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1. WO2013056752 - SOLARTHERMISCHES KRAFTWERK SOWIE VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES SOLARTHERMISCHEN KRAFTWERKS

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

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Solarthermisches Kraftwerk sowie Verfahren zum Betreiben eines solarthermischen Kraftwerks

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein solarthermisches Kraftwerk, mit wenigstens einem Sonnenkollektor eines Solarkreislaufs und einer einem Arbeitskreislauf zugeordneten Expansionsturbine, wobei der Solarkreislauf und der Arbeitskreislauf über wenigstens einen Primärwärmetauscher miteinander gekoppelt sind und der Solarkreislauf ein Solarfluid und der Arbeitskreislauf ein Arbeitsfluid aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines solarthermischen Kraftwerks.

Solarthermische Kraftwerke der eingangs genannten Art sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Sie weisen mehrere Kreisläufe auf, zumindest jedoch den Solarkreislauf und den Arbeitskreislauf. In dem Solarkreislauf liegt das Solarfluid und in dem Arbeitskreislauf das Arbeitsfluid vor, wobei keine unmittelbare Strömungsverbindung zwischen dem Solarkreislauf und dem Arbeitskreislauf gegeben ist, sondern lediglich eine Wärmekopplung über den Primärwärmetauscher. Beide Fluide werden üblicherweise mittels einer Fördereinrichtung in dem jeweiligen Kreislauf umgewälzt. Sowohl der Solarkreislauf als auch der Arbeitskreislauf sind vorzugsweise geschlossene Kreisläufe, was bedeutet, dass die in ihnen enthaltene Fluidmenge des jeweiligen Fluids idealerweise bis auf eventuelle Leckageverluste konstant bleibt. Das Solarfluid kann als erstes Fluid und das Arbeitsfluid als zweites Fluid bezeichnet sein.

Das in dem Solarkreislauf vorliegende Solarfluid wird bei Sonneneinstrahlung auf den Sonnenkollektor in diesem erhitzt, wobei sich seine Enthalpie, insbesondere die in ihm enthaltene innere Energie, vergrößert. Üblicherweise weist daher das Solarfluid im Bereich des strömungstechnisch in dem Solarkreislauf auf den Sonnenkollektor folgenden Primärwärmetauschers eine höhere Temperatur auf als das Arbeitsfluid. Mittels des Primärwärmetauschers kann bedingt durch die Temperaturdifferenz Wärme von dem Solarfluid auf das Arbeitsfluid übertragen werden. Üblicherweise ist der Primärwärme-tauscher als Verdampfer beziehungsweise Überhitzer ausgebildet, sodass das Arbeitsfluid in ihm verdampft und/oder überhitzt wird. Das Arbeitsfluid gelangt insoweit in gasförmigem Zustand in die Expansionsturbine. In dieser wird die Totalenthalpie des gasförmigen Arbeitsfluids genutzt, um die thermische Energie des Arbeitsfluids teilweise, insbesondere mit einem Wirkungsgrad von etwa 75 % bis 80 %, in mechanische Energie umzuwandeln. Die Expansionsturbine wird beispielsweise zum Antreiben eines Generators und insoweit zur Stromerzeugung verwendet. Die Expansionsturbine kann dabei grundsätzlich beliebig ausgeführt sein, insbesondere als einstufige oder mehrstufige Expansionsturbine beziehungsweise Dampfturbine.

Bei bekannten solarthermischen Kraftwerken wird in dem Solarkreislauf ein Wärmeträgeröl beziehungsweise Thermoöl als Solarfluid verwendet. Bei normaler Sonneneinstrahlung wird das Wärmeträgeröl des Solarkreislaufs in dem Sonnenkollektor bis auf etwa 420°C erhitzt. Diese Temperatur reicht aus, um das als Arbeitsfluid in dem Arbeitskreislauf verwendete Wasser auf etwa 390°C zu erwärmen, zu verdampfen und zu überhitzen. Anschließend wird das Wasser in gasförmigem Zustand der Expansionsturbine zugeführt. Der in dem Arbeitskreislauf ablaufende Prozess kann beispielsweise mittels des Clausius-Rankine-Kreisprozesses zumindest näherungsweise beschrieben werden. Das Arbeitsfluid wird entsprechend abwechselnd bei niedrigem Druck kondensiert und bei hohem Druck verdampft. In der vorliegenden Anmeldung werden grundsätzlich absolute Tempe-raturen in Grad Celsius (°C) und Temperaturdifferenzen in Kelvin (K) angegeben.

Üblicherweise verfügen die bekannten solarthermischen Kraftwerke zusätzlich über einen strömungstechnisch von dem Arbeitskreislauf und dem Solarkreislauf getrennt vorliegenden Speicherkreislauf, in welchem zum Beispiel Salzwasser als Speicherfluid verwendet wird. Beim Betreiben des solarthermischen Kraftwerks können, bedingt durch wechselnde Umgebungsbedingungen, starke Schwankungen in der erzeugbaren elektrischen Leistung auftreten. Aus diesem Grund ist der Speicherkreislauf vorgesehen, um nicht lediglich zur Deckung einer Spitzenlast der angeschlossenen Verbraucher einsetzbar zu sein, sondern überdies auch zumindest teilweise zur Abdeckung einer Mittellast beziehungsweise einer Grundlast beitragen zu können. Reicht die Sonneneinstrahlung aus, ist also größer oder gleich einer Auslegungssonneneinstrahlung, so wird mit einem Teil der in dem Solarkreislauf beziehungsweise in dem Solarfluid vorliegenden Wärme das Speicherfluid auf etwa 290°C erwärmt. Sobald die Sonneneinstrahlung geringer ist als die Auslegungssonneneinstrahlung, beispielsweise bei Bewölkung oder nachts, kann die Temperatur in dem Solarkreislauf deutlich, beispielsweise um mehr als 20 K, abfallen.

Weil das Speicherfluid eine geringere Temperatur aufweist als das Solarfluid, die zudem noch kleiner ist als die in dem Arbeitskreislauf benötigte Temperatur, muss bei wenigstens teilweiser Unterbre-

chung der solaren Wärmezufuhr aus dem Solarkreislauf, also bei Unterschreiten der Auslegungssonneneinstrahlung durch die momentane Sonneneinstrahlung - trotz der Nutzung von Wärme aus dem Speicherkreislauf - dem Arbeitskreislauf zur Aufrechterhaltung der für die Expansionsturbine notwendigen Sattdampftemperatur von etwa 390°C zusätzliche externe Wärme zugeführt werden. Entsprechend muss die Temperatur in dem Arbeitskreislauf - ausgehend von den 290°C in dem Speicherkreislauf - mit Hilfe externer, insbesondere fossiler Energie um 100K angehoben werden. Bei einer Sonneneinstrahlung unterhalb der Auslegungssonneneinstrahlung arbeiten die aus dem Stand der Technik bekannten solarthermischen Kraftwerke mittels dieser dualen beziehungsweise hybriden Wärmezufuhr maximal etwa acht Stunden, bis die Temperatur des Speichermediums beziehungsweise des Speicherfluids und damit der Wirkungsgrad des solarthermischen Kraftwerks so weit abgesunken sind, dass ein weiteres Betreiben nicht sinnvoll ist. Die bekannten solarthermischen Kraftwerke können insoweit kaum oder lediglich teilweise zur Abdeckung der Mittellast und der Grundlast dienen und auch dies nur unter Zuführung externer Wärme bezie-hungsweise externer Energie.

Es ist insoweit Aufgabe der Erfindung, ein solarthermisches Kraftwerk vorzustellen, welches den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern ein effizientes Betreiben bei vorübergehend geringer oder ohne Sonneneinstrahlung über einen langen Zeitraum von beispielsweise mehr als acht Stunden, insbesondere ohne Zufuhr von externer Energie, ermöglicht.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem solarthermischen Kraftwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass dem Solarkreislauf ein Primärwärmespeicher zugeordnet ist, der wenigstens einen, insbesondere parallel zu dem Wärmetauscher angeschlossenen, Primärwärmespeichertank für das Solarfluid des Solarkreislaufs aufweist. Wie eingangs bereits erwähnt, können aus dem Stand der Technik bekannte solarthermische Kraftwerke über einen (allerdings nicht obligatorischen) Speicherkreislauf verfügen, welcher strömungstechnisch von dem Solarkreislauf und dem Arbeitskreislauf getrennt ist. Beispielsweise liegt in dem bekannten Speicherkreislauf Salzwasser als Speicherfluid vor. Alternativ ist es auch bekannt, einen Wärmespeichertank mit einem Speichermedium, beispielsweise einem Salz oder dergleichen, zu verwenden. Dagegen soll es nun vorgesehen sein, dass der Primärwärmespeicher unmittelbar dem Solarkreislauf zugeordnet ist und der Primärwärmespeichertank zur Aufnahme und insbesondere Zwischenspeicherung des Solarfluids an den Solarkreislauf angeschlossen ist. Vorzugsweise liegt der Primärwärmespeichertank dabei strömungstechnisch parallel zu dem Primärwärmetauscher vor.

Der Solarkreislauf weist in Primärströmungsrichtung insbesondere die folgenden Elemente auf: Den Sonnenkollektor, ein Einlassschalt-ventil, den Primärwärmetauscher, ein Auslassschaltventil sowie eine Fördereinrichtung zur Förderung des Solarfluids durch den Solarkreislauf. Das Einlassschaltventil und das Auslassschaltventil weisen jeweils zumindest drei Anschlüsse auf, wobei an das Einlassschaltventil beziehungsweise dessen Anschlüsse der Sonnenkollektor, der Primärwärmetauscher und der Primärwärmespeichertank angeschlossen sind. An das Auslassschaltventil beziehungsweise dessen Anschlüsse sind dagegen der Primärwärmetauscher, die Fördereinrichtung und wiederum der Primärwärmespeichertank angeschlossen. Der Primärwärmespeichertank liegt insoweit strömungstech- nisch zwischen dem Einlassschaltventil und dem Auslassschaltventil vor. Mittels des Einlassschaltventils und des Auslassschaltventils sind die Massenströme des Solarfluids durch die jeweiligen Anschlüsse einstellbar, vorzugsweise stufenlos. Das Einstellen kann dabei gesteuert und/oder geregelt erfolgen. Selbstverständlich ist jedoch auch ein anderer struktureller Aufbau des solarthermischen Kraftwerks realisierbar.

Der Primärwärmespeicher beziehungsweise dessen Primärwärmespeichertank weist ein Speichervolumen auf, welches bevorzugt voll-ständig mit dem Solarfluid befüllbar ist. Das Speichervolumen ist dabei insbesondere größer als das Fluidvolumen des Solarfluids in den weiteren Bereichen des solarthermischen Kraftwerks. Ein Großteil des Solarfluids kann sich daher zu jedem Zeitpunkt in dem Primärwärmespeicher befinden und bei Bedarf entnommen oder zugeführt werden. Der Primärwärmespeicher beziehungsweise der Primärwärmespeichertank ist besonders bevorzugt als Schichtladespeicher ausgebildet. Das bedeutet, dass das Solarfluid während des Zwi-schenspeicherns in dem Primärwärmespeicher entsprechend seiner Temperatur an unterschiedlichen Positionen, insbesondere in unter-schiedlichen Höhen, eingeschichtet wird. Ermöglicht wird dies durch die temperaturabhängige Dichte des Solarfluids. Die Schichtung kann beispielsweise durch eine geeignete Führung des Solarfluids in dem Speichervolumen beziehungsweise dem Primärwärmespeichertank erreicht werden.

Gegenüber den bekannten solarthermischen Kraftwerken entfällt insoweit die unbedingte Notwendigkeit, einen separaten Speicherkreislauf vorzusehen, um einen Betrieb bei geringer Sonneneinstrahlung zu ermöglichen. Vielmehr wird unmittelbar das Solarfluid bei hoher Temperatur vorgehalten, um auch längere Zeiträume bei geringer oder ohne Sonneneinstrahlung auf den Sonnenkollektor, insbesondere unter konstanter Beibehaltung der Nennleistung, überbrücken zu können. Die Temperatur des gespeicherten Solarfluids ist dabei insbesondere höher als die kritische Temperatur des Ar-beitsfluids, worauf nachfolgend noch detaillierter eingegangen wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform tritt der Vorteil auf, dass die zur Speicherung notwendigen Volumina deutlich geringer sind als bei aus dem Stand der Technik bekannten solarthermischen Kraftwer-ken. Beispielsweise ist zur Überbrückung eines Zeitraums von 16 Stunden ohne Sonneneinstrahlung (im Sinne von einer Sonneneinstrahlung, die einer beispielsweise nachts vorliegenden Minimalsonneneinstrahlung entspricht) ein Wärmespeichertank mit einem Volumen von 0,2 m3/kWh, um während dieses Zeitraums, der auch als Auslegungszeitraum bezeichnet wird, konstant die Nennleistung des Kraftwerks (beispielsweise in Form von elektrischem Strom) bereitstellen zu können. Die aus dem Stand der Technik bekannten solarthermischen Kraftwerke erfordern dagegen ein Speichervolumen von 0,7 m3/kWh für eine lediglich achtstündige Überbrückung. Für diese ist jedoch stets, wie bereits eingangs erwähnt, die Zufuhr von externer Energie notwendig. Dies rührt insbesondere daher, dass als Speichermedium häufig eine Salzschmelze zum Einsatz kommt, welche stets eine Temperatur oberhalb ihrer Erstarrungstemperatur aufweisen muss, damit die Betriebsfähigkeit des solarthermischen Kraftwerks nicht beeinträchtigt wird beziehungsweise eine Beschädigung durch erstarrendes Speichermedium verhindert wird.

Der vorstehend beschriebene große Unterschied zwischen den benötigten Speichervolumina resultiert insbesondere aus der großen Temperaturdifferenz, welche während eines Normalbetriebs des erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks, in welchem die Sonneneinstrahlung größer oder gleich der Auslegungssonneneinstrahlung ist, zwischen dem Solarkreislauf und dem Arbeitskreislauf -beispielsweise durch entsprechende Wahl von Solarfluid und Ar-beitsfluid - realisiert sein kann. Diese ermöglicht es, die gespeicherte Wärme in einem Speicherbetrieb, in welchem auf die in dem Primärwärmespeicher vorliegende Wärme zurückgegriffen wird, auch noch bei - aufgrund der Entnahme der Wärme aus dem Primärwär-mespeicher - deutlich abgesunkener Temperatur des Solarfluids und damit geringerer Temperaturdifferenz zum Betreiben des Arbeitskreislaufs heranzuziehen.

Der hier beschriebene Primärwärmespeicher erlaubt entsprechend einen Betrieb des Arbeitskreislaufs beziehungsweise die Erzeugung von elektrischem Strom auch über einen langen Zeitraum mit geringer oder ohne Sonneneinstrahlung, wobei keinerlei Zufuhr von externer Wärme notwendig und daher auch nicht vorgesehen ist. Dieser Zeitraum ist ausschließlich abhängig von dem vorgesehenen Speichervolumen und der Abkühlung des in dem Primärwärmespei-chertank gespeicherten Solarfluids durch Wärmeverluste. Bei entsprechender Auslegung des solarthermischen Kraftwerks beziehungsweise des Primärwärmespeichers ist also ein kontinuierlicher Betrieb unter Erzeugung von elektrischem Strom erreichbar, wobei periodisch zwischen Normalbetrieb und Speicherbetrieb umgeschal-tet wird. Dabei versteht es sich von selbst, dass die Sonneneinstrahlung während des Normalbetriebs zu diesem Zweck ausreichend sein muss, um das in dem Primärwärmespeicher beziehungsweise in dem Solarkreislauf vorliegende Solarfluid auf eine Temperatur zu bringen, welche einer Wärmemenge entspricht, die für die gewünschte Zeitdauer des Speicherbetriebs ausreichend ist.

Der Sonnenkollektor des erfindungsgemäßen solarthermischen Kraftwerks kann beispielsweise als Parabolrinnenkollektor ausge-führt sein beziehungsweise Parabolrinnenkollektoren aufweisen, wobei eine Absorberleitung des Solarkreislaufs entlang einer Brennlinie eines Kollektorelements, insbesondere eines Spiegels, des Sonnenkollektors verläuft. Alternativ kann der Sonnenkollektor selbstverständlich als Fresnelspiegelkollektor oder als Paraboloidkollektor ausgeführt sein. Der Sonnenkollektor besteht insoweit üblicherweise aus dem Kollektorelement und der Absorberleitung, wobei letztere Bestandteil des Solarkreislaufs beziehungsweise an diese angeschlossen ist, sodass die Absorberleitung während des Betriebs des Kraftwerks von dem Solarfluid durchströmt wird. Das Solarfluid nimmt entsprechende solare Wärme über eine innere Oberfläche der Absorberleitung auf. Das Kollektorelement ist beispielsweise als Spiegel, insbesondere als Parabolrinne, Fresnelspiegel oder Parabo-loidspiegel, ausgeführt. Üblicherweise weist das solarthermische Kraftwerk eine Vielzahl von Solarkollektoren auf, welche insbesonde-re in zumindest einem Solarfeld zusammengefasst sind.

Neben der Erzeugung von elektrischem Strom kann das hier beschriebene solarthermische Kraftwerk auch - zusätzlich oder alternativ - für eine Mehrwasserentsalzungsanlage verwendet werden beziehungsweise eine Energieversorgung einer solchen darstellen. Mehrwasserentsalzungsanlagen benötigen neben elektrischer Energie (für Pumpen und dergleichen) vor allem Wärme, um das dem Meer entnommene Salzwasser zu verdampfen und so zu entsalzen. Ein Teil der Wärme kann dem Arbeitsfluid beispielsweise nach der Expansionsturbine, insbesondere in einem Kondensator, entnommen werden. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, die an dieser Stelle verfügbare Wärmemenge zu erhöhen. Dazu kann zum Beispiel das Kraftwerk derart eingestellt werden, dass sich für das Arbeitsfluid nach dem Entspannen in der Expansionsturbine ein Zustand einstellt, der auf der Taulinie liegt oder ihr zumindest - im Nassdampfgebiet liegend - möglichst nahe kommt. Die mögliche Maximaltemperatur des Arbeitsfluids vor dem Eintritt in die Expansionsturbine kann alternativ auch durch eine entsprechende Wahl des Arbeitsflu-ids erhöht werden. Auf diese Weise kann das Salzwasser zumindest vorgewärmt werden. Eine weitere Erwärmung kann mit Hilfe eines Sonnenkollektors vorgesehen sein.

Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass der Primärwärmespeicher eine den Primärwärmespeichertank zumindest bereichs-weise umgebende Isolierung aufweist. Die Isolierung verhindert wenigstens teilweise, dass die Wärme des in dem Primärwärmespeichertank gespeicherten Solarfluids an eine Umgebung des Primärwärmespeichers abgegeben wird. Dabei kann die Isolierung prinzipiell beliebig ausgeführt sein. Sie muss allerdings aus einem Material bestehen, welches schlecht wärmeleitend ist. Zusätzlich oder alternativ ist eine Sicherheitshülle vorgesehen, welche den Primärwärmespeichertank beziehungsweise wenigstens einen der Primärwärmespeichertanks, vorzugsweise alle, wenigstens teilweise einschließt. Die Sicherheitshülle ist derart ausgelegt, dass auch bei ei-nem Leck in einem der Primärwärmespeichertanks die Sicherheit von sich in der Umgebung des Primärwärmespeichers aufhaltenden Personen gewährleistet ist. Sie verhindert also insbesondere eine schlagartige Verformung des Primärwärmespeichertanks durch das

unter Druck stehende Solarfluid beziehungsweise ein schlagartiges Austreten des Solarfluids.

Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Primärwärmespeicher mehrere, vorzugsweise strömungstechnisch parallel geschaltete, Primärwärmespeichertanks aufweist, die in Zylinderform vorliegen und parallel zueinander angeordnet sind, wobei Zwischenräume zwischen den Primärwärmespeichertanks mit einem Wärmespeicherstoff, insbesondere Magnesit, zumindest bereichsweise ausgefüllt sind. Mit einer solchen Ausführungsform des Primärwär-mespeichers kann eine besonders hohe Wärmespeicherkapazität pro Volumeneinheit erzielt werden. Bedingt durch die Zylinderform sind die Primärwärmespeichertanks zudem äußerst druckbeständig, sodass der Arbeitskreislauf mit einer sehr hohen Maximaltemperatur betrieben werden kann, was einen hohen Druck des Solarfluids be-dingt, um einen Wechsel des Aggregatzustands zu verhindern. Die zylinderförmigen Primärwärmespeichertanks sind beispielsweise strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet. Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, die Primärwärmespeichertanks strömungstechnisch hintereinander zu schalten bezie-hungsweise einige der Primärwärmespeichertanks parallel zueinander und andere wiederum hintereinander vorzusehen.

Die durch die Bauform und die parallele Anordnung der Primärwärmespeichertanks bedingten Zwischenräume sind, um die Wärmespeicherfähigkeit des Primärwärmespeichers zu optimieren, mit dem Wärmespeicherstoff wenigstens bereichsweise ausgefüllt. Der Wärmespe ich erstoff ist ein Stoff, welcher besonders gute Wärmespeichereigenschaften aufweist. Beispielsweise kann Magnesit verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch beispielsweise ein Latentwärmespeicherstoff verwendbar, welcher reversible ther-modynamische Zustandsänderungen zur Speicherung der Wärme verwendet. Besonders vorteilhaft ist es selbstverständlich, wenn die Primärwärmespeichertanks mitsamt dem Wärmespeicherstoff von der vorstehend beschriebenen Isolierung umhüllt sind und zwischen der Isolierung und den Primärwärmespeichertanks vorliegende Zwischenräume ebenfalls mit dem Wärmespeicherstoff wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, gefüllt sind. Um die Isolierung herum kann zusätzlich die Sicherheitshülle angeordnet sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Sekundärwärmetauscher vorgesehen ist, über welchen der Arbeitskreislauf und/oder der Solarkreislauf mit wenigstens einem ein Se-kundärspeicherfluid aufweisenden Sekundärspeicherkreislauf gekoppelt ist. Zusätzlich zu dem Primärwärmespeicher soll also der Sekundärspeicherkreislauf vorliegen. In diesem ist das Sekun-därspeicherfluid vorgesehen. Der Sekundärspeicherkreislauf dient dem Speichern beziehungsweise Zwischenspeichern von Wärme, insbesondere aus dem Solarkreislauf. Der Sekundärspeicherkreislauf ist über den wenigstens einen Sekundärwärmetauscher mit dem Solarkreislauf und/oder dem Arbeitskreislauf gekoppelt.

In einer ersten, einfachen Ausführungsform liegt lediglich ein Sekundärwärmetauscher vor, mittels welchem Wärme zwischen dem Sekundärspeicherkreislauf und dem Solarkreislauf übertragen werden kann. Der Sekundärspeicherkreislauf ist sowohl von dem Solarkreis-lauf als auch dem Arbeitskreislauf strömungstechnisch getrennt. Das Sekundärspeicherfluid kann von dem Solarfluid und/oder dem Ar-beitsfluid verschieden sein. Bevorzugt ist das Sekundärspeicherfluid ein Wärmespeicherfluid, welches gute Wärmespeichereigenschaf-

ten, also insbesondere eine hohe Wärmekapazität, aufweist. Beispielsweise kommt Wasser, insbesondere Salzwasser, oder Ther-moöl als Sekundärspeicherfluid zum Einsatz. Während des Normalbetriebs, also bei Sonneneinstrahlung, welche größer ist als die Aus-legungssonneneinstrahlung, kann dem Sekundärspeicherkreislauf Wärme des Solarfluids zugeführt werden. In dem Speicherbetrieb erfolgt dagegen ein Übertragen von Wärme aus dem Sekundärspeicherfluid auf das Solarfluid mittels dem Sekundärwärmetauscher und anschließend mittels dem Primärwärmetauscher auf das Arbeitsfluid, sodass dieses auf eine Temperatur gebracht werden kann, welche ausreichend ist, um den Arbeitskreislauf weiter zu betreiben.

In einer anderen Ausführungsform können dem Sekundärspeicherkreislauf mehrere Wärmetauscher zugeordnet sein, wobei wenigstens einer der Wärmetauscher wie vorstehend beschrieben zwischen dem Solarkreislauf und dem Speicherkreislauf und ein weiterer der Wärmetauscher als Sekundärwärmetauscher zwischen dem Speicherkreislauf und dem Arbeitskreislauf vorliegt. Auch hierbei kann eine strömungstechnische Trennung zwischen Sekundärspeicherkreislauf und den anderen Kreisläufen vorgesehen sein. Wie bereits ausgeführt, kann während des Normalbetriebs das Sekundärspeicherfluid des Sekundärspeicherkreislaufs mit Wärme aus dem Solarkreislauf erwärmt werden. In dem Speicherbetrieb ist es nun dagegen vorgesehen, nicht zunächst das Solarfluid des Solarkreislaufs, sondern vielmehr unmittelbar das Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs mithilfe der in dem Sekundärspeicherkreislauf gespeicherten Wärme zu erwärmen.

Zusätzlich oder alternativ kann das Sekundärspeicherfluid auch auf andere Art und Weise erwärmt werden, beispielsweise indem der

Sekundärspeicherkreislauf an den Sonnenkollektor des Solarkreislaufs oder wenigstens einen weiteren Sonnenkollektor angeschlossen ist. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn lediglich zwischen dem Sekundärspeicherkreislauf und dem Arbeitskreislauf der we-nigstens eine Sekundärwärmetauscher vorliegt.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen reicht die in dem Sekundärspeicherkreislauf gespeicherte Wärme üblicherweise über einen vergleichsweise langen Zeitraum aus, um das Arbeitsfluid weiterhin auf die gewünschte Temperatur zu bringen, mithin zu verdampfen und vorzugsweise zu überhitzen. Auch hier ist demnach keine Zuführung von externer Energie, beispielsweise fossiler Energie oder dergleichen, notwendig, um das solarthermische Kraftwerk in dem Speicherbetrieb zu betreiben.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sekundärspei-cherkreislauf strömungstechnisch von dem Solarkreislauf und dem Arbeitskreislauf getrennt vorliegt oder strömungstechnisch an den Solarkreislauf angeschlossen ist. Die erstgenannte Ausführungsform wurde vorstehend bereits kurz umrissen. Liegt der Sekundärspeicherkreislauf sowohl von dem Solarkreislauf als auch dem Arbeits-kreislauf strömungstechnisch getrennt vor, so ist der Sekundärwärmetauscher bevorzugt zwischen dem Arbeitskreislauf und dem Sekundärspeicherkreislauf vorgesehen. Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann das Sekundärspeicherfluid von dem Solarfluid und/oder dem Arbeitsfluid verschieden sein.

Alternativ kann der Sekundärspeicherkreislauf auch strömungstechnisch an den Solarkreislauf angeschlossen, also mit diesem strömungstechnisch verbunden sein. In diesem Fall entspricht das Se- kundärspeicherfluid dem Solarfluid. Bei einer solchen Ausführungsform kann das Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs sowohl mittels des Primärwärmetauschers als auch mittels des Sekundärwärmetauschers, jeweils unter Verwendung von Wärme aus dem Solarkreis-lauf, erwärmt werden.

Beispielsweise ist bei den beschriebenen Ausführungsformen der Sekundärwärmetauscher als Verdampfer und der Primärwärmetauscher als Überhitzer ausgebildet. Die dem Sekundärwärmetauscher zugeführte Menge des Sekundärspeicherfluids wird also derart ein-gestellt, dass das Arbeitsfluid lediglich verdampft, nicht jedoch überhitzt wird. Entsprechend wird die dem Primärwärmetauscher zugeführte Menge des Solarfluids derart eingestellt, dass das von dem Sekundärwärmetauscher verdampfte Arbeitsfluid überhitzt wird. Üblicherweise sind der Sekundärwärmetauscher und der Primärwärme-tauscher in dem Arbeitskreislauf hintereinandergeschaltet, sodass die gesamte Menge des Arbeitsfluids zunächst den Sekundärwärmetauscher und anschließend den Primärwärmetauscher passiert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sekundärspeicherkreislauf an den Sonnenkollektor des Solarkreislaufs oder an wenigstens einen weiteren Sonnenkollektor angeschlossen ist. Es kann vorgesehen sein, das Sekundärspeicherfluid nicht oder nur teilweise durch Wärmeübertragung aus dem Solarfluid zu erwärmen. In diesem Fall ist es sinnvoll, das Erwärmen unmittelbar durch Sonneneinstrahlung herbeizuführen. Zu diesem Zweck ist der Sekundär-speicherkreislauf an den Sonnenkollektor und/oder den weiteren Sonnenkollektor angeschlossen. In ersterem Fall kann es entweder vorgesehen sein, dass der Sekundärspeicherkreislauf strömungstechnisch an den Solarkreislauf angeschlossen ist und insoweit die Verbindung zu dem Sonnenkollektor vorliegt. Alternativ kann jedoch auch der Sonnenkollektor mehrere Absorberleitungen aufweisen, wobei eine der Absorberleitungen dem Solarkreislauf und eine weitere der Absorberleitungen dem Sekundärspeicherkreislauf zugeordnet ist. Entsprechend kann auch bei gleichzeitigem Anschließen des Sekundärspeicherkreislaufs und des Solarkreislaufs an den Sonnenkollektor die strömungstechnische Trennung zwischen den beiden Kreisläufen realisiert sein. Bei einer solchen Ausführungsform ist es selbstverständlich möglich, dass alle Sonnenkollektoren des Solar-kreislaufs sowohl an den Sekundärspeicherkreislauf als auch an den Solarkreislauf angeschlossen sind, wozu diese über mehrere Absorberleitungen verfügen. Anschließend kann der Massenstrom durch die Absorberleitung des Sekundärspeicherkreislaufs und die Absorberleitung des Solarkreislaufs in Abhängigkeit von der für den jeweiligen Kreislauf benötigten Wärme steuernd und/oder regelnd eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es selbstverständlich möglich, dass der Sekundärspeicherkreislauf über einen von dem Sonnenkollektor des Solarkreislaufs verschiedenen weiteren Sonnenkollektor verfügt und an diesen angeschlossen ist. In diesem Fall ist es nicht notwendig, Sonnenkollektoren mit mehreren Absorberleitungen zu verwenden. Die Anzahl der Sonnenkollektoren beziehungsweise der weiteren Sonnenkollektoren wird entsprechend der gewünschten Aufteilung der Sonneneinstrahlung auf den Sekundärspeicherkreislauf und den Solarkreislauf gewählt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sekundärwärmetauscher ein Speicherwärmetauscher ist und/oder der Sekundärspeicherkreislauf einen Sekundärwärmespeicher aufweist. Auf diese Weise kann die in dem Sekundärspeicherkreislauf speicherbare Wärmemenge vergrößert werden. Liegt der Sekundärwärmetauscher

als Speicherwärmetauscher vor, so ist er beispielsweise als Wärmespeicher ausgebildet, der sowohl von dem zu erwärmenden Fluid, insbesondere dem Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufes, und dem Se-kundärspeicherfluid durchströmbar ist. Insbesondere weist der Spei-cherwärmetauscher zu diesem Zweck zwei voneinander getrennte Wärmetauscher auf, mittels welchen Wärme einem Speichermedium entnehmbar oder zuführbar ist. Das Speichermedium ist beispielsweise ein Salz, insbesondere ein Flüssigsalz. Beispielsweise ist das Speichermedium ein Salzgemisch, insbesondere Flüssigsalzge-misch, aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat. Es lassen sich jedoch auch andere geeignete Stoffe verwenden. Der vorstehend beschriebene Speicherwärmetauscher liegt insoweit bevorzugt als Wärmespeichertankanordnung, insbesondere Flüssigsalztankanordnung, vor, welche über wenigstens einen Wärmespeichertank, insbesonde-re Flüssigsalztank, verfügt. Bei einer solchen Ausführungsform dient der Sekundärwärmetauscher mithin selbst als Wärmespeicher. Dem Speichermedium wird über einen ersten Wärmetauscher Wärme aus erwärmtem Fluid, insbesondere Solarfluid des Solarkreislaufs, zugeführt und entsprechend erwärmt. Gleichzeitig wird Wärme an das zu erwärmende Fluid, insbesondere Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs abgegeben.

Zusätzlich oder alternativ kann der Sekundärspeicherkreislauf den Sekundärwärmespeicher aufweisen. Dieser enthält beispielsweise ebenfalls ein Speichermedium. Der Sekundärwärmespeicher kann grundsätzlich einen Wärmespeichertank, beispielsweise gemäß den vorstehenden Ausführungen aufweisen, insbesondere einen Flüssigsalztank. Der Sekundärwärmespeicher verfügt über einen Wärmetauscher, über welchen er beziehungsweise das in ihm vorliegende Speichermedium mit dem Sekundärspeicherkreislauf beziehungs-

weise dem Sekundärspeicherfluid wärmeübertragend gekoppelt ist. Selbstverständlich kann der Sekundärwärmespeicher alternativ auch analog zu dem Primärwärmespeicher aufgebaut sein und mithin zumindest einen Sekundärwärmespeichertank für das Sekundärspei-cherfluid des Sekundärspeicherkreislaufs aufweisen.

Grundsätzlich kann das Speichermedium des Sekundärwärmetauschers und des Sekundärwärmespeichers beliebig gewählt sein. Beispielsweise ist es von dem Solarfluid, dem Arbeitsfluid und/oder dem Sekundärspeicherfluid verschieden. Das Speichermedium ist bei-spielsweise ein Latentwärmespeicherstoff oder dergleichen. Es liegt bevorzugt als Phasenwechselmaterial vor. Als Latentwärmespeicherstoff kommt insbesondere Salz, zum Beispiel in Form einer Salzschmelze, zum Einsatz. Während des Normalbetriebs kann nun dem Sekundärwärmetauscher beziehungsweise dem Sekundärwär-mespeicher Wärme aus dem Solarkreislauf beziehungsweise dem Sekundärspeicherkreislauf zugeführt werden. In dem Speicherbetrieb ist es dagegen vorgesehen, dem Speicherwärmetauscher beziehungsweise dem Sekundärwärmespeicher Wärme zu entnehmen und das Solarfluid des Solarkreislaufs und/oder das Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs und/oder das Sekundärspeicherfluid des Sekundärspeicherkreislaufs mit dieser zu erwärmen und auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Prinzipiell kann also der Speicherwärmetauscher beziehungsweise der Sekundärwärmespeicher einem beliebigen der Kreisläufe beziehungsweise mehreren der Kreisläufe zuge-ordnet sein.

Der Speicherwärmetauscher und/oder der Sekundärwärmespeicher können analog zu den vorstehenden Ausführungen, insbesondere zu dem Primärwärmespeicher, ausgebildet sein, beispielsweise hin- sichtlich der Isolierung, der Sicherheitshülle und/oder dem verwendeten Speichermedium. Insbesondere ist es vorgesehen, das Speichermedium zwischen mehreren Wärmespeichern, also Speicherwärmetauschern oder Sekundärwärmespeichern, auszutauschen. Beispielsweise wird während des Normalbetriebs einem der Wärmespeicher noch nicht oder lediglich teilweise erwärmtes Speichermedium entnommen, mit Wärme aus dem Solarkreislauf erwärmt und anschließend einem anderen der Wärmespeicher zugeführt. Dabei kann das Speichermedium bereits durch einmaliges Erwärmen auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Speichermedium mehrfach zwischen den mehreren Wärmespeichern umgewälzt wird, wobei bei jedem Umwälzen die Temperatur des Speicherfluids durch Zufuhr von Wärme aus dem Solarkreislauf oder dem Sekundärspeicherkreislauf erhöht wird. Fällt nun die Sonneneinstrahlung unter die Auslegungssonneneinstrahlung, so wird mithilfe des in dem Sekundärspeicherkreislauf vorhandenen Sekundärspeicherfluids der Speicherbetrieb durchgeführt. Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird dabei dem Wärmespeicher beziehungsweise wenigstens einem der Wärme-Speicher erwärmtes Speichermedium entnommen. Die in diesem enthaltene Wärme wird mithilfe eines Wärmetauschers, welcher dem Speicherwärmetauscher beziehungsweise dem Sekundärwärmespeicher zugeordnet ist, entweder dem Sekundärspeicherkreislauf oder unmittelbar dem Arbeitskreislauf zugeführt.

Das Speichermedium ist von dem Fluid der an den Speicherwärmetauscher beziehungsweise den Sekundärwärmespeicher angeschlossenen Kreisläufe strömungstechnisch getrennt. Es liegt also keine Fluidverbindung zwischen dem Speicherwärmetauscher oder dem Sekundärwärmespeicher und den Kreisläufen vor, welchen er

zugeordnet ist. Prinzipiell kann der Speicherwärmetauscher oder der Sekundärwärmespeicher dazu verwendet werden, in dem Normalbetrieb Wärme aus einem beliebigen der Kreisläufe aufzunehmen und in dem Speicherbetrieb an einen beliebigen der Kreisläufe ab-zugeben. Besonders bevorzugt ist es selbstverständlich, wenn der Speicherwärmetauscher beziehungsweise der Sekundärwärmespeicher während des Normalbetriebs mit Wärme aus dem Solarkreislauf oder dem Sekundärspeicherkreislauf gespeist und somit das in ihm vorliegende Speichermedium erwärmt wird. In dem Speicherbe-trieb soll die mithilfe des Speichermediums gespeicherte Wärme bevorzugt unmittelbar an den Arbeitskreislauf abgegeben werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Primärwärmetauscher stromabwärts des Sekundärwärmetauschers in dem Arbeitskreislauf vorliegt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die in das Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs einzubringende Wärmemenge allein mithilfe des Primärwärmetauschers oder allein mithilfe des Sekundärwärmetauschers übertragen wird. Bevorzugt wird jedoch zunächst eine erste Wärmemenge mithilfe des Sekundärwärmetauschers und anschließend eine zweite Wärmemenge mithilfe des Primärwärmetauschers in das Arbeitsfluid eingebracht. In dem ersten Fall arbeitet entweder der Primärwärmetauscher oder der Sekundärwärmetauscher sowohl als Verdampfer als auch als Überhitzer. In letzterem Fall ist bevorzugt der Sekundärwärmetauscher als Verdampfer und der Primärwärmetauscher als Überhitzer ausgebil-det. Besonders vorteilhaft werden dabei der Primärwärmetauscher und der Sekundärwärmetauscher steuernd und/oder regelnd derart eingestellt, dass das Arbeitsfluid in dem Sekundärwärmetauscher lediglich verdampft wird, ohne es zu überhitzen, während das bereits verdampfte Fluid in dem Primärwärmetauscher anschließend überhitzt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Solarkreislauf ein Bypass zur strömungstechnischen Umgehung des Sonnen-kollektors und/oder ein Bypassrücklauf, der auf seiner einen Seite zwischen dem Primärwärmetauscher und einem Auslass des Primärwärmespeichertanks und auf seiner anderen Seite an einen Ein-lass des Primärwärmespeichertanks angeschlossen ist, vorgesehen sind. Der Bypass zweigt insoweit beispielsweise auf seiner einen Seite zwischen der Fördereinrichtung und dem Solarkollektor ab und mündet auf seiner anderen Seite zwischen dem Einlassschaltventil und dem Primärwärmetauscher ein. Der Bypassrücklauf kann dagegen beispielsweise auf seiner einen Seite zwischen Primärwärmetauscher und Auslassschaltventil abzweigen und auf seiner anderen Seite zwischen dem Einlassschaltventil und dem Primärwärmespeichertank einmünden. Der Bypass dient also dazu, den Sonnenkollektor zu überbrücken, sodass das den Solarkreislauf durchlaufende Solarfluid an dem Sonnenkollektor vorbeigeführt wird. Der Bypassrücklauf ermöglicht dagegen ein Entnehmen des in dem Primärwär-mespeicher vorliegenden Solarfluids in Durchströmungsrichtung des Primärwärmespeichers beziehungsweise des Primärwärmespeichertanks. Zusammen mit dem Bypass wird ein Entnehmen des gespeicherten Solarfluids ermöglicht, ohne dieses nachfolgend durch den Sonnenkollektor führen zu müssen, wobei unter Umständen - bei zu geringer oder nicht vorhandener Sonneneinstrahlung - in dem Solarfluid gespeicherte Wärme an eine Umgebung des Sonnenkollektors abgegeben werden könnte. Insoweit ist durch den Bypass und den Bypassrücklauf eine Aufrechterhaltung der Nennleistung auch bei geringer Sonneneinstrahlung sichergestellt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Arbeitskreislauf stromabwärts der Expansionsturbine ein Kondensator vorgesehen ist, der mit der Umgebungsluft als Kühlmedium betrieben wird oder zumindest einen Teil der stromabwärts der Expansionsturbine in dem Arbeitsfluid vorliegenden Wärme wenigstens einem Heizkreislauf zuführt. Der Arbeitskreislauf weist in Strömungsrichtung insbesondere die nachfolgend aufgeführten Elemente auf: Den Primärwärmetauscher, die Expansionsturbine, den Kondensator sowie eine Kondensatpumpe, wobei letztere im Wesentlichen eine För-dereinrichtung für das kondensierte Arbeitsfluid ist. In der Expansionsturbine wird das zuvor unter hohem Druck und bei hoher Temperatur vorliegende Arbeitsfluid entspannt und abgekühlt. Dabei beginnt das Arbeitsfluid, von seinem vor der Expansionsturbine vorliegenden gasförmigen Zustand in einen flüssigen Zustand überzuge-hen.

Bei der Expansion ist darauf zu achten, dass der am Ausgang der Expansionsturbine vorliegende Dampfgehalt beziehungsweise Dampfmassenanteil immer noch ausreichend hoch ist, um einen zuverlässigen Betrieb der Expansionsturbine zu gewährleisten. Strom-abwärts der Expansionsturbine liegt also vorzugsweise noch ein Großteil des Arbeitsfluids als Dampf vor. Um den dampfförmigen Teil des Arbeitsfluids wieder in den flüssigen Zustand zu überführen, um ihn erneut dem Primärwärmetauscher und/oder dem Sekundärwärmetauscher zum Erhitzen beziehungsweise Verdampfen zuführen zu können, muss das Arbeitsfluid demnach weiter abgekühlt werden. Zu diesem Zweck ist der Kondensator vorgesehen, in welchem das Abkühlen und entsprechend ein Überführen in den flüssigen Zustand erfolgt. Der Kondensator ist im Wesentlichen ein Wärmetauscher, welcher beispielsweise mit Umgebungsluft als Kühlmedium betrie-

ben wird. Das bedeutet, dass dem Kondensator sowohl das Ar-beitsfluid als auch die Umgebungsluft in getrennten Fluidströmen zugeführt wird, um die Umgebungsluft zu erwärmen und entsprechend das Arbeitsfluid abzukühlen und zu kondensieren. Durch die Verwendung der Umgebungsluft als Kühlmedium entfallen aufwendige Vorrichtungen, welche bei anderen Kühlmedien teilweise erforderlich sind.

Alternativ kann der Kondensator auch als Wärmetauscher zwischen dem in dem Arbeitskreislauf vorliegenden Arbeitsfluid und dem Heizkreislauf verwendet werden. Dabei wird insoweit wenigstens ein Teil der noch in dem Arbeitsfluid vorliegenden Wärme auf den Heizkreislauf beziehungsweise das in diesem vorliegenden Heizkreislauffluid übertragen. Über den Heizkreislauf kann die Wärme nachfolgend beliebigen Zwecken zugeführt werden.

Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Heizkreislauf eine Son-nenkollektorheizung, wenigstens einen Heizkörper eines Wohnraums und/oder einen Kühler aufweist, wobei ein in dem Heizkreislauf verwendetes Heizfluid mittels des Kühlers kühlbar oder der Heizkreislauf über den, insbesondere eine Wärmepumpe mit ausbildenden, Kühler an einen weiteren Heizkreislauf angeschlossen ist. Insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen in der Umgebung des solarthermischen Kraftwerks kann es vorkommen, dass nach einem Zeitraum mit wenig oder gänzlich ohne Sonneneinstrahlung der Sonnenkollektor mit kondensiertem Wasser beziehungsweise sogar Eis bedeckt ist, sodass erst nach einer vergleichsweise langen Zeitdauer mit Sonneneinstrahlung eine Betriebsfähigkeit des solarthermischen Kraftwerks hergestellt ist.

Aus diesem Grund ist die Sonnenkollektorheizung vorgesehen, mit welcher dem Sonnenkollektor ansonsten nicht benötigte Wärme zugeführt werden kann. So kann das auf dem Sonnenkollektor vorliegende kondensierte Wasser beziehungsweise Eis rasch beseitigt und die Betriebsbereitschaft des solarthermischen Kraftwerks hergestellt beziehungsweise aufrechterhalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Heizkreislauf den Heizkörper des Wohnraums umfassen, sodass der Heizkreislauf zum Beheizen des Wohnraums (oder eines anderen Raums) verwendet wird. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass der Heizkreislauf den Kühler aufweist. In diesem Fall ist der Heizkreislauf beziehungsweise das darin verwendete Heizfluid mittels des Kühlers auf eine niedrigere Temperatur bringbar, beispielsweise wenn die in dem Heizkreislauf vorliegende Temperatur zu hoch ist, jedoch keine Wärme für das Betreiben der Sonnenkollektorheizung oder des Heizkörpers aufgewandt werden muss.

Alternativ kann der Kühler eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Heizkreislauf und einem weiteren Heizkreislauf darstellen. Somit ist die weitere Verzweigung der ursprünglich an dem Kondensator des Arbeitskreislaufs angefallenen Wärme möglich. Der Kühler kann in einer weiteren Ausführungsform die Wärmepumpe mit ausbilden, also einen Teil derselben darstellen. Auf diese Weise ist der weitere Heizkreislauf bei einer höheren maximalen Temperatur betreibbar als der Heizkreislauf selbst.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die kritische Temperatur in dem kritischen Punkt des Solarfluids wenigstens um den Faktor 1 ,5, bevorzugt um wenigstens den Faktor 2, 2,5 oder 3, größer ist als die kritische Temperatur in dem kritischen Punkt des Ar-beitsfluids, oder dass das Solarfluid ein Thermoöl ist und die kriti- sehe Temperatur des Arbeitsfluids höchstens 160°C beträgt. Das bedeutet, dass der Solarkreislauf stets unterkritisch betrieben werden kann, das Solarfluid also nie seine kritische Temperatur und/oder seinen kritischen Druck, welche in dem kritischen Punkt vorliegen, überschreitet. Dennoch reicht auch in dem unterkritischen Betrieb des Solarkreislaufs die Temperatur des Solarfluids aus, um das Arbeitsfluid, dessen kritische Temperatur deutlich niedriger ist, zu verdampfen und unter Umständen auch zu überhitzen. Auch bei niedrigen Temperaturen des Solarfluids nach dem Sonnenkollektor und/oder des Sekundärspeicherfluids in dem Sekundärspeicherkreislauf ist damit die in diesem enthaltene Enthalpie, insbesondere die innere Energie, ausreichend, um das Arbeitsfluid in dem Primärwärmetauscher und/oder Sekundärwärmetauscher zu verdampfen und/oder zu überhitzen und so in der Expansionsturbine nutzbar zu machen. Die verfügbare Enthalpie des Solarfluids und/oder des Sekundärspeicherfluids ist entsprechend größer als die zur Verdampfung notwendige Verdampfungsenthalpie des Arbeitsfluids, welche notwendig ist, um dieses von einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand zu überführen.

Je deutlicher die kritische Temperatur des Solarfluids die kritische Temperatur des Arbeitsfluids übersteigt, umso effizienter arbeitet das erfindungsgemäße solarthermische Kraftwerk. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass das Arbeitsfluid Eigenschaften aufweist, welche einen Einsatz in dem Arbeitskreislauf erlauben, ohne dass bei-spielsweise unrealistisch hohe Drücke vor beziehungsweise in dem Primärwärmetauscher beziehungsweise Sekundärwärmetauscher notwendig sind. Das hier vorgestellte solarthermische Kraftwerk eignet sich für beliebige Nennleistungsbereiche, die durch entsprechende Auslegung abgebildet werden können. Die Nennleistung wird vorzugsweise in Form von elektrischem Strom bereitgestellt, allerdings sind auch andere Energieformen, beispielsweise mechanische Arbeit, realisierbar.

Die genannten Faktoren beziehen sich auf die kritischen Temperatu-ren mit der Einheit Grad Celsius. In anderen Einheiten können sich entsprechend andere Faktoren ergeben, die jedoch aus den genannten Werten bestimmbar sind. In der Einheit Kelvin beträgt der Faktor beispielsweise wenigstens 1 ,5; 1 ,6; 1 ,75 oder 2,0. Alternativ oder zusätzlich ist die Siedepunkttemperatur des Solarfluids in der Einheit Kelvin um einen Faktor von wenigstens 1 ,3, beispielsweise wenigstens 1 ,4; wenigstens 1 ,5 oder wenigstens 1 ,6, größer als die Siedepunkttemperatur des Arbeitsfluids.

Aufgrund des Unterschiedes zwischen den kritischen Temperaturen des Solarfluids und des Arbeitsfluids beziehungsweise der niedrigen kritischen Temperatur des Arbeitsfluids kann der Arbeitskreislauf bei im Vergleich zu bekannten Kraftwerken niedrigeren Temperaturen betrieben werden. Beispielsweise wird das Arbeitsfluid in dem Primärwärmetauscher und/oder dem Sekundärwärmetauscher bei einem Druck von 60 bar auf etwa 130°C erwärmt, verdampft bezie-hungsweise überhitzt, und anschließend der Expansionsturbine zugeführt. Auch bei einem starken Temperaturabfall in dem Solarkreislauf durch verringerte Sonneneinstrahlung oder in dem Sekundärspeicherkreislauf durch Entnahme einer großen Wärmemenge ist es somit ohne Unterschreiten einer Nennleistung des solarthermischen Kraftwerks möglich, mittels der Expansionsturbine weiter mechanische Energie und entsprechend elektrischen Strom zu erzeugen. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung wird dabei Strom entsprechend der Nennleistung erzeugt. Verfahrensbedingt ist üblicherweise eine minimale Temperatur von ungefähr 10 K zwischen dem Solarfluid beziehungsweise Sekundärspeicherfluid und dem Arbeitsfluid in dem Primärwärmetauscher beziehungsweise dem Sekundärwärmetauscher notwendig, um eine ausreichend große Wärmemenge von dem Solarfluid beziehungsweise dem Sekundärspeicherfluid auf das Arbeitsfluid übertragen zu können und im Betrieb der Expansionsturbine sicherzustellen. Selbstverständlich kann unter Umständen jedoch ein Betrieb auch bei einer geringeren Temperaturdifferenz durchgeführt werden.

Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das Solarfluid ein Thermoöl ist und die kritische Temperatur des Arbeitsfluids höchstens 160°C beträgt. Anstelle des Begriffs„Thermoöl" kann auch die Bezeichnung„Thermalöl" verwendet werden. Die vorstehenden Ausführungen, insbesondere hinsichtlich des strukturellen Aufbaus des solarthermischen Kraftwerks, behalten grundsätzlich ihre Gültigkeit. Das Thermoöl kann beispielsweise ein Mineralöl oder ein Synthetiköl sein. Ersteres ist ein Kohlenwasserstoff und wird aus Erdöl hergestellt. Letzteres ist ein synthetisch hergestelltes Öl, beispielsweise aus der Gruppe der Siloxane, wobei insbesondere polymere Siloxa-ne Verwendung finden. Beispiele für Synthetiköle sind Silikonöle, welche beispielsweise als Methylsiloxane oder Phenylsiloxane vorliegen. Häufig kann für Thermoöl kein kritischer Punkt festgelegt werden. Insbesondere tritt bei vielen Thermoölen ab einer bestimmten Temperatur thermisches Cracken auf, bei welchem das Thermo-öl beziehungsweise darin enthaltene langkettige Kohlenwasserstoffe in Kohlenwasserstoffe mit kürzerer Kettenlänge gespalten werden. Um dennoch die vorstehend beschriebenen Vorteile zu erzielen, ist es nun vorgesehen, die kritische Temperatur des Arbeitsfluids absolut anzugeben. Diese soll höchstens 160°C betragen, kann jedoch

selbstverständlich auch geringer sein. Insbesondere beträgt die kritische Temperatur des Arbeitsfluids höchstens 150°C, 140°C, 120°C, 100°C, 80°C oder 40°C.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das in dem Solar-kreislauf vorliegende Solarfluid und/der das in den Sekundärspeicherkreislauf vorliegende Sekundärspeicherfluid Wasser oder ein Thermoöl und/oder das in dem Arbeitskreislauf vorliegende Ar-beitsfluid Wasser oder ein Kohlenwasserstoff, insbesondere ein Al-kan, vorzugsweise Propan oder Butan, oder Kohlenstoffdioxid, Am-moniak oder ein Gemisch aus diesen Stoffen ist. Prinzipiell können das Solarfluid, das Arbeitsfluid und das Sekundärspeicherfluid beliebig gewählt sein. Besonders bevorzugt ist das Solarfluid bei realisierbaren Drücken, beispielsweise bei etwa 75 bar bis 100 bar, und den in dem Solarkreislauf vorliegenden Temperaturen flüssig. Ein Phasenwechsel des Solarfluids in dem Solarkreislauf von flüssigem in gasförmigen Zustand ist nachteilig, weil unter Umständen der gesamte Solarkreislauf destabilisiert wird. In flüssigem Zustand kann dagegen mittels des Solarfluids die maximale Wärmemenge von dem Sonnenkollektor zu dem Primärwärmetauscher und/oder Se-kundärwärmetauscher transportiert werden, sodass der Wirkungsgrad des solarthermischen Kraftwerks in diesem Bereich optimal bleibt.

Gleichzeitig soll das in dem Arbeitskreislauf vorliegende Arbeitsfluid, wie bereits vorstehend beschrieben, eine derart niedrige kritische Temperatur aufweisen, dass auch bei geringen Temperaturen in dem Solarkreislauf beziehungsweise dem Sekundärspeicherkreislauf ein zuverlässiger Betrieb des Arbeitskreislaufs sichergestellt ist. Geeignete Fluide finden sich beispielsweise in der Stoffgruppe der Koh- lenwasserstoffe, insbesondere der Alkane. Vorzugsweise ist das Ar-beitsfluid Propan oder Butan. Alternativ kann jedoch auch Kohlenstoffdioxid, Ammoniak oder ein Gemisch aus den genannten Stoffen als Arbeitsfluid verwendet werden. Selbstredend können sowohl in dem Solarfluid als auch in dem Arbeitsfluid Verunreinigungen und dergleichen vorhanden sein, welche jedoch die wesentlichen Eigenschaften nicht oder lediglich geringfügig beeinflussen. Der kritische Punkt von Wasser wird bei einer kritischen Temperatur Tc = 374,12°C und einem kritischen Druck pc = 22,12 MPa erreicht. Die kritischen Punkte von Propan, Butan, Kohlenstoffdioxid und Ammoniak liegen bei Tc = 96,9°C und pc = 4,2 MPa; Tc= 152,01 °C und pc = 3,796 MPa; Tc = 31 °C und pc = 7,38 MPa und Tc = 132.4X und pc = 11 ,3 MPa. Es wird deutlich, dass die kritischen Temperaturen der für das Arbeitsfluid angegebenen Stoffe wenigstens um den Faktor 1 ,5, teilweise jedoch um deutlich mehr, größer sind als die kritische Temperatur des Wassers. Beispielsweise liegt ein Faktor von 2; 2,5; 3 oder mehr vor.

Die kritische Temperatur des Arbeitsfluids beträgt insbesondere höchstens 40°C, 80°C, 100°C, 120°C, 140°C, 150°C oder 160°C (diese Werte und alle dazwischen liegenden Werte sowie die vorstehend genannten Temperaturen für die konkreten Stoffe ausdrücklich einschließend). Die kritische Temperatur des Solarfluids liegt dagegen beispielsweise bei mindestens 150°C, 200°C, 250°C, 300°C, 350°C oder 375°C, wiederum diese, die dazwischen liegenden Wer-te sowie die genannten kritischen Temperaturen für die konkreten Stoffe einschließend. Dabei soll bevorzugt wenigstens der genannte Faktor zwischen den kritischen Temperaturen der beiden Fluide vorliegen.

Zusätzlich kann das Arbeitsfluid eine Beimischung aufweisen, die beispielsweise eine höhere Kondensationstemperatur und/oder einen höheren Kondensationsdruck aufweist. Auf diese Weise können die genannten Werte des Arbeitsfluids in Richtung einer höheren Temperatur beziehungsweise eines höheren Drucks beeinflusst werden. Somit wird es möglich, die Temperatur und/oder den Druck vor der Expansionsturbine zu erhöhen und dennoch nach dem Entspannen in dieser einen Zustand im Nassdampfgebiet, insbesondere auf der Taulinie, zu erreichen. Entsprechend liegt bei ansonsten un-verändertem Aufbau des Kraftwerks nach der Expansionsturbine ebenfalls eine höhere Temperatur beziehungsweise ein höherer Druck vor. Dies erhöht die zu diesem Zeitpunkt vorliegende Restwärme, die über den Kondensator weiteren Bestimmungsorten zugeführt werden kann. Beispielsweise kann die so verfügbare Wärme in der eingangs beschriebenen Meerwasserentsalzungsanlage zum Verdampfen und so zum Entsalzen von Meerwasser eingesetzt werden. Der ebenfalls erzeugte elektrische Strom kann dem Betreiben weiterer Einrichtungen der Meerwasserentsalzungsanlage dienen, zum Beispiel von Pumpen, Steuerungseinrichtungen und derglei-chen. Die Beimischung ist vorzugsweise ebenfalls ein Alkan, insbesondere Ethan.

Das solarthermische Kraftwerk weist die sich um den genannten Faktor unterscheidenden Fluide zusätzlich oder alternativ zu dem Primärwärmespeicher auf. Sie sind insoweit ein weiteres Alleinstel-lungsmerkmal des hier vorgestellten solarthermischen Kraftwerks, welches deutliche Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftwerken bedeutet.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines solarthermischen Kraftwerks, insbesondere eines Kraftwerks gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei das solarthermische Kraftwerk über wenigstens einen Sonnenkollektor eines Solarkreislaufs und eine einem Arbeitskreislauf zugeordnete Expansionsturbine verfügt, wobei der Solarkreislauf und der Arbeitskreislauf über wenigstens einen Primärwärmetauscher miteinander gekoppelt sind und in dem Solarkreislauf ein Solarfluid und in dem Arbeitskreislauf ein Ar-beitsfluid verwendet wird. Dabei ist vorgesehen, dass dem Solar-kreislauf ein Primärwärmespeicher zugeordnet wird, der wenigstens einen, insbesondere parallel zu dem Primärwärmetauscher angeschlossenen, Primärwärmespeichertank für das Solarfluid des Solarkreislaufs aufweist.

Zum Betreiben des solarthermischen Kraftwerks werden das So-larfluid in dem Solarkreislauf und das Arbeitsfluid in dem Arbeitskreislauf umgewälzt, wozu in dem Solarkreislauf insbesondere das Fördermittel und in dem Arbeitskreislauf die Kondensatpumpe vorgesehen sind. In dem Primärwärmetauscher wird die in dem Solarfluid nach dem Sonnenkollektor vorliegende Wärme beziehungs-weise Enthalpie verwendet, um das Arbeitsfluid durch Einbringen von wenigstens der Verdampfungsenthalpie zu verdampfen und/oder insbesondere durch das Zuführen zusätzlicher Wärme zu überhitzen. Das hierbei verwendete solarthermische Kraftwerk kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Sekundärwärmetauscher vorgesehen ist, über welchen der Arbeitskreislauf und/oder der Solarkreislauf mit wenigstens einem ein Se-kundärspeicherfluid aufweisenden Sekundärspeicherkreislauf ge-

koppelt wird, wobei bei einer einer Auslegungssonneneinstrahlung entsprechenden oder diese übersteigenden Sonneneinstrahlung ein Normalbetrieb und bei einer Sonneneinstrahlung, die kleiner als die Auslegungssonneneinstrahlung ist, ein Speicherbetrieb durchgeführt wird, wobei in dem Normalbetrieb das Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs nur mit dem Sekundärwärmetauscher verdampft und überhitzt und in dem Speicherbetrieb mit dem Sekundärwärmetauscher nur verdampft und mit dem Primärwärmetauscher nur überhitzt wird. Neben dem vorstehend bereits beschriebenen Primärwärmetauscher ist also der Sekundärwärmetauscher vorgesehen, welcher eine thermische Koppelung mit dem Sekundärspeicherkreislauf sicherstellt.

Das solarthermische Kraftwerk beziehungsweise der Primärwärmetauscher und der Sekundärwärmetauscher werden nun in Abhängigkeit von der momentanen Sonneneinstrahlung betrieben. In dem Normalbetrieb wird der Sekundärwärmetauscher beziehungsweise die ihm zugeführte Menge des Sekundärspeicherfluids derart eingestellt, dass die auf das Arbeitsfluid übertragene Wärmemenge ausreichend ist, um dieses zu verdampfen und anschließend zu überhitzen. In dem Normalbetrieb dient der Sekundärwärmetauscher demnach als kombinierter Verdampfer und Überhitzer. Dagegen wird der Primärwärmetauscher nicht oder nur geringfügig mit dem Solarfluid des Solarkreislaufs beaufschlagt, sodass dem Arbeitsfluid in ihm keine weitere Wärme zugeführt wird. Der Arbeitskreislauf wird insoweit ausschließlich mit Wärme aus dem Sekundärspeicherkreislauf betrieben. Dabei kann es jedoch durchaus vorgesehen sein, dass der Sekundärspeicherkreislauf an den Solarkreislauf strömungstechnisch angeschlossen ist beziehungsweise Bestandteil von diesem ist.

Soll das solarthermische Kraftwerk in dem Speicherbetrieb betrieben werden, so wird der Sekundärwärmetauscher beziehungsweise der ihm zugeführte Durchsatz des Sekundärspeicherfluids derart eingestellt, dass die auf das Arbeitsfluid übertragene Wärme dieses nur verdampft. In dem Speicherbetrieb soll also in dem Sekundärwärmetauscher kein Überhitzen des Arbeitsfluids erfolgen. Dies ist in dem Primärwärmetauscher vorgesehen, welcher in dem Arbeitskreislauf stromabwärts des Sekundärwärmetauschers vorliegt. Der Primärwärmetauscher beziehungsweise der ihm zugeführte Durchsatz des Solarfluids wird demnach derart eingestellt, dass das ihm zugeführte bereits verdampfte Arbeitsfluid überhitzt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Normalbetrieb der Solarkreislauf ausschließlich zum Aufladen des ersten Primärwärmespeichers betrieben wird. Gemäß den vorstehenden Aus-führungen soll das Verdampfen und Überhitzen des Arbeitsfluids in dem Normalbetrieb ausschließlich mithilfe des Sekundärwärmetauschers erfolgen. Entsprechend wird die in dem Solarkreislauf vorliegende Wärme - sofern der Solarkreislauf und der Sekundärspeicherkreislauf strömungstechnisch nicht verbunden sind - nicht für das Verdampfen und/oder Überhitzen des Arbeitsfluids benötigt. Entsprechend wird sie dem Primärwärmespeicher zugeführt beziehungsweise zu dessen Aufladen verwendet. Auf diese Weise kann in dem Normalbetrieb ein besonders schnelles Aufladen des ersten Wärmespeichers gewährleistet werden, sodass dieser bei einem auf den Normalbetrieb folgenden Speicherbetrieb vorzugsweise vollständig aufgeladen ist.

Bei dem beschriebenen Verfahren kann analog zu dem solarthermischen Kraftwerk gemäß den vorstehenden Ausführungen vorgese-

hen sein, dass die kritische Temperatur in dem kritischen Punkt des Solarfluids wenigstens um den Faktor 1 ,5, bevorzugt um wenigstens den Faktor 3, größer ist als die kritische Temperatur in dem kritischen Punkt des Arbeitsfluids, oder dass als Solarfluid ein Thermoöl verwendet wird und die kritische Temperatur des Arbeitsfluids mindestens 160°C beträgt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das solarthermische Kraftwerk derart eingestellt wird, dass das in dem Solarkreislauf verwendete Solarfluid eine Maximaltemperatur aufweist, insbesonde-re in oder unmittelbar nach dem Sonnenkollektor, die geringer ist als seine kritische Temperatur, und/oder dass das in dem Arbeitskreislauf verwendete Arbeitsfluid eine Maximaltemperatur aufweist, insbesondere in oder unmittelbar nach dem Primärwärmetauscher und/oder Sekundärwärmetauscher, die größer ist als seine kritische Temperatur. Das Einstellen des solarthermischen Kraftwerks erfolgt insbesondere durch das Einstellen des jeweiligen Fluiddurchsatzes an dem Fördermittel des Solarkreislaufs und/oder an der Kondensatpumpe des Arbeitskreislaufs und/oder einem Fördermittel des Sekundärspeicherkreislaufs sowie des Einlassschaltventils und des Auslassschaltventils. Das Einstellen kann dabei steuernd und/oder regelnd erfolgen. Die Maximaltemperatur des Solarfluids liegt üblicherweise in oder unmittelbar nach dem Sonnenkollektor vor, in welchem die solare Wärmeenergie in das Solarfluid eingebracht wird. Diese Maximaltemperatur soll stets unterhalb der kritischen Tempe-ratur des Solarfluids liegen, sodass das Solarfluid stets in flüssiger Form vorliegt. Das bedeutet selbstverständlich, dass der Druck des Solarfluids in dem Solarkreislauf entsprechend hoch gewählt sein muss. Beispielsweise ist die Maximaltemperatur des Solarfluids um wenigstens 10% bis 30%, beispielsweise etwa 15% bis 20%, gerin-

ger als die kritische Temperatur, wobei die angegebenen Werte auf letztere bezogen sind.

Das Arbeitsfluid, welches in dem Arbeitskreislauf vorliegt, weist seine Maximaltemperatur üblicherweise in oder unmittelbar nach dem Pri-märwärmetauscher und/oder dem Sekundärwärmetauscher auf, in welchem Wärme aus dem Solarfluid beziehungsweise dem Sekun-därspeicherfluid an das Arbeitsfluid übertragen wird. Dies soll dabei derart erfolgen, dass das Arbeitsfluid eine Maximaltemperatur aufweist, welche größer ist als die kritische Temperatur des Arbeitsflu-ids. Insoweit soll insbesondere in dem Primärwärmetauscher ein Überhitzen des Arbeitsfluids vorgenommen werden. Wie bereits vorstehend für das Solarfluid ausgeführt, muss dabei selbstredend der Druck des Arbeitsfluids derart gewählt sein, dass dieser ebenfalls größer oder gleich dem kritischen Druck ist.

Es kann also entsprechend auch vorgesehen sein, dass zusätzlich das solarthermische Kraftwerk derart eingestellt wird, dass das in dem Solarkreislauf verwendete Solarfluid unter einem Druck vorliegt, der geringer ist als der kritische Druck seines kritischen Punkts, und/oder dass das in dem Arbeitskreislauf verwendete Arbeitsfluid unter einem Druck vorliegt, der größer ist als der kritische Druck seines kritischen Punkts.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Maximaltemperatur und der Druck des Solarfluids so gewählt werden, dass sie auf der Siedelinie des Solarfluids liegen. Zu-mindest soll jedoch kein Wechsel des Aggregatzustands erfolgen. Das Solarfluid liegt insoweit stets vollständig in flüssiger Form und nicht, auch nicht teilweise, als Gas vor. Wenn der Zustand, also

Temperatur und Druck, des Solarfluids auf oder zumindest nahe der Siedelinie angeordnet ist, kann dieses in dem Sonnenkollektor eine maximale Wärmemenge aufnehmen und in Richtung des Wärmetauschers transportieren. Insofern ist bei einer solchen Wahl von Maximaltemperatur und Druck in dem Solarkreislauf ein optimaler Wirkungsgrad realisiert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Maximaltemperatur des Arbeitsfluids so gewählt wird, dass das Arbeitsfluid nach der Expansionsturbine einen Zustand in seinem Nassdampfgebiet einnimmt und mindestens einen bestimmten Dampfgehalt, insbesondere zwischen 0,75 und 1 ,0, aufweist. Der Dampfgehalt kann auch als Dampfmassenanteil bezeichnet werden und gibt die Aufteilung des Fluids in dem Nassdampfgebiet auf seine flüssige und seine gasförmige Phase an. Bei einem Dampfgehalt von 0 bezie-hungsweise 0% liegt das Arbeitsfluid entsprechend nur in flüssiger Form, bei einem Dampfgehalt von 1 beziehungsweise 100% ausschließlich in gasförmiger Form vor. Um ein effektives Arbeiten des solarthermischen Kraftwerks beziehungsweise dessen Arbeitskreislaufs zu gewährleisten, muss der Zustand des Arbeitsfluids nach der Expansionsturbine in dem Nassdampfgebiet des Arbeitsfluids liegen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der maximale Anteil der in dem Arbeitsfluid enthaltenen thermischen Energie in mechanische Energie in der Expansionsturbine umgesetzt wird.

Unmittelbar vor der Expansionsturbine liegt das Arbeitsfluid aus-schließlich in gasförmigem Zustand vor; der Zustand liegt also insoweit auf der Taulinie des Arbeitsfluids oder sogar, wenn das Arbeitsfluid in dem Wärmetauscher überhitzt wurde, bei höherer Temperatur und/oder höherem Druck vor. Während des Entspannens

des Arbeitsfluids in der Expansionsturbine verlagert sich der momentane Zustand in Richtung der Taulinie beziehungsweise in das Nassdampfgebiet hinein. Um einen hohen Wirkungsgrad der Expansionsturbine zu gewährleisten, darf der Dampfgehalt jedoch nicht zu stark absinken. Insbesondere soll der Dampfgehalt stets größer als der bestimmte Dampfgehalt sein, wobei dieser beispielsweise zwischen 0,75 und 1 ,0 (diese Werte einschließen) liegt. Vorzugsweise ist der bestimmte Dampfgehalt größer oder gleich 0,9, also kleiner als 1 ,0.

Schließlich kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass ein Einlassschaltventil und ein Auslassschaltventil des Primärwärmespeichers des Solarkreislaufs derart eingestellt werden, dass die Temperatur des Arbeitsfluids unmittelbar nach dem Primärwärmetauscher unabhängig von einer Sonneneinstrahlung auf den Sonnenkollektor zumindest über einen bestimmten Zeitraum konstant bleibt. Das Einstellen kann dabei steuernd und/oder regelnd erfolgen. Auf das Einlassschaltventil und das Auslassschaltventil sowie den Primärwärmespeicher wurde bereits vorstehend eingegangen. Der Primärwärmespeicher verfügt über den strömungstechnisch mit dem Solarkreislauf verbundenen Primärwärmespeichertank. Bei aus-reichender Sonneneinstrahlung auf den Sonnenkollektor (mindestens der Auslegungssonneneinstrahlung entsprechend) wird das in dem Primärwärmespeichertank vorliegende Solarfluid erwärmt. Liegt die Sonneneinstrahlung unter der Auslegungssonneneinstrahlung beziehungsweise entfällt vollständig, so wird das in dem Primärwär-mespeicher vorliegende, bereits erwärmte Solarfluid entnommen, zum Betreiben des Solarkreislaufs auf das Arbeitsfluid übertragen und so zum konstanten Abgeben der Nennleistung herangezogen. Zusätzlich kann auch die in dem Sekundärspeicherkreislauf vorliegende Wärme genutzt werden. Dabei wird insbesondere keine ex-

terne Energie, beispielsweise fossile Energie, zugeführt, um das Betreiben des Arbeitskreislaufs und das Abgeben der Nennleistung sicherzustellen.

Der Arbeitskreislauf kann also ausschließlich mit der in dem Primär-Wärmespeicher gespeicherten Wärme beziehungsweise dem darin vorliegenden Solarfluid und/oder dem Sekundärspeicherkreislauf zumindest über den bestimmten Zeitraum - der auch als Auslegungszeitraum bezeichnet werden kann - unter Abgabe der konstanten Nennleistung betrieben werden, wobei das Arbeitsfluid nach dem Primärwärmetauscher und/oder dem Sekundärwärmetauscher stets zumindest näherungsweise dieselbe Temperatur aufweist beziehungsweise diese nicht unterschreitet. Zu diesem Zweck sollen das Einlassschaltventil und das Auslassschaltventil, welche das Einströmen und das Ausströmen des Solarfluids aus dem Primärwär-mespeicher bestimmen, derart eingestellt werden, dass das aus dem Primärwärmetauscher austretende Arbeitsfluid eine im Wesentlichen gleichbleibende Temperatur aufweist, unabhängig von der momentanen Sonneneinstrahlung auf den Sonnenkollektor, also sowohl im Normalbetrieb als auch im Speicherbetrieb. Das derartige Betreiben des Arbeitskreislaufs und das konstante Abgeben der Nennleistung werden insbesondere durch den Primärwärmespeicher, mithilfe des Sekundärspeicherkreislaufs und/oder durch das Verhältnis der kritischen Temperatur und des Solarfluids und des Arbeitsfluids zueinander ermöglicht.

Weist der Primärwärmespeicher mehrere Primärwärmespeichertanks auf, kann das solarthermische Kraftwerk in dem Speicherbetrieb besonders vorteilhaft betrieben werden. Dabei ist es vorgesehen, dass lediglich wenigstens einer der Primärwärmespeichertanks zum Speichern des während des Normalbetriebs erwärmten So-larfluids dient. Dieser Primärwärmespeichertank wird im Folgenden als Quelltank bezeichnet. Wenigstens ein weiterer der Primärwärmespeichertanks wird dagegen während des Normalbetriebs geleert oder liegt bereits in leerer Form vor, sodass er zu Beginn des Betriebs wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, leer ist. Dieser Primärwärmespeichertank wird nachfolgend als Zieltank oder als Auslagerungstank („swap tank") bezeichnet. Idealerweise sind genauso viele Quelltanks wie Zieltanks vorhanden.

Um nur dem Quelltank das Solarfluid zu entnehmen und nur dem Zieltank zuzuführen, weist der Primärwärmespeicher entsprechende Stellorgane, insbesondere Stellventile, auf. Mittels diesen kann das dem Primärwärmespeicher zugeführte Solarfluid gezielt auf die Primärwärmespeichertanks aufgeteilt, also insbesondere einen be-stimmten der Primärwärmespeichertanks zugeführt werden. Ebenso kann das dem Primärwärmespeicher entnommene Solarfluid aus einem bestimmten der Primärwärmespeichertanks herausgeführt werden.

Zu Beginn des Speicherbetriebs ist also der Quelltank mit erwärmten Solarfluid gefüllt, während der Zieltank leer ist. Während des Speicherbetriebs wird nun dem Quelltank das Solarfluid zum Betreiben des Arbeitskreislaufs unter Aufrechterhaltung der konstanten Nennleistung herangezogen. Anschließend wird das Solarfluid jedoch nicht mehr in den Quelltank zurückgeführt, sondern vielmehr in den Zieltank eingebracht. Somit wird ein Abkühlen des in dem Quelltank noch vorhandenen Solarfluids durch das zurückgeführte Solarfluid vermieden. Entsprechend steht stets Solarfluid mit hoher Temperatur, nämlich im Idealfall nahezu der während des Normalbetriebs

erreichten Temperatur, zur Verfügung. Selbstverständlich kann sich durch das Zwischenspeichern und die während diesem auftretenden Wärmeverluste ein geringfügiger Temperaturabfall in dem Quelltank ergeben. Dieser ist jedoch deutlich geringer als ein durch das Zu-rückführen des Solarfluids in den Quelltank verursachter Temperaturabfall.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn während des Normalbetriebs das Solarfluid dem (nach dem Speicherbetrieb gefüllten) Zieltank entnommen und nach dem Erwärmen in dem Sonnenkollektor dem (nach dem Speicherbetrieb leeren) Quelltank zugeführt wird. Auf diese Weise liegt in dem Quelltank ausschließlich bereits erwärmtes Solarfluid bei entsprechend hoher Temperatur vor. Dies ermöglicht in einem unmittelbar auf den Normalbetrieb folgenden Speicherbetrieb die Verwendung von Solarfluid mit der hohen Temperatur und ent-sprechend eine äußerst effiziente Erwärmung des Arbeitsfluids in dem Primärwärmetauscher. Bei der beschriebenen Vorgehensweise werden die in dem ersten Normalbetrieb oder Speicherbetrieb als Quelltanks verwendeten Primärwärmespeichertanks in dem darauffolgenden Speicherbetrieb beziehungsweise Normalbetrieb als Ziel-tank und umgekehrt verwendet. Es liegt insoweit eine alternierende Nutzung der Primärwärmespeichertanks als Quelltank und als Zieltank vor. Entsprechend werden alle Primärwärmespeichertanks zumindest zeitweise als Auslagerungstanks beziehungsweise „swap tanks" genutzt.

Weil durch ein Leeren des Quelltanks ein Druckabfall und durch ein Füllen des Zieltanks ein Druckanstieg auftritt, weisen diese Primärwärmespeichertanks bevorzugt ein Druckausgleichsmittel auf. Mit diesem wird die Volumenänderung des Solarfluids in dem jeweiligen Primärwärmespeichertank ausgeglichen, sodass der Druck im Wesentlichen konstant gehalten werden kann. Beispielsweise sind jeweils mindestens ein Quelltank und zumindest ein Zieltank über wenigstens eine Druckausgleichsleitung beziehungsweise Pendellei-tung miteinander strömungstechnisch verbunden. Dabei ist bevorzugt das jeweils nicht mit dem Solarfluid gefüllte Volumen in dem Quelltank und/oder dem Zieltank mit einem Füllmittel aufgefüllt. Zum Beispiel kann als Füllmittel ein unter den in dem Solarkreislauf vorliegenden Bedingungen gasförmiges Mittel verwendet werden, wel-ches gegenüber dem Solarfluid vorteilhafterweise im Wesentlichen inert ist. Insbesondere wird Stickstoff als Füllmittel verwendet. Die Druckausgleichsleitung ist nun so an den Quelltank und den Zieltank angeschlossen, dass lediglich das Füllmittel, nicht jedoch das Solarfluid, zwischen diesem zum Druckausgleich ausgetauscht werden kann. Alternativ kann auch das Innenvolumen des jeweiligen Primärwärmespeichertanks variabel sein.

Es soll darauf hingewiesen werden, dass die hier beschriebene Aufteilung in Quelltank und Zieltank im Wesentlichen nur aufgrund der vorstehend beschriebenen, im Vergleich zum Stand der Technik deutlichen Reduzierung der notwendigen Speichervolumina des Primärwärmespeichers möglich ist. Für die bekannten Kraftwerke ist eine solche Vorgehensweise kaum realisierbar, weil der Platzbedarf für den entsprechenden Wärmespeicher schlichtweg zu groß wäre.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung darge-stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines solarthermischen Kraftwerks in einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 das solarthermische Kraftwerk in einer zweiten Ausführungsform, wobei neben einem Solarkreislauf und einem Arbeitskreislauf ein Heizkreislauf vorgesehen ist,

Figur 3 eine schematische Detaildarstellung des Heizkreislaufs, der insbesondere eine Sonnenkollektorheizung 31 aufweist,

Figur 4 das solarthermische Kraftwerk in einer dritten Ausführungsform, bei welcher ein Sekundärspeicherkreislauf vorgesehen ist,

Figur 5 das solarthermische Kraftwerk in einer vierten Ausführungsform, die ebenfalls den Sekundärspeicherkreislauf aufweist, und

Figur 6 das solarthermische Kraftwerk in einer fünften Ausführungsform.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines solarthermischen Kraftwerks 1 in einer ersten Ausführungsform, welches im Wesentlichen einen Solarkreislauf 2 und einen Arbeitskreislauf 3 aufweist. Der Solarkreislauf 2 umfasst wenigstens einen Sonnenkollektor 4, ein Einlassschaltventil 5, einen Primärwärmetauscher 6, ein Auslassschaltventil 7 und eine Fördereinrichtung 8 (in einer während eines Normalbetriebs des solarthermischen Kraftwerks 1 vorliegenden Hauptströmungsrichtung gesehen). Zusätzlich ist dem Solarkreislauf 2 ein Primärwärmespeicher 9 mit wenigstens einem Pri- märwärmespeichertank 10 zugeordnet. Zwischen den einzelnen Elementen sind Leitungsabschnitte 11 bis 17 vorgesehen, um jeweils eine Strömungsverbindung herzustellen. Zusätzlich liegen ein Bypass 18 und ein Bypassrücklauf 19 vor.

An das Einlassschaltventil 5 sind der Sonnenkollektor 4, der Primärwärmetauscher 6 und der Primärwärmespeichertank 10 über den jeweiligen Leitungsabschnitt 11 , 12 und 16 angeschlossen. An das Auslassschaltventil 7 sind dagegen der Primärwärmetauscher 6, die Fördereinrichtung 8 und ebenfalls der Primärwärmespeichertank 10 über die Leitungsabschnitte 13, 14 und 17 strömungstechnisch angeschlossen. Auf der dem Auslassschaltventil 7 abgewandten Seite der Fördereinrichtung 8 ist über den Leitungsabschnitt 15 der Sonnenkollektor 4 strömungstechnisch angebunden. Somit ist der Primärwärmespeicher 9 im Wesentlichen parallel zu dem Primärwärme-tauscher 6 in dem Solarkreislauf 2 angeordnet. Der Primärwärmespeichertank 10 beziehungsweise dessen Speichervolumen ist strömungstechnisch unmittelbar mit dem Solarkreislauf 2 verbunden. Er dient insoweit zur Zwischenspeicherung zumindest eines Teils des in dem Solarkreislauf 2 vorliegenden Solarfluids. Bevorzugt kann der Primärwärmespeichertank 10 ein Volumen des Solarfluids aufnehmen, welches einem Mehrfachen des in den weiteren Bereichen des Solarkreislaufs 2 vorliegenden Volumens des Solarfluids entspricht.

Der Arbeitskreislauf 3 besteht aus dem Primärwärmetauscher 6, einer Expansionsturbine 20, einem Kondensator 21 und einer Kon-densatpumpe 22. Diese Elemente sind wiederum über Leitungsabschnitte 23 bis 26 strömungstechnisch miteinander verbunden. Die Expansionsturbine 20 beziehungsweise eine Abtriebswelle 27 der Expansionsturbine 20 ist beispielsweise an einen Generator 28 zur Erzeugung von elektrischem Strom angeschlossen. Die Expansionsturbine 20 ist bevorzugt als Dampfturbine ausgebildet. Sie kann einstufig oder mehrstufig unter Hintereinanderschaltung mehrerer Expansionsturbinenstufen ausgebildet sein. Die stromaufwärts - also in Strömungsrichtung vorne - liegende Expansionsturbinenstufe ist insoweit beispielsweise als Hochdruckturbinenstufe, die stromabwärts folgenden als Mitteldruckturbinenstufe und als Niederdruckturbinenstufe ausgelegt. Selbstredend kann dabei jedoch die Mitteldruckturbinenstufe entfallen, sodass lediglich die Hochdruckturbinenstufe und die Niederdruckturbinenstufe vorliegen. Ebenso können mehrere Hochdruckturbinenstufen und/oder mehrere Mitteldruckturbinenstu-fen und/oder mehrere Niederdruckturbinenstufen vorliegen. Die jeweilige Strömungsrichtung ist in der Figur 1 in dem jeweiligen Leitungsabschnitt 11 bis 17 beziehungsweise 23 bis 26 jeweils durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Die hier dargestellte Ausführung ist auf solarthermische Kraftwerke 1 mit einer beliebigen Nennleistung gerichtet. Insbesondere können sowohl kleine Nennleistungen bis 2 MW, mittlere Nennleistungen von 2 MW bis 5 MW, als auch große Nennleistungen von mehr als 5 MW realisiert sein. Sie besteht aus den zwei thermisch miteinander gekoppelten Kreisläufen, nämlich dem Solarkreislauf 2, in welchem das Solarfluid vorliegt, und dem Arbeitskreislauf 3, der mit einem Arbeitsfluid arbeitet. Mithilfe der beiden Kreisläufe 2 und 3 wird die solarthermische Wärme des Sonnenkollektors 4, welcher insbeson-dere Bestandteil eines Solarfelds ist, in einem Absorberrohr von dem Solarfluid des Solarkreislaufs 2 aufgenommen und erhitzt und entweder dem in den Solarkreislauf 2 eingebundenen Primärwärmespeicher 9 oder dem Primärwärmetauscher 6 zugeführt, in dem das Solarfluid des Solarkreislaufs 2 mit dem Arbeitsfluid des Arbeitskreis- laufs 3 thermisch gekoppelt ist. Das Absorberrohr ist beispielsweise Bestandteil einer Parabolrinne des Sonnenkollektors 4 beziehungsweise durchläuft diese in oder im Bereich ihrer Brennlinie. Das Solarfeld weist zumindest den Sonnenkollektor 4, bevorzugt jedoch meh-rere Sonnenkollektoren 4 auf. Deren Absorberrohre können entweder strömungstechnisch parallel- oder hintereinandergeschaltet sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass einige der Sonnenkollektoren 4 parallel- und wieder andere der Sonnenkollektoren 4 hintereinandergeschaltet sind.

Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem Solarfluid in dem Primärwärmetauscher 6 wird in diesem Wärme von dem Solarfluid an das Arbeitsfluid zu dessen Verdampfung und bevorzugt Überhitzung übertragen. Anschließend wird das verdampfte und insbesondere überhitzte Arbeitsfluid der Expansionsturbine 20 zwecks Ent-Spannung zugeführt, wobei mechanische Energie frei wird, die sodann in dem Generator 28 in elektrische Energie, beispielsweise zur Einspeisung in ein Stromnetz, umgewandelt wird. Das entspannte, wenigstens teilweise gasförmige Arbeitsfluid wird in einem beispielsweise luft- oder wassergekühlten Kondensator 21 kondensiert und von der Kondensatpumpe 22 dem Primärwärmetauscher 6 auf der Seite des Arbeitskreislaufs 3 erneut zugeführt. Sodann beginnt der Verdampfungs- und bevorzugt Überhitzungsprozess des Arbeitsflu-ids erneut.

Das sich bei der Wärmeabgabe an das Arbeitsfluid abkühlende So-larfluid des Solarkreislaufs 2 wird über die Fördereinrichtung 8, insbesondere eine Pumpe, dem Sonnenkollektor 4 beziehungsweise dessen Absorberrohr zur erneuten Aufnahme solarer Wärme wieder zugeführt. Das hier vorgestellte solarthermische Kraftwerk ist dabei sowohl für die unmittelbare Stromerzeugung tagsüber, also bei ausreichender Sonneneinstrahlung (welche größer oder gleich einer Auslegungssonneneinstrahlung ist) auf den Sonnenkollektor 4, als auch für die Speicherung der tagsüber erzeugten Wärme für einen Nachtbetrieb beziehungsweise Speicherbetrieb mittels des Primärwärmespeichers 9 ausgelegt.

Bei dem hier vorgestellten solarthermischen Kraftwerk 1 werden beispielsweise in dem Solarkreislauf 2 und dem Arbeitskreislauf 3 Fluide, nämlich Solarfluid und Arbeitsfluid, eingesetzt, die ihren jeweili-gen Siedepunkt bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken erreichen. Der Solarkreislauf 2 und der Primärspeicher 9 arbeiten beispielsweise mit Wasser oder Thermoöl als Solarfluid, dessen Temperatur nach dem Sonnenkollektor 4 290°C bei etwa 75 bar beträgt. Damit liegt der Zustand des Solarfluids unterhalb von dessen kritischen Punkt (Tc = 374,12°C und pc = 22,12 MPa für Wasser). Vorzugsweise liegt das Solarfluid nach dem Sonnenkollektor 4 in einem Zustand vor, der auf der Siedelinie des Solarfluids liegt. In diesem Zustand kann das Solarfluid seine größtmögliche Wärmemenge aufnehmen. Aus diesem Grund kann es gleichzeitig auch als Speicherfluid in dem Primärwärmespeicher 9 eingesetzt werden. Anstelle des Wassers kann, wie bereits ausgeführt, auch Thermoöl als Solarfluid verwendet werden.

Der Arbeitskreislauf 3 arbeitet beispielsweise mit einem Alkan, zum Beispiel Propan, als Arbeitsfluid, das durch Wärmezufuhr und bevor-zugt Überhitzung in dem Primärwärmetauscher 6 zum Beispiel bei einer Temperatur von 130°C und einem Druck von 60 bar, also insbesondere in überkritischem Zustand, der Expansionsturbine 20 zugeführt wird. Aufgrund der beträchtlichen Temperaturdifferenz zwi- sehen den Fluiden der beiden Kreisläufe 2 und 3 von 160 K wird ein fortlaufender Wärmetransfer von dem Solarfluid des Solarkreislaufs 2 an das Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs 3 bewirkt, der sich auch bei verminderter Sonneneinstrahlung mit einhergehendem Tempera-turabfall an dem Sonnenkollektor 4 als weitgehend stabil erweist.

Die Leistung des solarthermischen Kraftwerks 1 wird so ausgelegt, dass tagsüber in dem Normalbetrieb sowohl die Wärme für die unmittelbare Stromerzeugung mittels der Expansionsturbine 20, als auch die notwendige solare Wärmemenge für den Nachtbetrieb, bei welchem die Sonneneinstrahlung unterhalb der Auslegungssonneneinstrahlung liegt, aufgenommen wird. Die Wärme wird durch das in dem Solarkreislauf 2 bei Drücken von cirka 75 bar bis etwa 125 bar zirkulierende Solarfluid in dem Sonnenkollektor 4 aufgenommen, wobei es sich auf etwa 290°C erwärmt. Während des Normalbe-triebs, also insbesondere tagsüber, wird die so aufgenommene Wärmemenge zu einem bestimmten Teil (beispielsweise zu einem Drittel) auf den mit dem Arbeitsfluid arbeitenden Arbeitskreislauf 3 zur unmittelbaren Erzeugung von mechanischer Energie mit anschließender Umwandlung in elektrische Energie übertragen. Der restliche Teil der von dem Sonnenkollektor 4 aufgenommenen Wärmemenge wird bei dem gegebenen Druck des Solarfluids in dem Primärwärmespeicher 9 für einen Betrieb bei geringer Sonneneinstrahlung, also einem Speicherbetrieb, insbesondere Nachtbetrieb, gespeichert.

Das Solarfluid in dem Solarkreislauf 2 einschließlich des darin eingebundenen Primärwärmespeichers 9 nimmt bei vorgenanntem Druck und vorgenannter Temperatur die thermisch höchstmögliche speicherbare Wärmemenge auf, die wesentlich größer ist als jene Wärmemenge, die zur Verdampfung und Überhitzung des Arbeitsfluids in dem Arbeitskreislauf 3 während des Speicherbetriebs bei geringer Sonneneinstrahlung zur Aufrechterhaltung der Leistung des solarthermischen Kraftwerks 1 notwendig ist. Fällt die Sonnenein-Strahlung unter die Auslegungssonneneinstrahlung, so wird von dem Normalbetrieb auf den Speicherbetrieb umgeschaltet. Die zur Aufrechterhaltung der (Nenn-)Leistung des solarthermischen Kraftwerks 1 notwendige Wärme wird nun dem Primärwärmespeicher 9 entnommen, wobei das entnommene Solarfluid zu Beginn (bei zuvor vollständig aufgeladenem Primärwärmespeicher 9) eine Temperatur von etwa 290°C aufweist.

Das entnommene Solarfluid wird dem Primärwärmetauscher 6 zur Verdampfung und vorzugsweise Überhitzung des Arbeitsfluids auf weiterhin etwa 130°C zugeführt. Das verdampfte beziehungsweise überhitzte Arbeitsfluid wird in gasförmigem Zustand der Expansionsturbine 20 bei überkritischem Druck und überkritischer Temperatur zugeführt. Wie vorstehend bereits beschrieben, wird die dabei erzeugte mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Die während des Speicherbetriebs bei geringer Sonneneinstrahlung aus dem Primärwärmespeicher 9 auf den Arbeitskreislauf 3 übertragene Wärmemenge hat zwar - bedingt durch die Abkühlung des in dem Solarkreislaufs 2 enthaltenen Solarfluids - eine stetige Verringerung der für die Wärmeübertragung notwendigen Temperaturdifferenz zwischen Primärwärmespeicher 9 und Arbeitskreislauf 3 zur Folge. Jedoch werden aus dem Primärwärmespeicher 9 während des Betriebs bei geringer Sonneneinstrahlung bei voller Kraftwerksleistung nur etwa 80% der bei der Anfangstemperaturdifferenz von beispielsweise 160 K verfügbaren und nutzbaren Wärmemenge auf den Arbeitskreislauf 3 transferiert, sodass die verfahrensbedingt notwendige Mindesttemperaturdifferenz von etwa 10 K zwischen dem Solarfluid des Primärwärmespeichers 9 und dem verdampften beziehungsweise überhitzten Arbeitsfluid auch bei Aufrechterhaltung der vollen Kraftwerksnennleistung nicht unterschritten wird.

Auf diese Weise sind sowohl ein Tagbetrieb beziehungsweise Normalbetrieb als auch ein Nachtbetrieb beziehungsweise Speicherbetrieb ohne Zuführung externer Wärme auch zwischen Sonnenuntergang an einem ersten Tag und Sonnenaufgang an einem auf den ersten Tag folgenden zweiten Tag, also über einen Zeitraum von beispielsweise mehr als acht Stunden, gewährleistet. Der Zeitraum, welcher mit dem Speicherbetrieb überbrückbar sein soll, kann als Auslegungszeitraum bezeichnet werden.

Dies bedeutet, dass das solarthermische Kraftwerk 1 g rund lastfähig ist und nicht, wie bekannte Kraftwerke, die auf erneuerbaren Ener-gien aufsetzen, lediglich zur Abdeckung von Spitzenlasten geeignet ist. Durch den Speicherbetrieb wird auch ohne Zufuhr von externer Energie sichergestellt, dass über den Auslegungszeitraum - auf welchen insbesondere der Primärwärmespeicher 9 beziehungsweise dessen Speichervolumen abgestimmt ist - konstant die Nennleistung des solarthermischen Kraftwerks 1 erzielt wird. Entsprechend ist das hier vorgestellte solarthermische Kraftwerk 1 weitgehend witterungsunabhängig, was eine gute Planbarkeit der erzeugten elektrischen Leistung und entsprechend das Vorliegen der Grundlastfähigkeit bedeutet.

Bei Bewölkung und damit einhergehender verminderter Sonneneinstrahlung fällt die Temperatur des Solarfluids in dem Solarkreislauf 2 ab. Dadurch verringert sich die Temperaturdifferenz zu dem Ar-

beitsfluid in dem Arbeitskreislauf 3, dessen Temperatur verfahrensbedingt zur Aufrechterhaltung des Verdampf ungs- und insbesondere des Überhitzungsprozesses bei etwa 130°C konstant gehalten werden soll. Die Höhe des Abfalls der Temperatur in dem Solarkreislauf 2 entspricht der Verringerung der Temperaturdifferenz zum Arbeitskreislauf 3. Sobald sich die Anfangstemperaturdifferenz von 160 K (in dem Normalbetrieb, also bei einer Sonneneinstrahlung, die größer oder gleich der Auslegungssonneneinstrahlung ist) um mehr als 150 K reduziert, was eine Unterschreitung der verfahrensbedingt notwendigen Mindesttemperaturdifferenz von etwa 10 K zur Folge hätte, schaltet das solarthermische Kraftwerk zur Aufrechterhaltung der Stromerzeugung mit voller Kraftwerksnennleistung auf den Speicherbetrieb, also einen Betrieb unter Entnahme von in dem Primärwärmespeicher 9 gespeichertem Solarfluid, um. Alternativ kann selbstverständlich die Umschaltung auf den Speicherbetrieb bereits bei einer geringeren Reduzierung der Temperaturdifferenz, also bereits bei höherer Temperatur des Solarfluids, oder erst bei einer stärkeren Reduzierung erfolgen.

Bei dem Betreiben des solarthermischen Kraftwerks 1 wird dieses bevorzugt derart eingestellt, dass das in dem Solarkreislauf 2 verwendete Solarfluid eine Maximaltemperatur aufweist, die geringer ist als seine kritische Temperatur. Alternativ oder zusätzlich kann das Einstellen derart erfolgen, dass das in dem Arbeitskreislauf 3 verwendete Arbeitsfluid eine Maximaltemperatur aufweist, die größer ist als seine kritische Temperatur. Entsprechendes gilt hinsichtlich des kritischen Drucks der beiden Fluide. Besonders bevorzugt sollen die Maximaltemperatur und der Druck des Solarfluids auf der Siedelinie des Solarfluids liegen. Das Einstellen des solarthermischen Kraftwerks 1 erfolgt derart, dass unabhängig von einer Sonneneinstrah- lung auf den Sonnenkollektor 4 die Temperatur des Arbeitsfluids unmittelbar nach dem Durchlaufen des Primärwärmetauschers 6 zumindest über einen bestimmten Zeitraum, den Auslegungszeitraum, konstant bleibt. Kann dies nicht gewährleistet werden, so soll die Temperatur des Solarfluids stets - auch bei Entnehmen von So-larfluid aus dem Primärwärmespeicher 9 - zumindest so hoch sein, dass ein Verdampfen und/oder Überhitzen des Arbeitsfluids in dem Primärwärmetauscher 6 und somit ein Betreiben des Arbeitskreislaufs 3 beziehungsweise dessen Expansionsturbine 20 stets, also unabhängig von der Sonneneinstrahlung auf den Sonnenkollektor 4, insbesondere unter Aufrechterhaltung der Nennleistung des solarthermischen Kraftwerks 1 , möglich ist.

Es soll abschließend darauf hingewiesen werden, dass das solar-thermische Kraftwerk 1 trotz der vorstehend rein beispielhaft ge-nannten Temperaturen, grundsätzlich für einen Betrieb bei jeder geeigneten Temperatur ausgelegt werden kann. Der Solarkreislauf 2 kann also auch bei einer von 290°C abweichenden Temperatur (bei dann entsprechend angepasstem Druck) und der Arbeitskreislauf 3 bei einer von 130°C abweichenden Temperatur betrieben werden.

Wie erläutert ist bei dem hier vorgestellten solarthermischen Kraftwerk 1 während des Auslegungszeitraums die Zuführung externer Energie nicht notwendig. Aufgrund der vorstehenden Ausführungen wird deutlich, dass die Überbrückung des Auslegungszeitraums auch insbesondere aufgrund des Primärwärmespeichers 9 möglich ist, welcher zur unmittelbaren Zwischenspeicherung des Solarfluids dient. In dem Primärwärmespeicher 9 ist also kein Wärmetauscher enthalten, welcher während des Normalbetriebs Wärme aus dem Solarfluid auf ein (Wärme-) Speichermedium transferiert bezie-

hungsweise zur Durchführung des Speicherbetriebs dem Speichermedium Wärme entnimmt und dem Solarfluid zuführt. Vielmehr kann das gesamte Speichervolumen des Primärwärmespeichers 9 beziehungsweise von dessen Primärwärmespeichertank 10 von dem So-larfluid durchströmt sein. Der Primärwärmespeicher 9 weist dabei ein Speichervolumen auf, welches ausreichend groß ist und insbesondere auf den Auslegungszeitraum abgestimmt ist.

Die durch den Primärwärmespeicher 9 erzielten Vorteile können durch die entsprechende Wahl von Solarfluid und Arbeitsfluid noch verbessert werden. Dabei soll insbesondere die kritische Temperatur in dem kritischen Punkt des Solarfluids - in Grad Celsius - wenigstens um den Faktor 1 ,5 größer sein als die kritische Temperatur in dem kritischen Punkt des Arbeitsfluids. Bevorzugt ist die kritische Temperatur des Solarfluids jedoch deutlich größer, beispielsweise um wenigstens den Faktor 3, als die kritische Temperatur des Arbeitsfluids. In einer absoluten Skala mit der Einheit Kelvin ergeben sich Faktoren von wenigstens 1 ,5; beispielsweise wenigstens 1 ,6; wenigstens 1 ,75 oder wenigstens 2,0. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die Siedepunkttemperaturen der beiden Fluide -auf einer absoluten Skala mit der Einheit Kelvin - um Faktoren von wenigstens 1 ,3; beispielsweise wenigstens 1 ,4; wenigstens 1 ,5 oder wenigstens 1 ,6. Dabei liegt die Siedepunkttemperatur des Arbeitsfluids zum Beispiel um zumindest 100 K niedriger als die des Solarfluids.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des solarthermischen Kraftwerks 1. Dieses entspricht grundsätzlich der bereits anhand der Figur 1 vorgestellten Ausführungsform, sodass insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen sei. Ergänzend zu dem bereits

beschriebenen solarthermischen Kraftwerk 1 ist hier ein Heizkreislauf 29 vorgesehen, in welchem ein Heizfluid Verwendung findet. Das Heizfluid durchläuft den Kondensator 21 und dient als Kühlmittel für das Arbeitsfluid. In dem Kondensator 21 wird insoweit stromab-wärts der Expansionsturbine 20 noch in dem Arbeitsfluid enthaltene Wärme auf das Heizfluid des Heizkreislaufs 29 übertragen und mithin das Arbeitsfluid abgekühlt. Der Heizkreislauf 29 verfügt über eine Umwälzpumpe 30, mit welcher das Heizfluid durch den Heizkreislauf 29 zirkuliert wird.

Der Heizkreislauf 29 umfasst beispielsweise eine Sonnenkollektor-heizung 31. Die Sonnenkollektorheizung 31 dient dem Erwärmen des Sonnenkollektors 4 beziehungsweise eines Reflektors (nicht dargestellt) des Sonnenkollektors 4. Der die Sonnenkollektorheizung 31 durchströmende Massenstrom des Heizfluids kann mithilfe eines Querschnittsverstellglieds 32 steuernd und/oder regelnd eingestellt werden. Parallel zu der Sonnenkollektorheizung 31 und dem Querschnittsverstellglied 32 liegt in dem Heizkreislauf 29 ein Kühler 33 vor, dessen Massendurchsatz mithilfe eines weiteren Querschnittsverstellglieds 34 ebenfalls einstellbar ist. Das Querschnittsverstell-glied 34 ist dabei vorzugsweise selbsttätig ausgebildet, öffnet sich also bei Vorliegen eines bestimmten Drucks in dem Kondensator 21. Auf diese Weise kann die Aufteilung des Heizfluids auf die Sonnenkollektorheizung 31 und den Kühler 33 allein mittels des Querschnittsverstellglieds 32 eingestellt werden. Soll ein großer Massen-ström die Sonnenkollektorheizung 31 durchströmen, so wird das Querschnittsverstellglied 32 geöffnet, wobei sich gleichzeitig das Querschnittsverstellglied 34 automatisch schließt. Bei einem Schließen des Querschnittsverstellglieds 32 öffnet sich dagegen das Quer- schnittsverstellglied 34, weil durch die Umwälzpumpe 30 der in dem Kondensator 21 vorliegende Druck ansteigt.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Detailansicht des Heizkreislaufs 29. Im Gegensatz zu dem anhand der Figur 2 beschriebenen Heiz-kreislauf 29, auf dessen Beschreibung grundsätzlich verwiesen wird, ist der Kühler 33 als Verdampfer in einem Wärmetauscher ausgebildet, deren weiterer Bestandteil ein Verdichter 36 und ein Kondensator 37 sind. Mithilfe der Wärmepumpe wird Wärme aus dem Heizkreislauf 29 auf einen weiteren Heizkreislauf 35 übertragen, wobei die Temperatur nach der Wärmepumpe in dem weiteren Heizkreislauf 35 höher sein kann als die Temperatur in dem Heizkreislauf 29. Der Durchsatz durch die Wärmepumpe kann über ein Drosselelement 38 einstellbar oder konstant gewählt sein. Der weitere Heizkreislauf 35 weist eine Vorlaufseite 39 und eine Rücklaufseite 40 auf, wobei das Fluid des weiteren Heizkreislaufs 35 beziehungsweise dessen Vorlaufseite beispielsweise einem Heizkörper eines Wohnraums zugeführt wird. Nachfolgend gelangt das Fluid auf die Rücklaufseite 40 und wird entsprechend erneut dem Kondensator 37 der Wärmepumpe zugeführt. Das Fluid kann prinzipiell beliebig gewählt sein. Besonders bevorzugt wird jedoch Wasser verwendet.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des solarthermischen Kraftwerks 1 kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass zusätzlich zu dem Primärwärmespeicher 9 oder anstelle dieses Primärwärmespeichers 9 ein Speicherkreislauf mit einem Speicherfluid vorliegt, der strömungstechnisch von dem Solarkreislauf 2 und dem Arbeitskreislauf 3 getrennt ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein weiterer Wärmespeichertank vorgesehen sein,

der ein Speichermedium enthält, das bevorzugt von dem Solarfluid, dem Arbeitsfluid und/oder dem Speicherfluid verschieden ist.

Die Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des solarthermischen Kraftwerks 1. Diese entspricht in wesentlichen Teilen der anhand der Figur 1 beschriebenen Ausführungsform, sodass insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen sei. Das solarthermische Kraftwerk 1 verfügt in der hier beschriebenen Ausführungsform über einen Sekundärwärmetauscher 41 , der in dem Arbeitskreislauf 3 strömungstechnisch vor dem Primärwärmetauscher 6 vorliegt. Gleichzeitig ist er üblicherweise stromabwärts der Kondensatpumpe 22 angeordnet, also mithin in Strömungsrichtung des Arbeitskreislaufs 3 zwischen der Kondensatpumpe 22 und dem Primärwärmetauscher 6. Über den Sekundärwärmetauscher 41 ist ein Sekundärspeicherkreislauf 42 wärmeübertragend mit dem Arbeitskreislauf 3 gekoppelt. Es liegt jedoch weder eine Strömungsverbindung zwischen dem Sekundärspeicherkreislauf 42 und dem Solarkreislauf 2 noch dem Sekundärspeicherkreislauf 42 und dem Arbeitskreislauf 3 vor.

In dem Sekundärspeicherkreislauf 42 ist ein Sekundärspeicherfluid vorgesehen, welches mittels einer Fördereinrichtung 43 umwälzbar ist. Dem Sekundärspeicherkreislauf 42 ist zudem ein Sonnenkollektor 44 zugeordnet. Dabei kann es sich um einen von dem Sonnenkollektor 4 verschiedenen Sonnenkollektor 44 handeln, welcher demselben oder einem anderen Solarfeld als der Sonnenkollektor 4 zugeordnet ist. Es kann jedoch alternativ auch vorgesehen sein, dass die Sonnenkollektoren 4 und 44 denselben Sonnenkollektor 4/44 darstellen. In diesem Fall weist beispielsweise der Sonnenkollektor 4/44 mehrere Absorberleitungen auf, wobei wenigstens eine der Absorberleitungen dem Solarkreislauf 2 und wenigstens eine weitere der Absorberleitungen dem Sekundärspeicherkreislauf 42 zugeordnet ist. Wenn im Folgenden von den Sonnenkollektoren 4 und 44 die Rede ist, so ist damit sowohl die getrennte Ausführung der Sonnenkollektoren als auch die entsprechende Absorberleitung des Sonnenkollektors 4/44 gemeint.

Es ist ohne Weiteres ersichtlich, dass das Sekundärspeicherfluid des Sekundärspeicherkreislaufs 42 mithilfe der Sonneneinstrahlung erwärmbar ist, also bei ausreichender Sonneneinstrahlung solare Wär-me in dem Sonnenkollektor 44 aufnimmt. Strömungstechnisch dem Sonnenkollektor 44 nachfolgend wird das Sekundärspeicherfluid dem Sekundärwärmetauscher 41 zugeführt. Entsprechend kann -bei ausreichend großer Temperaturdifferenz zwischen dem Sekundärspeicherfluid und dem Arbeitsfluid - Wärme von dem Sekun-därspeicherfluid auf das Arbeitsfluid übertragen werden. Das auf diese Weise in dem Sekundärwärmetauscher 41 bereits erwärmte Arbeitsfluid durchströmt nachfolgend den Primärwärmetauscher 6 und kann in diesem bei entsprechender Ansteuerung des solarthermischen Kraftwerks 1 weiter erwärmt werden.

Besonders bevorzugt ist der Sekundärwärmetauscher 41 als Speicherwärmetauscher ausgebildet. Das bedeutet, dass der Sekundärwärmetauscher 41 nicht nur dem Übertragen von Wärme aus dem Sekundärspeicherkreislauf 42 in den Arbeitskreislauf 3 dient, sondern dass zusätzlich eine Zwischenspeicherung von Wärme beab-sichtigt ist. Diese soll ausreichen, um den Arbeitskreislauf 3 zumindest über einen bestimmten Zeitraum, insbesondere den Auslegungszeitraum, weiterzubetreiben, während dem das solarthermische Kraftwerk 1 weiterhin seine Nennleistung erreicht. Prinzipiell weist der als Speicherwärmetauscher vorliegende Sekundärwärmetauscher 41 zwei integrierte Wärmetauscher vor. Mithilfe eines ersten der Wärmetauscher kann Wärme aus dem Sekundärspeicherkreislauf 42 auf ein in dem Sekundärwärmetauscher 41 vorgesehe-nes Speichermedium transferiert werden. Der zweite der Wärmetauscher dient dazu, dem Speichermedium Wärme zu entnehmen und dem Arbeitskreislauf 3 zuzuführen. Die thermische Kopplung von Sekundärspeicherkreislauf 42 und Arbeitskreislauf 3 wird insoweit lediglich mittelbar über das Speichermedium erreicht.

Das Speichermedium kann prinzipiell beliebig gewählt sein. Beispielsweise ist es ein Salz, insbesondere ein Flüssigsalz beziehungsweise ein Flüssigsalzgemisch. Letzteres setzt sich bevorzugt aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat zusammen. Es können jedoch auch andere geeignete Stoffe, beispielsweise ein Latentwärmespei-cherstoff, als Speichermedium Verwendung finden. Der Sekundärwärmetauscher 41 liegt beispielsweise als Wärmespeichertankanordnung mit wenigstens einem Wärmespeichertank vor. In dem Wärmespeichertank ist das Speichermedium angeordnet. Die Größe des Sekundärwärmetauschers 41 beziehungsweise die Menge des Spei-chermediums ist insbesondere von der Länge des Auslegungszeitraums und der Nennleistung abhängig. Je länger erstere ist, umso mehr Speichermedium muss aufgewandt werden, um die zum vollständigen Überbrücken benötigte Wärmemenge in dem Sekundärwärmetauscher 41 Zwischenspeichern zu können.

Alternativ kann der Sekundärwärmetauscher 41 auch als normaler Wärmetauscher zwischen dem Sekundärspeicherkreislauf 42 und dem Arbeitskreislauf 3 dienen, also über keine oder lediglich geringe Wärmespeicherkapazität verfügen. In diesem Fall ist bevorzugt in dem Sekundärspeicherkreislauf 42 ein Sekundärwärmespeicher vorgesehen, welcher beispielsweise strömungstechnisch zwischen dem Sonnenkollektor 44 und dem Sekundärwärmetauscher 41 vorliegt. Der Sekundärwärmespeicher verfügt analog zu den vorstehenden Ausführungen hinsichtlich des Speicherwärmetauschers über das Speichermedium, in welchem eine bestimmte Wärmemenge zwischenspeicherbar ist. Selbstverständlich ist jedoch auch ein Sekundärspeicherkreislauf 42 ohne dedizierten Wärmespeicher realisierbar, sodass er lediglich über eine geringe Wärmekapazität zur Zwi-schenspeicherung von solarer Wärme verfügt.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, soll bei einer Sonneneinstrahlung, welche der Auslegungssonneneinstrahlung entspricht oder diese übersteigt, ein Normalbetrieb und bei einer Sonneneinstrahlung, die kleiner als die Auslegungssonneneinstrahlung ist, ein Speicher-betrieb durchgeführt werden. Grundsätzlich sind nun zwei verschiedene Betriebsarten des solarthermischen Kraftwerks 1 realisierbar.

In einer ersten Betriebsart wird in dem Normalbetrieb das Arbeitsfluid des Arbeitskreislaufs 3 ausschließlich mit dem Sekundärwärmetauscher 41 verdampft und auch überhitzt, wozu die über den Sonnen-kollektor 44 aufgenommene solare Wärme aufgewandt wird. Über den Primärwärmetauscher 9 wird dem Arbeitsfluid keine zusätzliche Wärme zugeführt. Entsprechend wird der Primärwärmetauscher 6 nicht oder lediglich geringfügig mit Solarfluid beaufschlagt, wozu beispielsweise das Einlassschaltventil 5 und das Auslassschaltventil 7 entsprechend eingestellt werden. Der Solarkreislauf 2 wird ausschließlich betrieben, um den Primärwärmespeicher 9 aufzuladen, sodass dieser vorzugsweise vollständig aufgeladen ist, wenn aus dem Normalbetrieb in den Speicherbetrieb gewechselt wird bezie-

hungsweise gewechselt werden muss. Das bedeutet, dass der Sonnenkollektor 44 derart ausgelegt sein muss, dass die über ihn aufgenommene solare Wärme ausreicht, um das Arbeitsfluid bei gewünschtem Durchsatz sowohl zu verdampfen als auch zu überhit-zen. Entsprechend ist der Sekundärwärmetauscher 41 in dem Normalbetrieb als Verdampfer/Überhitzer konfiguriert.

In dem Speicherbetrieb soll dagegen das solarthermische Kraftwerk 1 derart eingestellt werden, dass das Arbeitsfluid mithilfe des Sekundärwärmetauschers 41 nur verdampft und in dem diesem strö-mungstechnisch nachfolgenden Primärwärmetauscher 6 nur überhitzt wird. Entsprechend arbeitet der Sekundärwärmetauscher 41 nur als Verdampfer und der Primärwärmetauscher 6 nur als Überhitzer, welcher das bereits verdampfte Fluid aus dem Sekundärwärmetauscher 41 entgegennimmt, überhitzt und anschließend der Expansi-onsturbine 20 bereitstellt.

Insbesondere bei dieser Betriebsart kann es vorkommen, dass die in dem Arbeitskreislauf nach dem Primärwärmetauscher 6 erreichte Temperatur des Arbeitsfluids und damit der Druck in dem Speicherbetrieb niedriger sind als während des Normalbetriebs. Dies ist bei entsprechender Auslegung des solarthermischen Kraftwerks 1 jedoch unproblematisch. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Expansionsturbine 20 - wie vorstehend beschrieben - mehrere Expansionsturbinenstufen aufweist, die aufgrund ihrer strömungstechnischen Hintereinanderschaltung für unterschiedliche Eingangsdrü-cke ausgelegt sind. Dabei entspricht üblicherweise der Ausgangsdruck der stromaufwärts liegenden Expansionsturbinenstufe dem Eingangsdruck der in Strömungsrichtung unmittelbar folgenden Expansionsturbinenstufe. Liegen nun während des Normalbetriebs und

des Speicherbetriebs unterschiedliche Drücke des Arbeitsfluids nach dem Primärwärmetauscher 6 und damit vor der Expansionsturbine 20 vor, so wird das Arbeitsfluid jeweils unmittelbar derjenigen Expansionsturbinenstufe zugeführt, die ausweislich ihres Eingangs-drucks für den Druck des Arbeitsfluids ausgelegt ist.

Bei einem hohen ersten Druck, der während des Normalbetriebs vorliegt, wird also das Arbeitsfluid der ersten Expansionsturbinenstufe zugeführt, die für den höchsten Eingangsdruck ausgelegt ist. Dabei wird die Nennleistung üblicherweise übertroffen. Bei einem zweiten Druck, der niedriger als der erste Druck ist und beispielsweise während des Speicherbetriebs vorliegt, wird dagegen das Arbeitsfluid einer der ersten Expansionsturbinenstufe strömungstechnisch nachgeordneten Expansionsturbinenstufe zugeführt. Diese Expansionsturbinenstufe wird dabei derart gewählt, dass ihr Auslegungsein-gangsdruck im Wesentlichen dem vorliegenden Druck des Arbeitsfluids entspricht. Somit kann auch bei geringerem Druck des Arbeitsfluids das solarthermische Kraftwerk 1 bei seiner Nennleistung betrieben werden. Es ist dabei weiterhin keine Zufuhr von externer Energie notwendig.

Alternativ können selbstverständlich für Normalbetrieb und Speicherbetrieb unterschiedlich ausgelegte Expansionsturbinen 20 verwendet werden. Beispielsweise wird das Arbeitsfluid während des Normalbetriebs einer Hochdruckexpansionsturbine und während des Speicherbetriebs einer Niederdruckexpansionsturbine zugeführt, wo-bei letztere den Betrieb des solarthermischen Kraftwerks 1 bei seiner Nennleistung ermöglicht. In dem Normalbetrieb wird dagegen - wie bereits vorstehend erwähnt - die Nennleistung üblicherweise sogar übertroffen.

In einer zweiten Betriebsart kann es vorgesehen sein, dass sowohl im Normalbetrieb als auch im Speicherbetrieb der Sekundärwärmetauscher 41 nur zum Verdampfen und der Primärwärmetauscher 6 nur zum Überhitzen des Arbeitsfluids verwendet wird. Entsprechend muss in dieser zweiten Betriebsart in dem Normalbetrieb das So-larfluid nicht nur zum Aufladen des Primärwärmespeichers 9, sondern auch zum Betreiben des Primärwärmetauschers 6 aufgewandt werden.

Die Figur 5 zeigt eine vierte Ausführungsform des solarthermischen Kraftwerks 1. Auch hier sei zunächst auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Im Unterschied zu der anhand der Figur 4 beschriebenen Ausführungsform des solarthermischen Kraftwerks 1 ist es nun vorgesehen, dass der Sekundärspeicherkreislauf 42 und mithin der Sekundärwärmetauscher 41 strömungstechnisch an den So-larkreislauf 2 angeschlossen sind. Das Sekundärspeicherfluid entspricht also dem Solarfluid. Um das Solarfluid auf den Primärwärmetauscher 6 und den Sekundärwärmetauscher 41 aufzuteilen, sind Schaltventile 45 und 46 vorgesehen. Ein Ausgang des Schaltventils 45 und des Schaltventils 46 ist jeweils an den Primärwärmetauscher 6 und den Sekundärwärmetauscher 41 angeschlossen. Weitere Anschlüsse der Schaltventile 45 und 46 sind an weitere Bereiche des Solarkreislaufs 2 angeschlossen, beispielsweise das Schaltventil 45 an den Leitungsabschnitt 12 und das Schaltventil 46 an den Leitungsabschnitt 13. Mithilfe der Schaltventile 45 und 46 kann entspre-chend der Massenstrom des Solarfluids durch den Primärwärmetauscher 6 und den Sekundärwärmetauscher 41 aufgeteilt werden.

Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Sekundärwärmetauscher 41 als Speicherwärmetauscher gemäß den

vorstehenden Ausführungen ausgebildet ist. In diesem Fall kann während des Normalbetriebs das in dem Sonnenkollektor 4 beziehungsweise 44 erwärmte Solarfluid zum Aufladen des Primärwärmespeichers 9, zum Betreiben des Primärwärmetauschers 6 und/oder zum Betreiben des Sekundärwärmetauschers 41 herangezogen werden. Bevorzugt weist dabei der Primärwärmetauscher 6 eine geringere Wärmekapazität auf als der beispielsweise als Speicherwärmetauscher vorliegende Sekundärwärmetauscher 41. Insoweit kann auch während eines Aufladens des Sekundärwärmtauschers 41 , während welchem möglicherweise die auf das Arbeitsfluid übertragene Wärme nicht ausreichend ist, um dieses vollständig zu verdampfen beziehungsweise zu überhitzen, das Solarfluid derart zwischen dem Primärwärmetauscher 6 und dem Sekundärwärmetauscher 41 aufgeteilt werden, dass mithilfe des Primärwärmetauschers 6 die noch zum vollständigen Verdampfen beziehungsweise Überhitzen notwendige Wärme dem Arbeitsfluid zugeführt werden kann.

Die Aufteilung des Solarfluids auf den Primärwärmetauscher 6 und den Sekundärwärmetauscher 41 wird vorzugsweise steuernd und/oder regelnd eingestellt. Die Aufteilung ist dabei insbesondere abhängig von dem Ladezustand des Sekundärwärmetauschers 41. Zu Beginn des Aufladens des Sekundärwärmetauschers 41 wird demnach mithilfe des Primärwärmetauschers 6 eine vergleichsweise große Wärmemenge dem Arbeitsfluid zugeführt. Bis zum Erreichen eines quasistationären Zustands, in welchem während des Normal-betriebe dem Sekundärwärmetauscher 41 ebensoviel Wärme zugeführt wird wie er an das Arbeitsfluid abgibt, wird die von dem Primärwärmetauscher 6 an das Arbeitsfluid abgegebene Wärmemenge stetig reduziert.

Der Sekundärwärmetauscher 41 ist in der hier dargestellten Ausführungsform vorzugsweise derart ausgelegt, dass die in ihm gespeicherte Wärme während des Speicherbetriebs über den gesamten Auslegungszeitraum ausreichend ist, um das ihm zugeführte Ar-beitsfluid des Arbeitskreislaufs 3 vollständig zu verdampfen, ohne dass ihm Solarfluid des Solarkreislaufs 2 zugeführt wird. In dem Speicherbetrieb werden die Schaltventile 45 und 46 also derart eingestellt, dass das gesamte umgewälzte und insbesondere dem Primärwärmespeicher 9 entnommene Solarfluid dem Primärwärmetau-scher 6 zugeführt wird. Der Primärwärmespeicher 9 ist also derart ausgelegt, dass er in dem Speicherbetrieb über den gesamten Auslegungszeitraum Wärme liefern kann, welche ausreichend ist, um mithilfe des Primärwärmetauschers 6 das diesem zugeführte, durch den Sekundärwärmetauscher 41 verdampfte Arbeitsfluid zu überhit-zen.

Die Figur 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform des solarthermischen Kraftwerks, welche grundsätzlich an die anhand der Figur 4 beschriebene angelehnt ist. Insoweit sei auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Hier ist nun deutlich zu erkennen, dass der Se-kundärwärmetauscher 41 aus zwei Wärmetauschern 47 und 48 besteht, welche in einem Wärmespeichertank 49 angeordnet sind. In dem Wärmespeichertank 49 befindet sich das Speichermedium, welches über den Wärmetauscher 47 in Wärmeübertragungsverbindung mit dem Sekundärspeicherkreislauf 42 und über den Wärme-tauscher 48 in Wärmeübertragungsverbindung mit dem Arbeitskreislauf 3 steht.

Der Unterschied der hier dargestellten Ausführungsform im Vergleich zu der anhand der Figur 4 beschriebenen liegt in der strömungs- technischen Verschaltung des Solarkreislaufs 2, für welche Leitungsabschnitte 50 bis 61 verwendet werden. Das Einlassschaltventil 5 steht über den Leitungsabschnitt 50 in Strömungsverbindung mit dem Sonnenkollektor 4 und über den Leitungsabschnitt 51 mit einem Schaltventil 62. Über den Leitungsabschnitt 58 ist zudem eine Strömungsverbindung zu dem Primärwärmespeicher 9 beziehungsweise dem Primärwärmespeichertank 10 hergestellt. Das Schaltventil 62 ist über den Leitungsabschnitt 52 mit dem Primärwärmetauscher 6 verbunden, der wiederum auf der dem Schaltventil 62 abgewandten Seite über den Leitungsabschnitt 53 in Strömungsverbindung mit einem Schaltventil 63 steht.

Über den Leitungsabschnitt 57 sind die Schaltventile 61 und 62 unmittelbar, also nicht über den Primärwärmetauscher 6, miteinander verbunden. Über den Leitungsabschnitt 54 ist das Schaltventil 63 an die Fördereinrichtung 8 angeschlossen, welche wiederum über den Leitungsabschnitt 55 mit einem Schaltventil 64 verbunden ist. Das Schaltventil 64 steht über den Leitungsabschnitt 56 mit dem Sonnenkollektor 4 und über den Leitungsabschnitt 61 mit dem Auslassschaltventil 7 in Strömungsverbindung. In einigen der Leitungsab-schnitte 50 bis 61 sind Drosselelemente 65 vorgesehen, welche jedoch optional sind. Die Schaltventile 62 bis 64 können ebenso wie das Einlassschaltventil 5 und das Auslassschaltventil 7 zum stufenlosen Einstellen des durch sie strömenden Massenstroms vorgesehen sein. Entsprechend kann das Solarfluid jeweils mit dem ge-wünschten Massenstrom in den an das jeweilige Schaltventil angeschlossenen Leitungsabschnitt geführt sein.

Während des Normalbetriebs des solarthermischen Kraftwerks 1 strömt das Solarfluid von dem Sonnenkollektor 4 durch die Leitungs- abschnitte 51 und 52 zu dem Primärwärmetauscher 6, weiter durch die Leitungsabschnitte 53 und 54 zu der Fördereinrichtung 8 und schließlich durch die Leitungsabschnitte 55 und 56 wieder zu dem Sonnenkollektor 4. Zusätzlich kann es zum Aufladen des Primär-Wärmespeichers 9 vorgesehen sein, einen Teil des erwärmten Solarfluids, welcher insbesondere mittels des Einlassschaltventils 5 einstellbar ist, durch den Leitungsabschnitt 58 zu dem Primärwärmespeicher 9 zu führen. Eine entsprechende Menge noch nicht erwärmten Solarfluids wird dem Primärwärmespeicher 9 entnommen und durch die Leitungsabschnitte 59 und 60 zu dem Schaltventil 63 geführt, von wo es wiederum durch den Leitungsabschnitt 54 zu der Fördereinrichtung 8 gelangt.

Während des Speicherbetriebs ist es vorgesehen, den Sonnenkollektor 4 zusammen mit den Leitungsabschnitten 50 und 56 stillzule-gen, sodass er nicht mehr von dem Solarfluid durchströmt wird. Vielmehr soll das Solarfluid dem Primärwärmespeicher 9 über den Leitungsabschnitt 58 entnommen werden und über das Einlassschaltventil und die Leitungsabschnitte 51 und 52 dem Primärwärmetauscher 6 zugeführt werden. Anschließend strömt das Solarfluid durch die Leitungsabschnitte 53 und 54 zu der Fördereinrichtung 8, von welcher es durch die Leitungsabschnitte 55, 61 und 59 wiederum in den Primärwärmespeicher 9 gelangt. Sowohl in dem Normalbetrieb als auch in dem Speicherbetrieb kann es selbstverständlich vorgesehen sein, wenigstens einen Teil des Solarfluids durch den Lei-tungsabschnitt 65 an dem Primärwärmetauscher 6 vorbeizuführen. Selbstredend kann auch bei der hier beschriebenen Ausführungsform des solarthermischen Kraftwerks 1 der Sekundärwärmetauscher 41 strömungstechnisch an den Solarkreislauf 2 angeschlossen sein, wie anhand der Figur 5 beschrieben. Dabei ist er vorzugsweise parallel zu dem Primärwärmetauscher 6 in dem Solarkreislauf 2 vorgesehen.

Insbesondere bei den anhand der Figuren 4 bis 6 beschriebenen Ausführungsformen des solarthermischen Kraftwerks 1 ist es vorge-sehen, dass als Solarfluid und als Arbeitsfluid Wasser verwendet wird. Liegt der Sekundärspeicherkreislauf 42 strömungstechnisch getrennt von dem Solarkreislauf 2 und dem Arbeitskreislauf 3 vor, so kann in ihm Thermoöl als Sekundärspeicherfluid oder alternativ ebenfalls Wasser verwendet werden. Auch die Ausführungsformen der Figuren 4 bis 6 des solarthermischen Kraftwerks 1 lassen sich selbstverständlich mit dem Heizkreislauf 29 gemäß den Figuren 2 und 3 ausrüsten, auch wenn dies hier nicht ausdrücklich dargestellt ist.