(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融塩を送る管路であって、発生する温度に対して安定な管壁を備え、前記管路（５）の内部に加熱のための発熱導体（２１）が案内されており、
塩の溶融時に可及的迅速に、前記溶融塩が通流可能な通路が形成されるように、前記発熱導体（２１）は、任意の横断面を有する管（６９）又は通路の形態で形成されており、該管又は通路の壁に開口が形成されているか、又は前記発熱導体（２１）は、環状の編物（６５）又は織物として形成されているか、又は前記発熱導体（２１）は、軸方向で延在する少なくとも１つのＵ形又はＶ形の凹部（７１）を有することを特徴とする、溶融塩を送る管路。
【請求項２】
前記発熱導体（２１）は、前記管路（５）の内壁に当接していない、請求項１記載の管路。
【請求項３】
前記発熱導体（２１）は、前記管路（５）内に中心から外れて配置されており、管区分が最大で４５°の勾配で延びているとき、前記発熱導体（２１）の下方への間隔は、上方への間隔より大きい、請求項１又は２記載の管路。
【請求項４】
前記発熱導体（２１）は、前記管路（５）が４５°より大きな勾配を有するとき、前記管路（５）内の中心に配置されている、請求項１又は２記載の管路。
【請求項５】
前記発熱導体（２１）は、溶融塩が貫流する前記管路（５）内に設けられたアイ（２９）内を案内されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の管路。
【請求項６】
前記発熱導体（２１）に絶縁体（３３）が取り付けられており、前記発熱導体（２１）は、前記絶縁体（３３）により前記アイ（２９）内に取り付けられている、請求項５記載の管路。
【請求項７】
前記発熱導体（２１）は、弾性的なスペーサにより前記管路（５）の内部に取り付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の管路。
【請求項８】
前記発熱導体（２１）を前記管路（５）内に取り付けるために、取付けフック（３９）に掛着される輪（３７）が、前記発熱導体（２１）に取り付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の管路。
【請求項９】
前記管路（５）は、内側に位置する管を有し、該内側に位置する管を溶融塩が貫流するようになっている、請求項１から８までのいずれか１項記載の管路。
【請求項１０】
前記発熱導体（２１）は、複数の発熱導体セグメントに分割されており、各発熱導体セグメントは、低電気抵抗で接続されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の管路。
【請求項１１】
前記管路（５）は、個々のセグメント（５１）に分割されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の管路。
【請求項１２】
前記発熱導体セグメントの長さは、前記管路（５）の単数又は複数のセグメント（５１）の長さに相当する、請求項１０を引用する１１記載の管路。
【請求項１３】
前記管路（５）は、パラボリックトラフ型ソーラーパワープラントのソーラーフィールド（１）内の管路である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の管路。
【請求項１４】
流れを変向する曲がり管（４５）が、前記管路（５）の方向で延長されるそれぞれ１つの管路区分（４７）を有し、該管路区分（４７）は、閉鎖部（４９）により閉鎖されており、前記発熱導体（２１）は、前記管路区分（４７）の閉鎖部（４９）を通して案内されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の管路。
【請求項１５】
前記管路区分（４７）の閉鎖部（４９）は、ブラインドフランジとして形成されている、請求項１４記載の管路。
【請求項１６】
前記発熱導体（２１）の表面材料は、硝酸塩に対して耐食性の特殊鋼から選択されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の管路。
【請求項１７】
前記発熱導体（２１）は、絶縁されずに前記管路内を案内される、請求項１から１６までのいずれか１項記載の管路。
【請求項１８】
前記発熱導体（２１）は、導電性のよい材料で満たされた複数の管から製造されている、請求項１７記載の管路。
【請求項１９】
ソーラーパワープラントであって、請求項１から１８までのいずれか１項記載の少なくとも１つの管路を備え、硝酸ナトリウムの割合が少なくとも６０質量％である硝酸ナトリウムと硝酸カリウムとを含む溶融塩が、熱媒体として使用されることを特徴とする、ソーラーパワープラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融塩を送る管路であって、発生する温度に対して安定な管壁を備える管路に関する。
【０００２】
溶融塩が貫流する管路は、例えばソーラーパワープラント、特にパラボリックトラフ型ソーラーパワープラントで使用される。その際、管路は、接続されて、ソーラーパワープラント内でソーラーエネルギを捉えるために役立つネットワークを形成している。この種のソーラーパワープラントにおいて、太陽の放射エネルギは、パラボリックミラーによってレシーバに集められる。パラボリックミラーとレシーバとの組合せは、コレクタと呼ばれる。一連のコレクタは、直列に接続されてソーラーループを形成している。レシーバによって捉えられた放射エネルギは、熱媒体液に伝達される。現在、熱媒体液として、特にビフェニル／ジフェニルエーテルの混合物が使用される。しかし、ビフェニル／ジフェニルエーテルの混合物の最大作動温度は、この混合物の分解温度が約４００℃であることにより制限されている。より高い効率を可能にするより高い作動温度を得るためには、別の熱媒体液が必要である。このために、特に溶融塩、例えばいわゆるソーラーソルト６０（Ｓｏｌａｒｓａｌｚ６０）、すなわち６０：４０の比の硝酸ナトリウムと硝酸カリウムとからなる混合物が使用される。
【０００３】
しかし、溶融塩の欠点は、融点が高いことである。硝酸ナトリウム／硝酸カリウム混合物は、例えば共融混合物の形で、すなわち、混合比が５６：４４である場合、２１８℃の温度で溶融する。ソーラーパワープラントにあるような長い管路網においては、高い融点を有する溶融塩を用いて高信頼性に運転することは困難である。溶融塩の凍結は、管路系に甚大な経済的損失を招く恐れがある。損害の原因は、例えば溶融時の溶融塩の強い体積膨張である。機器及び管路に圧力がかかり、大きく損傷する危険が存在する。
【０００４】
原則、ソーラーパワープラントの運転時間外、すなわち太陽の日照時間外で起こり得る溶融塩の凍結時、体積収縮が発生する。体積収縮は、配管及び運転状態に依存して種々異なる凝固状態に至る場合がある。一般に、排気された空隙が管路内に発生することが予測され、排気された空隙は、合体して、程度の差こそあれ比較的大きな単位を形成する。再溶融時、体積の膨張が起こる溶融箇所と、排気された領域とが、空間的に大きく離れてしまっていて、発生する圧力を解消する程には、体積の均衡が十分に図れない可能性がある。
【０００５】
溶融塩の凍結を回避するために、現在では、停止時間が比較的長い場合は管路系を空にしてしまうことが一般的である。択一的には、管路系を加熱することも可能である。このために、例えば電気的なエネルギが使用されても、利用可能な蓄熱器から提供される熱が使用されてもよい。利用可能な蓄熱器から提供される熱が使用される場合、一般に高温の熱媒体液が管路系を通して圧送される。これらの方法は、このために電気エネルギあるいは熱エネルギの形態のかなりの量のエネルギが供給されねばならないという欠点を有している。
【０００６】
電気的な加熱が予定されている場合、現在、電気的な加熱は、一般的には、鉱物により絶縁された耐熱性の高い電気的な発熱導体を管路に沿わせることで実現される。しかし、パラボリックトラフ型ソーラーパワープラントにおいて使用されるようなソーラーレシーバの場合、個々のレシーバが排気されたガラスジャケットによって極めて良好に周囲に対して熱絶縁されてしまっているので、この技術は応用できない。それゆえ、現在、レシーバは、電圧が低くても高い強さの電流が管路系に供給されることによって、電気的に加熱される。しかし、このことは、管路コネクタに様々な高い接触抵抗又は熱損失が発生する可能性があるという欠点を有している。高い抵抗を有する箇所には、より強い加熱が発生する。不均等に加熱される危険と、熱媒体として使用される塩の溶融温度を局所的に下回る危険とが生じる。
【０００７】
内部発熱導体は、配水管系の凍結防止のために、例えばスカンジナビアにおいて広く普及しており、公知である。この場合、絶縁された電気的な発熱導体が、ルーズに、保護すべき管路系内に敷設される。凍結の恐れがある場合、発熱導体は、管路が凍結するのを防止する。この方法は、外部から加熱するのと比べて熱技術的に効率的である。しかし、管路内に装入されるこのような発熱導体は、溶融塩を案内する管路のためには使用されない。溶融塩の遙かに高い使用温度と酸化条件とは度外視して、水系内に設けられる内部導体は、凍結時の体積膨張から保護する。しかし、これとは異なり、溶融塩の場合、体積膨張は、凍結時ではなく、溶融時に発生する。
【０００８】
特に運転開始前に、塩を案内する管路系を加熱する必要がある。このために管路系自体に電圧を印加する場合、ソーラーパワープラントの運転開始前に管路系の鋼材料全体を塩の融点を明らかに上回る温度にもたらすことが必要である。このためには、大きなエネルギ量が必要とされる。
【０００９】
長い管路を有するソーラーパワープラントを溶融塩の凝固なしに取り扱うために、現在、ソーラーソルトに対して択一的に、より低い融点を有する塩を使用する試みがなされている。しかし、このことは、これらの塩が比較的低い温度安定性を有し、使用範囲を５００℃より下の温度に制限してしまうという欠点を有している。このことは、ソーラーパワープラントの、ソーラーソルトに対して低い効率につながる。
【００１０】
加えて、より低い融点を有する熱媒体塩を閉鎖された系内に維持することが必要である。このことは、不活性化システムがソーラーフィールド内に設置されなければならないので、付加的な手間あるいはコストにつながる。不活性化は、特に、亜硝酸塩を含む混合物が熱媒体塩として使用される場合、空気があると、亜硝酸塩が酸素により酸化して硝酸塩となって、これにより塩の凝固点が無統制に上昇してしまう恐れがあるため、必要である。カルシウムを含む塩混合物が使用される場合、カルシウムは、空気中に含まれる二酸化炭素と反応して、不溶性の炭酸カルシウムを形成してしまう場合がある。
【００１１】
さらに、リチウム、ルビジウム及びセシウムの元素の硝酸塩を添加することにより、ソーラーソルトの融点を下げることができる。しかし、これらの塩は、小規模に入手可能であるにすぎず、ソーラーパワープラント、特に蓄熱器を有するソーラーパワープラントで必要とされるような量を経済的に提供することはできない。
【００１２】
本発明の課題は、管路内で凝固した熱媒体塩を、管路に損傷を惹起することなく、再び溶融させることが可能な、溶融塩を送る管路を提供することである。本発明の別の課題は、停止時、例えば夜間のソーラーフィールドの熱放射を、熱媒体塩の作動温度を低下させることによって低減することである。
【００１３】
上記課題は、溶融塩を送る管路であって、発生する温度に対して安定な管壁を備え、管路の内部に加熱のための発熱導体が案内されており、発熱導体が、管路の内壁に当接していないことにより解決される。
【００１４】
管路内部での発熱導体の使用により、発熱導体に沿って管路内で凝固した塩を均等に溶融させることが可能である、その結果、発熱導体の周りに通路が形成され、通路を通して、溶融した塩を搬出することができる。これにより、溶融塩の体積膨張に基づく過度に高い圧力が管路に働く事態は回避される。加えて、発熱導体に沿った均等な温度分布は、発熱導体の周りの塩が管路の全長にわたって同時に溶融して、溶融塩が通流可能な通路が形成され、これにより圧力の補償が可能となるに至る。
【００１５】
発熱導体が案内されている本発明に係る管路は、特にソーラーパワープラント、例えばパラボリックトラフ型ソーラーパワープラントにおいて使用される。このようなパワープラントでは、管路は一般に、略水平に、すなわち５°より小さな勾配、一般には１°より小さな勾配を伴って延びている。
【００１６】
このようなソーラーパワープラントにおける個々の管路は、それぞれ、少なくとも１００ｍまで、一般には３００ｍまでの長さを有する、曲率を有しない区間を有している。この長い直線区間により、発熱導体を曲がり管において案内する必要なしに管内に挿入することが可能である。
【００１７】
好ましい態様において、発熱導体は、管内に中心から外れて配置されており、管区分が最大で４５°の勾配で延びているとき、発熱導体の下方への間隔は、上方への間隔より大きい。管内に中心から外れて発熱導体を装入したことによって、発熱導体の長さが温度に起因して膨張したときに、発熱導体が、２つの取付け箇所間の領域において垂れ下がり、管路の内壁に接触してしまう事態は、回避される。垂れ下がっても、発熱導体が管路の内壁と直接接触しないことが必要である。発熱導体を取り付けるために、例えば、発熱導体を、溶融塩が貫流する管路内に設けられたアイ内で案内することも可能である。
【００１８】
勾配が４５°より大きいとき、特に管路区分が垂直に延びているときは、発熱導体が管路内の中心を延びていると、有利である。
【００１９】
高い温度に基づいて長さが膨張した発熱導体が、溶融塩に連行されて、特に流動方向で見て管路の始端に張力がかかることを回避するために、発熱導体に絶縁体を取り付け、発熱導体を絶縁体によりアイ内に取り付けると、有利である。これにより、発熱導体が常に同じ箇所でアイ内に取り付けられていることが保証される。流動する溶融塩に基づいて発熱導体がアイを通して引っ張られることは、回避される。これにより、温度低下時に発熱導体が再び収縮したときに発生する応力に基づいて、発熱導体が裂断することは、回避可能である。発熱導体の収縮は、特に、連行された部分が溶融塩の凝固時に凝固した塩内に固定されて、発熱導体がもはや動くことができなくなってしまった場合に、問題となり得る。
【００２０】
アイによる発熱導体の取付けに対して択一的に、発熱導体を弾性的なスペーサにより管の内部に取り付けることも可能である。この場合、特に、発熱導体をそれぞれ少なくとも３つのスペーサ、好ましくは、発熱導体に十字形に取り付けられている４つのスペーサによって管壁に取り付けると、有利である。スペーサは、管壁に例えば解離可能にねじにより取り付けられ得るか、又は解離不能に溶接結合により取り付けられ得る。しかし、スペーサを管壁に結合しないと、有利である。この場合、導体は、スペーサによってアイに対して付加的に管路内部に固定される。
【００２１】
別の択一的な態様では、発熱導体を管路内に取り付けるために、取付けフックに掛着される輪が、発熱導体に取り付けられている。輪を取り付けたことにより、発熱導体の取り付けが達成される。この場合、発熱導体が流動する溶融塩により移動される事態は、回避される。発熱導体への輪の取付けは、例えば溶接によって実施可能である。このために、例えばスリーブを発熱導体上に被嵌して発熱導体に溶接し、このスリーブに輪を取り付けることが可能である。スリーブの溶接の他に、クランプスリーブを使用することも可能である。クランプスリーブは、例えば発熱導体にクランプされる。
【００２２】
塩の溶融時に可及的迅速に、溶融した塩が通流可能な通路を形成するために、発熱導体を、任意の横断面を有する管又は通路の形態で形成し、管又は通路の壁に開口を設けると、有利である。開口を通して、溶融した塩は、管又は通路の形態で形成された発熱導体の内部に流入可能であり、発熱導体の内部で搬送される。
【００２３】
開口が設けられた堅牢な外壁の他、択一的には、発熱導体を例えば環状の編物（Ｇｅｓｔｒｉｃｋ）又は織物（Ｇｅｗｅｂｅ）として形成してもよい。この場合も、織物又は編物の内部には、既に溶融した塩が通流可能な中空室が形成される。
【００２４】
内部に通路が形成され、この通路を通して溶融塩が流動可能な中空体としての発熱導体の構成に対して択一的に、発熱導体が、軸方向で延在する少なくとも１つのＵ形又はＶ形の凹部を有するようにしてもよい。最初に凹部内で塩が溶融するので、凹部は、溶融した塩が通流可能な通路を形成する。１つより多くのＵ形又はＶ形の凹部を有する発熱導体は、例えば星形の横断面を有していてもよい。このような発熱導体を例えばＵ形の横断面を有する通路の形態で形成してもよい。
【００２５】
中空体又は少なくとも１つのＵ形若しくはＶ形の凹部を有する発熱導体の他に、さらに、例えばワイヤ編組が巻かれた中実の電気的な導体を設けることも可能である。この場合、溶融した塩は、ワイヤ編組外に発熱導体を取り巻く通路が形成される以前は、まず、ワイヤ編組内を流動することができる。
【００２６】
前述の可能性の他に、もちろん、発熱導体が中実のワイヤであっても、ケーブルの形態で形成されていてもよい。また、発熱導体が、導電性のよい材料、例えば銅又はアルミニウムから形成され、この材料が、耐食性のシースによって包囲されるようになっていてもよい。これにより、導電性のよい材料が、管路を通して流れる塩があることで腐食してしまい、熱媒体塩が、汚染されるとともに、その耐熱性を失ってしまう事態は、回避される。
【００２７】
さらに、例えば電流を案内する芯と電気的な絶縁材とを有する従来慣用の導体を内部発熱導体として使用することも可能である。この場合、電気的な絶縁材には、付加的に耐食性のシースが被着される。耐食性のシースとしての保護金属シースは、この場合、電流のための帰路として機能することもできる。択一的には、特殊鋼からなる絶縁されたアウタシースを有する２芯のアッセンブリも使用可能である。このような絶縁された発熱導体は、管路の壁に当接してもよい。
【００２８】
硬性の導体、例えば硬性のロッドが使用される場合、運転中の温度変動による伸長を補償することができるように、単数又は複数の伸縮領域を設けてもよい。硬性の導体を使用する利点は、硬性の導体が管路系内に必要とする、流動方向での移動を防止するホルダが、軟性の導体の場合と比較して少なくて済むことである。
【００２９】
導体は、複数のセグメント、例えばレシーバ毎に１つのセグメントから形成されていてもよい。これらのセグメントは、組付け時に互いに導電性に、例えばねじ止め、溶接又はクランプにより接続される。セグメントの構造は、列中の１つのレシーバを切断及び再接続により交換するコンセプトも提供する。接続は、十分に低い接触抵抗が実現されるように形成されなければならない。
【００３０】
発熱導体がケーブルの形態で形成されている場合、単数又は複数のストランドが捻られて、１本のケーブルを形成している。ケーブルは、好ましくは複数のストランドからなる。複数のストランドを捻って１本のケーブルを形成することにより、ケーブルの中央には、間隙通路（Ｚｗｉｃｋｅｌｋａｎａｌ）が形成される。間隙通路を通して、既に溶融した塩が流動可能であり、こうして圧力は補償可能である。単数のストランドを捻って１本のケーブルを形成することにより、中央に間隙通路を有するらせん状の巻線が形成可能である。ケーブルを使用する別の利点は、熱膨張を水平方向で補償することが容易になることである。加えて、ケーブルの形態により導体の剛性を調節することが可能である。そのため、ケーブルは、適当に撚れば、硬性の導体の強度に近似した強度を有することも可能である。このことは、ケーブルを流動方向での移動に抗して保持するホルダの数をより少なくすることを可能にする。
【００３１】
撚ってケーブルを形成するストランドは、ワイヤの形態で、すなわち中実に形成されていてもよいし、管として形成されていてもよい。ストランドは、管の形態で形成されていて、導電性の高い材料や、流動する熱媒体によって充填されていないとき、それぞれ端部において好ましくは溶接によって閉鎖される。個々の管には、好ましくはガス、例えば空気が充填されている。管状のストランド内のガスにより、溶融塩内での浮力は増大する。このことは、管中央部近傍に固定するために必要なばねの保持力を低減することが可能である。最小の沈む力は、管状のストランドの平均密度が１，８００ｋｇ／ｍ３の溶融塩の密度に等しいときに生じる。管状のストランドは、円形の横断面を有していても、非円形の横断面を有していてもよい。非円形の横断面は、例えば卵形又は楕円形の横断面である。非円形の横断面の場合、塩の溶融時、局所的に発生する高い圧力をより良好に弾性的に緩衝することが可能である。加えて、非円形の横断面により間隙の横断面は拡大され、これにより間隙通路内の圧力補償流動は容易となる。非円形の横断面を得るために、例えば、ストランドを形成する管を製造し、この管を扁平化、例えば圧延により扁平化することが可能である。ストランドを非円形の管から形成する別の可能性は、キドニ形（腎臓形）の横断面である。例えば円形の成形マンドレルを介して円形管を圧潰しながらケーブルを形成する際に生じるキドニ形の横断面により、ストランド間の特に大きな間隙通路が形成される。ストランドが溶融塩中に収容されているので、腐食作用の危険を最小化するために、機械的に変形された部分の応力除去焼なましをすると、有利である。
【００３２】
ストランドを管状に形成した場合、電気的な加熱に対して択一的又は付加的に、加熱のために、管状の管路を通流する液状又はガス状の熱媒体を使用することも可能である。
【００３３】
管路は、パラボリックトラフ型ソーラーパワープラントのソーラーフィールド内の管路として使用される場合、一般に、溶融塩が貫流する内側に位置する管と、ガラスからなる外側に位置するシースとを有している。内側に位置する管と、ガラスからなる外側に位置するシースとの間の中間室は、排気されている。内側に位置する管の表面は、一般に、太陽光を吸収して昇温するように形成されている。そして熱は、この内側に位置する管から、管を貫流する熱媒体に伝達される。これらの領域は、一般にレシーバとも呼ばれる。
【００３４】
ソーラーパワープラントにおいて、管路は一般にＵ形に延びている。管路の一辺は、供給部に接続され、第２の辺は、排出部に接続されている。管路の辺は、曲率なしに一般に少なくとも１００ｍの区間、好ましくは少なくとも３００ｍにわたって延在している。供給部及び排出部に対向する側で、両辺は、横方向に延びる管部材を介して互いに接続されている。こうして溶融塩は、屈曲部を介して横方向部材に流入し、その後、屈曲部を介して、平行に位置する第２の辺を形成する第２の管路に流入している。好ましい態様では、流れを変向する曲がり管が、管路の方向で延長されるそれぞれ１つの管路区分を有し、管路区分は、閉鎖部により閉鎖されており、発熱導体は、管路区分の閉鎖部を通して案内されている。絶縁された発熱導体の運転時、電圧が管路に伝達されないように、発熱導体は、一般に、絶縁材によって管路の閉鎖部を通して案内される。絶縁材は、同時にシールのために役立つ。
【００３５】
管路区分の閉鎖部は、例えばブラインドフランジ（Ｂｌｉｎｄｆｌａｎｓｃｈ）として形成されていてもよい。管路内に発生する圧力に耐えるあらゆる任意の別のカバーが使用されてもよい。しかし、好ましいのはブラインドフランジである。
【００３６】
発熱導体の種類及び形状にかかわらず、好ましくは発熱導体の端部に丸棒が取り付けられている。この丸棒は、例えば溶接結合、ねじ結合又はクランプ結合によって発熱導体に結合され、かつ絶縁された状態でか、又は絶縁されていない状態で管路に結合されていることができる。その際、結合は、丸棒が良導電性に発熱導体に接続されているように形成されていなければならない。管路区分の閉鎖部がブラインドフランジである場合、丸棒は、取付けのために、例えば電気的に絶縁された状態でか、又は絶縁されていない状態でグランドパッキン構造内で案内され、取り付けられる。絶縁された発熱導体の場合、電流が管に導かれることを回避するために、グランドパッキン構造のグランドパッキンは、電気絶縁性に形成される。グランドパッキンによって、丸棒と、管路内に発熱導体を通し案内するリードスルーとの間のギャップが実現される。ギャップを介して、０．７Ｖまでの低い電圧がかかっている場合がある。低い電圧にもかかわらず、ギャップ内、及びギャップの近傍には、高い電界強度が支配している。この高い電界強度は、管路系が導電性の溶融塩で満たされている場合、管路壁に向かって、かつ管路壁にわたって電流を引き起こす。
【００３７】
例えばブラインドフランジを介した、発熱導体の導入部近傍における管路内部の発熱導体の完全な電気的な絶縁は、所望されない電流を阻止する。電気的な絶縁は、例えばグランドパッキンの領域又はフラットシールの領域において形成可能である。フラットシールが使用される場合、このために、電気的に絶縁されるねじ込み継手（Ｖｅｒｓｃｈｒａｕｂｕｎｇ）が使用されることが望ましい。
【００３８】
電気的な絶縁のために使用される材料は、一般に、溶融した溶融塩に基づいて管路内部を支配している温度には耐えられないため、適当な熱絶縁材料によって温度勾配を形成してもよい。例えば、管路内のブラインドフランジの領域に熱絶縁のための繊維材料を収容することが可能である。繊維材料として、例えば石英繊維組織が使用可能である。発熱導体が取り付けられている丸棒は、電気絶縁性かつ耐高温性の、例えばセラミック又は炭化ケイ素からなるスリーブを通して案内される。このセラミック又は炭化ケイ素からなる第１のスリーブには、電気絶縁性の第２のスリーブが接続している。第２のスリーブは、もはやそれほど高温に耐性を有している必要はない。第２のスリーブのための材料として、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は別の高温プラスチック（Ｈｏｃｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ）が好適である。両電気絶縁性のスリーブは、フランジで終端している別のスリーブにより包囲されている。フランジは、電気的な絶縁材によって第２のフランジにより閉鎖されている。閉鎖しているフランジを通して丸棒を通し案内するために、シールにより封止されているスタッフィングボックスが使用される。使用される絶縁材料により、スタッフィングボックスの領域の温度は、シールが標準材料から製造可能であるほどに低い。
【００３９】
管路内の凝固した塩が溶融されるべきとき、発熱導体は、導入部の領域では、温度勾配の形成を危険に曝さないために、僅かな熱量しか発生させてはならない。このことは、例えば、発熱導体が管路内への導入部の領域で、本来の発熱領域内より低い電気抵抗を有することにより達成可能である。低い電気抵抗は、例えば、発熱導体が通じている丸棒が、発熱領域内の発熱導体より大きな直径を備えて形成されていることによって達成可能である。択一的又は付加的には、管路内への導入部の領域における発熱導体の加熱を回避するために、発熱導体は、管路内への導入部の領域に、特に導電性のよい材料を含んでいてもよい。導電性のよい好適な材料は、例えば銅又はアルミニウムである。この場合、発熱導体は、導入部の領域で完全に又は一部、導電性のよい材料から製造されていてもよい。例えば、発熱導体を導入部の領域で、発熱導体が中実の銅製コアを含むように構成してもよい。
【００４０】
丸棒に対して択一的に、任意の別の横断面を有する棒も使用可能である。しかし、好ましいのは丸棒である。
【００４１】
内部導体は、絶縁されていない状態で管路系内に組み付けられてもよい。この場合、導入部は、あらゆる絶縁手段なしに形成される。このことは、特に、例えばソーラーループの個々の管路区分が、フランジ結合部により互いに結合されるのではなく、互いに溶接されている場合に、有利である。この場合、管路全体の電気抵抗を個々の管路区分の絶縁によってコントロールすることは、もはや不可能である。発熱導体が、互いに溶接される管路区分に対して電気的に絶縁されない場合、電圧が印加されると、個々の管路区分と内部導体とを通して電流が流れる。これらの電流の比は、発熱導体の導電性に対する管路の導電性の比に比例している。この比に応じて、熱が管路あるいは発熱導体に発生される。発熱導体の十分な横断面積の選択と、発熱導体のための導電性の極めてよい材料、例えば銅又はアルミニウムの選択とにより、電流が十分な強さで内部導体に導入されるとともに、発熱が管路内部を案内される発熱導体に、内部発熱導体が管路より速く加熱されるように集中させられるほどに、発熱導体の抵抗は下げられ、導電性は高められる。内部導体のより迅速な加熱にとって有益であるのは、管路が、内部導体よりも一般に明らかに高い質量、ひいては明らかに高い熱容量を有していることである。
【００４２】
絶縁されていない発熱導体を有するこのようなアッセンブリの場合、管路全体にわたって、発熱導体と管路との間に電位差が生じない。管路は、管路を支持する装置構造に対して電気的に絶縁されていることが望ましい。
【００４３】
発熱導体は、管路を貫流する溶融塩により損傷されないように、好ましくは、使用される塩、特に硝酸塩に対して耐食性の材料から製造されている。択一的には、既に上述したように、発熱導体に耐食性のシースを設けることも可能である。発熱導体が耐食性の材料から製造される場合、特に特殊鋼、例えば好ましくはＳｔ１．４５７１、Ｓｔ１．４５４１、Ｓｔ１．４３０１の型式の鋼か、又はニッケルをベースとする鋼、例えばＳｔ２．４８５６が好適である。
【００４４】
特殊鋼、例えばＳｔ１．４５７１が使用される場合、まず、発熱導体上に、不動態化する約１５μｍの厚さの防食性の金属酸化物／金属窒化物層が形成される。金属酸化物／金属窒化物層は、電流に顕著な抵抗を与える。保護層の抵抗は、発熱導体系の電位コントロールの一助となる。小さな電圧でも、導電性の塩においては、腐食性の浸食につながる電極プロセスを惹起する場合がある。電極プロセスは、ある一定の限界電圧から開始可能である。防食性の保護層は、過電圧による保護を生じ、これにより系の分解電圧を上昇させる。
【００４５】
管路内部での発熱導体の使用は、管路内で使用される熱媒体の高い融点の適用を可能にする。このことは、これまで議論されてきた塩混合物より高い融点を有する塩混合物も熱媒体として使用する可能性を開く。例えば、主成分として硝酸ナトリウムを含む硝酸塩混合物が使用可能である。このことは、カリ肥料を生産するためにも使用されるカリウム資源が大幅に節約されるという利点を有している。現在、「ソーラーソルト６０」は、６０質量％の硝酸ナトリウムと、４０質量％の硝酸カリウムとを含んでいる。塩中の硝酸ナトリウムの割合は、８０質量％、それどころか９０質量％超まで高められる。これに応じて塩の融点は、４０質量％の硝酸カリウムと６０質量％の硝酸ナトリウムとからなる混合物では、２３５℃であったところ、８０質量％の硝酸ナトリウムと２０質量％の硝酸カリウムとからなる混合物では、２７３℃に上昇し、９０質量％の硝酸ナトリウムと１０質量％の硝酸カリウムとからなる混合物では、２９３℃に上昇する。純粋な硝酸ナトリウムを使用した場合、融点は３０６℃程である。
【００４６】
溶融塩の化学量論的な組成の他、内部導体は、この溶融塩との関連で大きな利点を示す。凝固した高融点の結晶は、周囲の溶融塩より比重が重く、管路の底に沈む。沈降速度は、小型の微結晶（Ｋｒｉｓｔａｌｌｉｔ）よりも大型の微結晶の方が速い。管壁に微結晶が付着して管壁を覆うことも考えられるが、良好に絶縁された管内ではこれまで観察されていない。管が傾斜している場合、高融点の結晶化物（Ｋｒｉｓｔａｌｌｉｓａｔ）は、低い場所で分離する。その際、この分離の度合は、管路の絶縁の質に依存している。溶融物が長時間かけてゆっくりと凝固する極めて良好に絶縁された管路は、それほど良好には絶縁されていない管路よりも強い分離を示す場合がある。
【００４７】
しかし、沈降する高融点の結晶は、低融点の溶融物を完全に押し退けるには至らない。むしろ、管路の低い位置にある領域には、高融点の微結晶の山が形成されるものの、その間隙には、なおも低融点の材料が存在する。完全な凝固時、このことから、それぞれ異なる溶融温度を有する微結晶からなる非均質の混合物が形成される。
【００４８】
この混合物の加熱時、まず、低融点の微結晶が溶融する。発生した溶融物は、まず、完全に、より高い溶融温度を有する微結晶の結合体を濡らす。その際、発生した二相の混合物は、当初、機械的な安定性を一切失わない。高い溶融温度を有し、支持作用を発現している微結晶結合体の一部も溶融して初めて、この混合物は、ポンプにより圧送可能な形態へと移行する。ソーラーパワープラントでの使用のために、このことは、損傷の恐れのない圧送可能性が達成されるまでには、内部で溶融塩が凝固した管路が、想定される融点を超えて（ソーラーソルト６０の場合、２４２℃）、加熱されなければならないことを意味している。
【００４９】
多く硝酸ナトリウムを含む微結晶の選択的な結晶化と、管路のより低い位置にある領域への沈降とにより、上側の残留溶融物における硝酸ナトリウムの量は、減少する。この減少は、溶融物中に共融混合物の濃度比が達成されるまで進行する。この場合、この濃度比において、管路系の上側の領域で、残留溶融物が凝固する。
【００５０】
管路内での発熱導体の使用により、経済的かつ高信頼性に、このような凝固形態を溶融させ得る。
【００５１】
特に管路が水平に案内されている場合、発熱導体は、適当に管路の上側の領域に配置可能である。この上側の領域において発熱導体は、低い溶融温度を有する微結晶、すなわち共融混合物の低い溶融温度を有する微結晶が、高められた割合で含まれる微結晶混合物によって包囲されている。さらに、管路の上側の領域には、多数の中空室を発見することができる。この上側の領域には、比較的簡単に、場合によっては加熱時に発生する水平方向の圧力差を解消する溶融通路が形成可能である。
【００５２】
例えば上述のようなソーラーソルト６０の凝固形態に基づいて、塩混合物からなる溶融塩のための有意義な融点を規定することは、不可能である。例えば溶融は、２２１℃の温度で既に開始するものの、最後の微結晶は、２８０℃を超える温度になって初めて消滅する。
【００５３】
管路は、一般に、本来の管路区分の他に各種機器、例えば弁も含んでいるので、弁等の機能を保証する一方、弁等が溶融時の溶融塩の膨張により破壊されてしまわないよう、弁等も相応に加熱する必要がある。弁を加熱するために、例えば、静止した閉鎖要素の領域を内部発熱導体から直接加熱し、これにより弁内の塩を溶融させることが可能である。その際、発熱導体は、弁の両側から上述の静止した閉鎖要素に直接接続される。そこで抵抗の調整が必要な場合、リング状の良好な電気的な導体が、静止した閉鎖要素の周りに敷設され得る。その際、リングは、好ましくは、弁構造の支持機能を果たす部分を弱化させないように弁ボディに組み付けられる。弁ボディに対する電気的な絶縁によって、発熱導体から放出される熱は、弁座に集中される。択一的には、リングを導電性の極めてよい材料、例えば銅から製造することも可能である。弁内に設けられた発熱リングの抵抗値は、好ましくは発熱導体の値に適合される。この場合、リングは、弁の領域で発熱導体の一部を形成している。弁内での使用の他に、別の機器、例えばフラップ又はスライダ若しくはスプールでも、類似の構造が使用可能である。その際、リングは、それぞれ、溶融塩が通流する通し案内部の幾何学形状を有している。
【００５４】
本発明の実施の形態を図面に示し、以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】パラボリックトラフ型ソーラーパワープラントのソーラーフィールドの概略図である。
【図２】溶融塩が凍結した管区分を示す図である。
【図３】ソーラーソルト６０が内部で凝固した管路の断面図である。
【図４】ソーラーループ内での発熱導体の延在の一例を示す図である。
【図５】発熱導体が内部を延びる管路区分を示す図である。
【図６】取付けがなされていない発熱導体に対する管の流動の作用を示す図である。
【図７】アイ内に絶縁体を用いて発熱導体を取り付けた様子を示す図である。
【図８】フックに輪を用いて発熱導体を取り付けた様子を示す図である。
【図９】凝固した塩内に発熱導体に沿って通路が形成される様子を示す図である。
【図１０】流れを変向する曲がり管の領域での発熱導体の取付けを示す図である。
【図１１】１８０°折り返す終端部材における内部導体の案内を示す図である。
【図１２】９０°屈曲した管路案内の択一的な形態を示す図である。
【図１３】複数のセグメントを有する管路区分の断面図である。
【図１４】発熱導体と管壁との間の寄生電流の流れを示す図である。
【図１５】Ａ乃至Ｅは、発熱導体の種々異なる幾何学形状を示す断面図である。
【図１６】伸びを補償する領域を有する硬性の発熱導体を示す図である。
【図１７】弾性的なスペーサにより保持される発熱導体を有する管路の断面図である。
【図１８】図１７に示した線Ａ−Ａ′に沿った管路の断面図である。
【図１９】図１７に示した線Ｂ−Ｂ′に沿った管路の断面図である。
【図２０】溶接された複数の管路部材からなる１本の長尺の管路内に設けられた、ケーブルとして形成され、全く絶縁されていない発熱導体を示す図である。
【図２１】ブラインドフランジを通るリードスルーを有する、ケーブルとして形成された発熱導体を示す図である。
【図２２】Ａ乃至Ｃは、ケーブルとして形成された種々異なる発熱導体の断面図である。
【図２３】ブラインドフランジを通る発熱導体の択一的なリードスルーを示す図である。
【図２４】可動式の管接続部内での発熱導体の案内を示す図である。
【図２５】発熱導体が内部を案内されている弁の断面図である。
【図２６】図２５に示した弁の断面を上から見た図である。
【００５６】
図１は、パラボリックトラフ型ソーラーパワープラントのソーラーフィールドの概略図である。
【００５７】
パラボリックトラフ型ソーラーパワープラントのソーラーフィールド１は、複数のソーラーループ３を有している。ソーラーループ３は、それぞれ１つの管路５により形成され、それぞれの管路５を熱媒体が貫流するようになっている。熱媒体として、本発明では、溶融塩、好ましくはソーラーソルト、すなわち４０：６０の比の硝酸カリウムと硝酸ナトリウムとからなる混合物、又は４４：５６の混合比を有する共融混合物が使用される。
【００５８】
ソーラーループ３では、入射するソーラーエネルギによって、熱媒体が加熱される。このために管路５は、セグメント状にガラス管７により包囲されている。管路５とガラス管７との間の空間は、排気される。さらにガラス管７の下側には、パラボリックトラフが存在している。パラボリックトラフにおいて、入射した太陽光は、反射され、ガラス管７に向けて変向される。ガラス管７に入射した光線によって、管路５を貫流する熱媒体に熱が伝えられ、これにより熱媒体が加熱される。
【００５９】
ソーラーループ３の管路５を貫流する熱媒体は、集合器９に流入し、集合器９からさらに熱媒体排出部１１に流入する。熱媒体排出部１１を通流した熱媒体は、一般に熱交換器に導入される。熱交換器内で熱媒体は、熱を蒸気回路に放出し、蒸気回路によって例えばタービンが、発電のために運転される。熱交換器を後にした冷えた熱媒体は、熱媒体供給部１３を介して分配器１５に導入され、分配器１５からソーラーループ３の管路５に導入される。
【００６０】
ソーラーパワープラントが運転されないとき、溶融塩は、その高い融点に基づいて一般に凝固する。ソーラーパワープラントが運転されない状態は、例えば太陽光がパラボリックトラフを十分に照らしていないときにはいつも、例えば夜間に生じる。また、例えば保守作業の際にも、運転は停止されねばならない。
【００６１】
停止時、管路５を貫流する溶融塩は凝固し得る。凝固した状態を、一管路区分を例にとって図２に例示した。
【００６２】
管路５内での溶融塩の凝固時、一般に体積収縮が起こる。体積収縮は、排気された空隙１７を管路５内に発生させる。その際、排気された空隙１７は、凝固した塩１９中に存在する。
【００６３】
凝固した塩を溶かそうとしたとき、場合によっては、体積膨張が起こる溶融箇所と、排気された空隙１７とが、空間的に大きく離れていることによって、発生する圧力を解消できる程には、体積の均衡が十分にとれない場合がある。塩の溶融によって発生する体積膨張は、管路５の損傷に至らしめる場合がある。
【００６４】
凝固したソーラーソルト６０、すなわち６０質量％の硝酸ナトリウムと４０質量％の硝酸カリウムとからなる塩混合物の形態を図３に例示した。
【００６５】
ソーラーソルト６０が凝固する際、約２４４℃でまず、約２８０℃の溶融温度を有する硝酸ナトリウム富裕の結晶化物が凝固する。硝酸ナトリウムは、管路区分４７内で下方に沈む微結晶を形成する。この場合、沈降速度は、特に微結晶がどの程度大きくなるかによる。微結晶の大きさは、凝固速度による。硝酸ナトリウムからなる微結晶の沈降に基づいて、この微結晶の濃度は、管路区分５３内で上に行くにつれて低下する。凝固した塩１９内には、塩の体積収縮に基づいて散在した中空室が形成される。凝固した塩１９の表面には、発泡体状の領域２０が形成される。この発泡体状の領域２０内では、ソーラーソルト６０の共融組成物が凝固している。この領域は、一般に硝酸ナトリウムの微結晶を含まない。発泡体状の領域２０の上側には、排気された空隙１７が形成される。結晶化物は、管路の、流動がアクセス可能な領域の下側の領域に集合する。中空室は、好ましくは、流動がアクセス可能な領域の上側の領域に形成される。
【００６６】
管路５内での溶融塩の均等な溶融を達成するために、本発明では、一様な比抵抗を有する発熱導体２１が管路５を通して敷設される。発熱導体２１の敷設状態を図４に例示した。
【００６７】
本発明では、管路５の内部を発熱導体２１が案内される。その際、発熱導体２１は、例えば電気抵抗線として形成されている。発熱導体２１は、電圧を印加すると発熱し、発熱導体２１を取り巻く塩は、溶融し、発熱導体２１を取り巻く通路を形成する。
【００６８】
発熱導体２１の給電は、主電圧供給部２３を介して実施される。主電圧供給部２３から発熱導体２１のための給電線路２５が分岐している。変圧器２７において供給電圧は、管路５内の溶融塩を加熱するために必要な電圧に変換される。複数のヒーターループを１つの電圧供給部に接続することも可能である。電圧供給部は、順番にループに接続され、ループは、順番に加熱される。
【００６９】
発熱導体２１の簡単な組付けを可能にするために、発熱導体２１は、好ましくはＵ形に延びる管路５の一方の辺の端部において管路５から導出され、第２の辺から導出される発熱導体に導電性に接続される。これにより、手間のかかる敷設、特に発熱導体２１のために多数の支持部を必要とする可動式のコレクタ管路５における手間のかかる敷設は、回避可能である。
【００７０】
特に好ましいのは、加熱のために、非接地型の変圧器２７によって形成されるフローティング状態の交番電位（ｓｃｈｗｅｂｅｎｄｅｓ  Ｗｅｃｈｓｅｌｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を有する電気的な加熱回路を使用することである。フローティング状態の交番電位は、安全上の利点を提供する。こうしてループ内の絶縁エラーは許容可能である。
【００７１】
レシーバ自体は、電気的に絶縁された状態で保持されていなければならない。レシーバは、やはり互いに絶縁されていなければならない。一般に絶縁体の抵抗は、発熱導体の抵抗より１０倍大きければ十分である。例えば、０．１Ωより低い発熱導体の好ましくは小さな抵抗に基づいて、レシーバを介して、十分な絶縁のために、一般に既に１Ωの抵抗さえあれば十分である。発熱導体の絶縁状態は、例えばオンライン式の抵抗測定により監視可能である。
【００７２】
図５は、管路区分と、管路区分内を延びる発熱導体とを示している。
【００７３】
発熱導体２１は、図５に示したように例えば懸装された状態で、管路５内に取り付けられる。このために発熱導体２１は、例えばアイ２９を通して案内されてもよく、アイ２９は、例えば管路５の上面に懸装されている。
【００７４】
発熱導体２１は、好ましくは管路５の中心外を案内される。この場合、管路５の上面からの間隔は、管路５の下面からの間隔よりも小さくなるように選択される。発熱導体２１を中心外に敷設することにより、発熱導体２１が加熱時、ひいては加熱に由来する長さ膨張時に管壁と接触することは、回避される。その際、発熱導体２１の垂下は、温度に強く依存している。温度が高ければ高いほど、長さ膨張は大きくなり、発熱導体２１は大きく垂れ下がる。
【００７５】
アイ２９を用いた図５に示した取付けの他、択一的には、例えば弾性的なスペーサを使用することも可能である。その際、弾性的なスペーサは、好ましくは十字形に管路５内に配置され、発熱導体２１は、十字の交点において案内される。
【００７６】
発熱導体２１を管路５の上側の領域において中心外に配置する別の利点は、排気された空隙１７が、一般に管路５の上側の部分に発生するという点にある。発熱導体２１の発熱時、ひいては発熱に由来する管路５内の塩の溶融時、迅速に、液体通路が発熱導体２１に沿って形成される。こうして形成された通路を通して、溶融時の体積膨張により発生し得る圧力を、排気された空隙１７に逃がすことが可能であり、排気された空隙１７は、負荷を軽減するように働く。
【００７７】
発熱導体２１をアイ２９に取り付けないと、発熱導体２１が、管路５を通流する溶融塩によって引きずられ、緊張状態で管路５内を延在することにもなりかねない。この状態を図６に例示した。端部、すなわち発熱導体２１の固定部の直前にのみ、大きな弛み３１が形成される。この弛み３１が管路５と接触してしまう場合もある。
【００７８】
弛み３１の形成を伴う発熱導体２１の緊張の別の欠点は、このような導体の移動が、溶融塩の凝固時、発熱導体２１に極めて強い機械的負荷を及ぼし、次いで機械的損傷を引き起こしかねないことにある。発熱導体は、塩が凝固するとその位置に固定され、かつ溶融塩の温度低下に基づいて収縮を開始する。これにより、強い引張り力が、発熱導体２１の、既に緊張している部分に作用してしまう。
【００７９】
発熱導体２１のこのような移動を回避するために、発熱導体２１は、好ましくは軸方向で管路５内に固定される。
【００８０】
発熱導体２１の可能な固定を図７及び図８に例示した。
【００８１】
図７は、絶縁体を有するアイ内での発熱導体２１の取付けの態様を示している。
【００８２】
発熱導体２１の取付けのために、例えば、発熱導体２１に絶縁性のスリーブ３３を設けることが可能である。この場合、絶縁性のスリーブ３３は、移動しないように発熱導体２１に結合される。このために、例えば、絶縁性のスリーブ３３を発熱導体２１にクランプすることが可能である。択一的には、絶縁性のスリーブ３３を例えば解離可能に発熱導体２１に例えばねじ止めによってか、又は解離不能に例えば溶接によって結合することも可能である。
【００８３】
絶縁性のスリーブ３３は、片側に拡張部３５を有している。発熱導体２１を管路５内に取り付けるために、発熱導体２１は、発熱導体２１に被嵌された絶縁性のスリーブ３３とともに、管路５内に取り付けられたアイ２９を通して案内される。このようにすると、絶縁性のスリーブ３３は、拡張部３５でアイ２９と当接するので、アイ２９から抜けることはない。運転中の脱落を回避するために、拡張部３５は、アイ２９の、熱媒体が流れてくる側に位置決めされている。
【００８４】
流動の向きの逆転が予定されている場合、又は熱媒体が任意の方向で流動可能なソーラーループ３の運転が予定されている場合、択一的には、発熱導体２１をアイ２９に通した後、別の拡張部を、上述の拡張部３５とは反対側に取り付けることも可能である。
【００８５】
図８は、発熱導体２１の択一的な取付けの態様を示している。
【００８６】
図８に示した実施の形態では、発熱導体２１に輪３７が取り付けられている。輪３７は、例えば図８に示したようにらせん状に形成されていてもよいフック３９内に掛着される。らせん状に形成されたフック３９によって、輪３７が運転中に様々な流動の影響に基づいて外れてしまうことは、回避される。
【００８７】
輪３７は、例えばスリーブ４１によって発熱導体２１に取り付け可能である。その際、スリーブ４１は、例えばクランプスリーブである。クランプスリーブは、発熱導体２１に結合される。スリーブ４１は、例えばクランプ、溶接又はねじ止めによって取り付けられてもよい。
【００８８】
スリーブ４１及び／又は輪３７が絶縁性の材料から製造されていると、特に有利である。
【００８９】
図７に示したような絶縁性のスリーブ３３の使用又は絶縁性の材料からなる輪３７及びスリーブ４１の使用は、発熱導体２１からスリーブ２９あるいはフック３０に電流が流れないという利点を有する。こうして、取付け部を介して発熱導体２１から管路５に流れる寄生電流は、低減可能である。
【００９０】
図９は、凝固した塩中に発熱導体に沿って形成される通路を示している。
【００９１】
ソーラーパワープラントの意図しない停止後、例えば夜間の停電時に、塩が管路５内で凝固したとき、再運転のためにまず発熱導体２１に電圧が供給される。これにより、発熱導体２１は昇温する。この昇温した発熱導体２１の周りでは、管路５内に含まれる塩が、溶融を開始する。発熱導体２１内を電流が均等に流れれば、塩は、均等に溶融し、通路４３を形成する。通路４３を通して、溶融した塩は、流動可能である。これにより、塩の溶融時の体積増加に基づいて発生する圧力は、解消可能である。
【００９２】
塩が通路４３を通流可能であることにより圧力上昇を回避することで、ソーラーパワープラントの運転開始時の管路５の損傷は、回避される。
【００９３】
さらに、発熱導体２１を使用することによって、管路５、ひいてはソーラーフィールド１全体を、意図しない短時間の停止時に空にすることを省くことができる。また、管路５を空にするのに対して択一的に、塩が完全に凝固することを防ぐ必要もない。発熱導体によって十分に大きな流動通路を開けさえすればよい。
【００９４】
さらに、内部発熱導体は、ループを空にした後の再始動時に大きな利点を提供する。一方では、発熱導体だけが溶融温度を明らかに超過しており、管路系は溶融温度を明らかには超過していない段階で既に、管路系の通流が可能となる。発熱導体の全長にわたる一様な比抵抗は、他方、確実に低温部をなくす。
【００９５】
流れを変向する曲がり管の領域での発熱導体の取付けを図１０に例示する。
【００９６】
一般にソーラーループ３は、図１に看取可能であるように、Ｕ形に形成されている。この場合、２つの管路５が、Ｕ形のソーラーループ３の辺を形成している。辺を形成する管路５は、集合器９あるいは分配器１５とは反対の側で、横方向に延びる管を介して互いに接続されている。溶融塩は、Ｕ形のソーラーループ３の一方の辺を通流し、次に両辺を接続する横方向に案内される管路部材を介して流動し、第２の管路５を通して集合器９に還流する。辺の端部における溶融塩の流動変向部の領域での発熱導体２１の手間のかかる組付けを回避するために、流動変向のための使用される曲がり管４５をＴ形部材として形成し、管路５の方向で延長される管路区分４７を設けると、有利である。管路区分４７は、閉鎖部４９により閉鎖されており、発熱導体２１は、閉鎖部４９を通して案内される。
【００９７】
管路区分４７の閉鎖部４９として、例えばブラインドフランジが好適である。
【００９８】
管路区分４７を介して管路５に電流が流れることを回避するために、発熱導体２１は、閉鎖部４９を通して絶縁されて案内される。この場合、閉鎖部４９を通して案内される発熱導体２１は、適当な電位供給部に接続可能である。択一的には、図４に示したように、それぞれ、２つの隣接する管路５の２つの発熱導体を互いに接続することも可能である。
【００９９】
図１０に示したような曲がり管を２つ用いた、１８０°の溶融塩の変向を、図１１に示した。
【０１００】
管内部の加熱を可能にするために、まず、発熱導体２１が管路５に沿って閉鎖部４９を通して絶縁されて案内される。管路５には、９０°向きを変えた管路区分１２１が接続されている。９０°向きを変えた管路区分１２１を通して、やはり発熱導体２１が案内される。管路５内の発熱導体２１にも、９０°向きを変えた管路区分内の発熱導体２１にも、電流を供給するために、閉鎖部４９を通して絶縁されて案内されているそれぞれの発熱導体の端部は、外部の線路案内部１１９により互いに電気的に接続されている。
【０１０１】
同様に、９０°向きを変えた管路区分１２１には、この９０°向きを変えた管路区分１２１に対してやはり９０°向きを変えた第２の管路５が接続されている。その結果、計１８０°の変向が達成される。この箇所でも、発熱導体２１は、それぞれ管路端部の閉鎖部４９を通して案内され、外部の線路案内部１１９により互いに電気的に接続される。その結果、溶融塩が貫流するすべての管路区分は、内側に位置する１つの発熱導体２１によって加熱され得る。
【０１０２】
図１２は、９０°屈曲した管路案内部の択一的な形態を示している。発熱導体２１は、テンション装置１２２によって管中央部に保持される。テンション装置１２２は、発熱導体２１の屈曲部においてクランプ又は溶接によって取り付けられる。この構成により、内部発熱導体を熱媒体の流動方向に従わせることが可能である。図１１に示した実施の形態と比較して、管路の１つの管体と、外部の線路案内部とが省略される。
【０１０３】
図１３は、複数のセグメントを有する管路区分の断面図である。
【０１０４】
ソーラーパワープラントの１つのソーラーループ３は、一般に複数のセグメント５１に分割されている。これらのセグメント５１の各々は、ガラス管７によって包囲されている管路区分５３を有している。その際、それぞれのセグメント５１は、それぞれ、太陽エネルギを捉えるレシーバとして機能する。
【０１０５】
個々の管路区分５３は、一般に、導電性のよい金属、例えば特殊鋼から製造される。発熱導体２１から管路５への可能な寄生電流を局所的に制限するために、個々の管路区分５３を絶縁体５５によって互いに隔離すると、有利である。絶縁体５５の材料として、発熱導体２１として使用される発熱導体の抵抗より高い抵抗を有する材料が選択される。絶縁体５５の材料として、特に耐熱性のセラミック、鉱物繊維シール又はマイカシールが好適である。
【０１０６】
絶縁体５５に対して付加的に、個々のセグメント５１は、機械的な結合部又は補償器５７により互いに接続されている。機械的な補償器５７は、運転中の管路５の長さ膨張を補償するために必要な場合がある。
【０１０７】
図７及び図８に例示したように、絶縁された発熱導体２１が絶縁体によって管路５の内部に取り付け可能であるにもかかわらず、供給される寄生電流が管系内に蓄積してしまうことを回避するために、図１３に示した絶縁体５５を幾つか、１つのソーラーループ内に配置すると、有利である。
【０１０８】
管路５の内部を加熱する本発明における発熱導体２１は、ソーラーループ３の管路５内に装入する以外に、集合器９、分配器１５、熱媒体排出部１１及び熱媒体供給部１３並びに溶融塩が貫流するその他すべての管路を加熱するためにも使用可能である。フレキシブルなチューブ管路内での使用も、フレキシブルな導体を使用すれば可能である。
【０１０９】
さらに、一般に金属の抵抗は温度に依存しているので、内部発熱導体の平均温度を測定するために、ひいては間接的に管路５内の溶融塩の平均温度を測定するために、発熱導体２１を利用することも可能である。このことは、特に、比導電率が温度に対し強い依存性を示す材料が、発熱導体２１のために使用されると、有利である。
【０１１０】
図１３に示した実施の形態における発熱導体２１の取付けは、それぞれ、セグメント５１の始端で、図８に示したような輪３７及びフック３９によってなされる。フック３９による取付けにより、発熱導体２１は、セグメント５１内で移動に抗して保持される。それぞれの管路区分５３内での発熱導体２１の取付けは、例えば弾性的なスペーサ５９を介してなされる。この場合、弾性的なスペーサ５９による取付けは、セグメント５１の管路区分５３内の単数又は複数の位置で行われてもよい。その際、弾性的なスペーサ５９は、好ましくは組付けのために管内に挿入され、管壁に結合されているのではなく、管壁に支持されているだけである。
【０１１１】
弾性的なスペーサ５９のための材料として、高耐熱性の鋼、例えばＳｔ２．４６６８か、又はインコネルＸ７５０が好ましい。
【０１１２】
発熱導体と管壁との間の寄生電流の流れを図１４に例示した。
【０１１３】
例えば弾性的なスペーサ５９を使用し、絶縁された発熱導体２１を絶縁せずに取り付けた場合、電流は、弾性的なスペーサ５９を介して管路５に流れる。このことは、破線の矢印で例示してある。発生した寄生電流６１は、加熱出力が発熱導体２１ではなく、別の箇所、例えば管路５の壁に生じることにつながる。発熱導体２１を流れる電流が優勢である限り、寄生電流６１は、加熱効率を下げるものの、発熱導体２１による加熱機能を脅かすことはない。
【０１１４】
さらに、取付け装置を介して管壁に流れる寄生電流６１の他に、管路５内の溶融塩の高い導電性に基づいて、溶融塩を流れる電流も発生する。このことは、矢印６３により例示してある。管路５の壁が、凝固した導電性の低い塩で覆われている場合、溶融塩を流れる電流６３は、大幅に失われる。
【０１１５】
溶融塩を流れる寄生電流６３は、発熱導体２１のために特殊鋼を使用した場合、一般に、不動態化する約１５μｍの厚さの金属酸化物／金属硝酸塩層が特殊鋼上に形成され、金属酸化物／金属硝酸塩層が電流に対して顕著な抵抗を与えることにより低減される。
【０１１６】
さらに、印加される電圧は、電気化学的な反応により惹起される腐食を起こす可能性がある。この理由から、発熱導体２１と管路５の壁との間で作用する電圧が、電気化学的な反応が開始する限界電位を下回っていることに留意すべきである。
【０１１７】
発熱導体の適当な幾何学形状の例を図１５Ａ乃至図１５Ｅに示した。
【０１１８】
発熱導体２１は、例えば図１５Ａに示したように、管状のケーブルとして形成されていてよい。その際、発熱導体２１は、好ましくは鋼製の編組から形成されている。管状のケーブル６５の形態で形成されている発熱導体２１の運転時、まず、発熱導体２１の内部の塩が溶け、これにより発熱導体２１の内部に、溶融塩が通流可能な通路が形成される。発熱導体２１を取り巻く溶けた塩は、管状のケーブル６５を形成する編組内の開口を通して内部の通路６７内に流入することが可能である。
【０１１９】
図１５Ａに示したような管状のケーブル６５に対して択一的に、発熱導体２１を管６９の形態で形成することも可能である。この場合、管にパーフォレーションを施すと、さらに有利である。パーフォレーションを通して溶融塩は、管の内部に流入可能である。その際、図１５Ｂに示した発熱導体２１の機能形式は、図１５Ａに示した発熱導体２１の機能形式にほぼ一致する。
【０１２０】
図１５Ｃは、星形の横断面を有する発熱導体を示している。このような星形の横断面は、Ｖ形の凹部７１を有している。発熱導体２１の運転時、まず、Ｖ形の凹部７１内の塩が溶け始める。その結果、Ｖ形の凹部７１内に、それぞれ１つの通路が形成される。これらの通路を通して溶融塩は通流可能である。
【０１２１】
図１５Ｃに示したような五芒星としての実施の形態の他に、あらゆる任意の別の数のＶ形の凹部、及びＶ形の凹部に結合される凸部も可能である。Ｖ形の凹部の他に、択一的には、例えばＵ形の凹部を設けることも可能である。
【０１２２】
図１５Ｄは、ロッド７３として形成される発熱導体を示している。ロッド７３は、編組７５、好ましくは導電性のワイヤ編組により包囲されている。図１５Ｄに示したように形成されている発熱導体の運転時、まず編組７５内に、溶融塩が通流可能な通路が形成される。次に発熱導体２１を取り巻く通路が形成される。
【０１２３】
図１５Ａ乃至図１５Ｄに示したように形成される実施の形態は、管路５を貫流する溶融塩が存在していても腐食しない材料からなるそれぞれ１つの発熱導体を必要とする。このような材料は、例えば特殊鋼、例えばＳｔ１．４５７１又はＳｔ１．４３０１である。
【０１２４】
しかし、特殊鋼は、例えば銅又はアルミニウムより導電性が悪い。銅又はアルミニウムは、しかしながら一般に、使用される塩中で容易に腐食してしまう。特殊鋼より導電性のよい材料からなる発熱導体を使用することができるようにするために、例えば、図１５Ｅに示すように、導電性の極めてよい材料、例えば銅又はアルミニウムからなるコア７７を設け、このコア７７を耐食性のコーティング７９により包囲することが可能である。その際、耐食性のコーティング７９は、例えば熱をよく伝えるようにコア７７に結合されている耐食性の管であってもよい。この構成は、内部発熱導体を完全に管路内の電気的な絶縁手段なしに運転する選択肢を提供する。
【０１２５】
図１５Ａ乃至図１５Ｅに示したような横断面幾何学形状を有する発熱導体は、軟性であってもよいし、硬性の導体として形成されていてもよい。発熱導体２１が硬性の導体として形成されている場合、温度変動に基づく長さ変化を補償するために、伸縮領域８１が設けられていると、有利である。伸縮領域８１を有する硬性の発熱導体を図１６に例示した。その際、伸縮領域８１は、波形に形成されている。図１６に示した波形の構成の他、長さ補償を可能にするあらゆる別の幾何学形状も、伸縮領域８１の形成のために好適である。
【０１２６】
図１７乃至図１９は、弾性的なスペーサにより管路内に保持される発熱導体を示している。
【０１２７】
弾性的なスペーサ５９は、好ましくは十字形に配置されている。しかし、択一的には、例えば弾性的なスペーサ５９を３つしか設けないことも可能である。この場合、３つの弾性的なスペーサ５９の１つは、好ましくは垂直に配向されている。その際、垂直に配向されている弾性的なスペーサ５９は、発熱導体２１の下側に配置されていても、上側に配置されていてもよい。
【０１２８】
発熱導体２１に弾性的なスペーサ５９を取り付ける１つの可能性を図１８に示した。取付けのために、例えば、弾性的なスペーサ５９をスリーブ８３によってクランプすることが可能である。このために、スリーブ８３は、発熱導体２１と、弾性的なスペーサ５９の端部区分８５とに被嵌される。付加的な固定は、例えば、スリーブ８３が発熱導体２１に溶接されることによって可能である。
【０１２９】
弾性的なスペーサ５９の、発熱導体とは反対側の端部区分８７は、好ましくは曲げられてベース８９を形成している。その際、ベース８９は、例えばアイの形態で形成されていてもよい。ベース８９により、弾性的なスペーサ５９は、管路の壁に支持されている。このことは、図１９に示してある。図１７乃至図１９に示したような弾性的なスペーサ５９の使用は、管路５内の所定の高さに発熱導体２１を保持するために役立つ。弾性的なスペーサ５９は、そのばね圧だけでそれぞれのベース８９でもって管路５の壁に押し付けられるため、溶融塩の流動とともに管路５内を移動することが可能である。それゆえ、図１３に示したように、図７及び図８に示したような発熱導体２１のホルダを、規則的な間隔を置いて、好ましくはレシーバ毎に少なくとも１つずつ設けると、有利である。
【０１３０】
管路５の壁にベース８９を押し付けることだけで弾性的なスペーサ５９を位置決めすることは、発熱導体２１を弾性的なスペーサ５９とともに必要とあれば簡単に管路５から引き出すことができるという利点を有する。このことは、例えば保守が必要となった場合に必要である。
【０１３１】
図１９に示したベースの他に、弾性的なスペーサ５９の、発熱導体とは反対側の端部区分８７を、管路５内での保持を可能にするあらゆる任意の別の形態で形成することも可能である。
【０１３２】
さらに、弾性的なスペーサ５９をその圧着力によって管路５内に保持するだけでなく、管路内に解離可能に例えばねじ止めにより、又は解離不能に例えば溶接により取り付けることも可能である。
【０１３３】
図２０は、溶接により互いに接続される複数の管路区分５３、例えばソーラーループ３の複数のレシーバよりなる１本の長い管路５を示している。発熱導体２１が、互いに溶接される管路区分５３の連鎖に対して電気的に絶縁されておらず、電圧が印加されると、管路区分５３の連鎖を通して電流Ｉａが流れるとともに、内部導体を通して電流Ｉｉが流れる。電流の強さの比Ｉｉ／Ｉａは、発熱導体２１の抵抗に対する管路５の抵抗の比となっている。この比に応じて、管路５あるいは発熱導体２１に発熱が生じる。発熱導体２１の十分な横断面積の選択と、導電性の極めてよい材料、例えば銅又はアルミニウムの選択とにより、発熱導体２１の抵抗は、電流が十分な強さで発熱導体２１内に導かれ、発熱が発熱導体２１に集中される程度に低下され得る。
【０１３４】
図２０に示したアッセンブリでは、管路５全体にわたって、発熱導体２１と管路５との間の電位差は生じない。管路５は、管路５を担持する図２０には示さない装置構造に対して電気的に絶縁されていることが望ましい。
【０１３５】
管内室内への発熱導体２１の導入部は、絶縁されていない内部発熱導体の場合、ユニオン継手（Ｋｌｅｍｍｖｅｒｓｃｈｒａｕｂｕｎｇ）により簡単に形成可能である。
【０１３６】
図２１は、ブラインドフランジを通るリードスルーを有する、ケーブルとして形成された発熱導体を示している。
【０１３７】
図２１に示した実施の形態では、発熱導体２１は、ケーブル９１の形態で形成されている。その際、ケーブル９１は、複数のストランド９３が捻り合わされて形成されている。
【０１３８】
この場合、ケーブルは、図２１に示したように、例えば３本のストランドから製造されていてもよいし、１本、２本、又は４本以上のストランドから製造されていてもよい。
【０１３９】
ケーブル９１として形成される発熱導体２１を管路区分４７の終端部材に取り付けるために、ケーブル９１は、丸棒９５に結合されている。丸棒９５とケーブル９１の結合は、例えば溶接によってなされるか、又は択一的にはねじ止め又はクランプによってなされる。クランプ結合の場合、丸棒９５はケーブル９１上にクランプされる。図２１に示した実施の形態では、ケーブル９１は、溶接結合部９７により丸棒９５に結合されている。
【０１４０】
丸棒９５は、管路区分５３を閉鎖しているブラインドフランジ１０１を貫くグランドパッキン式リードスルー９９を通して案内されている。丸棒９５を取り付けるために、グランドパッキン式リードスルー９９は、グランドパッキン１０３を有している。グランドパッキン１０３は、クランプスリーブ１０５により締め付けられている。
【０１４１】
丸棒９５には、ケーブル９１として形成される発熱導体２１に電圧を供給するために、電圧が印加可能である。
【０１４２】
図２２Ａ乃至図２２Ｃは、ケーブルとして形成された種々異なる発熱導体の横断面を示している。
【０１４３】
その際、図２２Ａ乃至図２２Ｃに示したケーブル９１は、それぞれ、３本のストランド９３から形成されている。
【０１４４】
図２２Ａでは、ストランド９３は中実に形成されている。個々のストランド間には、間隙通路１０７が形成される。間隙通路１０７を通して、再溶融時に溶けた塩が流出可能である。
【０１４５】
図２２Ｂに示した実施の形態では、ストランド９３は、扁平化された管として形成されている。扁平化により、図２２Ａに示した実施の形態と比較して大きな間隙通路１０７が形成される。図２２Ｃに示した実施の形態では、さらに拡大された間隙通路１０７が生じる。この図２２Ｃに示した実施の形態では、撚られてケーブル９１を形成している個々のストランド９３は、キドニ形の形状を有している。
【０１４６】
管路の端部区分を通して発熱導体を案内する択一的な実施の形態を図２３に示した。
【０１４７】
グランドパッキンを従来慣用の材料により形成するため、特に一般的なポリマー材料から製造されているシールリングとするためには、発熱導体及び丸棒に沿った温度勾配を実現することが必要である。温度勾配は、管路５の、丸棒９５が通される端部がそれほど良好には絶縁されないことによって調節される。付加的に、勾配の形成は、発熱導体２１の通し案内部の内部断熱により促進され得る。例えば、内部断熱は、例えば５８０℃までの耐熱性を有するセラミック繊維の使用によって実現される。セラミック繊維の相応の充填は、符号１０９で示した。
【０１４８】
丸棒９５は、まず、電気絶縁性かつ耐熱性の材料、例えばセラミック又は炭化ケイ素からなる第１のスリーブ１１１によって包囲されている。第１のスリーブ１１１は、好ましくは５８０℃までの耐熱性を有している。
【０１４９】
第１のスリーブ１１１には、第２のスリーブ１１３が接続している。第２のスリーブ１１３は、やはり電気絶縁性の材料から製造されている。しかし、この材料は、より低い耐熱性を有していてよい。例えば２６０℃までの耐熱性で十分である。第２のスリーブ１１３のための材料として、例えば高温プラスチック、例えばＰＴＦＥが使用可能である。
【０１５０】
第２のスリーブ１１３には、次に、グランドパッキン式リードスルー９９が接続している。このために、グランドパッキン式リードスルー９９は、フランジ１１５により管路端部に取り付けられている。
【０１５１】
使用される丸棒９５は、好ましくは導電性のよい材料を含む。この場合、一方では、丸棒を完全に導電性のよい材料から形成するか、又は択一的には、導電性のよい材料からなるコアを設け、この導電性のよい材料を、比較的導電性の低い材料、例えば鋼により包囲することが可能である。導電性のよい材料として、例えば銅又はアルミニウムが好適である。特に好適には、銅製コアを有する丸棒９５が使用される。
【０１５２】
図２４は、可動式の管接続部における発熱導体の案内を示している。
【０１５３】
図１０及び図１１に示したような流動変向の他に、択一的には、流動変向のために例えば可動式の管接続部を設けることも可能である。この場合、曲がり管１１７は、軟性材料から製造されている。このために、例えば、必要な柔軟性を得るために、曲がり管を波形の壁又はジグザグ形の壁を備えて形成することが可能である。
【０１５４】
凍結後に曲がり管１１７内の塩を再び溶かすことができるように、曲がり管１１７内にも発熱導体２１を案内する必要がある。発熱導体２１が曲がり管１１７の壁と接触することを回避するために、発熱導体２１は、例えば図１７及び図１８に示したような弾性的なスペーサ５９によって管路内に固定される。個々の弾性的なスペーサ５９の間隔は、管接続部を曲げても発熱導体２１が管壁と接触しないように選択される。
【０１５５】
ソーラーループの端部における変向の他に、図２４に示したような可動式の管接続部を例えば個々のソーラーレシーバ間に設け、管路を複数のレシーバでもってそれぞれ太陽に対して最適な位置に調整することができるようにしてもよい。
【０１５６】
軟性の曲がり管に対して付加的に、図２４に示したような９０°の変向が予定されている場合、発熱導体を管路区分４７から、例えば図２１及び図２３に示したようなブラインドフランジにおいて管路から導出し、端部において発熱導体を導電性に外部の線路案内部１１９に接続すると、有利である。９０°向きを変えた管路区分１２１は、やはり閉鎖部４９で終端している。閉鎖部４９は、例えばブラインドフランジとして形成されている。閉鎖部４９を通して発熱導体２１が案内されており、発熱導体２１は、その後、可動式の管接続部を通して案内される。
【０１５７】
変向部及び可動式の管区分の他に、一般に、管路内には、各種機器、例えば弁も含まれている。発熱導体が内部を通されている弁の断面を図２５及び図２６に例示した。
【０１５８】
図２５は、発熱導体２１が内部を通されている弁１２３の断面図であり、図２６は、図２５に示した弁の断面を上から見た図である。
【０１５９】
弁は、一般に、弁座１２７を有する弁ボディ１２５と、閉鎖要素１２９とを有している。弁内で凝固した塩を溶かすことができるように、発熱導体２１は、環状に弁座１２７に沿って案内される。このことは、発熱導体２１が発熱リング１３１を形成していることを意味している。その際、発熱リング１３１は、弁１２３の閉弁機能が阻害されないように位置決めされている。加えて、発熱導体２１に電圧が通される際に発熱リング１３１と閉鎖要素１２９との間に直接的な接続が生じることは、回避されることが望ましい。この理由から、弁座１２７に電気的な絶縁材１３３を設けると、有利である。この場合、電気的な絶縁材１３３は、好ましくは弁座１２７を形成している。さらに、短絡電流が発熱導体２１又は発熱リング１３１から弁ボディ１２５に流れることを回避するために、発熱リング１３１及び発熱導体２１を弁ボディ１２５に対しても電気的に絶縁すると、有利である。このために、例えば電気絶縁性の材料、例えばセラミックが、発熱リング１３１が弁ボディ１２５に当接する領域で、弁ボディ１２５内に装入される。この場合、電気的な絶縁のために使用される材料が、弁内に出現する機器に対して熱安定性であることが重要である。
【０１６０】
図２５及び図２６に示した弁の実施の形態の他に、類似の形式で、発熱導体２１を例えば発熱リング１３１を介してか、又は別の幾何学的な構成により別の機器、例えばフラップ又はスライダ若しくはスプール内を案内することも可能である。
【０１６１】
例
例１
２００ｍの長さの管路を加熱するために、特殊鋼製ロッドとして形成される発熱導体２１を使用する。発熱導体は、２５ｍｍの直径を有する。この場合、発熱導体は、特殊鋼Ｓｔ１．４３０１から製造されている。
【０１６２】
発熱導体２１の比抵抗は、２９０℃の作業温度で０．０００７３Ω／ｍｍである。加熱のために必要な比電力は、１００Ｗ／ｍ程である。加熱のために印加される電圧は、７７．３Ｖであり、電流の強さは、２５９Ａである。２００ｍの長さに基づいて必要とされる電力は、２０ｋＷ程である。しかし、この電力は、溶融の極めて短い時間だけ必要とされる。
【０１６３】
加熱のためにより高い電圧が使用されると、発熱導体のより小さな横断面積を選択することが可能である。発熱導体において低下する熱出力は、例えばサイリスタ切換え式のパルス運転を介して低減可能である。
【０１６４】
電気的に絶縁されていない発熱導体ホルダを介して管路５内に発熱導体が取り付けられ、発熱導体ホルダが例えば１．５ｍｍの直径を有するばねとして形成されている場合、一方では、発熱導体ホルダを介した管壁への寄生電流が発生し、また、導電性の溶融塩を通した寄生電流も発生する。発生した寄生電流を以下の表に例示した。
【０１６５】
表：寄生電流
【表１】
0006038126.tif 000002
【０１６６】
発熱導体中の電流の強さと比較して著しく低い、発熱導体ホルダ及び外管を介した電流の強さ並びに溶融塩を通る電流の強さは、導電性の接続並びに発熱導体ホルダを介した寄生電流及び溶融塩を通る寄生電流があっても、発熱導体２１を取り巻く塩を溶融させるに十分な高い熱出力が発熱導体中に生じ、これにより、発熱導体２１を取り巻く通路が生じ、この通路を通して、塩の溶融による体積増加に基づいて発生する圧力を補償するために、溶融塩が通流可能であることを示している。
【０１６７】
例２
特殊鋼１．４５４１からなる管路は、１．７ｍ／（Ω・ｍｍ２）の比導電率、６５ｍｍの内径及び２ｍｍの壁厚さを有している。管路の横断面積は、４２１ｍｍ２である。管の導電率は、７１６ｍ／Ωである。発熱の９０％が、管路内に含まれる内部導体で実施されることが望ましい場合、内部導体は、１０倍の電流量を受ける必要がある。このために、内部導体は、７，１５７ｍ／Ωの導電率を必要とする。銅は、２０℃の温度で５６．２ｍ／（Ω・ｍｍ２）の導電率を有している。これにより、銅からなる内部導体のための必要な横断面積は、１２７ｍｍ２と算出される。これは、１２．７ｍｍの直径を有する１本の銅製ワイヤ又はそれぞれが７．４ｍｍの直径を有する３本の銅製ワイヤに相当する。アルミニウムからなる内部導体が使用されることが望ましい場合、導電率が同じであれば、１５．８ｍｍの直径を必要とする。
【０１６８】
管路に対する内部導体の遙かに小さな質量、ひいては遙かに小さな熱容量に基づいて、内部導体の好ましい加熱のために、既に、内部導体の比較的小さな直径で十分である。一般に、それどころか総電流の５０％より少ない電流が内部導体に導かれれば十分である。このことは、内部導体を小さな直径で形成し、それほど高価でない導電性のよい材料、例えば銅を使用することを可能にする。ＤＮ６５‐管路系（ＤＮ６５‐Ｒｏｈｒｌｅｉｔｕｎｇｓｓｙｓｔｅｍ）では、例えば発熱導体をそれぞれ５ｍｍの直径を有する３本の銅製ワイヤから形成すれば十分であり得る。その際、銅製ワイヤは、撚られて一本のケーブルを形成する。
【０１６９】
温度上昇時、銅の導電率が特殊鋼の導電率より明らかに速く低下する点には留意すべきである。しかし、相対的な低下は、内部導体の適当な加熱を妨げ得る程には大きくない。その際、内部導体が熱媒体塩の融点を大きく超えて加熱される必要がない点を考慮すべきである。
【０１７０】
標準管材料として使用されるＳｔ１．４５４１は、鋼としては低い導電率を有している。しかし、この場合、管路材料、例えば１つのソーラーループ内の個々のレシーバのアブソーバ管を完全に又は一部、さらに低い導電率を有する別の特殊鋼から製造すると有利な場合がある。このような鋼は、例えばＳｔ１．４３０１である。しかし、この場合、使用される熱媒体との腐食両立性についても留意しなければならない。
【０１７１】
溶融塩の種類に応じて、発熱導体のために使用される銅又はアルミニウムの、溶融塩との直接的な接触を、発熱導体における腐食を回避するために、又は塩の安定性を損なわないために、回避することが必要な場合がある。発熱導体の材料、例えば銅又はアルミニウムの、熱媒体として使用される塩に対する可能な不適合性は、発熱導体の個々のストランドが外側の特殊鋼製シースを備えて形成されることにより解消され得る。
【０１７２】
択一的には、内部導体を管路の壁の可及的近傍に取り付けることも可能である。伝導性の高い材料を選択することにより、こうして、管路を通る電流を管路の特に好適な領域、例えば上側の領域に集中させることができる。ただし、このような構造のフレキシビリティ及び熱技術的な特性は、内側に位置する発熱導体のためのフレキシビリティ及び熱技術的な特性と比べれば悪い。
【符号の説明】
【０１７３】
１  ソーラーフィールド
３  ソーラーループ
５  管路
７  ガラス管
９  集合器
１１  熱媒体排出部
１３  熱媒体供給部
１５  分配器
１７  排気された空隙
１９  凝固した塩
２０  発泡体状の領域
２１  発熱導体
２３  主電圧供給部
２５  給電線路
２７  変圧器
２９  アイ
３１  ループ
３３  絶縁性のスリーブ
３５  拡張部
３７  輪
３９  フック
４１  スリーブ
４３  通路
４５  曲がり管
４７  管路区分
４９  閉鎖部
５１  セグメント
５３  管路区分
５５  絶縁体
５７  機械的な補償器
５９  弾性的なスペーサ
６１  寄生電流
６３  溶融塩を通る電流
６５  管状のケーブル
６７  内側の通路
６９  パーフォレーションが施された管
７１  Ｖ形の凹部
７３  ロッド
７５  編組
７７  コア
７９  耐食性の管
８１  伸縮領域
８３  スリーブ
８５  弾性的なスペーサ５９の端部区分
８７  発熱導体とは反対側の端部区分
８９  ベース
９１  ケーブル
９３  ストランド
９５  丸棒
９７  溶接結合部
９９  グランドパッキン式リードスルー
１０１  ブラインドフランジ
１０３  グランドパッキン
１０５  クランプスリーブ
１０７  間隙通路
１０９  セラミック繊維
１１１  第１のスリーブ
１１３  第２のスリーブ
１１５  フランジ
１１７  曲がり管
１１９  外部の線路案内部
１２１  ９０°向きを変えた管路区分
１２２  テンション装置
１２３  弁
１２５  弁ボディ
１２７  弁座
１２９  閉鎖要素
１３１  発熱リング
１３３  電気的な絶縁材
【図１】
0006038126.tif 000003
【図２】
0006038126.tif 000004
【図３】
0006038126.tif 000005
【図４】
0006038126.tif 000006
【図５】
0006038126.tif 000007
【図６】
0006038126.tif 000008
【図７】
0006038126.tif 000009
【図８】
0006038126.tif 000010
【図９】
0006038126.tif 000011
【図１０】
0006038126.tif 000012
【図１１】
0006038126.tif 000013
【図１２】
0006038126.tif 000014
【図１３】
0006038126.tif 000015
【図１４】
0006038126.tif 000016
【図１５Ａ】
0006038126.tif 000017
【図１５Ｂ】
0006038126.tif 000018
【図１５Ｃ】
0006038126.tif 000019
【図１５Ｄ】
0006038126.tif 000020
【図１５Ｅ】
0006038126.tif 000021
【図１６】
0006038126.tif 000022
【図１７】
0006038126.tif 000023
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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