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WO2024056658A1 - Solar-thermal module - Google Patents

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Publication number
WO2024056658A1
WO2024056658A1 PCT/EP2023/075004 EP2023075004W WO2024056658A1 WO 2024056658 A1 WO2024056658 A1 WO 2024056658A1 EP 2023075004 W EP2023075004 W EP 2023075004W WO 2024056658 A1 WO2024056658 A1 WO 2024056658A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar thermal
heat transfer
transfer medium
thermal module
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/075004
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Hueck
Robert HILLEKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority to AU2023339788A priority Critical patent/AU2023339788A1/en
Priority to CN202380065094.8A priority patent/CN120112763A/en
Priority to EP23771820.0A priority patent/EP4587759A1/en
Publication of WO2024056658A1 publication Critical patent/WO2024056658A1/en
Priority to MX2025002737A priority patent/MX2025002737A/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/80Accommodating differential expansion of solar collector elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/10Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
    • F24S70/16Details of absorbing elements characterised by the absorbing material made of ceramic; made of concrete; made of natural stone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/60Details of absorbing elements characterised by the structure or construction
    • F24S70/65Combinations of two or more absorbing elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to a solar thermal module for the absorption of concentrated solar radiation for heating a heat transfer medium flowing inside the module.
  • the present invention further relates to a solar thermal receiver comprising the solar thermal modules according to the invention.
  • the present invention also relates to a method for using the solar thermal receiver.
  • Solar thermal energy is basically a well-known area and appropriate solutions have been discussed for many years to efficiently generate energy from solar radiation. Nevertheless, practical problems question the widespread use of solar thermal tower systems, for example.
  • solar thermal tower systems include a tower, a solar thermal receiver, which is arranged in the upper area of the tower and heats a heat transfer medium there, and a large number of heliostats arranged on the floor, which are aligned in such a way that their mirrors reflect the solar radiation to the receiver.
  • the concentrated solar radiation is converted into heat and transferred to the heat transfer medium.
  • the heated heat transfer medium is then fed to a suitable heat consumer or a heat storage device for later use.
  • the patent EP 2 520 872 B1 discloses, in particular in FIG. 4, a solar thermal module which is used as a solar thermal receiver comprising several solar thermal modules similar to EP 2 520 872 B1, FIG should be able to be. Due to the special shape of the outer surface with elevations and depressions, such receivers promise higher efficiency than conventional receivers for heating a heat transfer medium with a smooth outer surface.
  • the cold heat transfer medium becomes namely, inside such a special solar thermal module, it is directed directly to its respective elevation and thus cools it particularly effectively.
  • the heat transfer medium then flows inside the module towards the depressions on the outer surface, is heated further and finally leaves the respective solar thermal module.
  • the present invention relates to a solar thermal module suitable for use as a component of a solar thermal receiver for the absorption of solar radiation for heating a heat transfer medium flowing inside the solar thermal module with the following features, wherein the solar thermal module has an absorption region for solar radiation, wherein the absorption region has an outer surface, wherein the outer surface of the absorption region is essentially convex in the form of a cap, the absorption region being impermeable to solar radiation, the solar thermal module being suitable for being connected to a heat transfer medium supply channel, from which the heat transfer medium enters the solar thermal module , wherein the solar thermal module is adapted so that the supplied heat transfer medium flows through the solar thermal module through at least one inner tube, the heat transfer medium inside the solar thermal module first being guided to the top of the absorption area, wherein the heat transfer medium is guided from the tip of the absorption region inside the solar thermal module along the remaining absorption region, wherein the solar thermal module is adapted so that the heat transfer medium leaves through an outlet into a heat transfer medium discharge channel,
  • the solar thermal modules according to the invention provide a higher thermal efficiency.
  • the solar thermal modules according to the invention are particularly effective in absorbing focused solar radiation. Such focused solar radiation is provided, for example, by using heliostats, whereby the solar radiation from large areas can be concentrated onto the solar thermal modules of solar thermal receivers according to the invention.
  • absorption area in the sense of the present invention refers to the area of the solar thermal module which is adapted to be protected from the sun on its outside. heated by internal radiation and cooled on its inside by the heat transfer medium.
  • tip of the absorption region in the sense of the present invention refers to the end of the solar thermal module, which is opposite the inflow end of the solar thermal module, which is adapted so that the heat transfer medium flows into the solar thermal module through the inflow end.
  • substantially convex outer surface of the absorption region in the sense of the present invention means that the outer surface of the absorption region of the solar thermal module essentially has a convex shape.
  • the present invention relates to a solar thermal receiver comprising a plurality of solar thermal modules according to the invention, a heat transfer medium supply channel and a heat transfer medium discharge channel, the heat transfer medium supply channel being connected to the plurality of solar thermal modules, with a part of the heat transfer medium discharge channel being connected through an outer tube the large number of solar thermal modules is formed.
  • the present invention relates to a method for obtaining thermal energy from solar radiation, wherein solar radiation is absorbed by means of a large number of solar thermal modules according to the invention and the heat of which is transferred into a heat transfer medium, the heat transfer medium being guided from the large number of solar thermal modules into a heat transfer medium discharge channel , wherein the heat transfer medium is passed from the heat transfer medium discharge channel into at least one heat consumer and/or into at least one heat storage, wherein the heat transfer medium is passed from the at least one heat consumer and/or the at least one heat storage into the heat transfer medium supply channel, wherein the heat transfer medium is fed from the heat transfer medium supply channel again into the A large number of solar thermal modules are conducted.
  • Fig. 1 represents a schematic view of a solar thermal tower system.
  • FIG. 2 shows a sectional view through a single solar thermal module according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 shows a partial view of the vertical support structure of the solar thermal module with webs and bays according to advantageous embodiments of the present invention, as is also integrated, for example, in the solar thermal module according to the invention shown in Figure 2.
  • the present invention relates to a solar thermal module as described above.
  • the solar thermal module comprises a base plate B and a guide B, the base plate B and the guide B being suitable for forming lateral boundaries of the heat transfer medium discharge channel, the guide B having a base plate C is connected, the solar thermal module each having an articulated connection on a support surface between the base plate B and an outer tube and on a support surface between the guide B and the outer tube. It was found that with such embodiments of the solar thermal module according to the invention there is a vertical height offset in the heat transfer medium discharge channel between its rear wall as base plate B and its front wall as base plate C and the associated guide B in the area of the outer tube passing through can be balanced very effectively.
  • the term “articulated connection” in the sense of the present invention is to be understood as a movable connection between at least two rigid bodies.
  • the solar thermal module has a vertical and horizontal inner support structure on the side illuminated by solar radiation, the inner support structure consisting of a base plate C and a guide B and a flange screwed thereto, the base plate C is mechanically decoupled from the guide B and the flange by guiding several webs of the base plate C distributed over the circumference into indentations in the guide B. It was found that for typical applications, noticeable mechanical stresses can build up in the solar thermal module.
  • connection between the heat transfer medium supply channel and the inside of the tip of the absorption region consists of at least two pipes, the at least two pipes being connected to one another in an articulated manner.
  • the connection between the heat transfer medium supply channel and the inside of the tip of the absorption region consists of at least two pipes, the at least two pipes being connected to one another in an articulated manner.
  • a base plate A, an inner tube A and an inner tube B preferably all components which are adapted to conduct the heat transfer medium inside the solar thermal module to the tip of the absorption area, consist of metallic materials and include a cap Cooling elements, a guide A, a flange, a base plate C with cooling elements, a guide B, an outer tube and a base plate B, preferably all components which are adapted to direct the heat transfer medium inside the solar thermal module away from the tip of the absorption area, made of ceramic materials consist.
  • a structure has proven to be advantageous in order to minimize the mechanical stresses that occur as a result of the specific structure.
  • the aforementioned combination of materials allows the thermal stresses to be kept low during operation of the solar thermal module in a very simple manner.
  • the inner tube B consists of at least one ceramic material.
  • a base plate A and an inner tube A preferably all components which are adapted to conduct the heat transfer medium inside the solar thermal module up to the direction of the tip of the absorption area consist of metallic materials and wherein an inner tube B, a cap with cooling elements, a guide A, a flange, a base plate C with cooling elements, a guide B, an outer tube and a base plate B, preferably all components which are adapted to direct the heat transfer medium inside the solar thermal module up to the tip of the absorption area and then away from the tip of the absorption area, consist of ceramic materials.
  • Such a structure has proven to be advantageous in order to minimize the mechanical stresses that occur as a result of the specific structure and at the same time to provide increased resistance to thermal loads at this point in particular. This provides a particularly advantageous embodiment for applications subject to high thermal and mechanical stress.
  • cooling elements there are a plurality of cooling elements on a base plate C, the cooling elements each adjoining a guide B at a small distance, the base plate C and the guide B forming a flow channel for the heat transfer medium, whereby the solar thermal module has a flow channel for the heat transfer medium, the surfaces of the base plate C and the guide B being geometrically designed in such a way that the free cross-sectional area of the flow channel continuously reduces in the direction of flow.
  • small distance means that the tips of the cooling elements reach close to the surface of the guide B facing them, preferably as close as possible, but still retain a sufficiently large distance so that they are at the maximum possible Do not hit the guide B due to thermal expansion without causing impermissibly high pressure forces on the cooling elements.
  • the maximum possible thermal expansion results consists of the maximum possible temperature differences of the base plate C, the cooling elements and the guide B.
  • the solar thermal module each of which comprises a screw and a nut, the screw having a head, the head of the screw having at least one indentation in the longitudinal direction, preferably is provided all around with indentations, wherein next to the head of the screw, for example, there is a holding bay on the flange, and wherein the at least one indentation and the holding bay are suitable for receiving a locking pin.
  • the solar thermal module also includes the locking pin on the screw arranged inside.
  • the screw connections also include a safety pin. Such a locking pin prevents accidental rotation of the screw in a simple and reliable manner.
  • the solar thermal module has a base plate C, wherein the base plate C has at least one attachment for adjacent solar thermal modules, the at least one attachment being adapted such that the heat transfer medium is guided along under the at least one attachment the heat transfer medium leaves the solar thermal module.
  • the heat transfer medium already has a very high temperature when used at this point, it was found that the cooling effect that can be achieved here is very advantageous in typical applications.
  • the attachments of the neighboring solar thermal modules can Dule heat up very strongly, so that the cooling mentioned increases the area of application again without any noticeable additional effort.
  • the solar thermal module comprises a flange, an inner tube B, a guide A and a cap, wherein the inner tube B, the guide A and the cap are each fastened to the flange by means of Ba onett fasteners.
  • the inner tube B, the guide A and the cap are each fastened to the flange by means of Ba onett fasteners.
  • the present invention relates to a solar thermal receiver as described above.
  • the present invention relates to a method as described above.
  • the heat transfer medium is passed into at least one heat consumer, wherein the at least one heat consumer comprises at least one heat exchanger.
  • the at least one heat exchanger is a steam boiler and/or a preheater of a steam boiler.
  • steam boilers and preheaters can be used in steam turbines. It was found that renewable energy can be used very efficiently for industrial applications, such as steam turbines in particular.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a solar thermal tower system 1.
  • the solar thermal tower system 1 comprises a heat transfer medium circuit 2, through which a heat transfer medium, which is presently gaseous, is passed, in which for example air.
  • a compressor 3 that compresses the heat transfer medium
  • a solar thermal receiver 4 according to an embodiment of the present invention, which is supplied with the heat transfer medium compressed by the compressor 3 via a heat transfer medium supply channel 5, for example in the form of a pipeline, a heat transfer medium discharge channel 6, for example in the form of a pipeline, a heat consumer 8, for example in the form of a waste heat steam generator, and optionally a heat storage 7, which can be designed as a solid heat storage. From the heat consumer 8 and the heat storage 7, the heat transfer medium can then be directed back to the compressor 3 via a further connecting line 9, provided that the heat transfer medium circuit 2 is designed to be closed at this point.
  • the solar thermal tower system 1 further comprises a tower 10, in the upper region of which the solar thermal receiver 4 is arranged, and a plurality of heliostats 12 arranged on the floor 11, which are positioned around the tower 10 in the form of a ring or ring segment.
  • the heliostats 12 are arranged and aligned in such a way that they reflect the solar radiation 13 and thus concentrate it as concentrated solar radiation 14 on the solar thermal receiver 4.
  • the heliostats 12 are motor-tracked in at least two axes of the sun.
  • the gaseous heat transfer medium is compressed using the compressor 3 and fed to the solar thermal receiver 4 via the heat transfer medium supply channel 5.
  • the heliostats 12 bundle and concentrate the solar radiation 14 onto the solar thermal receiver 4, through which the heat transfer medium flows.
  • the heat transfer medium is heated to temperatures in the range of several hundred degrees Celsius.
  • the heated heat transfer medium is then guided via the heat transfer medium discharge channel 6 in the direction of the heat consumer 8 or in the direction of the heat storage 7, where the heat medium releases its heat and is cooled down accordingly.
  • the cooled heat transfer medium can then be directed back to the solar thermal receiver 4 via the connecting line 9 and the heat transfer medium supply channel 5, provided that the circuit between the heat consumer 8, heat storage 7 and compressor 3 is closed.
  • FIG 2 shows a portion of the solar thermal receiver 4 shown in FIG Base plate C 37 is aligned vertically so that the absorption region 30 faces the solar radiation 14 reflected from the ground at a suitable angle. Viewed from the direction of solar radiation 14, the absorption region 30 of the solar thermal module 15 is convex in its center and concave at its edges.
  • a solar thermal module 15 each comprises a channel-shaped continuation of the heat transfer medium supply channel 5 and the heat transfer medium discharge channel 6 in the interior of the solar thermal receiver 4 formed from many modules 15.
  • the base plate A 31 forms the outer side of the continuation of the heat transfer medium supply channel 5.
  • the inner side of this heat transfer medium supply channel 5 is omitted in the solar thermal receiver 4, provided that it is completely cylindrical or it is not shown in Figure 2 for a design that is not completely cylindrical, since it is irrelevant for the representation of the invention.
  • the base plate B 33 and the base plate C 37 form the side walls of the heat transfer medium discharge channel 6 inside the solar thermal receiver 4, which becomes an annular channel when the design is completely cylindrical and forms a ring segment when the design is not completely cylindrical.
  • the cold heat transfer medium enters from the heat transfer medium feed channel 5 into the inner tube A 48 of each individual solar thermal module 15, then flows through the inner tube B 47 and is thus directed to the inside of the tip of the absorption region 30.
  • the outside of the absorption region 30 consists of the cap 44 and the base plate C 37, both of which are strongly heated by the concentrated solar radiation 14 and release the heat absorbed in the process to the heat transfer medium flowing along their insides.
  • the cap 44 has a large number of cooling elements 45 on its inside, which adjoin the guide A 46 and the outside of the flange 40 at a short distance, while the base plate C 37 has a number of cooling elements 38 on its inside adjoin the guide B 36 at a short distance, which in its entirety forms the flow channel of an individual module 15 for heating the heat transfer medium.
  • the heated heat transfer medium exits through a circumferential gap between base plate C 37 and guide B 36, whereby it reaches the common heat transfer medium discharge channel 6 of all solar thermal modules 15 connected in parallel.
  • the inner tube A 48 is connected on its inlet side to a retaining nut 52, which biases a spring element 51.
  • the compressive force of the spring element 51 is directed into the base plate A 31 via the sleeve 50.
  • the spring element 51 causes a tensile force on the inner tube A 48 via the retaining nut 52.
  • a collar located thereon introduces a corresponding pressure force into the outer tube 4 9.
  • This compressive force is introduced from the outer tube 49 into the base plate B 33 with a collar located thereon via an articulated support surface 34, which is supported on the base plate A 31 via spacers 32. This closes the force flow generated by the pre-stressed spring element 51.
  • the outer tube 49 which is held with the help of the spring force of the spring element 51, also has a collar on its side facing the absorption region 30, which can move in an articulated manner in the support surface 35 of the guide B 36.
  • the articulated connection of the outer tube 49 with the base plate C 37 and with the other components in the absorption area 30 is achieved by the mentioned collar of the outer tube 49 being surrounded by the guide B 36 and the flange 40.
  • the guide B 36 and the flange 40 are pulled together with several screw connections distributed over the circumference, each consisting of a screw 41 and a nut 39, so that they enclose the mentioned collar of the outer tube 49.
  • the articulated support surfaces 34 and 35 make it possible to vertically offset the height of the two side walls of the heat transfer medium discharge channel 6.
  • the head of the screw 41 is positively secured against rotation with the help of the locking pin 42.
  • a cover 43 located on the inner tube B 47 holds this locking pin 42 in position in a form-fitting manner and thus prevents it from accidentally falling out.
  • the nut 39 is also positively secured against rotation in its respective holding bay of the guide B 36.
  • the inner tube B 47, the guide A 46 and the cap 44 are each attached to the flange 40 using bayonet fasteners.
  • the heat transfer medium is passed from the relatively cold heat transfer medium supply channel 5 through the inner tube A 48 and thus through the hot heat transfer medium discharge channel 6 in order to cool the absorption region 30 after flowing through the inner tube B 47.
  • This cooling effect would be significantly reduced if the heat transfer medium was already flowing through the heat transfer medium as it flowed through the inner pipe A 48.
  • dium removal channel 6 is very heated. Therefore, this bushing is formed in a clamshell form with the inner tube A 48 and the outer tube 49, which improves the efficiency of the solar thermal module 15.
  • the thermal expansion of the materials is typically advantageous to take the thermal expansion of the materials into account.
  • different temperatures arise in the components through which the cold heat transfer medium flows compared to the components around which the hot heat transfer medium flows.
  • metallic materials have a high thermal expansion
  • the thermal expansion of ceramic materials is low. Therefore, if metallic materials are exposed to a small temperature change and ceramic materials are subjected to a high temperature change, then similar absolute thermal expansions result for the metallic and ceramic components, which enables a construction with lower thermal stresses overall.
  • the base plate A 31, the inner tube A 48 and the inner tube B 47 are made of metallic materials.
  • the inner tube B 47 was made from at least one ceramic material, which is typically advantageous for many applications due to the higher thermal load capacity.
  • the cap 44 with the cooling elements 45, the guide A 46, the flange 40, the base plate C 37 with the cooling elements 38, the guide B 36, the outer tube 49 and the base plate B 33 are also made of ceramic materials.
  • the supply of the cold heat transfer medium from the heat transfer medium supply channel 5 to the entry into the interior of the cap 44 is essentially carried out with two separate components, namely the inner tube A 48 and the inner tube B 47.
  • the connection between these two inner tubes is made movable by the respective connection to the outer tube 49 and to the flange 40, because the outer tube 49 is movably mounted between the guide B 36 and the flange 40.
  • FIG. 3 shows a partial view of the vertical support structure of the solar thermal module 15 with webs and bays according to advantageous embodiments of the present invention, as is also integrated, for example, in the solar thermal module according to the invention shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 shows four webs 70 without the seals 73 on the right and four webs 70 with the seals 73 on the left.
  • the bores 72 serve as a passage for the screw connection shown in FIG. 2, each consisting of screw 41 and nut 39, with the help of which the webs 70 are separated from the guide B 36 and The flange 40 is enclosed and thus held in position.
  • the external base plate C 37 has a significantly higher temperature than the internal guide B 36 and the flange 40. Due to the mechanical decoupling shown in FIG. 3, the base plate C 37 can expand unhindered to a greater extent than the guide B 36 and the flange 40, without the necessary mechanical connection between these three components being lost in the axial direction.
  • Figure 4 shows a partial view for securing a screw head against rotation according to advantageous embodiments of the present invention, as is also integrated, for example, in the solar thermal module shown in Figure 2.
  • the head of the screw 41 is provided with indentations 91 all around in the longitudinal direction.
  • the form-fitting anti-twist protection of the screw 41 is achieved by inserting a locking pin 42 into the holding bay 90 and at the same time into an indentation 91 on the head of the screw 41.

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Abstract

The invention relates to a solar-thermal module as part of a solar-thermal receiver with a high level of thermal efficiency for the absorption of solar radiation for heating a heat carrier medium flowing inside each solar-thermal module. The invention also relates to a solar-thermal receiver comprising the solar-thermal modules according to the invention. The invention further relates to a method for using the solar-thermal receiver.

Description

Beschreibung Description

Solarthermisches Modul Solar thermal module

Die vorliegende Erfindung betrifft ein solarthermisches Modul für die Absorption von konzentrierter Sonnenstrahlung zur Erhitzung eines im Innern des Moduls strömenden Wärmeträgermediums. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen solarthermischen Receiver umfassend die erfindungsgemäßen solarthermischen Module. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verwendung der solarthermischen Receiver. The present invention relates to a solar thermal module for the absorption of concentrated solar radiation for heating a heat transfer medium flowing inside the module. The present invention further relates to a solar thermal receiver comprising the solar thermal modules according to the invention. The present invention also relates to a method for using the solar thermal receiver.

Die Solarthermie ist grundsätzlich ein bekanntes Gebiet und seit vielen Jahren werden entsprechende Lösungen diskutiert, um Energie aus der Sonnenstrahlung effizient zu gewinnen. Dennoch stellen praktische Probleme die breite Anwendung von beispielsweise solarthermischen Turmanlagen in Frage. Derartige solarthermische Turmanlagen umfassen einen Turm, einen solarthermischen Receiver, der im oberen Bereich des Turms angeordnet ist und dort ein Wärmeträgermedium erhitzt, sowie eine Vielzahl von am Boden angeordneten Heliostaten, die derart ausgerichtet werden, dass ihre Spiegel die Sonnenstrahlung zu dem Receiver reflektieren. In dem Receiver wird die konzentrierte Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt und auf das Wärmeträgermedium übertragen. Das erwärmte Wärmeträgermedium wird dann einem geeigneten Wärmeverbraucher bzw. einem Wärmespeicher zur späteren Verwendung zugeführt. Solar thermal energy is basically a well-known area and appropriate solutions have been discussed for many years to efficiently generate energy from solar radiation. Nevertheless, practical problems question the widespread use of solar thermal tower systems, for example. Such solar thermal tower systems include a tower, a solar thermal receiver, which is arranged in the upper area of the tower and heats a heat transfer medium there, and a large number of heliostats arranged on the floor, which are aligned in such a way that their mirrors reflect the solar radiation to the receiver. In the receiver, the concentrated solar radiation is converted into heat and transferred to the heat transfer medium. The heated heat transfer medium is then fed to a suitable heat consumer or a heat storage device for later use.

Beispielsweise die Patentschrift EP 2 520 872 Bl offenbart insbesondere in deren Figur 4 ein solarthermisches Modul, welches als solarthermischer Receiver umfassend mehrere solarthermische Module ähnlich EP 2 520 872 Bl, Figur 2, in entsprechenden Anlagen ähnlich EP 2 520 872 Bl, Figur 1, eingesetzt werden können soll. Aufgrund der besonderen Form der Außenoberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen versprechen solche Receiver einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Receiver zur Erhitzung eines Wärmeträgermediums mit einer glatten Außenoberfläche. Das kalte Wärmeträgermedium wird nämlich im Innern eines solchen besonderen solarthermischen Moduls direkt zu dessen jeweiliger Erhebung geleitet und kühlt diese damit besonders wirksam. Anschließend strömt das Wärmeträgermedium im Innern des Moduls in Richtung der Vertiefungen der Außenoberfläche, wird dabei weiter erhitzt und verlässt schließlich das jeweilige solarthermische Modul. Auf den Außenoberflächen der Erhebungen wird nicht absorbierte solare Wärme nicht vollständig in die Umgebung abgestrahlt und ginge damit verloren, sondern strahlt zum Teil auf die jeweils angrenzenden Erhebungen, so dass auch ein Teil dieser Wärme vom Wärmeträgermedium aufgenommen und abgeführt werden kann . For example, the patent EP 2 520 872 B1 discloses, in particular in FIG. 4, a solar thermal module which is used as a solar thermal receiver comprising several solar thermal modules similar to EP 2 520 872 B1, FIG should be able to be. Due to the special shape of the outer surface with elevations and depressions, such receivers promise higher efficiency than conventional receivers for heating a heat transfer medium with a smooth outer surface. The cold heat transfer medium becomes namely, inside such a special solar thermal module, it is directed directly to its respective elevation and thus cools it particularly effectively. The heat transfer medium then flows inside the module towards the depressions on the outer surface, is heated further and finally leaves the respective solar thermal module. On the outer surfaces of the elevations, solar heat that is not absorbed is not completely radiated into the surroundings and would therefore be lost, but rather radiates partially onto the adjacent elevations, so that part of this heat can also be absorbed and dissipated by the heat transfer medium.

Praktisch jedoch zeigt sich, dass derartige solarthermische Module nicht zum Einsatz kommen, weil viele Details der technischen Umsetzung ungelöst sind. Dazu gehören z.B. der Ausgleich von Wärmedehnungen bei gleichzeitiger mechanischer Stabilität der Module, die geeignete Abdichtung der Strömungswege sowie die ausreichende Kühlung aller thermisch belasteten Bauteile. In practice, however, it turns out that such solar thermal modules are not used because many details of the technical implementation are unresolved. These include, for example, the compensation of thermal expansion while maintaining mechanical stability of the modules, the appropriate sealing of the flow paths and the adequate cooling of all thermally loaded components.

Daher besteht noch immer ein Problem darin, das Wärmeträgermedium mit einem geeigneten solarthermischen Modul ähnlich EP 2 520 872 Bl, Figur 4, so zu erhitzen, dass sich aufgrund der besonderen Form der Außenoberfläche eines aus mehreren Modulen aufgebauten solarthermischen Receivers ähnlich EP 2 520 872 Bl, Figur 2, ein besonders hoher Wirkungsgrad ergibt. Zu dieser besonderen Form der Außenoberfläche, die für einen hohen Wirkungsgrad erforderlich ist, gehört die Eigenschaft, dass das kalte Wärmeträgermedium die vordere Spitze des solarthermischen Moduls auf seiner Innenseite kühlen soll, um dann im Zuge seiner weiteren Erhitzung nach hinten abzuströmen. Hierfür muss das zuströmende kalte Wärmeträgermedium zwangsläufig durch den Strömungsbereich des heißen abströmenden Wärmeträgermediums hindurchgeführt werden. Insbesondere bestehen hierzu die Probleme, dass die heißen und kalten Zonen des solarthermischen Moduls ausreichend voneinander isoliert sein müssen, Wärmedehnungen adäquat ausgegli- chen werden und der Receiver dabei ausreichend mechanisch belastbar sowie hinreichend dicht sein muss. Dabei liegen große Temperaturdifferenzen im solarthermischen Modul vor, denn dessen Außenseite ist hoch konzentrierter Sonnenstrahlung ausgesetzt, während das zuströmende Wärmeträgermedium eine niedrige Temperatur und das abströmende Medium eine hohe Temperatur aufweist. Therefore, there is still a problem in heating the heat transfer medium with a suitable solar thermal module similar to EP 2 520 872 Bl, Figure 4, in such a way that due to the special shape of the outer surface of a solar thermal receiver made up of several modules similar to EP 2 520 872 Bl , Figure 2, results in a particularly high level of efficiency. This special shape of the outer surface, which is required for high efficiency, includes the property that the cold heat transfer medium should cool the front tip of the solar thermal module on its inside, and then flow away to the rear as it heats up further. For this purpose, the inflowing cold heat transfer medium must necessarily be guided through the flow area of the hot outflowing heat transfer medium. In particular, there are the problems that the hot and cold zones of the solar thermal module must be sufficiently insulated from each other and thermal expansion must be adequately compensated for. and the receiver must be sufficiently mechanically resilient and sufficiently tight. There are large temperature differences in the solar thermal module because its outside is exposed to highly concentrated solar radiation, while the inflowing heat transfer medium has a low temperature and the outflowing medium has a high temperature.

Diese und weitere Probleme werden durch die nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der ausführlichen Beschreibung. Diese Vorteile können genutzt werden, um eine Lösung an spezifische Bedürfnisse anzupassen oder weitere Probleme zu lösen. These and other problems are solved by the devices and methods described below. Further advantageous embodiments can be found in the dependent claims and the detailed description. These benefits can be used to tailor a solution to specific needs or to solve additional problems.

Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein solarthermisches Modul geeignet zur Nutzung als Bestandteil eines solarthermischen Receivers für die Absorption von Sonnenstrahlung zur Erwärmung eines im Innern des solarthermischen Moduls strömenden Wärmeträgermediums mit folgenden Merkmalen, wobei das solarthermische Modul einen Absorptionsbereich für Sonnenstrahlung aufweist, wobei der Absorptionsbereich eine Außenoberfläche aufweist, wobei die Außenoberfläche des Absorptionsbereichs im Wesentlichen konvex in Form einer Kappe ausgeformt ist, wobei der Absorptionsbereich für Sonnenstrahlung undurchlässig ist, wobei das solarthermische Modul geeignet ist an einen Wärmeträgermediumzuführkanal angeschlossen zu werden, von dem aus das Wärmeträgermedium in das solarthermische Modul eintritt, wobei das solarthermische Modul angepasst ist, dass das zugeführte Wärmeträgermedium das solarthermische Modul durch mindestens ein Innenrohr durchströmt, wobei das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls zunächst an die Spitze des Absorptionsbereichs geführt wird, wobei das Wärmeträgermedium von der Spitze des Absorptionsbereichs im Inneren des solarthermischen Moduls entlang des verbleibenden Absorptionsbereichs geleitet wird, wobei das solarthermische Modul angepasst ist, dass das Wärmeträgermedium durch einen Auslass in einen Wärmeträgermediumabführkanal verlässt, wobei das mindestens eine Innenrohr ein Innenrohr A umfasst, wobei ein Abschnitt des Innenrohrs A angepasst ist durch den Wärmeträgermediumabführkanal hindurch zu verlaufen, wobei der Abschnitt des Innenrohrs A von einem Außenrohr umschlossen ist, wobei das Außenrohr angepasst ist, einen Teil der Wandung des Wärmeträgermediumabführkanals zu bilden, wobei das solarthermische Modul mindestens ein Federelement im Kraftfluss zwischen dem Innenrohr A und dem Außenrohr aufweist, wobei das mindestens eine Federelement angepasst ist eine unterschiedliche Wärmedehnung von Innenrohr A und von Außenrohr auszugleichen, wobei das mindestens eine Federelement eine Federkraft aufweist, welche im Innenrohr A als Zugkraft und im Außenrohr als Druckkraft übertragen wird. According to one aspect, the present invention relates to a solar thermal module suitable for use as a component of a solar thermal receiver for the absorption of solar radiation for heating a heat transfer medium flowing inside the solar thermal module with the following features, wherein the solar thermal module has an absorption region for solar radiation, wherein the absorption region has an outer surface, wherein the outer surface of the absorption region is essentially convex in the form of a cap, the absorption region being impermeable to solar radiation, the solar thermal module being suitable for being connected to a heat transfer medium supply channel, from which the heat transfer medium enters the solar thermal module , wherein the solar thermal module is adapted so that the supplied heat transfer medium flows through the solar thermal module through at least one inner tube, the heat transfer medium inside the solar thermal module first being guided to the top of the absorption area, wherein the heat transfer medium is guided from the tip of the absorption region inside the solar thermal module along the remaining absorption region, wherein the solar thermal module is adapted so that the heat transfer medium leaves through an outlet into a heat transfer medium discharge channel, wherein the at least one inner tube comprises an inner tube A, wherein a Section of the inner tube A is adapted to run through the heat transfer medium discharge channel, the section of the inner tube A being enclosed by an outer tube, the outer tube being adapted to form part of the wall of the heat transfer medium discharge channel, the solar thermal module having at least one spring element in the force flow between the inner tube A and the outer tube, wherein the at least one spring element is adapted to compensate for different thermal expansion of the inner tube A and the outer tube, the at least one spring element having a spring force which is transmitted in the inner tube A as a tensile force and in the outer tube as a compressive force.

Es wurde beobachtet, dass eine derartige Konstruktion des solarthermischen Moduls eine deutliche Minimierung von Wärmespannungen ermöglicht. Ferner wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäßen solarthermischen Module einen höheren thermischen Wirkungsgrad bereitstellen . Besonders effektiv sind die erfindungsgemäßen solarthermischen Module bei der Absorption fokussierter Sonnenstrahlung. Solche fokussierte Sonnenstrahlung wird beispielsweise durch Verwendung von Heliosta- ten bereitgestellt, wodurch die Sonnenstrahlung aus großen Arealen auf die erfindungsgemäßen solarthermischen Module von solarthermischen Receivern gebündelt werden kann. It was observed that such a construction of the solar thermal module enables thermal stresses to be significantly minimized. It was also found that the solar thermal modules according to the invention provide a higher thermal efficiency. The solar thermal modules according to the invention are particularly effective in absorbing focused solar radiation. Such focused solar radiation is provided, for example, by using heliostats, whereby the solar radiation from large areas can be concentrated onto the solar thermal modules of solar thermal receivers according to the invention.

Der Begriff „Absorptionsbereich" im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet den Bereich des solarthermischen Moduls, welcher angepasst ist, um auf seiner Außenseite von der Son- nenstrahlung erhit zt und auf seiner Innenseite vom Wärmeträgermedium gekühlt zu werden . The term “absorption area” in the sense of the present invention refers to the area of the solar thermal module which is adapted to be protected from the sun on its outside. heated by internal radiation and cooled on its inside by the heat transfer medium.

Der Begriff „Spitze des Absorptionsbereichs'' im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet da s Ende des solarthermischen Moduls , welches dem Einströmende de s solarthermis chen Moduls gegenüberliegt , welches angepas st ist , das s durch das Einströmende das Wärmeträgermedium in das solarthermische Modul strömt . The term "tip of the absorption region" in the sense of the present invention refers to the end of the solar thermal module, which is opposite the inflow end of the solar thermal module, which is adapted so that the heat transfer medium flows into the solar thermal module through the inflow end.

Der Begriff „im We sentlichen konvexe Außenoberfläche de s Absorptionsbereichs" im S inne der vorliegenden Erfindung bezeichnet , das s die Außenoberfläche des Absorptionsbereichs des solarthermischen Moduls im Wesentlichen eine konvexe Form aufweist . Vorzugsweise weisen lediglich die verbindenden Bereiche der nebeneinander angeordneten Absorptionsbereiche nicht-konvexe Bestandteile auf . The term “substantially convex outer surface of the absorption region” in the sense of the present invention means that the outer surface of the absorption region of the solar thermal module essentially has a convex shape. Preferably, only the connecting regions of the absorption regions arranged next to one another have non-convex components on .

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen solarthermis chen Receiver umfa s send eine Vielzahl von erfindungsgemäßen solarthermischen Modulen , einen Wärmeträgermediumzuführkanal und einen Wärmeträgermediumabführkanal , wobei der Wärmeträgermediumzuführkanal mit der Viel zahl von solarthermischen Modulen verbunden i st , wobei ein Teil des Wärmeträgermediumabführkanals durch ein Außenrohr der Viel zahl von solarthermischen Modulen gebildet wird . According to a further aspect, the present invention relates to a solar thermal receiver comprising a plurality of solar thermal modules according to the invention, a heat transfer medium supply channel and a heat transfer medium discharge channel, the heat transfer medium supply channel being connected to the plurality of solar thermal modules, with a part of the heat transfer medium discharge channel being connected through an outer tube the large number of solar thermal modules is formed.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung thermischer Energie aus Sonnenstrahlung , wobei Sonnenstrahlung mittels einer Vielzahl an erfindungsgemäßen solarthermischen Modulen absorbiert und deren Wärme in ein Wärmeträgermedium überführt wird, wobei das Wärmeträgermedium aus der Vielzahl an solarthermischen Modulen in einen Wärmeträgermediumabführkanal geführt wird , wobei das Wärmeträgermedium von dem Wärmeträgermediumabführkanal in mindestens einen Wärmeverbraucher und/oder in mindestens einen Wärmespeicher geleitet wird, wobei das Wärmeträgermedium von dem mindestens einen Wärmeverbraucher und/oder dem mindestens einen Wärmespeicher in den Wärmeträgermediumzuführkanal geleitet wird, wobei das Wärmeträgermedium von dem Wärmeträgermediumzuführkanal erneut in die Vielzahl an solarthermischen Modulen geleitet wird. According to a further aspect, the present invention relates to a method for obtaining thermal energy from solar radiation, wherein solar radiation is absorbed by means of a large number of solar thermal modules according to the invention and the heat of which is transferred into a heat transfer medium, the heat transfer medium being guided from the large number of solar thermal modules into a heat transfer medium discharge channel , wherein the heat transfer medium is passed from the heat transfer medium discharge channel into at least one heat consumer and/or into at least one heat storage, wherein the heat transfer medium is passed from the at least one heat consumer and/or the at least one heat storage into the heat transfer medium supply channel, wherein the heat transfer medium is fed from the heat transfer medium supply channel again into the A large number of solar thermal modules are conducted.

Zur Vereinfachung des Verständnisses der Erfindung wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die angehängten Figuren verwiesen. Hierbei muss verstanden werden, dass die nachstehenden Details der Ausführungsformen nicht als Einschränkungen der vorliegenden Erfindung verstanden werden dürfen. Anstelle dessen stellen diese bevorzugte Ausführungsformen mit besonderen Vorteilen dar, welche zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen können. To simplify the understanding of the invention, reference is made to the following detailed description and the attached figures. It should be understood that the following details of the embodiments should not be construed as limitations of the present invention. Instead, these represent preferred embodiments with particular advantages which may serve to better understand the present invention.

Fig. 1 stellt eine schematische Ansicht einer solarthermischen Turmanlage dar. Fig. 1 represents a schematic view of a solar thermal tower system.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht durch ein einzelnes solarthermisches Modul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a sectional view through a single solar thermal module according to an embodiment of the present invention.

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht der vertikalen Tragstruktur des solarthermischen Moduls mit Stegen und Buchten gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie beispielsweise auch in dem in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen solarthermischen Modul integriert ist. Fig. 3 shows a partial view of the vertical support structure of the solar thermal module with webs and bays according to advantageous embodiments of the present invention, as is also integrated, for example, in the solar thermal module according to the invention shown in Figure 2.

Fig. 4 zeigt eine Teilansicht zur Verdrehsicherung eines Schraubenkopfes gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie beispielsweise auch in dem in Figur 2 dargestellten solarthermischen Modul integriert ist. Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein solarthermi sche s Modul wie voranstehend bes chrieben . 4 shows a partial view for securing a screw head against rotation according to advantageous embodiments of the present invention, as is also integrated, for example, in the solar thermal module shown in FIG. 2. According to one aspect, the present invention relates to a solar thermal module as described above.

Gemäß weiteren Aus führungsformen ist es bevorzugt , das s das solarthermische Modul eine Grundplatte B und eine Führung B umfa s st , wobei die Grundplatte B und die Führung B geeignet sind , seitliche Begrenzungen des Wärmeträgermediumabführkanals zu bilden , wobei die Führung B mit einer Grundplatte C verbunden ist , wobei da s solarthermi sche Modul j eweils eine gelenkige Verbindung an einer Auflagefläche zwischen der Grundplatte B und einem Außenrohr sowie an einer Auflagefläche zwischen Führung B und Außenrohr aufweist . Es wurde festgestellt , das s mit derartigen Ausführungs formen des erf indungsgemäßen solarthermischen Moduls ein verti kaler Höhenversatz in dem Wärmeträgermediumabführkanal zwischen des sen hinterer Wandung als Grundplatte B und des sen vorderer Wandung als Grundplatte C und der damit verbundenen Führung B in dem Bereich des hindurchführenden Außenrohrs sehr effektiv ausgeglichen werden kann . Der Begriff „gelenkige Verbindung" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist als eine bewegliche Verbindung zwischen mindestens zwei starren Körpern zu verstehen . According to further embodiments, it is preferred that the solar thermal module comprises a base plate B and a guide B, the base plate B and the guide B being suitable for forming lateral boundaries of the heat transfer medium discharge channel, the guide B having a base plate C is connected, the solar thermal module each having an articulated connection on a support surface between the base plate B and an outer tube and on a support surface between the guide B and the outer tube. It was found that with such embodiments of the solar thermal module according to the invention there is a vertical height offset in the heat transfer medium discharge channel between its rear wall as base plate B and its front wall as base plate C and the associated guide B in the area of the outer tube passing through can be balanced very effectively. The term “articulated connection” in the sense of the present invention is to be understood as a movable connection between at least two rigid bodies.

Gemäß weiteren Aus führungsformen ist es bevorzugt , das s das solarthermische Modul auf der von der Sonnenstrahlung angestrahlten Seite eine vertikale und horizontale innere Tragstruktur aufweist , wobei die innere Tragstruktur aus einer Grundplatte C sowie einer Führung B und einem damit verschraubtem Flansch besteht , wobei die Grundplatte C von der Führung B und dem Flans ch mechanisch entkoppelt ist , indem mehrere über den Umfang verteilte Stege der Grundplatte C in Einbuchtungen der Führung B geführt werden . Es wurde fe stgestellt , das s für typische Anwendungs fälle sich merkliche mechanische Spannungen in dem solarthermischen Modul aufbauen können . Durch den voranstehend beschriebenen Aufbau ist es hingegen möglich , das s sich auch bei sehr hohen Temperaturunters chieden zwischen dem inneren Bereich der Tragstruktur de s solarthermischen Moduls , der nicht von der Sonnenstrahlung angestrahlt wird, und dem äußeren Bereich der Tragstruktur des solarthermischen Moduls, der von der Sonnenstrahlung angestrahlt wird, nur geringe mechanische Spannungen in dem solarthermischen Modul aufbauen. According to further embodiments, it is preferred that the solar thermal module has a vertical and horizontal inner support structure on the side illuminated by solar radiation, the inner support structure consisting of a base plate C and a guide B and a flange screwed thereto, the base plate C is mechanically decoupled from the guide B and the flange by guiding several webs of the base plate C distributed over the circumference into indentations in the guide B. It was found that for typical applications, noticeable mechanical stresses can build up in the solar thermal module. However, due to the structure described above, it is possible for there to be differences in temperature between the inner area of the support structure of the solar thermal module, which is not affected by solar radiation, even at very high temperatures is illuminated, and the outer area of the support structure of the solar thermal module, which is illuminated by solar radiation, only builds up low mechanical stresses in the solar thermal module.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Verbindung zwischen dem Wärmeträgermediumzuführkanal und der Innenseite der Spitze des Absorptionsbereichs aus mindestens zwei Rohrleitungen besteht, wobei die mindestens zwei Rohrleitungen gelenkig miteinander verbunden sind. Beispielsweise bei Ausführungsformen, bei denen die Befestigung des Innenrohrs B an die Innenseite der Spitze des Absorptionsbereichs eher filigran ausgeführt ist, wurde beobachtet, dass durch diesen Aufbau eine verbesserte mechanische Verlässlichkeit des solarthermischen Moduls erzielt wird. According to further embodiments, it is preferred that the connection between the heat transfer medium supply channel and the inside of the tip of the absorption region consists of at least two pipes, the at least two pipes being connected to one another in an articulated manner. For example, in embodiments in which the attachment of the inner tube B to the inside of the tip of the absorption region is carried out in a rather delicate manner, it was observed that this structure achieves improved mechanical reliability of the solar thermal module.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass eine Grundplatte A, ein Innenrohr A und ein Innenrohr B, vorzugsweise alle Bauteile, welche angepasst sind das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls zur Spitze des Absorptionsbereichs zu leiten, aus metallischen Werkstoffen bestehen und wobei eine Kappe mit Kühlelementen, eine Führung A, ein Flansch, eine Grundplatte C mit Kühlelementen, eine Führung B, ein Außenrohr und eine Grundplatte B, vorzugsweise alle Bauteile, welche angepasst sind das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls von der Spitze des Absorptionsbereichs wegzuleiten, aus keramischen Werkstoffen bestehen. Ein derartiger Aufbau hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die infolge des spezifischen Aufbaus auftretenden mechanischen Spannungen zu minimieren. Die vorgenannte Materialkombination erlaubt auf sehr einfache Weise die Wärmespannungen während des Betriebs des solarthermischen Moduls gering zu halten . According to further embodiments, it is preferred that a base plate A, an inner tube A and an inner tube B, preferably all components which are adapted to conduct the heat transfer medium inside the solar thermal module to the tip of the absorption area, consist of metallic materials and include a cap Cooling elements, a guide A, a flange, a base plate C with cooling elements, a guide B, an outer tube and a base plate B, preferably all components which are adapted to direct the heat transfer medium inside the solar thermal module away from the tip of the absorption area, made of ceramic materials consist. Such a structure has proven to be advantageous in order to minimize the mechanical stresses that occur as a result of the specific structure. The aforementioned combination of materials allows the thermal stresses to be kept low during operation of the solar thermal module in a very simple manner.

Ferner hat sich für typische Anwendungsfällen als vorteilhaft erwiesen, wenn das Innenrohr B aus zumindest einem keramischen Werkstoff besteht. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass eine Grundplatte A und ein Innenrohr A, vorzugsweise alle Bauteile, welche angepasst sind das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls bis in die Richtung der Spitze des Absorptionsbereichs zu leiten, aus metallischen Werkstoffen bestehen und wobei ein Innenrohr B, eine Kappe mit Kühlelementen, eine Führung A, ein Flansch, eine Grundplatte C mit Kühlelementen, eine Führung B, ein Außenrohr und eine Grundplatte B, vorzugsweise alle Bauteile, welche angepasst sind das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls bis zur Spitze des Absorptionsbereichs und anschließend von der Spitze des Absorptionsbereichs wegzuleiten, aus keramischen Werkstoffen bestehen. Ein derartiger Aufbau hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die infolge des spezifischen Aufbaus auftretenden mechanischen Spannungen zu minimieren und gleichzeitig einen verstärkten Widerstand gegen thermische Belastungen an speziell dieser Stelle bereitzustellen. Hierdurch wird ein besonders vorteilhafte Ausgestaltung für thermisch und mechanisch stark beanspruchte Anwendungsfälle bereitgestellt. Furthermore, it has proven to be advantageous for typical applications if the inner tube B consists of at least one ceramic material. According to further embodiments, it is preferred that a base plate A and an inner tube A, preferably all components which are adapted to conduct the heat transfer medium inside the solar thermal module up to the direction of the tip of the absorption area consist of metallic materials and wherein an inner tube B, a cap with cooling elements, a guide A, a flange, a base plate C with cooling elements, a guide B, an outer tube and a base plate B, preferably all components which are adapted to direct the heat transfer medium inside the solar thermal module up to the tip of the absorption area and then away from the tip of the absorption area, consist of ceramic materials. Such a structure has proven to be advantageous in order to minimize the mechanical stresses that occur as a result of the specific structure and at the same time to provide increased resistance to thermal loads at this point in particular. This provides a particularly advantageous embodiment for applications subject to high thermal and mechanical stress.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich an einer Grundplatte C eine Vielzahl von Kühlelementen befindet, wobei die Kühlelemente jeweils mit einem geringen Abstand an einer Führung B angrenzen, wobei die Grundplatte C und die Führung B einen Strömungskanal für das Wärmeträgermedium bilden, wobei das solarthermische Modul einen Strömungskanal für das Wärmeträgermedium aufweist, wobei die Oberflächen der Grundplatte C und der Führung B geometrisch so gestaltet sind, dass sich die freibleibende Querschnittfläche des Strömungskanals in Strömungsrichtung kontinuierlich verkleinert. Der Begriff „geringer Abstand'' wie voranstehend angeführt bedeutet, dass die Spitzen der Kühlelemente nah an die ihnen zugewandte Oberfläche der Führung B heranreichen, vorzugsweise so nah wie möglich, dabei aber einen noch genügend großen Abstand behalten, so dass sie bei der maximal möglichen Wärmedehnung nicht an die Führung B anstoßen, ohne dass es dabei zu unzulässig hohen Druckkräften auf die Kühlelemente kommt. Die maximal mögliche Wärmedehnung ergibt sich aus den maximal möglichen Temperaturunterschieden der Grundplatte C, der Kühlelemente und der Führung B. According to further embodiments, it is preferred that there are a plurality of cooling elements on a base plate C, the cooling elements each adjoining a guide B at a small distance, the base plate C and the guide B forming a flow channel for the heat transfer medium, whereby the solar thermal module has a flow channel for the heat transfer medium, the surfaces of the base plate C and the guide B being geometrically designed in such a way that the free cross-sectional area of the flow channel continuously reduces in the direction of flow. The term “small distance” as stated above means that the tips of the cooling elements reach close to the surface of the guide B facing them, preferably as close as possible, but still retain a sufficiently large distance so that they are at the maximum possible Do not hit the guide B due to thermal expansion without causing impermissibly high pressure forces on the cooling elements. The maximum possible thermal expansion results consists of the maximum possible temperature differences of the base plate C, the cooling elements and the guide B.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass sich im Innern des solarthermischen Moduls über den Umfang verteilte Schraubverbindungen befinden, welche jeweils eine Schraube und eine Mutter umfassen, wobei die Schraube einen Kopf aufweist, wobei der Kopf der Schraube in Längsrichtung mit mindestens einer Einbuchtung, vorzugsweise umlaufend mit Einbuchtungen, versehen ist, wobei neben dem Kopf der Schraube beispielsweise an dem Flansch eine Haltebucht vorhanden ist, und wobei die mindestens eine Einbuchtung und die Haltebucht geeignet sind, einen Sicherungsstift aufzunehmen. So wurde beobachtet, dass im erfindungsgemäßen Aufbau des solarthermischen Moduls eine weitere Verbesserung durch eine derartige Sicherungsmöglichkeit erzielt werden kann. Typischerweise ist es bevorzugt, dass das solarthermische Modul an der jeweils im Innern angeordneten Schraube auch den Sicherungsstift umfasst. Bei derartigen Ausführungsformen umfasst die Schraubverbindungen auch einen Sicherheitsstift. Durch einen solchen Sicherungsstift wird auf einfache und verlässliche Weise verhindert, dass eine unbeabsichtigte Drehung der Schraube auf tritt. According to further embodiments, it is preferred that there are screw connections distributed over the circumference inside the solar thermal module, each of which comprises a screw and a nut, the screw having a head, the head of the screw having at least one indentation in the longitudinal direction, preferably is provided all around with indentations, wherein next to the head of the screw, for example, there is a holding bay on the flange, and wherein the at least one indentation and the holding bay are suitable for receiving a locking pin. It was observed that a further improvement can be achieved in the structure of the solar thermal module according to the invention through such a security option. Typically, it is preferred that the solar thermal module also includes the locking pin on the screw arranged inside. In such embodiments, the screw connections also include a safety pin. Such a locking pin prevents accidental rotation of the screw in a simple and reliable manner.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das solarthermische Modul eine Grundplatte C aufweist, wobei die Grundplatte C mindestens eine Befestigung für benachbarte solarthermische Module aufweist, wobei die mindestens eine Befestigung derart angepasst ist, dass das Wärmeträgermedium unter der mindestens einen Befestigung entlang geleitet wird bevor das Wärmeträgermedium das solarthermische Modul verlässt. Obwohl das Wärmeträgermedium beim Einsatz an dieser Stelle bereits eine sehr hohe Temperatur aufweist, wurde festgestellt, dass der hiermit erzielbare Kühleffekt in typischen Anwendungsfällen sehr vorteilhaft ist. Insbesondere bei sehr stark fokussierter intensiver Sonnenstrahlung können sich die Befestigungen der benachbarten solarthermischen Mo- dule sehr stark erhitzen, so dass die angeführte Kühlung den Einsatzbereich ohne merklichen Zusatzaufwand nochmals erhöht. According to further embodiments, it is preferred that the solar thermal module has a base plate C, wherein the base plate C has at least one attachment for adjacent solar thermal modules, the at least one attachment being adapted such that the heat transfer medium is guided along under the at least one attachment the heat transfer medium leaves the solar thermal module. Although the heat transfer medium already has a very high temperature when used at this point, it was found that the cooling effect that can be achieved here is very advantageous in typical applications. Particularly in the case of very strongly focused, intense solar radiation, the attachments of the neighboring solar thermal modules can Dule heat up very strongly, so that the cooling mentioned increases the area of application again without any noticeable additional effort.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das solarthermische Modul einen Flansch, ein Innenrohr B, eine Führung A und eine Kappe umfasst, wobei das Innenrohr B, die Führung A und die Kappe jeweils mittels Ba onett-Verschlüssen an dem Flansch befestigt sind. Um das Innenrohr B, die Führung A und die Kappe jeweils mittels eines Bajonettverschlusses an dem Flansch zu befestigen ist es zwar erforderlich einen verhältnismäßig komplexen Aufbau des solarthermischen Moduls zu nutzen. Jedoch hat sich gezeigt, dass neben der verlässlichen Befestigung der Bauteile auch eine besonders platz sparende Konstruktion auf diese Weise möglich ist. According to further embodiments, it is preferred that the solar thermal module comprises a flange, an inner tube B, a guide A and a cap, wherein the inner tube B, the guide A and the cap are each fastened to the flange by means of Ba onett fasteners. In order to attach the inner tube B, the guide A and the cap to the flange using a bayonet lock, it is necessary to use a relatively complex structure of the solar thermal module. However, it has been shown that, in addition to the reliable fastening of the components, a particularly space-saving design is also possible in this way.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen solarthermischen Receiver wie vorgenannt beschrieben . According to a further aspect, the present invention relates to a solar thermal receiver as described above.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren wie vorgenannt beschrieben. According to a further aspect, the present invention relates to a method as described above.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Wärmeträgermedium in mindestens einen Wärmeverbraucher geleitet wird, wobei der mindestens eine Wärmeverbraucher mindestens einen Wärmetauscher umfasst. Vorzugsweise ist der mindestens eine Wärmetauscher ein Dampfkessel und/oder ein Vorwärmer eines Dampfkessels. Beispielsweise können derartige Dampfkessel und Vorwärmer bei Dampfturbinen eingesetzt werden. Es wurde festgestellt, dass hierbei sehr effizient erneuerbare Energie für Industrieapplikationen, wie insbesondere Dampfturbinen, nutzbar gemacht werden können. According to further embodiments, it is preferred that the heat transfer medium is passed into at least one heat consumer, wherein the at least one heat consumer comprises at least one heat exchanger. Preferably, the at least one heat exchanger is a steam boiler and/or a preheater of a steam boiler. For example, such steam boilers and preheaters can be used in steam turbines. It was found that renewable energy can be used very efficiently for industrial applications, such as steam turbines in particular.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer solarthermischen Turmanlage 1. Die solarthermische Turmanlage 1 umfasst vorliegend einen Wärmeträgermediumkreislauf 2, durch den ein vorliegend gasförmiges Wärmeträgermedium geleitet wird, bei- spielsweise Luft. In den Wärmeträgermediumkreislauf 2 eingebunden sind ein das Wärmeträgermedium verdichtender Verdichter 3, ein solarthermischer Receiver 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der über einen Wärmeträgermediumzuführkanal 5, beispielsweise in Form einer Rohrleitung, mit dem vom Verdichter 3 verdichteten Wärmeträgermedium versorgt wird, einen Wärmeträgermediumabführkanal 6, beispielsweise in Form einer Rohrleitung, ein Wärmeverbraucher 8, beispielsweise in Form eines Abhitzedampferzeugers, und optional ein Wärmespeicher 7, der als Feststoff- Wärmespeicher ausgebildet sein kann. Von dem Wärmeverbraucher 8 und dem Wärmespeicher 7 kann das Wärmeträgermedium über eine weitere Verbindungsleitung 9 dann wieder zurück zum Verdichter 3 geleitet werden, sofern der Wärmeträgermediumkreislauf 2 an dieser Stelle geschlossen ausgeführt ist. Figure 1 shows a schematic view of a solar thermal tower system 1. In the present case, the solar thermal tower system 1 comprises a heat transfer medium circuit 2, through which a heat transfer medium, which is presently gaseous, is passed, in which for example air. Integrated into the heat transfer medium circuit 2 are a compressor 3 that compresses the heat transfer medium, a solar thermal receiver 4 according to an embodiment of the present invention, which is supplied with the heat transfer medium compressed by the compressor 3 via a heat transfer medium supply channel 5, for example in the form of a pipeline, a heat transfer medium discharge channel 6, for example in the form of a pipeline, a heat consumer 8, for example in the form of a waste heat steam generator, and optionally a heat storage 7, which can be designed as a solid heat storage. From the heat consumer 8 and the heat storage 7, the heat transfer medium can then be directed back to the compressor 3 via a further connecting line 9, provided that the heat transfer medium circuit 2 is designed to be closed at this point.

Die solarthermische Turmanlage 1 umfasst ferner einen Turm 10, in dessen oberem Bereich der solarthermische Receiver 4 angeordnet ist, und eine Vielzahl von am Boden 11 angeordneten Heliostaten 12, die ring- oder ringsegmentartig um den Turm 10 herum positioniert sind. Die Heliostaten 12 werden derart angeordnet und ausgerichtet, dass sie die Sonnenstrahlung 13 reflektieren und damit als konzentrierte Sonnenstrahlung 14 auf den solarthermischen Receiver 4 konzentrieren. Die Heliostaten 12 werden dafür in zumindest zwei Achsen der Sonne motorisch nachgeführt. The solar thermal tower system 1 further comprises a tower 10, in the upper region of which the solar thermal receiver 4 is arranged, and a plurality of heliostats 12 arranged on the floor 11, which are positioned around the tower 10 in the form of a ring or ring segment. The heliostats 12 are arranged and aligned in such a way that they reflect the solar radiation 13 and thus concentrate it as concentrated solar radiation 14 on the solar thermal receiver 4. For this purpose, the heliostats 12 are motor-tracked in at least two axes of the sun.

Während des Betriebs der solarthermischen Turmanlage 1 wird das gasförmige Wärmeträgermedium unter Einsatz des Verdichters 3 verdichtet und über den Wärmeträgermediumzuführkanal 5 dem solarthermischen Receiver 4 zugeführt. Die Heliostaten 12 bündeln und konzentrieren die Sonnenstrahlung 14 auf den solarthermischen Receiver 4, der von dem Wärmeträgermedium durchströmt wird. Hierbei wird das Wärmeträgermedium auf Temperaturen im Bereich von mehreren hundert Grad Celsius erhitzt. Das erhitzte Wärmeträgermedium wird dann über den Wärmeträgermediumabführkanal 6 in Richtung des Wärmeverbrauchers 8 bzw. in Richtung des Wärmespeichers 7 geführt, wo das Wär- meträgermedium seine Wärme abgibt und entsprechend abgekühlt wird. Das abgekühlte Wärmeträgermedium kann dann über die Verbindungsleitung 9 und den Wärmeträgermediumzuführkanal 5 zurück zum solarthermischen Receiver 4 geleitet werden, sofern der Kreislauf zwischen Wärmeverbraucher 8, Wärmespeicher 7 und Verdichter 3 geschlossen ist. During operation of the solar thermal tower system 1, the gaseous heat transfer medium is compressed using the compressor 3 and fed to the solar thermal receiver 4 via the heat transfer medium supply channel 5. The heliostats 12 bundle and concentrate the solar radiation 14 onto the solar thermal receiver 4, through which the heat transfer medium flows. The heat transfer medium is heated to temperatures in the range of several hundred degrees Celsius. The heated heat transfer medium is then guided via the heat transfer medium discharge channel 6 in the direction of the heat consumer 8 or in the direction of the heat storage 7, where the heat medium releases its heat and is cooled down accordingly. The cooled heat transfer medium can then be directed back to the solar thermal receiver 4 via the connecting line 9 and the heat transfer medium supply channel 5, provided that the circuit between the heat consumer 8, heat storage 7 and compressor 3 is closed.

Figur 2 zeigt einen Teilbereich des in Figur 1 dargestellten solarthermischen Receivers 4 umfassend ein erfindungsgemäßes solarthermisches Modul 15. Dabei umfasst ein solarthermischer Receiver 4 eine Vielzahl nahezu baugleicher, parallel geschalteter solarthermischer Module 15. Hierbei werden die Grundplatte A 31, die Grundplatte B 33 und die Grundplatte C 37 jeweils senkrecht ausgerichtet, so dass der Absorptionsbereich 30 der vom Boden aus reflektierten Sonnenstrahlung 14 in einem geeigneten Winkel zugewandt ist. Aus der Richtung der Sonnenstrahlung 14 betrachtet, ist der Absorptionsbereich 30 des solarthermischen Moduls 15 in seiner Mitte konvex und an seinen Rändern konkav geformt. 2 shows a portion of the solar thermal receiver 4 shown in FIG Base plate C 37 is aligned vertically so that the absorption region 30 faces the solar radiation 14 reflected from the ground at a suitable angle. Viewed from the direction of solar radiation 14, the absorption region 30 of the solar thermal module 15 is convex in its center and concave at its edges.

Ein solarthermisches Modul 15 umfasst jeweils eine kanalförmige Weiterführung des Wärmeträgermediumzuführkanals 5 und des Wärmeträgermediumabführkanals 6 im Inneren des aus vielen Modulen 15 gebildeten solarthermischen Receivers 4. Die Grundplatte A 31 bildet dabei die äußere Seite der Weiterführung des Wärmeträgermediumzuführkanals 5. Die innere Seite dieses Wärmeträgermediumzuführkanals 5 entfällt im solarthermischen Receiver 4, sofern dieser vollständig zylindrisch ausgeführt ist bzw. sie ist für eine nicht vollständig zylindrische Bauweise nicht in Figur 2 dargestellt, da sie für die Darstellung der Erfindung unerheblich ist. Die Grundplatte B 33 und die Grundplatte C 37 bilden die Seitenwände des Wärmeträgermediumabführkanals 6 im Innern des solarthermischen Receivers 4, welcher bei vollständig zylindrischer Bauweise zu einem ringförmigen Kanal werden und bei nicht vollständig zylindrischer Bauweise ein Ringsegment formen. Das kalte Wärmeträgermedium tritt aus dem Wärmeträgermediumzuführkanal 5 j eweils in das Innenrohr A 48 j edes einzelnen solarthermischen Moduls 15 ein , durchströmt anschließend das Innenrohr B 47 und wird damit an die Innenseite der Spitze des Absorptionsbereichs 30 geleitet . Die Außenseite des Absorptionsbereichs 30 be steht aus der Kappe 44 und der Grundplatte C 37 , welche beide durch die konzentrierte Sonnenstrahlung 14 stark erhitzt werden und die dabei aufgenommene Wärme an das entlang ihren Innenseiten strömende Wärmeträgermedium abgeben . Dafür besitzt die Kappe 44 auf ihrer Innenseite eine Vielzahl von Kühlelementen 45 , die mit geringem Abstand an die Führung A 46 sowie an die Außenseite des Flansche s 40 angrenzen , während die Grundplatte C 37 auf ihrer Innenseite eine Vielzahl von Kühlelementen 38 besit zt , die mit geringem Abstand an die Führung B 36 angrenzen , welche in ihrer Gesamtheit den Strömungs kanal eines einzelnen Moduls 15 für die Erhit zung des Wärmeträgermediums bilden . Da s erhitzte Wärmeträgermedium tritt an einem umlaufenden Spalt zwis chen Grundplatte C 37 und Führung B 36 aus , womit e s in den gemeinsamen Wärmeträgermediumabführkanal 6 aller parallel geschalteten solarthermis chen Module 15 gelangt . A solar thermal module 15 each comprises a channel-shaped continuation of the heat transfer medium supply channel 5 and the heat transfer medium discharge channel 6 in the interior of the solar thermal receiver 4 formed from many modules 15. The base plate A 31 forms the outer side of the continuation of the heat transfer medium supply channel 5. The inner side of this heat transfer medium supply channel 5 is omitted in the solar thermal receiver 4, provided that it is completely cylindrical or it is not shown in Figure 2 for a design that is not completely cylindrical, since it is irrelevant for the representation of the invention. The base plate B 33 and the base plate C 37 form the side walls of the heat transfer medium discharge channel 6 inside the solar thermal receiver 4, which becomes an annular channel when the design is completely cylindrical and forms a ring segment when the design is not completely cylindrical. The cold heat transfer medium enters from the heat transfer medium feed channel 5 into the inner tube A 48 of each individual solar thermal module 15, then flows through the inner tube B 47 and is thus directed to the inside of the tip of the absorption region 30. The outside of the absorption region 30 consists of the cap 44 and the base plate C 37, both of which are strongly heated by the concentrated solar radiation 14 and release the heat absorbed in the process to the heat transfer medium flowing along their insides. For this purpose, the cap 44 has a large number of cooling elements 45 on its inside, which adjoin the guide A 46 and the outside of the flange 40 at a short distance, while the base plate C 37 has a number of cooling elements 38 on its inside adjoin the guide B 36 at a short distance, which in its entirety forms the flow channel of an individual module 15 for heating the heat transfer medium. The heated heat transfer medium exits through a circumferential gap between base plate C 37 and guide B 36, whereby it reaches the common heat transfer medium discharge channel 6 of all solar thermal modules 15 connected in parallel.

Für die mechanische Befestigung wird das Innenrohr A 48 auf seiner Eintritts seite mit einer Haltemutter 52 verbunden , welche ein Federelement 51 vorspannt . Über die Muffe 50 wird die Druckkraft des Federelements 51 in die Grundplatte A 31 geleitet . Zugleich bewirkt das Federelement 51 über die Haltemutter 52 eine Zugkraft auf da s Innenrohr A 48 . An der Aus tritts seite von Innenrohr A 48 leitet ein daran bef indlicher Kragen eine entsprechende Druckkraft in das Außenrohr 4 9 ein . Von dem Außenrohr 49 wird diese Druckkraft mit einem daran befindlichen Kragen über eine gelenkige Auflagefläche 34 in die Grundplatte B 33 eingebracht , welche sich über Abstandshalter 32 an der Grundplatte A 31 abstützt . Damit i st der von dem vorge spannten Federelement 51 erzeugte Kraftflus s geschlos sen . Hierdurch werden unterschiedliche Wärmedehnungen von Innenrohr A 48 und Außenrohr 49 möglich , ohne das s der mechanische Zusammenhalt dieser beiden und der weiteren genannten Bauteile verloren geht. For mechanical fastening, the inner tube A 48 is connected on its inlet side to a retaining nut 52, which biases a spring element 51. The compressive force of the spring element 51 is directed into the base plate A 31 via the sleeve 50. At the same time, the spring element 51 causes a tensile force on the inner tube A 48 via the retaining nut 52. On the exit side of the inner tube A 48, a collar located thereon introduces a corresponding pressure force into the outer tube 4 9. This compressive force is introduced from the outer tube 49 into the base plate B 33 with a collar located thereon via an articulated support surface 34, which is supported on the base plate A 31 via spacers 32. This closes the force flow generated by the pre-stressed spring element 51. This makes different thermal expansions of the inner tube A 48 and outer tube 49 possible without the s Mechanical cohesion of these two and the other components mentioned is lost.

Das mit Hilfe der Federkraft des Federelements 51 gehaltene Außenrohr 49 hat auch auf seiner dem Absorptionsbereich 30 zugewandten Seite einen Kragen, welcher sich in der Auflagefläche 35 der Führung B 36 gelenkig bewegen kann. Die gelenkige Verbindung des Außenrohrs 49 mit der Grundplatte C 37 sowie mit den weiteren Bauteilen im Absorptionsbereich 30 kommt zustande, indem der genannte Kragen des Außenrohrs 49 von der Führung B 36 und dem Flansch 40 umfasst wird. Dabei werden die Führung B 36 und der Flansch 40 mit mehreren über den Umfang verteilten Schraubverbindungen, jeweils bestehend aus Schraube 41 und Mutter 39, so zusammengezogen, dass sie den genannten Kragen des Außenrohrs 49 umschließen. Durch die gelenkigen Auflageflächen 34 und 35 wird ein vertikaler Höhenversatz der beiden Seitenwände des Wärmeträgermediumabführkanals 6 möglich. The outer tube 49, which is held with the help of the spring force of the spring element 51, also has a collar on its side facing the absorption region 30, which can move in an articulated manner in the support surface 35 of the guide B 36. The articulated connection of the outer tube 49 with the base plate C 37 and with the other components in the absorption area 30 is achieved by the mentioned collar of the outer tube 49 being surrounded by the guide B 36 and the flange 40. The guide B 36 and the flange 40 are pulled together with several screw connections distributed over the circumference, each consisting of a screw 41 and a nut 39, so that they enclose the mentioned collar of the outer tube 49. The articulated support surfaces 34 and 35 make it possible to vertically offset the height of the two side walls of the heat transfer medium discharge channel 6.

Der Kopf der Schraube 41 wird mit Hilfe des Sicherungsstifts 42 formschlüssig gegen Verdrehen gesichert. Eine am Innenrohr B 47 befindliche Abdeckung 43 hält diesen Sicherungsstift 42 formschlüssig in Position und verhindert damit dessen unbeabsichtigtes Herausfallen. Die Mutter 39 ist in ihrer jeweiligen Haltebucht der Führung B 36 ebenfalls formschlüssig gegen Verdrehen gesichert. The head of the screw 41 is positively secured against rotation with the help of the locking pin 42. A cover 43 located on the inner tube B 47 holds this locking pin 42 in position in a form-fitting manner and thus prevents it from accidentally falling out. The nut 39 is also positively secured against rotation in its respective holding bay of the guide B 36.

An dem Flansch 40 werden das Innenrohr B 47, die Führung A 46 und die Kappe 44 jeweils mit Hilfe von Bajonett-Verschlüssen befestigt . The inner tube B 47, the guide A 46 and the cap 44 are each attached to the flange 40 using bayonet fasteners.

Im Betrieb wird das Wärmeträgermedium aus dem verhältnismäßig kalten Wärmeträgermediumzuführkanal 5 durch das Innenrohr A 48 und damit durch den heißen Wärmeträgermediumabführkanal 6 hindurchgeführt, um nach dem Durchströmen von Innenrohr B 47 den Absorptionsbereich 30 zu kühlen. Diese Kühlwirkung würde deutlich gemindert, wenn sich das Wärmeträgermedium bereits beim Durchströmen von Innenrohr A 48 durch den Wärmeträgerme- diumabf ührkanal 6 stark erhitzt. Daher wird diese Durchführung in zweischaliger Form mit dem Innenrohr A 48 und dem Außenrohr 49 gebildet, was eine Verbesserung des Wirkungsgrades des solarthermischen Moduls 15 bewirkt. During operation, the heat transfer medium is passed from the relatively cold heat transfer medium supply channel 5 through the inner tube A 48 and thus through the hot heat transfer medium discharge channel 6 in order to cool the absorption region 30 after flowing through the inner tube B 47. This cooling effect would be significantly reduced if the heat transfer medium was already flowing through the heat transfer medium as it flowed through the inner pipe A 48. dium removal channel 6 is very heated. Therefore, this bushing is formed in a clamshell form with the inner tube A 48 and the outer tube 49, which improves the efficiency of the solar thermal module 15.

Es zeigte sich, dass für den erfindungsgemäßen Aufbau der solarthermischen Module 15 es typischerweise vorteilhaft ist, die thermische Ausdehnung der Materialien zu berücksichtigen. Im Betrieb ergeben sich nämlich unterschiedliche Temperaturen in den Bauteilen, die von dem kalten Wärmeträgermedium durchströmt werden gegenüber den Bauteilen, die von dem heißen Wärmeträgermedium umströmt werden. Während metallische Werkstoffe eine hohe Wärmedehnung aufweisen, ist die Wärmedehnung von keramischen Werkstoffen gering. Wenn daher metallische Werkstoffe mit einer geringen Temperaturänderung und keramische Werkstoffe mit einer hohen Temperaturänderung beaufschlagt werden, dann ergeben sich ähnliche absolute Wärmedehnungen für die metallischen und für die keramischen Bauteile, was eine Bauweise mit insgesamt geringeren Wärmespannungen ermöglicht. Vor diesem Hintergrund werden insbesondere die Grundplatte A 31, das Innenrohr A 48 und das Innenrohr B 47 aus metallischen Werkstoffen hergestellt. Alternativ wurde das Innenrohr B 47 aus mindestens einem keramischen Werkstoff hergestellt, was aufgrund der höheren thermischen Belastbarkeit für viele Anwendungsfälle typischerweise vorteilhaft ist. Zusätzlich aus keramischen Werkstoffen hergestellt werden insbesondere die Kappe 44 mit den Kühlelementen 45, die Führung A 46, der Flansch 40, die Grundplatte C 37 mit den Kühlelementen 38, die Führung B 36, das Außenrohr 49 und die Grundplatte B 33. It turned out that for the construction of the solar thermal modules 15 according to the invention, it is typically advantageous to take the thermal expansion of the materials into account. During operation, different temperatures arise in the components through which the cold heat transfer medium flows compared to the components around which the hot heat transfer medium flows. While metallic materials have a high thermal expansion, the thermal expansion of ceramic materials is low. Therefore, if metallic materials are exposed to a small temperature change and ceramic materials are subjected to a high temperature change, then similar absolute thermal expansions result for the metallic and ceramic components, which enables a construction with lower thermal stresses overall. Against this background, in particular the base plate A 31, the inner tube A 48 and the inner tube B 47 are made of metallic materials. Alternatively, the inner tube B 47 was made from at least one ceramic material, which is typically advantageous for many applications due to the higher thermal load capacity. In particular, the cap 44 with the cooling elements 45, the guide A 46, the flange 40, the base plate C 37 with the cooling elements 38, the guide B 36, the outer tube 49 and the base plate B 33 are also made of ceramic materials.

Nichtsdestotrotz verbleiben im Betrieb des solarthermischen Moduls 15 unterschiedliche Wärmdehnungen der verschiedenen Bauteile. Am größten können Längenänderungen zwischen dem kalten Innenrohr A 48 und dem heißen Außenrohr 49 ausfallen. Das Federelement 51 gleicht solche unterschiedlichen Längenänderungen aus, ohne dass dabei der Zusammenhalt des solarthermischen Moduls 15 verloren geht. Bei mehreren übereinander ge stapelten solarthermischen Modulen 15 können sich auch unterschiedliche verti kale Vers chiebungen der heißen Grundplatte B 33 und der deutlich heißeren , da direkt von der Sonnenstrahlung 14 erhitzten Grundplatte C 37 ergeben . Aufgrund der gelenkig ausgeführten Auflagef lächen 34 und 35 ist ein verti kaler Versatz der beiden Grundplatten 33 und 37 während des Betriebs der Anlage möglich , ohne das s dabei unzuläs sig hohe Wärmespannungen in dem verbindenden Außenrohr 4 9 entstehen . Nevertheless, 15 different thermal expansions of the various components remain during operation of the solar thermal module. Changes in length can be greatest between the cold inner tube A 48 and the hot outer tube 49. The spring element 51 compensates for such different changes in length without the cohesion of the solar thermal module 15 being lost. With several solar thermal modules 15 stacked one on top of the other, different vertical displacements of the hot base plate B 33 and the significantly hotter base plate C 37, which is heated directly by the solar radiation 14, can also result. Due to the articulated support surfaces 34 and 35, a vertical offset of the two base plates 33 and 37 is possible during operation of the system without impermissibly high thermal stresses arising in the connecting outer tube 49.

Wenngleich ein vertikaler Versat z der beiden Grundplatten 33 und 37 ermöglicht wird, darf sich daraus keine Hebelkraft ergeben , welche zerstörend auf den filigranen Übergang von Innenrohr B 47 zur Führung A 4 6 wirken könnte . Daher wird die Zuführung des kalten Wärmeträgermediums von dem Wärmeträgermediumzuführkanal 5 bis zum Eintritt in das Innere der Kappe 44 im Wesentlichen mit zwei getrennten Bauteilen , nämlich dem Innenrohr A 48 und dem Innenrohr B 47 ausgeführt . Die Verbindung zwis chen diesen beiden Innenrohren wird durch die j eweilige Anbindung an das Außenrohr 49 und an den Flans ch 40 beweglich ausgeführt , denn das Außenrohr 49 ist zwischen Führung B 36 und Flansch 40 beweglich gelagert . Although a vertical offset z of the two base plates 33 and 37 is made possible, this must not result in any leverage force which could have a destructive effect on the delicate transition from the inner tube B 47 to the guide A 4 6. Therefore, the supply of the cold heat transfer medium from the heat transfer medium supply channel 5 to the entry into the interior of the cap 44 is essentially carried out with two separate components, namely the inner tube A 48 and the inner tube B 47. The connection between these two inner tubes is made movable by the respective connection to the outer tube 49 and to the flange 40, because the outer tube 49 is movably mounted between the guide B 36 and the flange 40.

Figur 3 zeigt eine Teilansicht der vertikalen Tragstruktur des solarthermischen Moduls 15 mit Stegen und Buchten gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung , wie sie beispielsweise auch in dem in Figur 2 darge stellten erfindungsgemäßen solarthermischen Modul integriert ist . An der Innenseite der Grundplatte C 37 befinden s ich mehrere über den Umfang verteilte Stege 70 , welche in Einbuchtungen 71 der Führung B 36 hineinragen und dort j eweils mit Hilfe einer Dichtung 73 abgestützt werden . Zur Veranschaulichung zeigt Figur 3 rechts vier Stege 70 ohne die Dichtungen 73 und links vier Stege 70 mit den Dichtungen 73 . Die Bohrungen 72 dienen al s Durchführung für die in Figur 2 dargestellte Schraubverbindung j eweils be stehend aus S chraube 41 und Mutter 39 , mit deren Hilfe die Stege 70 von der Führung B 36 und dem Flans ch 40 ums chlos sen und damit in Position gehalten werden . FIG. 3 shows a partial view of the vertical support structure of the solar thermal module 15 with webs and bays according to advantageous embodiments of the present invention, as is also integrated, for example, in the solar thermal module according to the invention shown in FIG. 2. On the inside of the base plate C 37 there are several webs 70 distributed over the circumference, which protrude into indentations 71 of the guide B 36 and are each supported there with the aid of a seal 73. For illustrative purposes, FIG. 3 shows four webs 70 without the seals 73 on the right and four webs 70 with the seals 73 on the left. The bores 72 serve as a passage for the screw connection shown in FIG. 2, each consisting of screw 41 and nut 39, with the help of which the webs 70 are separated from the guide B 36 and The flange 40 is enclosed and thus held in position.

Im Betrieb de s solarthermischen Moduls 15 weist die außen liegende Grundplatte C 37 eine deutlich höhere Temperatur auf als die innen liegende Führung B 36 und der Flansch 40 . Aufgrund der in Figur 3 dargestellten mechanischen Ent koppelung kann sich die Grundplatte C 37 ungehindert stärker ausdehnen als die Führung B 36 und der Flansch 40 , ohne das s die erforderliche mechanische Verbindung zwis chen diesen drei Bauteilen in axialer Richtung verloren geht . During operation of the solar thermal module 15, the external base plate C 37 has a significantly higher temperature than the internal guide B 36 and the flange 40. Due to the mechanical decoupling shown in FIG. 3, the base plate C 37 can expand unhindered to a greater extent than the guide B 36 and the flange 40, without the necessary mechanical connection between these three components being lost in the axial direction.

Durch die Auftrennung der vertikalen und horizontalen Tragstruktur auf der der Sonnenstrahlung 14 zugewandten Seite de s solarthermischen Moduls 15 in die Grundplatte C 37 sowie die miteinander verschraubten Bauteile Führung B 36 und Flansch 40 führen stark unterschiedliche Temperaturen nicht zu unzuläs s ig hohen Wärme spannungen in radialer Richtung , während die Tragfunktion in axialer Richtung vorhanden bleibt . By separating the vertical and horizontal support structure on the side of the solar thermal module 15 facing the solar radiation 14 into the base plate C 37 and the screwed together components guide B 36 and flange 40, very different temperatures do not lead to unacceptably high thermal stresses in the radial direction direction, while the load-bearing function remains present in the axial direction.

Figur 4 zeigt eine Teilansicht zur Verdrehsicherung eines Schraubenkopfes gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung , wie sie beispielsweise auch in Figur 2 dargestellten solarthermis chen Modul integriert i st . Der Kopf der Schraube 41 ist in Längsrichtung umlaufend mit Einbuchtungen 91 versehen . Neben dem Kopf der Schraube 41 befindet sich an dem Flansch 40 eine Haltebucht 90 . Die formschlüs sige Verdrehsicherung der Schraube 41 kommt zustande , indem ein Sicherungs stift 42 in die Haltebucht 90 und zugleich in eine Einbuchtung 91 am Kopf der Schraube 41 eingesetzt wird . Figure 4 shows a partial view for securing a screw head against rotation according to advantageous embodiments of the present invention, as is also integrated, for example, in the solar thermal module shown in Figure 2. The head of the screw 41 is provided with indentations 91 all around in the longitudinal direction. Next to the head of the screw 41 there is a holding bay 90 on the flange 40. The form-fitting anti-twist protection of the screw 41 is achieved by inserting a locking pin 42 into the holding bay 90 and at the same time into an indentation 91 on the head of the screw 41.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden , ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlas sen . Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations may be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche Patent claims 1. Solarthermisches Modul (15) geeignet zur Nutzung als Bestandteil eines solarthermischen Receivers (4) für die Absorption von Sonnenstrahlung (14) zur Erwärmung eines im Innern des solarthermischen Moduls (15) strömenden Wärmeträgermediums mit folgenden Merkmalen, wobei das solarthermische Modul (15) einen Absorptionsbereich (30) für Sonnenstrahlung (14) aufweist, wobei der Absorptionsbereich (30) eine Außenoberfläche aufweist, wobei die Außenoberfläche des Absorptionsbereichs (30) im Wesentlichen konvex in Form einer Kappe (44) ausgeformt ist, wobei der Absorptionsbereich (30) für Sonnenstrahlung (14) undurchlässig ist, wobei das solarthermische Modul (15) geeignet ist an einen Wärmeträgermediumzuführkanal (5) angeschlossen zu werden, von dem aus das Wärmeträgermedium in das solarthermische Modul (15) eintritt, wobei das solarthermische Modul (15) angepasst ist, dass das zugeführte Wärmeträgermedium das solarthermische Modul (15) durch mindestens ein Innenrohr (47, 48) durchströmt, wobei das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls (15) zunächst an die Spitze des Absorptionsbereichs (30) geführt wird, wobei das Wärmeträgermedium von der Spitze des Absorptionsbereichs (30) im Inneren des solarthermischen Moduls entlang des verbleibenden Absorptionsbereichs (30) geleitet wird, wobei das solarthermische Modul (15) angepasst ist, dass das Wärmeträgermedium durch einen Auslass in einen Wärmeträgermediumabführkanal (6) verlässt, wobei das mindestens eine Innenrohr (47, 48) ein Innenrohr A (48) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Innenrohrs A (48) angepasst ist durch den Wärmeträgermediumabführkanal (6) hindurch zu verlaufen, wobei der Abschnitt des Innenrohrs A (48) von einem Außenrohr (49) umschlossen ist, wobei das Außenrohr (49) angepasst ist, einen Teil der Wandung des Wärmeträgermediumabführkanals (6) zu bilden, wobei das solarthermische Modul (15) mindestens ein Federelement (51) im Kraftfluss zwischen dem Innenrohr A (48) und dem Außenrohr (49) aufweist, wobei das mindestens eine Federelement (51) angepasst ist eine unterschiedliche Wärmedehnung von Innenrohr A (48) und von Außenrohr (49) auszugleichen, wobei das mindestens eine Federelement (51) eine Federkraft aufweist, welche im Innenrohr A (48) als Zugkraft und im Außenrohr (49) als Druckkraft übertragen wird. 1. Solar thermal module (15) suitable for use as a component of a solar thermal receiver (4) for the absorption of solar radiation (14) for heating a heat transfer medium flowing inside the solar thermal module (15) with the following features, wherein the solar thermal module (15) has an absorption region (30) for solar radiation (14), the absorption region (30) having an outer surface, the outer surface of the absorption region (30) being substantially convex in the form of a cap (44), the absorption region (30) for Solar radiation (14) is impermeable, the solar thermal module (15) being suitable for being connected to a heat transfer medium supply channel (5), from which the heat transfer medium enters the solar thermal module (15), the solar thermal module (15) being adapted, that the supplied heat transfer medium flows through the solar thermal module (15) through at least one inner tube (47, 48), the heat transfer medium inside the solar thermal module (15) first being guided to the tip of the absorption region (30), the heat transfer medium being guided from the tip of the absorption region (30) inside the solar thermal module is guided along the remaining absorption region (30), the solar thermal module (15) being adapted so that the heat transfer medium leaves through an outlet into a heat transfer medium discharge channel (6), the at least one inner tube ( 47, 48) comprises an inner tube A (48), characterized in that a section of the inner tube A (48) is adapted to run through the heat transfer medium discharge channel (6), wherein the section of the inner tube A (48) is enclosed by an outer tube (49), the outer tube (49) being adapted to form part of the wall of the heat transfer medium discharge channel (6), the solar thermal module (15) having at least one spring element ( 51) in the flow of force between the inner tube A (48) and the outer tube (49), the at least one spring element (51) being adapted to compensate for different thermal expansion of the inner tube A (48) and of the outer tube (49), the at least one Spring element (51) has a spring force, which is transmitted in the inner tube A (48) as a tensile force and in the outer tube (49) as a compressive force. 2. Solarthermisches Modul (15) gemäß Anspruch 1 mit folgenden Merkmalen , wobei das solarthermische Modul eine Grundplatte B (33) und eine Führung B (36) umfasst, wobei die Grundplatte B (33) und die Führung B (36) geeignet sind, seitliche Begrenzungen des Wärmeträgermediumabführkanals (6) zu bilden, wobei die Führung B (36) mit einer Grundplatte C (37) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (15) jeweils eine gelenkige Verbindung an einer Auflagefläche (34) zwischen der Grundplatte B (33) und einem Außenrohr (49) sowie an einer Auflagefläche (35) zwischen Führung B (36) und Außenrohr (49) aufweist. 2. Solar thermal module (15) according to claim 1 with the following features, wherein the solar thermal module comprises a base plate B (33) and a guide B (36), the base plate B (33) and the guide B (36) being suitable, to form lateral boundaries of the heat transfer medium discharge channel (6), the guide B (36) being connected to a base plate C (37), characterized in that the solar thermal module (15) each has an articulated connection on a support surface (34) between the base plate B (33) and an outer tube (49) and on a support surface (35) between guide B (36) and outer tube (49). 3. Solarthermisches Modul (15) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche mit folgenden Merkmalen, wobei das solarthermische Modul (15) auf der von der Sonnenstrahlung (14) angestrahlten Seite eine vertikale und horizontale innere Tragstruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Tragstruktur aus einer Grundplatte C (37) sowie einer Führung B (36) und einem damit verschraubten Flansch (40) besteht, wobei die Grundplatte C (37) von der Führung B (36) und dem Flansch (40) mechanisch entkoppelt ist, indem mehrere über den Umfang verteilte Stege (70) der Grundplatte C (37) in Einbuchtungen (71) der Führung B (36) geführt werden. 3. Solar thermal module (15) according to one of the preceding claims with the following features, wherein the solar thermal module (15) has a vertical and horizontal inner support structure on the side illuminated by the solar radiation (14), characterized in that the inner support structure consists of a Base plate C (37) and a guide B (36) and a flange (40) screwed to it, wherein the base plate C (37) is mechanically decoupled from the guide B (36) and the flange (40) by several webs (70) of the base plate C (37) distributed over the circumference in indentations (71) of the guide B (36 ). 4. Solarthermisches Modul (15) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Wärmeträgermediumzuführkanal (5) und der Innenseite der Spitze des Absorptionsbereichs (30) aus mindestens zwei Rohrleitungen (48, 47) besteht, wobei die mindestens zwei Rohrleitungen gelenkig miteinander verbunden sind. 4. Solar thermal module (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection between the heat transfer medium supply channel (5) and the inside of the tip of the absorption area (30) consists of at least two pipes (48, 47), the at least two Pipes are connected to each other in an articulated manner. 5. Solarthermisches Modul (15) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundplatte A (31) und ein Innenrohr A (48) , vorzugsweise alle Bauteile, welche angepasst sind das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls (15) bis in die Nähe der Spitze des Absorptionsbereichs (30) zu leiten, aus metallischen Werkstoffen bestehen und wobei ein Innenrohr B (47) , eine Kappe (44) mit Kühlelementen (45) , eine Führung A (46) , ein Flansch (40) , eine Grundplatte C (37) mit Kühlelementen (38) , eine Führung B (36) , ein Außenrohr (49) und eine Grundplatte B (33) , vorzugsweise alle Bauteile, welche angepasst sind das Wärmeträgermedium im Innern des solarthermischen Moduls (15) bis zur Spitze des Absorptionsbereichs (3) und von der Spitze des Absorptionsbereichs (30) wegzuleiten, aus keramischen Werkstoffen bestehen . 5. Solar thermal module (15) according to one of the preceding claims, characterized in that a base plate A (31) and an inner tube A (48), preferably all components, which are adapted to the heat transfer medium inside the solar thermal module (15) up to to guide the vicinity of the tip of the absorption area (30), consist of metallic materials and wherein an inner tube B (47), a cap (44) with cooling elements (45), a guide A (46), a flange (40), a Base plate C (37) with cooling elements (38), a guide B (36), an outer tube (49) and a base plate B (33), preferably all components which are adapted to the heat transfer medium inside the solar thermal module (15) up to Tip of the absorption region (3) and away from the tip of the absorption region (30) consist of ceramic materials. 6. Solarthermisches Modul (15) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche mit folgenden Merkmalen, wobei sich an einer Grundplatte C (37) eine Vielzahl von Kühlelementen (38) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (38) jeweils mit einem geringen Abstand an einer Führung B (36) angrenzen, wobei die Grundplatte C (37) und die Führung B (36) einen Strömungs kanal für das Wärmeträgermedium bilden, wobei das solarthermische Modul (15) einen Strömungskanal für das Wärmeträgermedium aufweist, wobei die Oberflächen der Grundplatte C (37) und der Führung B (36) geometrisch so gestaltet sind, dass sich die freibleibende Querschnittfläche des Strömungskanals in Strömungsrichtung kontinuierlich verkleinert. 6. Solar thermal module (15) according to one of the preceding claims with the following features, wherein a plurality of cooling elements (38) are located on a base plate C (37), characterized in that the cooling elements (38) each adjoin a guide B (36) at a small distance, the base plate C (37) and the guide B (36) forming a flow channel for the heat transfer medium, the solar thermal module (15) forming a flow channel for the heat transfer medium, the surfaces of the base plate C (37) and the guide B (36) being geometrically designed in such a way that the free cross-sectional area of the flow channel continuously reduces in the direction of flow. 7. Solarthermisches Modul (15) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche mit folgenden Merkmalen, wobei sich im Innern des solarthermischen Moduls (15) über den Umfang verteilte Schraubverbindungen befinden, welche jeweils eine Schraube (41) und eine Mutter (39) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube einen Kopf aufweist, wobei der Kopf der Schraube (41) in Längsrichtung umlaufend mit mindestens einer Einbuchtung (91) , vorzugsweise mit Einbuchtungen (91) , versehen ist, wobei neben dem Kopf der Schraube (41) beispielsweise an dem Flansch (40) eine Haltebucht (90) vorhanden ist, und wobei die mindestens eine Einbuchtung (91) und die Haltebucht (90) geeignet sind, einen Sicherungs stift (42) aufzunehmen. 7. Solar thermal module (15) according to one of the preceding claims with the following features, wherein inside the solar thermal module (15) there are screw connections distributed over the circumference, each comprising a screw (41) and a nut (39), characterized that the screw has a head, the head of the screw (41) being provided with at least one indentation (91), preferably with indentations (91), in the longitudinal direction, in addition to the head of the screw (41), for example on the flange (40) a holding bay (90) is present, and wherein the at least one indentation (91) and the holding bay (90) are suitable for receiving a securing pin (42). 8. Solarthermisches Modul (15) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche mit folgenden Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Modul (15) einen Flansch (40) , ein Innenrohr B (47) , eine Führung A (46) und eine Kappe (44) umfasst, wobei das Innenrohr B (47) , die Führung A (46) und die Kappe (44) jeweils mittels Bajonett-Verschlüssen an dem Flansch (40) befestigt sind. 8. Solar thermal module (15) according to one of the preceding claims with the following features, characterized in that the solar thermal module (15) has a flange (40), an inner tube B (47), a guide A (46) and a cap (44 ), wherein the inner tube B (47), the guide A (46) and the cap (44) are each attached to the flange (40) by means of bayonet fasteners. 9. Solarthermischer Receiver (4) umfassend eine Vielzahl von solarthermischen Modulen (15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, einen Wärmeträgermediumzuführkanal (5) und einen Wärmeträgermediumabführkanal (6) , wobei der Wärmeträgermediumzuführkanal (5) mit der Vielzahl von solarthermischen Modulen (15) verbunden ist, wobei ein Teil des Wärmeträgermediumabführkanals (6) durch ein Außenrohr (49) der Vielzahl von solarthermischen Modulen (15) gebildet wird. 9. Solar thermal receiver (4) comprising a plurality of solar thermal modules (15) according to one of claims 1 to 8, a heat transfer medium supply channel (5) and a heat transfer medium discharge channel (6), wherein the heat transfer medium supply channel (5) is connected to the plurality of solar thermal modules (15), with a part of the heat transfer medium discharge channel (6) passing through an outer tube (49) of the plurality of solar thermal Modules (15) are formed. 10. Verfahren zur Gewinnung thermischer Energie aus Sonnenstrahlung, wobei Sonnenstrahlung mittels einer Vielzahl an solarthermischen Modulen (15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 absorbiert und in ein Wärmeträgermedium überführt wird, wobei das Wärmeträgermedium aus der Vielzahl an solarthermischen Modulen (15) in eine Wärmeträgermediumabführkanal (6) geführt wird, wobei das Wärmeträgermedium von der Wärmeträgermediumabführkanal (6) in mindestens einen Wärmeverbraucher (8) und/oder in mindestens einen Wärmespeicher (7) geleitet wird, wobei das Wärmeträgermedium von dem mindestens einen Wärmeverbraucher (8) und/oder dem mindestens einen Wärmespeicher (7) in den Wärmeträgermediumzuführkanal (5) geleitet wird, wobei das Wärmeträgermedium von dem Wärmeträgermediumzuführkanal (5) erneut in die Vielzahl an solarthermischen Modulen (15) geleitet wird. 10. A method for obtaining thermal energy from solar radiation, wherein solar radiation is absorbed by means of a plurality of solar thermal modules (15) according to one of claims 1 to 8 and transferred into a heat transfer medium, the heat transfer medium being selected from the plurality of solar thermal modules (15) into one Heat transfer medium discharge channel (6), the heat transfer medium being conducted from the heat transfer medium discharge channel (6) into at least one heat consumer (8) and/or into at least one heat storage (7), the heat transfer medium being passed from the at least one heat consumer (8) and/or the at least one heat storage device (7) is guided into the heat transfer medium supply channel (5), the heat transfer medium being fed from the heat transfer medium supply channel (5) again into the plurality of solar thermal modules (15). 11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Wärmeträgermedium in mindestens einen Wärmeverbraucher (8) geleitet wird, wobei der Wärmeverbraucher (8) mindestens einen Wärmetauscher umfasst, wobei der Wärmetauscher ein Wärmetauscher eines Dampfkessels und/oder eines Vorwärmers eines Dampfkessels ist . 11. The method according to claim 10, wherein the heat transfer medium is passed into at least one heat consumer (8), the heat consumer (8) comprising at least one heat exchanger, the heat exchanger being a heat exchanger of a steam boiler and / or a preheater of a steam boiler.
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