流动穿过所述吸收器并且一部分从旁边流动经过所述吸收器。所述吸收器则至少部分地具有气体密封的表面并且优选地构造成板形(当所述气体从旁边被引导经过所述吸收器时，存在完全地气体密封的表面)。

适用于吸收器的原料不仅具有对太阳辐射的高的吸收度而且具有红外辐射的高的发射率，它们能够(如果需要的话)利用所述表面27'的适合的纹理化、如例如V形沟槽、伸入到所述表面中或伸出的棱锥状部，或其它的辐射情况而被附加地提高。此外，高的温度(交变)耐受性和腐蚀耐受性(例如针对在高的温度下由于水蒸气或CO

在相比于图2的组件有所变型的示意性地在图3中示出的另一实施形式中，入口接管30(图2)并非围绕石英窗口3布置，而是在入射的太阳辐射4的方向上布置在石英窗口3或者用于太阳辐射的开口之后。由此，用于传输热的气体的相应线路并非位于石英窗口3的平面中，而是至少直接位于其后，也就是说，并非位于接收器25的面向入射光表面上。由此省去了对光的相应屏蔽，其中，开口3可以精确地根据集中的入射光的横截面来计量。

得到一种根据本发明的接收器，其带有：用于加热传输热的介质的加热区域，该加热区域具有用于太阳辐射的开口和布置在入射的太阳辐射的路径上的、吸收该太阳辐射的吸收器；用于把介质传输通过加热区域的传输组件，其中，还设置有用于加热传输热的介质的吸收器空间，吸收器的一端由用于太阳辐射的开口形成，其另一端由与开口相对而置的吸收器形成，使得经由开口入射的太阳辐射基本上完全射到吸收器上，并且吸收器构造为作用到吸收器空间中的辐射组件，传输组件被构造用于传输作为传输热的介质的气体，该气体在开口区域中，但沿入射辐射方向在开口之后传输给吸收器空间，并且(仅仅)在吸收器的区域中从吸收器空间排出，从而在运行中，传输热的介质在相应于入射的太阳辐射的方向上从带有开口的一端完全穿越吸收器空间到带有吸收器的另一端，其中，传输热的介质主要是在红外范围的频带内起吸收作用的气体，并且与吸收器配合作用的吸收器空间尺寸设定成使得在运行中在红外范围的频带内起吸收作用的传输热的气体因吸收器空间中的吸收所致的温度增加(T

在此，根据本领域技术人员的选择，在具体的情况中，根据本发明的接收器能够如此构造，使得在传输通过所述加热区域期间通过对所述吸收器的辐射的吸收所产生的温度如此增加，使得通过对所述吸收器的辐射的吸收所实现的温度增加(T

该组件尤其能实现在运行中产生稳定的温度分布，并且温度朝向吸收器27连续地上升，其中，该温度分布在吸收器空间的横截面中也不随着时间明显改变。朝向吸收器连续地上升的温度意味着，传输热的气体的与开口或石英窗口3邻接的层具有最低的温度，并且因此通过石英窗口3产生的热反射最少，这有助于根据本发明的接收器的高效率。沿着吸收器空间横截面的相同的温度分布允许把出口接管31设置在最佳地点，例如设置在传输热的介质的温度最高处，出口接管不必像图2中示范性地示出那样布置在接收器的纵轴线上或者居中地布置。例如，在接收器25倾斜地布置在太阳能塔上时，在吸收器空间28中在传输热的介质内出现对流，从而出口接管并非居中地布置，而是朝向上面偏移地布置，对此也参见下面对附图9和10所做的说明。

在任何情况下，根据本发明的组件能在接收器25中实现恒定的稳定的温度分布，并且通过适应窗口3的反射最佳地较小。图4示出了带有温度曲线41的图表40，该温度曲线结合图2或图3示意性地示出了流经接收器25的气体的温度走向。

在区段F中，通过所述温度曲线的一部分42示出起红外吸收作用的、传输热的气体从T

在区段H中，所述起红外吸收作用的气体流动通过所述吸收空间28并且以吸收的方式通过所述吸收器27的红外辐射32(此处利用所述太阳辐射的红外份额)从T

由图2和3的图示中得出：所述接收器的传输组件优选地沿流动方向在吸收器27之前具有一个吸收空间28并且沿流动方向在所述吸收器27之后具有另一个(此处构造为聚集空间33的)吸收空间。

本领域技术人员在具体的情况中确定所述运行参数，通常从期望的或需要的离开温度T

本申请人已发现，根据本发明的优点已经在≥0.3的比例χ中相关地起作用，其中，

也就是说，给出在所述传输热的气体的以吸收的方式所实现的加热与其以吸收和对流的方式实现的总加热之间所述比例，当所述气体流向在红外范围内起辐射作用的吸收器27并且然后流动穿过所述吸收器(或沿着所述吸收器流动至出口)，也就是说经过吸收器时。通过以所选择的运行参数来适当地运行、换言之通过所述接收器25的控制装置的适当的构造，本领域技术人员能够在具体的情况中达到根据本发明的值χ≥0.3。

本领域技术人员能够如所提到的那样在具体的情况中将所述比例χ≥0.3关联于仅对所述吸收器辐射3

2、55的吸收或关联于对包括对传播通过所述吸收空间28、57(图2和4)的太阳辐射4的红外份额的吸收在内的吸收器辐射的吸收。

得出的是，根据本发明将在所述红外范围的频带中起吸收作用的气体设置作为传输热的介质。此外，根据本发明，与所述吸收器共同作用的吸收空间如此确定尺寸，使得在运行中在所述红外范围的频带中起吸收作用的、传输热的气体在所述吸收腔室中以吸收的方式所实现的温度增加(T

优选地，起交换热作用的气体朝向吸收器(吸收器27)流经吸收区(吸收器空间28)，其中，该气体在吸收区中吸收地并且通过吸收器也对流地变热。接收器可以多级地构造，也就是说，逐级地加热传输热的介质。根据本发明，那么至少一个级被构造用于以≥0.3的比例χ吸收地/对流地进行加热。

优选地，那么加热区域具有两个吸收器空间，其中，比例χ针对吸收器空间中的一个或两个而与吸收器结合地设置。

对于根据本发明的接收器的高的效率而言一同起决定作用的是，由所述吸收器放射的热量尽可能在很大程度上在所述吸收空间中由所述传输热的气体吸收(并且例如不穿透所述气体，并且通过用于所述太阳辐射的开口作为再辐射又从所述接收器中逃逸)。决定性的参数此处是所述传输热的气体的吸收性α，所述吸收性通过试验测量，由分子光谱学的数据库(例如HITEMP2010)的光谱线值计算，亦或能够近似地根据Hottel定律由发射率图表确定。如果在当前的运行情况下，所述接收器在一个实施形式中如此具有在所述吸收器与所述开口之间的距离H，使得在所述空间区域中，由所述吸收器放射的热功率的60%或更多被所述传输热的气体吸收，则已经得到针对对吸收器热的吸收而设计的接收器的良好的效率。特别优选地，在所提及的空间区域中的高度使得所述吸收器的放射的热功率的80%或更多、特别优选地90%或更多被所述传输热的气体吸收。

此处要说明的是，所述吸收器空间无疑具有用于太阳的辐射的开口和经由其黑体辐射作用到所述吸收器空间中的吸收器，其中，根据图2至4，所述吸收器优选与所述开口对置。但是原则上，所述吸收器空间也能够不是构造成柱状，而是任意地构造，例如构造成带有凹入的侧壁，从而所述开口小于吸收器表面，这关于不期望的再辐射是有利。在这样一种情况下，通过集中器如此使所述辐射在所述开口中成束，并且在所述开口之后发散，使得整个且更大的吸收器表面被照射。然后，所述吸收器空间可能不在所述凹入的壁之下，但在所述开口之下具有这样的高度，使得在所涉及的空间区域中(在该处存在所述高度)存在上面提及的程度的吸收。

由于所述吸收性与所述气体的类型、其压力和起辐射作用的吸收器表面的温度和所述气体本身的温度有关(Hottel定律)，因此本领域技术人员能够根据决定吸收的参数确定所述高度：如所提到的那样，这是所述气体的类型、其运行压力、其温度和所述吸收器表面在运行中的温度，它们就此而言确定所述接收器的运行状态。

得出根据本发明的接收器的一种优选的实施形式，其中，所述吸收空间在所述吸收器之上具有这样的高度，使得在所述接收器的运行状态中在所述空间区域中所述吸收器的放射的热功率的60%或更多、优选地80%或更多、完全特别优选地90%或更多被所述传输热的气体吸收。

图5示出根据本发明的接收器的另一种实施形式。所示出的是穿过接收器50的剖面，所述接收器相应于图2的接收器25，但其中所述吸收器51以其面向光学的开口3的起吸收作用的表面51'具有伸入到所述吸收器空间57中的优选板形的区段54，所述区段在所述吸收器空间57的中间朝向所述开口3延伸并且所述区段基本上平行于通过所绘入的箭头所说明的起红外吸收作用的热交换的气体的流动方向取向。所述区段54基本上吸收由所述起吸收作用的表面51'发出的红外辐射，只要所述红外辐射仍没有被沿着区段流动的气体吸收，即尤其是辐射在这样的频带中，所述气体对于所述频带不怎么被吸收。由此，所述区段加热并且又构成黑体辐射组件，所述黑体辐射组件在相应于所述区段54的温度的频谱的总体上进行辐射并且将从旁边流动经过的传输热的气体本身以吸收的方式加热。所述辐射55的这样的频率得到改善的利用，所述频率的辐射仅不怎么被所述气体吸收，因为所述频率使热侵入到所述区段54中，所述区段然后又本身在所有(红外)频率下进行辐射。所述区段54是次级吸收器。

这样一种组件能够在更大的尺寸下实施，例如实施成带有15.96m的吸收器表面51'的直径和15.96m的吸收空间53(吸收器表面51'至光学的开口3)的长度。所述接收器50则适用于吸收塔式发电厂的大数量的(或所有)定日镜的流。得出的是，所述接收器50具有吸收空间57并且所述吸收器51以一个区段或次级吸收器54伸入到所述空间中，所述空间优选构造成板形。

在另一种在图中未示出的实施形式中，为太阳光的可见光谱例如能够设置透明的玻璃壁(硼硅玻璃)作为次级吸收器，所述玻璃壁大致在所述吸收器表面51'与所述光学的开口3(图4)之间的中间平行于所述吸收器表面51'布置并且具有用于所述传输热的气体的贯通部，例如呈孔板的类型。所述玻璃壁又通过所述吸收器表面51'的红外辐射或通过所述红外辐射的仍没有由所述气体吸收的频率份额被加热，并且本身以黑体的类型沿两个方向、即不仅朝向所述光学的开口而且朝向所述吸收器辐射。本领域技术人员能够在具体的情况中如此设计玻璃板，使得对于在所述玻璃板与所述光学的开口之间的吸收空间与配属于所述吸收空间的玻璃板的区段而言以及也对于在所述玻璃板与所述吸收器之间的吸收空间连同配属于所述吸收空间的吸收器的区段而言，达到≥0.3的比例χ。根据本发明，得到一种接收器，所述接收器在处于所述吸收器之前的吸收空间中具有另外的构造为带有减少的对流的黑体辐射组件的次级吸收器，所述吸收空间如此布置和构造，使得所述吸收空间能通过所述吸收器的红外辐射加热。

图6示意性地示出穿过呈图2的接收器类型的接收器的另一种实施形式的横截面。所述太阳射束4通过由例如石英玻璃3构成的窗入射到所述吸收器27上，所述吸收器的起辐射作用的表面27'加热在所述吸收空间26中穿流的气体，其中，所述气体的温度从所述窗3增加直至吸收器27。相应地，气体可以经由在接收器90的柱形壁上的开口91至91'''，在预定的不同的低于传输热的流体的运行温度的温度情况下取出，但其中，传输热的流体的主流一如既往地在吸收器的区域中才在运行温度情况下从吸收器空间26取出。箭头显示所述传输热的气体的流动方向，其中，所述箭头在所述开口91至91'''中相应于逐渐升高的温度而相应更长绘入。备选地或与所述开口91至91'''一起，能够设置有伸入到所述吸收空间26中的用于所述气体的线路93，所述线路则经由开口92至92'''将气体在存在于所述开口92至92'''的位置处的温度下馈入。特别是当通过所述接收器90给后置的、在不同的温度级上进行的工艺供给热时，这则是有利的。然后由所述工艺能够将传输热的气体在同样不同的温度上引导返回至所述接收器，从而进一步优选地在所述开口91至91'''和92至92'''的区域中设置有用于所述传输热的气体的另外的导入线路，其用于将所述气体导入到所述接收器90的吸收空间26中(所述另外的导入线路此处为了减轻附图负担而省略)。

得到一种接收器，其中，所述传输组件具有一个或多个与吸收器空间26连接的用于传输热的气体的线路91至9'''和92至92'''，所述线路如此布置，使得从所述吸收器空间26能够取出被部分加热的气体和/或被部分加热的气体能够在如下位置处被供应，在所述位置处，所述吸收器空间26中的气体的温度基本上相应于所供应的被部分加热的气体的温度。

这样的用于被部分加热的气体的导入和导出线路能够设置在根据本发明的吸收式接收器处，而不必修改其布局、尤其是所述吸收器27的布局，所述线路同样能够被使用或停用，而不需要由于不同的热转换进行结构上的修改。

本申请人已发现，χ≥0.5的温度比例χ是特别有利的，当被部分加热的气体使用时，例如当在入口温度T

图7a和7b以及8a和8b示出根据本申请人的图2的接收器25的数学建模在根据图2的接收器中的不同的运行参数。所述系统利用如今最准确的方式来建模，即“光谱逐线(LBL)光子蒙特卡洛光线追踪”(“Spectral line-by-line (LBL) photon Monte Carloraytracing”)，其中，吸收系数来自HITEMP2010光谱学数据库。建模了一种接收器，所述接收器的吸收空间具有15.96m的直径和15.96m的高度，并且所述开口3具有11.28m的直径。由此得到200m

图7a和7b借助图表60和65示出在所述接收器20(图2)的运行中沿着其纵向轴线的温度走向，从所述开口3出发：在竖直轴上绘入以开尔文表示的温度，在水平轴上绘入所述开口3的距离。图表60(图6a)示出带有1000K的入口温度T

由于在运行中起加热作用的壁，得到在所述传输热的介质(此处是水蒸气)中的带有在所述吸收器空间26的边缘处提高的温度的温度分布，从而在所述吸收器空间26中的确定的横截面处在所述边缘处(在所述壁处)(温度曲线61或66)存在最高的温度，并且在中间、即在柱状的吸收器空间26的轴线位置处存在最低的温度(温度曲线62或67)。所述温度曲线63或68示出所述水蒸气在所述吸收器空间26的相应的横截面中的平均的温度。

除了用于根据图2和3的吸收式接收器的概念验证外，图7a和7b还示出这种接收器的根据图6的可行的实施方案。

图8a示出针对所述接收器20(图2)的效率的图表70。在水平轴上绘入所述出口温度T

图8b示出针对所述起吸收作用的表面27'的与所述出口温度T

在图8a、6b和8a、7b中所示出的情况根据所使用的建模也适用于带有更小尺寸的接收器20(图2)，但是在所述传输热的介质中的压力提高。

图8c示出针对所述接收器20(图2)的效率的图表80，但带有在所述开口3中的窗并且针对不同的尺寸。能看到针对根据对图6a、6b和7a、7b的描述的大尺寸的接收器20的效率，见曲线82。此外，能看到针对小尺寸的效率(所述吸收器空间26的直径和高度=1.596m，在所述开口3中的窗的直径=1.128 m，相当于1 m

根据图8a至c的图表也适用于根据图3的接收器。

在图3中示出了带有竖直地布置的轴线103的接收器100，其中于是，定日镜场的辐射通过布置在太阳能塔中的反射镜竖直向下地转向到位于地面附近的接收器100上，这种布置对于本领域技术人员来说已知为“向下辐射”(相反，定日镜场的辐射也可以通过反射镜或者通过定日镜本身竖直向上地转向，其中那么，接收器100位于太阳能塔上方)。如上所述，与根据图2的实施形式相反，传输热的介质现在并非通过接管或开口30在用于太阳辐射4的开口(或窗口)3的平面中，而是在入射的辐射4的方向上在该辐射的开口3之后被传输给吸收器空间28。由此实现可以把用于传输热的介质的相应的导入线路102布置得远离开口3，并且同时被简单保护。尤其在定日镜未顺畅地对准的情况下，会不利地危及根据图2的用于传输热的介质的位于开口3附近的接管或传输部位30，并且必须耗费地为了很高的能量输入而耐高温地构造，这在结构成本方面与根据本发明的接收器的简单性背道而驰。

此外尤其在竖直向下朝向的接收器100中，被传输通过吸收器空间28的流体流动相当均匀地构造，由此在吸收器空间28的高度上产生明显的温度层。在“向下辐射”布置的情况下，这在具体情况下，除了传输热的流体朝向吸收器的流速足够高外，还可以有助于在根据图9至12的流体中设置旋涡。

如上所述，在太阳能塔发电厂中，例如也采用如下构造方式：接收器布置在塔上面，并且斜向下地朝向，以便直接接收定日镜场的辐射。通过倾斜的朝向，产生了相应地倾斜布置的温度层，这些温度层能在传输热的流体中产生对流流动，该对流流动干扰温度层，因而也在吸收器27的区域中干扰所希望的均匀的温度。

根据本发明，因而根据图9的实施形式设置成，传输热的流体与其在吸收器空间28中产生的传输方向相切地予以传输，从而在加热区域中或者在吸收器空间28中沿传输方向朝向吸收器27引导的气体附加地围绕平行于传输方向的轴线103旋转。

图9示意性地示出倾斜地布置的接收器110的在其用于太阳辐射的开口3的一侧的视图，其中，可看到与轴线103相切地布置的用于传输热的介质的导入线路104，这些导入线路使得介质产生旋转，或者在朝向吸收器27流动的介质中产生旋涡。吸收器27在该图中通过开口或石英窗口3可看到，其中，为了附图的简明起见，介质流经吸收器(或者从旁边经过吸收器)的流动路径未绘出，而是仅仅用虚线示出出口接管106，介质从该出口接管离开接收器110。出口接管优选略微偏心地向上偏移，这与流动介质的旋涡相组合地在出口接管106之处在传输热的介质中产生稳定的温度。

结果，传输组件优选构造成使得在运行中，传输热的介质在沿传输方向进行的通过吸收器空间期间，至少部分地具有围绕吸收器空间的平行于传输方向的轴线127的旋涡，其中，传输组件具有用于介质的优选设置在吸收器空间上的入口开口，这些入口开口相对于吸收器空间的轴线以相同的旋涡方向切向地取向。

在此要说明，流动的旋转或者旋说涡也可以通过引导板材在吸收器空间28中产生，这由于设置的温度层优选在其冷区域中实现，并且因此仅不明显地提高根据本发明的接收器的成本。

图10至12示出了即使在倾斜的或水平的定位情况下为了高效率而构造的接收器120的细节。图10示出了接收器120的外部视图，图11a和b示出了该接收器的横剖视图，图12根据申请人的仿真示出了在其吸收器空间28中层的温度分布。为了附图的简明起见，也省去了接收器120的绝缘物及其承载的外部结构，本领域技术人员在具体情况下可以容易想到该结构。

图10示出了接收器120，带有其吸收器空间28、汇集空间33和出口接管121(对此也参见图2的视图)。还可看到用于冷的(T

图11a以剖面示出环形空间123，其中，该剖切平面也经过纵向地伸延通过吸收器空间28的轴向127以及经过导入线路124(也参见图10)。在此按比例地示出了环形空间123，同样示出了吸收器空间28的邻接区域以及用于太阳辐射的开口3或窗口3的位置。但如上所述，省去了绝缘物和承载结构，这里尤其省去了用于窗口3和环形空间123的绝缘物和承载结构。还示出了用于传输热的流体的布置在上游或入口侧的导入线路124。在下游或出口侧，环形空间123分成带有环形出口缝隙130的外环通道132和带有环形出口缝隙131的内环通道133。外通道132与吸收器空间28的轴线127同轴地并且与其壁138相邻地伸延，内通道133具有截锥形的配置，并且倾斜地朝向吸收器空间28的内部朝向。由此在壁138的区域中，仅以减小的或不再关键的程度形成流向吸收器的流量减小的一些区，其中，尽管略微较热的壁(参见图7和8的图表)，最终在吸收器之前沿着吸收器空间28的横截面产生均匀的温度层(为此也参见图12)。因而特别优选地，来自外通道132的流动分量平行于壁138伸延，其相对于壁130的角度优选小于或等于5度。在角度小于等于10度或15度时，始终都可以实现积极的效果。

环形通道132、133设有引导板材134、135(见图11b)，从而在出口缝隙130、131中形成用于传输热的介质的开口，并且给该介质附加地赋予了相对于轴线127切向的流动分量。由此，该介质以定向流动进入到吸收器空间28中，并且除了平行于轴线127的主要流动方向外，还具有相对于轴线127切向的(涡旋)流动方向。由此产生在该图中示范性地绘出的螺旋形的流动线136和137。结果，可以抑制尤其在倾斜的或水平的朝向情况下例如因温度所致的对流流动造成的对接收器120中的温度层的干扰。

图11b示出图11a的放大的截段，用于表明情况。尤其可看到引导板材134'或134''''以及定向流动136的分量，即在主要流动141方向上的分量和切向的分量142。

得到一种接收器，其中，传输组件具有用于传输热的介质的通入吸收器空间中的开口，这些开口与吸收器空间28的壁138相邻地布置，并且在主要流动方向上产生流入吸收器空间28中的流体的流动分量，其相对于壁138的斜度小于15度，优选等于或小于5度。根据申请人的认识，如此小的角度是必需的，以便在壁138的区域中避免朝向吸收器的流速减小的对于吸收器空间效率关键的区。

此外得到一种接收器，其中，传输组件具有用于传输热的介质的通入吸收器空间中的开口，这些开口产生了流入吸收器空间28中的流体的相对于吸收器空间28的轴线127切向的流动分量。

最后得到一种用于运行接收器的方法，其中，使得起红外吸收作用的气体在加热区域(26)的吸收器空间(28、53)中处于旋转，从而该气体在吸收器空间中具有围绕沿传输方向或主要流动方向伸延的轴线(127)的旋涡。

图12示出

▪ 吸收器空间的直径为0.8m，吸收器空间中的压力=1bar；

▪ T

▪ 穿过透明开口3的太阳辐射功率=250kW，开口直径：0.6m；

▪ 传输热的流体：水蒸气；

▪ 用灰色气体加权总和(WSGG)模型建模的水蒸气光谱辐射特性和用离散坐标(DO)方法求解的辐射；

▪ 黑壁，ε

▪ 重力竖直向下朝向(水平的接收器)；

▪ 流入吸收器空间中的流体的角度：45度。

环形通道132中的流入流体的角度是定向流动136与图11b的主要流动141的方向之间的角度。如上所述，环形通道133具有截锥形的配置，也就是说，其位于下游的端部是圆形的。从该环形通道流入吸收器空间中的流体的角度类似于其流动方向相对于在该圆上的切线的角度。

在此，为了仿真，假定了在该区域中在光学开口3与吸收器空间28的壁138之间简化的几何形状：在出口缝隙130和131之间的中间空间(图11a和b)用截锥形的壁区域150予以代替。

仿真产生1862ºK的出口温度T

已表明，尽管尤其通过被吸收器27的辐射一同加热的热壁138引起的复杂的热力学条件和尤其通过由温度差和梯度产生的对流引起的复杂的流动技术的条件，仍存在温度层，其中，温度从开口3至出口接管121持续增加，结果是，通过开口3的减小效率的反射可以减少。还有说明，本领域技术人员可以针对具体情况来适当地确定吸收器空间中的流体的流入方向或漩涡或围绕延伸穿过该吸收器空间的轴线的旋转，同样可以确定出口接管的地点(根据图2和3至6居中，或者根据图9和10偏移)。如果例如在其它参数(例如上面的仿真的那些参数)的情况下可以产生最佳的漩涡，则出口接管也可以在水平朝向时居中地布置。相反，比较弱的或者并非最佳的漩涡与出口接管的偏移位置的组合可以产生所希望的温度层。

因此，根据申请人的认识，可以轻易地调整接收器20的尺寸和吸收式接收器的根据本发明的全部实施形式的尺寸，其中，对于相仿的高效率或相仿的温度情况，在尺寸减小时，压力必须以相同的比例增大，在此例如在减小十倍时，压力减弱十倍。然而，随着传输热的气体中的压力升高，效率趋向于略微超比例地提高。图7c中示出了针对10bar压力的情况。在具体情况下，本领域技术人员可以设置在2和20bar之间、特别优选在5和15bar之间、并且完全特别优选—如上所述—10bar的过压。

在根据图3至10的仿真的实施形式中，χ处于>0.9的范围内，因为在平面的且光滑的吸收表面上的对流很小。需要说明，对流原则上使得吸收器略微冷却，因而适合于降低从开口3出来的反射所致的减小效率的损失，即提高接收器的效率。然而，增强的对流导致在流动气体中的压力损失增多(这又降低了效率)，以及导致吸收器的构造成本提高。在具体情况下，本领域技术人员可以确定吸收与对流之间的最佳比例，即在χ≥0.3的范围内确定

根据申请人的认识，如所述，χ=0.3的值就已经导致本发明的接收器的简单的设计，并且效率等于(或者高于)按照对流原理设计的已知接收器的效率。

因为对于进入吸收器空间中的尽量强的黑体辐射来说，吸收器的高温是有利的，但吸收器空间的侧壁也是有利的，所以省去了全部种类的冷却剂尤其冷却通道—如在根据现有技术的接收器中设置的那样—壁中的冷却通道或者吸收器中的确保对流的冷却通道。得到了一种接收器，其中，吸收器空间的和/或吸收器的壁没有冷却剂尤其冷却通道。这里当然并不包括用于接收器的特殊运行状态的冷却剂，比如在本质上与按照规定运行不符的故障情况下的紧急冷却系统。因而得到了一种接收器，其中，吸收器空间的和/或吸收器的壁没有用于按照规定运行的冷却剂。

在另一种在图中未示出的实施形式中，所述吸收器和在所述接收器25(图2)中一样相对于所述光学的开口3布置并且形成所述吸收空间28的壁区域(图2)。然而，区别于所述接收器25，所述吸收器不设有用于所述传输热的介质的穿流开口，而是对于所述传输热的介质而言至少部分地气体密封地构造，从而被加热的气体在所述吸收器的高度上径向地从所述吸收空间中流出。由此，再一次简化所述吸收器的结构，所述比例χ能够被升高到比0.3更高的值。

本领域技术人员能够通过优化根据图2的实施形式、或通过将所述实施形式与其他所描述的特征(根据图4的吸收器51的附加的区段54，根据在图中未示出的实施形式的玻璃板等)相组合来使所述比例χ的值从≥0.3升高到≥0.4或≥0.5或≥0.6或≥0.7或甚至升高到≥0.8。

图13示出一种用于运行根据本发明的优选空间式接收器的方法的步骤。在第一步骤80中，选择适合的接收器，例如带有根据图2的结构的接收器，所述接收器具有能通过太阳光加热的吸收器，通过传输装置将气态的传输热的介质朝向所述吸收器引导，以便为了热传输通过所述吸收器加热所述介质。

在第二步骤81中，将在红外范围内起吸收作用的气体、尤其是异极气体或如下气体之一：CO

在第三步骤82中，如此调整所述接收器的运行参数，使得在所述接收器的运行中，通过在所述吸收器之前的吸收引起的、所述传输热的介质的温度升高相对于通过所述吸收和在所述吸收器处的对流所实现的温度升高的比例χ为≥0.3。

在第四步骤83中，将所述接收器置于运行中并且以参数χ≥0.3运转。

得到一种用于运行接收器的方法，所述接收器带有用于加热传输热的介质的加热区域，和用于传输所述介质穿过所述加热区域的传输组件，其中，在所述加热区域中设置有用于太阳的辐射的开口和布置在太阳的入射的辐射的路径中的、吸收所述辐射的吸收器，并且其中，将在所述红外范围的频带中起吸收作用的气体设置作为传输热的介质，该气体在加热区域的具有开口的一端被传输给加热区域，在与经由开口入射的太阳辐射共同的方向上，穿过该加热区域被引导朝向加热区域的具有吸收器的另一端，并且在那里才从该加热区域中排出，并且如此调整所述接收器的运行参数且如此选择所述气体，使得所述气体的温度在传输通过所述加热区域(向着所述吸收器)期间通过吸收辐射而如此增加，使得通过吸收辐射所实现的温度增加(T

在一种实施形式中，所述比例χ≥0.3关联于仅对吸收器辐射的吸收，从而温度在传输通过所述加热区域期间通过吸收所述吸收器的辐射而如此增加，使得通过对所述吸收器的辐射的吸收所实现的温度增加(T3-T2)相对于通过对所述吸收器的辐射的吸收和在所述吸收器处的对流的总温度增加(T4-T2)的比例χ为≥0.3。

本领域技术人员能够在具体的情况中将所述比例χ≥0.3关联于仅对所述吸收器辐射32、55的吸收或关联于对包括对传播通过所述吸收空间28、57(图2和4)的太阳辐射4的红外份额的吸收在内的吸收器辐射的吸收。

优选地，在此将异极气体、进一步优选地CO

本领域技术人员然后能够如此修改根据本发明的方法，使得所述比例χ等于或大于0.4、或0.5或优选地等于或大于0.7、特别优选地等于或大于0.8。

在一种实施形式中，根据本发明的方法能够如此构造，使得所述气体被引导穿过所述吸收器。备选地，能够设置成，所述气体从旁边引导经过所述吸收器。

图14示出根据本发明的用于接收器、例如根据图2至4的接收器的制造方法的步骤，其中，在步骤87中，将所述吸收器构造为带有减少的对流的黑体辐射组件并且相应地设置与所述吸收器共同作用的吸收器空间，以便能够将热传递到所述传输热的气体上。在这之后，在步骤88中将在所述红外范围的频带中起吸收作用的气体作为传输热的气体与所述吸收器空间的尺寸如此一起设置，使得能够限定所述接收器的预定的运行状态，在所述运行状态中，所述传输热的气体的通过对所述吸收器的黑体-(红外)辐射的和太阳的红外份额的吸收所实现的温度增加相对于通过所述吸收和在所述吸收器处的对流所实现的温度增加处于≥0.3的比例χ中。

得到一种用于如下接收器的制造方法，所述接收器带有用于加热传输热的介质的加热区域，和用于传输所述介质穿过所述加热区域额传输组件，其中，在所述加热区域中设置有用于太阳光的光学的开口和布置在太阳光的入射的路径中的、吸收所述太阳光的吸收器，其突出之处在于，所述吸收器构造为带有减少的对流的黑体辐射组件，并且设置有与所述吸收器共同作用的吸收器空间，在所述红外范围的频带中起吸收作用的气体如此设置作为传输热的介质并且所述吸收器空间如此确定尺寸，使得在所述接收器的预定的运行状态下，可运动地穿流所述吸收空间的传输热的介质的温度通过吸收所述吸收器的红外辐射(和所述太阳辐射的红外份额)而增加，如此使得通过在所述吸收器空间中的吸收所实现的温度增加(T

优选地，在此将异极气体、特别优选地CO

在此进一步地，在本发明的一种实施形式中，将所述比例χ调整为等于或大于0.4、优选地0.5、特别优选地0.6、完全优选地0.7和最优选地0.8。

最终，在另一种实施形式中，在所述吸收器空间中能够设置有构造为带有减少的对流的黑体辐射组件的次级吸收器，并且进一步优选地所述接收器设计为空间式接收器。