(57)【要約】種々の物質をソーラーエネルギーによって処理するための、焦点にレシーバーが備えられたパラボラ集光器をもつソーラーパワーステーションであって、パラボラ集光器はその凸側においてシャフト周りの少なくとも２方向に自由に回転することができるように固定され、パラボラ集光器の二重シェル構造は日光の向きに追随するように調節し得る格子状のフレーム構造に固定されたアーチ状のセグメントを有し、処理作業スペースとして展開される熱レシーバーを有する場所に支持及び駆動エレメントが備えられ、パラボラ集光器は物質貯蔵ユニットに連結されており、集光器(1)の円錐状のレシーバー(7)は円錐状の内部空間を有し、その壁および並行するレシーバー(7)の外壁によって物質輸送構造が提供される別の内部空間が取り囲まれ、レシーバー(7)は熱エネルギーによる種々の物質の処理のための処理作業スペースとして作用し、集光器(1)に属する帽子構造体(2)の物質貯蔵ユニット(25)のさらに１つはポンプを備えた上昇方向のパイプライン(64)によって集光器(1)のレシーバー(7)における物質処理作業スペース(31)に連結していて、該作業スペースから別の下降するパイプライン(65)が帽子構造体(2)に配置された別の物質貯蔵タンク(26)に通じている、ソーラーパワーステーション。
2010535308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の物質をソーラーエネルギーによって処理するための、焦点にレシーバーが備えられたパラボラ集光器をもつソーラーパワーステーションであって、パラボラ集光器はその凸側においてシャフト周りの少なくとも２方向に自由に回転することができるように固定され、パラボラ集光器の二重シェル構造は日光の向きに追随するように調節し得る格子状のフレーム構造に固定されたアーチ状のセグメントを有し、処理作業スペースとして展開される熱レシーバーを有する場所に支持及び駆動エレメントが備えられ、パラボラ集光器は物質貯蔵ユニットに連結されており、集光器(1)の円錐状のレシーバー(7)は円錐状の内部空間を有し、その壁および並行するレシーバー(7)の外壁によって物質輸送構造が提供される別の内部空間が取り囲まれ、レシーバー(7)は熱エネルギーによる種々の物質の処理のための処理作業スペースとして作用し、集光器(1)に属する帽子構造体(2)の物質貯蔵ユニット(25)のさらに１つはポンプを備えた上昇方向のパイプライン(64)によって集光器(1)のレシーバー(7)における物質処理作業スペース(31)に連結していて、該作業スペースから別の下降するパイプライン(65)が帽子構造体(2)に配置された別の物質貯蔵タンク(26)に通じている、ことを特徴とするソーラーパワーステーション。
【請求項２】
支持−駆動構造における集光器(1)のリム(6)と平行な面に環状に一様に分布した伸縮自在のエレメント(12)が存在し、その他端部には全ての方向に回転自在となるようにソケット(5)が組み合わされ、集光器(1)を回転軸と単線的にボールジョイントによって支持する伸縮自在の主支持体(4)を取り囲み、その下端がソケット(5)に固定されている、ことを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
伸縮自在のエレメント(12)および伸縮自在の主支持体(4)が油圧で作動することを特徴とする請求項２の装置。
【請求項４】
集光器(1)の外部表面にそれと軸対称に、より小さな表面の別の回転体、好ましくは半球又は帽子構造体(2)が展開しており、集光器(1)と帽子構造体(2)とで囲まれるスペースにはさらに強化構造(68a)が配置され、伸縮自在の主支持体(4)帽子構造体(2)および集光器(1)と共通の軸線において連結している、ことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項５】
伸縮自在の主支持体(4)および伸縮自在のエレメント(12)には電子コントロールユニットに連結している油圧コントロールユニット(13)が付与されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかの装置。
【請求項６】
ソケット(5)が水面(14)より下になるように規定されたレベルの水面(14)上に集光器(1)が配置され、集光器(1)のリムは常に水のレベルより上にあり、伸縮自在の駆動エレメント(12)および伸縮自在の主支持体(4)は袖つきの防水マントルで覆われている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの装置。
【請求項７】
集光器(1)の反射面から反射した熱エネルギーを集めるレシーバー(7)の内部空間の境界壁(26)が高融点の金属または何らかのセラミックからなり、レシーバー(7)の外壁(7a)の内側に高効率の断熱(67)が付与されている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの装置。
【請求項８】
a.  レシーバー(7)の内部空間の境界壁(29)およびそれと平行であってガス及び蒸気を透過し得るポーラス壁(30)がスペースを取り囲み、処理スペース(31)としてのこのスペースに、物質輸送ユニット(35)としての上昇方向のスクロールユニットが展開し、該ユニットには鉛直方向に固定されたスクロールプレート(37)が十字方向に物質のスライドを避けるのに適切な距離をもって付与さるとともに、側部に待歯（toothing）を備える環(41)に組合されたスクロールシステム(35)の最下部の鉛直なスクロールプレートに固定されていて、該環(41)は歯車(34a)により駆動する物質輸送スクロールシステム(35)とともに回転し、歯車(34a)はレシーバー(7)の支持構造(8)の内側にあるベアリング(42)の外部電気エンジン(34)に連結している、ことを特徴とし、
b.  回転自在に固定されたブレード(40)が、均一分布と物質輸送のためのレシーバーの内部空間を制限する外壁(29)に固定された軸(39)に存在し、該ブレードはスクロールプレートの上で適切な距離をもってワイヤーロープ(38a及び38b)により一連に結合され２方向に回転自在に駆動し、レシーバー(7)の内部空間を制限する壁(29)に固定された物質輸送構造(35)上にある、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかの装置。
【請求項９】
レシーバー(7)のサポートユニット(8)の内部にパイプライン(19a)が設けられ、レシーバー(7)の作業スペースの外壁(30)と常に減少する直径のパイプに伸びるレシーバー(7)の外壁とにより囲まれた閉鎖区間のパイプラインは投入パイプ(19b)によって外部の作業スペースのポーラス壁(30)に連結しているとともに、化学反応を引き起こすガスの導入のために供される、ことを特徴とする請求項８の装置。
【請求項１０】
帽子構造体(2)で処理すべき物質の貯蔵のためのタンク(25)を有し、そこからポンプ(21a)を備えレシーバー(7)に至る上昇方向のパイプライン(64)が作業スペースの底に形成された穴を介して作業スペースに連結していて、最小直径をもつ物質輸送スクロールプレート(35)の上部付近にあり、最上のスクロールプレート(35)から入ってくる物質を受けるためのレシーバーのキャビティを制限する内部壁の外部に回収タンク(34)が固定され、回収タンク(34)の底にある穴に向かって下降する物質輸送パイプラインがカップリングとそして帽子構造体(2)で処理された物質のための貯蔵タンクを伴う回収タンクと連結している、ことを特徴とする請求項６〜９のいずれかの装置。
【請求項１１】
レシーバー(7)の作業スペース(31)にはガス導入口がなく、作業スペースの外壁(30)とレシーバー(7)の外壁との間の閉塞スペース(33)から生じたガスおよび蒸気の除去は、通風孔(34c)の動作を介して、このスペースの底に形成された穴およびレシーバーのサポートユニット(8)の内部に通じる連結パイプ(19c)から行われ、該パイプライン(19b)は集光器(1)のリムに沿って支持構造(8)からフレキシブルパイプによって再生ユニットが付与されかつ水面より上に設けられたタンクへと通じている、ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかの装置。
【請求項１２】
レシーバー(7)の作業スペース(31)のスクロールシステム(35)がレシーバー(7)の作業スペース(31)の強化内部壁および、スクロールプレートの下部表面に固定されていて、連結鎖(44b)に連結した歯形チェイン（tooth chains）(44b)によって支持構造(45b)と組合わせられたホイール(45)により物質輸送コンテナ(46)を支持し輸送するようレール構造(41)が固定されていて、最下部のスクロールプレートより高い水準では、バッファタンク(47)が上昇方向の物質輸送パイプライン(19a)の上部に設けられていて、タンク(47)の底の中心線の軸の周りを回転するスィングドア(49)を開けることにより充填され、バッファタンク(47)の排出口(48a)の閉鎖プレート(48b)が光電子セルに組み込まれたパルスによるプログラムコントロールユニットによって開閉され、物質輸送コンテナ(46)のボトムプレート(51)がボトムプレート(51)の幾何学的な中央にある軸(53)によって支持され、ボトムプレート(51)の回転のために寄与する該軸(53)上では、その下部で鉛直下方に進行して所定の長さを持つレバー(51)が固定され、作業スペースの底では、大容量スペースをもち下降する輸送パイプライン(65b)の上に、水平レバー(54)が作業スペースの内部壁に固定されていて、コンテナ(46)が駆動するときに作業スペースの中にボトムプレートの回転に寄与する垂直レバー(51)が作動して、水平にシフトしてコンテナ(46)のボトムプレート(51)を開けて、コンテナが空になった後、反対側のコンテナ荷重(57)又はばねの重力によってボトムプレート(51)が閉じられ、コンテナのボトムプレートがさらに沈みそれによる不所望な開口はコンテナのコンテナ荷重の側の下部のボルト(58)によって回避される、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの装置。
【請求項１３】
上昇方向の物質輸送パイプ(64)の上部の強化された部分が、らせん状に上昇するパイプコイル(18a)を形成するレシーバー(7)の内部空間の外壁にしっかりとフィットする帽子構造体(2)の貯蔵タンク(25)からレシーバー(7)に通じていて、このパイプコイル(18a)内で特定のポンプ又はブレード(62)により物質の流動がもたらされ、作業スペースとして展開するこのパイプコイルにはフラップバルブ(22)または生成したガスを除去するためのガス分離ユニットが付与され、円錐状の作業スペースに展開する下向きの物質輸送パイプ(65)に組合された回収タンクを介するか、あるいは、反対のパイプコイルの均等−不均等構造によって処理した物質の除去がなされ、この場合にはパイプコイルの最下端が物質輸送パイプ(65)と連結している、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかの装置。
【請求項１４】
レシーバーの内部空間を規定する壁(30)の外側に、らせん状に上昇する方向のパイプコイル(18)が壁および互いに取り付けられていて、高圧用に設計されかつ高強度および高融点の金属からなり、パイプコイル(18)の下の部分には蒸気発生器(20a)が設けられていて、蒸気発生器(20a)にはポンプ(21a)を備えかつサポートユニット(8)内にある水輸送パイプ(19a)がバルブ(21b)を介して連結していて、この蒸気発生器(20a)から高圧の熱蒸気がパイプコイル(18)に至り、過熱状態にあっては熱分解して放出された水素と酸素とはパイプコイルの下の部分にあるセパレーター(23)により分離され、次いで、それらは別々にパイプライン(65a-65b)を介して帽子構造体(2)のタンク(25-26)へと至る、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかの装置。
【請求項１５】
レシーバー(7)の内部空間の境界壁(29)およびそれと平行な作業スペースの閉じた外壁(30)が上記およびその底から閉鎖された円筒状のスペースを形成し、その境界壁(18b)は高強度および高融点の金属からなり、円筒状のスペース(18b)の下の部分には蒸気発生器(20)を有し、蒸気発生器に向けて水輸送パイプライン(19a)が連結しレシーバーのサポートユニットにあるバルブとポンプを備えて、熱輸送表面(20b)を備える蒸気発生器(20a)から高圧の熱蒸気がバルブ(22)を介して円筒状物(18b)に至り、その下の部分には過熱水蒸気から熱分解により生成した水素及び酸素を分離するためのセパレーター(23)を備え、それらは分離パイプライン(65a-65b)を介して帽子構造体(2)のタンク(25-26)に至る、ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの装置。
【請求項１６】
レシーバー(7)の内部壁(30)にスクロール構造(35)が固定され、その側部には切り込みが作られ、その切り込みにはスクロールプレートの上側の面にフレキシブルなコンベアがロールを備えた固定されたラグによって前進し、コンベアの下部の中心線にある容器にはラック(60a)が展開し、このラックは最上部のスクロールプレートの分断部分にある電気エンジンに連結した歯車(60b)により駆動し、そこにコンベアから来る物質を受けるために回収タンクが配置され、歯車の上に待歯(61)が無く自由に軸回転するホイールが歯車の接合を補助するために存在し、スクロールシステムの最長端の上面から、展開された切り込みまで下降する反対のスクロールプレートの下表面までコンベアを歯車(60b)が屈曲させ、最下のスクロールプレートからコンベアの屈曲が反対に生じて、下降するスクロールプレートの下部から反対のスクロールプレートの上面まで歯車(60b)がコンベアを屈曲させる、ことを特徴とする請求項７〜１３のいずれかの装置。
【請求項１７】
帽子構造体(2)に設けられた処理すべき物質の貯蔵のためのタンク(25)から、剛直なパイプライン(27)が帽子構造体(2)の壁を突きぬけて上方の水準(14)に達し、このパイプラインの端で閉鎖バルブ又はピンならびにパイプ連結構造がサイトに到着したタンカーのポンプを備える排出パイプに繋がっていて、処理した物質を貯蔵し剛直な排出パイプ(28)の端にポンプが備えられている帽子構造体(2)のタンク(26)にはバルブ又はピンならびにパイプ連結ユニットが付与され、該ユニットによりまさに到着したタンカーの投入パイプに連結する、ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの装置。
【請求項１８】
キャビティを規定するか又は壁に固定されたレシーバー(7)の作業スペースの内部壁(29)内又はこの壁に固定されて、一時的な曇天や短時間の雨の場合のための電気加熱手段が配置されている、ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかの装置。
【請求項１９】
本発明の装置のレシーバー(7)に展開する処理作業スペース(31)の形状により、高温又は幾つかの化学反応あるいは両者の組合わせによる種々の物質の処理、特に非直接又は直接的な熱分解による水素の生成、アルミナ又はアルミニウムの生成、セラミック製品の原料の焼成、および鉱石からの金属の生成が行われる、ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかの装置。
【請求項２０】
外側の集光器(1)には東西から隔離壁によって分離スペースに画されたエアバッグ(10)が備えられている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの装置。
【請求項２１】
水門とそこの風よけエレメントとを備えるバリア(15)で規定された水準(14)が囲まれ、これら風よけエレメントは固定式(16)にあるいはピンおよび伸縮自在の駆動エレメント(17)によってバリア(15)と連結する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの装置。
【請求項２２】
いくつかのパラボラ太陽集光器(1)が水門を備えるバリア(15)で囲まれた水面(14)の規定された水準に設置される、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの装置。
【請求項２３】
ソーラーパワーステーションの場合に、洪水位の下となる深さに下側貯水(82)が設けられ、上側貯水(83)が自然水位の上に配置され、ポンプ、タービン、発電機および排出パイプを備えたパイプラインによって互いに連結される、ことを特徴とする請求項１〜６および１６のいずれかの装置。
【請求項２４】
エネルギー変換システムが空気圧縮、予備加熱、加熱およびタービン発電機ユニットを備える、ことを特徴とする請求項１６の装置。
【請求項２５】
当該装置が、焦点にレシーバーを備え、二重シェル構造の格子状のフレーム構造に固定された日光に追従するためのアーチ状のセグメントを有する駆動構造を備え、パラボラ集光器はその凸側においてシャフト周りの少なくとも２方向に自由に回転することができるように固定され、支持及び駆動エレメントおよび日光の向きと風圧を測定するための装置が備えられ、レシーバーは熱受容ユニットを有し、一方では、ソーラーエネルギーによる種々の物質の処理のための処理及び集積ユニットを有し、温度を測定し制御し、物質輸送を監視し制御し、圧力を測定し、化学反応を監視し制御するための更なる装置および失敗のない動作のために必要なその他の装置及びコントロールユニットを有し、集光器(1)は隔離パネル(80)により内部及び外部リブフレームが連結される二重のアーチ状のセグメントを有するアーチ状のフィールド(71)からなり、二重のアーチ状のリブ(71)と隔離パネル(80)とにより囲まれるスペースは、固定された多層の格子構造(76)で満たされ、多層は結合エレメント(81)により互いに連結している、パラボラ集光器によりソーラーエネルギーを利用するために供される、ことを特徴とする請求項１〜２２のいずれかの装置。
【請求項２６】
格子構造(76)の外周が格子構造(76)のリブ(71)およびリム(77)に固定されるカセットエレメント(79)によって閉じられ、カセットエレメント(79)の側部および結合エレメントの表面が片側に接着剤材料が付与された柔軟なプラスチック片(78)で閉じられている、ことを特徴とする請求項２５の装置。
【請求項２７】
カセットエレメント(79)がカーボンファイバー又はガラス繊維で強化された人工樹脂からなり、結合エレメントに好ましくは接着剤で固定される、ことを特徴とする請求項25〜26のいずれかの装置。
【請求項２８】
集光器(1)の焦点に向けた反射プレート(75)で集光器の内側が覆われ、該プレートは好ましくはカーボンファイバー又はガラス繊維で強化された人工樹脂からなり、集光器(1)の内部表面にはリブ(71)が補強材(73)によって強化され、調節可能なスプリングねじ締め具によりボーリング(74)を介してリブ(71)に固定されるか、あるいは、コンピュータ制御の太陽追従駆動エレメントが付与されている、ことを特徴とする請求項１〜２７のいずれかの装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極めて高温にて種々の物質を処理するためのソーラーパワー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、様々な物質を非常に高温で化学的および物理的に変換するために好適に設計された処理装置であり、焦点にレシーバーをもつ格子状のフレーム構造体に固定されたアーチ状セグメントによって形成された二重シェル構造のパラボラ集光器を備え、その凸側においてシャフトの周りに少なくとも２方向に自由回転することができるように固定されていて日光の向きに追従するように調整することが可能であり、熱のレシーバーを有する場所に支持−駆動エレメントが付与され、構造全体が貯蔵ユニットに連結している装置による異なるタイプの処理装置である。
【０００３】
ソーラーエネルギーの大規模な利用のいくつかの解決策がある。公知の光電発電(光起電性の)のプロセスの本質は半導体として作用するソーラーエレメントへの日光の照射によって電流が生成することである。このシステムの利点は電流の直接的生成である。欠点は、大規模なエネルギー生産が競争的に使用できないことであり、それはソーラーエレメントが大規模生産が非常に難しく非常に高価なシリコン単結晶で作られるか、あるいは、より少ない効率の多結晶シリコンで作られるからである。これらの方法の別の欠点として低効率および短寿命がある。
【０００４】
ソーラーエネルギーを利用する別のタイプの装置では、水平な集光器において平坦なスクリーンに位置するパイプシステム内で水が日光に直接晒されて循環し、熱せられた水を直接に家庭で使うことができる。
【０００５】
光起電装置におけるソーラーエネルギーの変換効率は最大で約9-11%であり、一方、平坦な集光器についてのその値は約30%になる。
【０００６】
ソーラーエネルギー集積装置の重要性は、ソーラーエネルギーの光学的な集積によって理論上は最大６０００℃に達し得る高温に基づくものである。２８００℃に既に達したことは実験的に確立している。鏡を適切に幾何学的なアレンジをして集光鏡を太陽に追随して動かすことによってこの集中は達成できる。日光の集積（集中）の主なタイプの装置として、パラボラおよび円筒状のパラボラ集光器、球面鏡よよびフレネルレンズがある。平坦な集光器を利用するシステムと比べて、これら後者はより経済的であり、それは、発熱源を集中して温度を高めるにつれてそれらの効率が増加するからである。熱エネルギーのより良い熱力学的な利用で、より高い特定の熱技術的なパワーを得ることができる。
【０００７】
しかしながら、フレネル理論で作用するソーラーパワーステーションではいくつかの長所があるものの、いくつかの欠点もある。例えば、大面積(3-7 km2)を要することであり、そのため、熱を受けるカラムとヘリオスタットとの距離が非常に問題である(最大で
2-3 km)。
【０００８】
それらの別の欠点は、鏡から反射された熱線および光線の強度が気温、空気循環および空中に浮かぶ塵粒の遮蔽効果によって相当に減少することである。反射光線が空気を通り抜けるとき、空気はエネルギー吸収体、冷媒体として作用し、距離が増すにつれてこの効果は顕著に増加する。
【０００９】
投資コストの大部分が熱貯蔵器具としての大きいタンク、高価な凝縮装置およびカラムに転嫁されるであろう。
【００１０】
これらソーラーパワーステーションのさらに別の欠点として、太陽に追従するようセットされている場合、大部分の鏡では、ヘリオスタットフィールドの中心に設けられた熱レシーバーの太陽追従運動を解決できないので、カラムが固定された位置にあるために鏡の実際の面積に比してより小さな面積の部分のみが利用されるにすぎず、これと対照的に、回転体である放物状の太陽追従鏡の場合、鏡面は顕著によりよく利用することができる。
【００１１】
これらのソーラーパワーステーションの更なる欠点は、通常、凝縮のための十分な給水もない砂漠に設けられることであり、その結果、かなりの電力を必要とする空冷のみで熱除去(凝縮)を行うことができるので、効率がより小さくなる。
【００１２】
本発明の目的は既存の解決策のこれらの欠点をなくし、できるだけ小さい乾燥した陸地または水で覆われた領域のみを要する装置を設計し、反射面と熱レシーバーとの距離が従来のソーラーパワーステーションにおける距離の小さい部分のみであって、この熱レシーバーは様々な物質の大スケールの高温処理に適するよう設計することであり、カラムが必要なく、それによって、熱貯蔵タンクを小型化することにより、あるいはこれらをより安価なバージョンのものによって代用することによって、等しい容量あたりの費用を大幅に節約することができる。その目的は、水上に設置することもでき、風荷重と横揺れする海に対する適切な保護が付与された装置を設計することでもある。
【００１３】
このタスクは、その焦点にレシーバーをもつパラボラ集光器を備え、凸側のシャフトの周りで少なくとも二方向に自由回転ができるように固定され、格子状のフレーム構造の中に固定された弓形のセグメントからなる二重シェル構造をもち、支持−駆動エレメントおよび熱レシーバーが備えられ、パワー変換および貯蔵ユニットと連結している設備によって解決される。
【００１４】
本発明は、集光器が軽構造物であるならば大きなパラボラ集光器(100〜300ｍの直径)の支持と駆動の構造はずっと容易構成することができること、そして、オンサイトで組み込むべきパネルモジュールのエレメントで構造物が組み立てられるならば運搬とセッティングはより容易に解決できるという原則に基づいている。水上にパラボラ集光器をセットするということは、支持−駆動構造にとって有利であることを意味する。現在の発電システムを水上に設ける場合には、凝縮にとって必要な例媒体が無尽蔵に利用可能である。水上へのセッティングには、巨大な集光器の顕著な重量が水の浮力によって支えられ、よって、高価であり非常に強力な巨大な支持構造の代わりにずっと小さく安価な構造を適用され、また、そうすることで、嵐に対する保護も解決するという別の利点がある。
【００１５】
本発明による装置では、支持−駆動エレメントはあらゆる方向に回転できる伸縮自在のエレメントであり、集光器のリムと平行な面で環状に互いに等しい距離で集光器に連結しており、それらの他端はそれぞれの方向に比例的にベースに連結していて、下端でベースに固定されている伸縮自在タイプの主支持体を取り囲み、集光器の回転軸と一直線に玉継ぎ手によって支持されている。伸縮自在のエレメントと伸縮自在の主支持体は、好ましくは油圧操作のものである。集光器と帽子構造体に囲まれたスペースに強化構造がある。集光器の外部表面には第２の回転体があり−好ましくは前者のものより小さな表面の半球体または帽子構造体−軸方向に対称に設計されており、集光器および帽子構造体によって囲まれるスペースには強化構造体があり、伸縮自在の主支持体は帽子構造体と集光器との共通の中心線において帽子構造体と連結している。伸縮自在の主支持体および伸縮自在の駆動エレメントには電子コントロールシステムに連結した油圧コントロールユニットが備えられることが好ましい。
【００１６】
一実施態様では、ベースが水位を下回るように調節された水準の水面に集光器が置かれ、集光器のリムは水位より上の任意の位置にある。好ましくは、東西の側部の外側から、隔壁によって互いに分離された空間に分割されたエアバッグが集光器に備えられる。調節された水準の水面は水門とウィンドバッフルエレメントを上部にもつバリアによって囲まれ、ウィンドバッフルエレメントは固定的にあるいは伸縮自在の駆動エレメントによってバリアと接続される。
【００１７】
ソーラーパワーステーションを形成するソーラー集光器のより多くを、水門を伴うバリアによって囲まれた調節された水準の水面上に配置することができる。
【００１８】
このソーラーパワーステーションを適用することによって、著しい高温を要する種々の物質を大規模に処理することもできる。本装置の別の実施態様ではエネルギー変換器が備えられ、該変換機には、高潮レベルより下側にある下側貯水タンクとナチュラルウォーターレベルよりうえにある上側貯蔵ユニットとがそなえられている。レセプターおよび種々の物質を処理するための作業スペースのエレメントをレシーバーに置くこができ、一方、絶縁体層を備える貯蔵タンクを帽子構造体に配置することができる。
【００１９】
ソーラーパワーステーションの発電の改良機には、補助機能、すなわち、一時的に陰る場合に電流と熱エネルギーをソーラーパワーステーションに提供する機能が付与されている。このタスクのために好ましい解決策として、ブレイトン（Brayton）−タイプガスサイクルに従ってパラボラ集光器のレシーバーで作動する機器の使用がある。ブレイトン−タイプガスサイクルを適用する場合は、エネルギー変換システムは、圧縮、予備加熱、ガス加熱およびタービン発電ユニットから成る。
【００２０】
二重のアーチ状のリブエレメントで作られたリブフレームからなるアーチ状のユニットで集光器が構築される。外部および内部リブフレームは隔離パネルによって連結されており、二重のアーチ状のリブエレメントと隔離パネルとによって制限されたスペースは、互いに層を固定する結合エレメントを持つ多層格子構造で満たされている。外部のパートでは、格子構造がリブエレメントの縁に取り付けられたカセットエレメントによって閉ざされ、カセットエレメントの走路と結合エレメントの表面は片側に接着剤が付与された軟質のプラスチック片によって閉ざされている。カセットエレメントの原料は好ましくは炭素繊維又はガラス繊維が共に接着して強化された人工樹脂である。内部のパートにおける凹面では、集光器の焦点に向けられた反射板によって覆われ、好ましくは、炭素繊維又はガラス織物で強化された人工樹脂で作られ、調整可能なスプリングスクリュー固定ユニットによって、リブエレメント内に作られた穿孔を介して集光器の内表面で固定されるか、あるいは、太陽追従駆動構造が備えられている。とりわけ、それが熱帯気候又は強烈な日光のある他のエリアに設置する場合に、大量の熱エネルギーを集めて、処理ユニットを含む特定の形態のエネルギーレシーバーに集積したものを反射することによって永続的な顕著な高温を作り出し、大量のエネルギーを要する大規模な物質の化学処理を効率的なコストかつ環境にやさしいやり方で可能とするためには、巨大なエネルギー集積面をもつソーラーパワープラント装置が特に好ましい
【００２１】
現在に至るまで、現状で利用できる装置を適用しても、熱水、電気エネルギーおよび加熱を除いては、種々の物質の高温処理については産業的規模でソーラーエネルギーを用いて実施されていなかった。
【００２２】
フランスでは、アーチ状の太陽ミラーによって高融点の金属の溶融が実験室規模で行われた。しかし、これは少量の金属のみで可能であった。
【００２３】
鉱石から反応性金属を生成したり、水素を得るために適切な金属酸化物を還元したり、さらにはアルミナやセメントの製品を高温で製造する際において、本発明によるソーラーパワーステーションは特に重要であり省エネルギーである。
【００２４】
本発明のソーラーパワーステーションを適用する可能性のある分野として、水素の大規模的な生成を挙げたい。
【００２５】
地球上において水素は最も単純な化合物、すなわち水として存在している。将来における最も普遍的なエネルギーキャリアとして、発電プラント、自動車、動力機械および配送トラックにおける燃焼において石油誘導体にとって代わるものとして水素は特に適切である。クリーンな燃焼においては有害物質が出ず、ガソリンに比して３倍の熱量をもち、地球上に水として無尽蔵に存在する点において、水素は人類の生存にとって最も重要なエネルギーキャリアとなっている。これら全てのアドバンテージがあるにもかかわらず、現状では、製造コストが極めて高いことによって水素利用の一般的な広がりが阻害されている。産業的な規模において現在では、水熱反応または天然ガスの改質によって水素が製造されており、これらのプロセスでは必要エネルギーが極めて大きいばかりではなく、回収不能で高価なエネルギーキャリアを大量に要する。水素を製造するこれらのプロセスの別の欠点として、有害物質を極めて甚大な排出がある。これらの問題によって貧弱な水素製造装置の導入が余儀なくされており、有害排出のないプロセスができるだけ早く求められている。同時に、水の電気分解では高価な電流が必要であり、それ故、このプロセスでは少量の水素を製造するためだけに用いられている。
【００２６】
ソーラーエネルギーを利用することによって、水素を製造する新たなプロセスが生まれた。
【００２７】
水の電気分解やソーラーエネルギーを用いることによる水素の生成については以下のパテントが見出される。
【００２８】
日本国特許出願JP 198001 15679 19800822 には、メタルハライドによるエネルギー貯蔵を主たる目的とする解決策が開示されている。この出願によれば、太陽電池あるいは風又は波を利用した発電による電力を用いて、水の電気分解によって水素が生成される。この装置及びプロセスは高コストであるため、大規模な産業的規模での水素の生成には適さない。
【００２９】
米国特許出願US 4161 657 には、放射エネルギーを電流に変換してこの電気エネルギーを利用することによる水の電気分解により水素を生成する装置を含む複合システムが開示される。この水素生成システムもまた大量の水素の生成には適用できない。
【００３０】
独国特許出願DE 20031018036 20030419 には、日光に対して回転する水上に浮かぶベースが開示されていて、レンズを集めたフォトセルおよび集積電解装置を有している。この装置は嵐からの保護がなく、少量の水素のみを生産する能力をもつ。
【００３１】
日本国特許出願JP 200233305420021118 には、大気の水分から水素を生成するための装置が開示されている。水の電解のためのハイブリッド電気エネルギーにより、この装置では高純度の水素が生産される。しかし、このシステムもまた水素の大量生産には適していない。
【００３２】
米国特許出願US 19780948061 19781002 には、水を入れたチャンバーにおいて水が分解する温度に達するようにソーラーエネルギーを集中させる陽光反射器をもつ装置が開示されている。得られる水素と酸素は別々に取り出せる。この記載と添付図面によれば、水の分解に要する約2000℃の高温に達する見込みは無い。一方、甚大なる蒸気圧をどのようにしてタンクが耐えることができるのかは明らかではない。仮に上記のことが達せられたとしても、この装置は少量の水素だけを生産できるので、この解決手段は経済的にはなり得ない。
【００３３】
ブルガリア国特許出願BG 19990103424D 1999 0521 には、植物や動物から直接得られるクロロフィルや超酸化物不均化酵素といった水素生成のための触媒を用いることが記載されている。このアイデアは重要であるが実現は非常にコスト高であり、それは、この装置は極めて低効率であって非常に高価な装置を構成する必要があるからである。
【００３４】
独国特許DE 2000101155720000309には、水を加熱するソーラーパネルをもつ装置が開示されていて、加熱された結果、水は上昇して幾つかの鉛直方向のパイプに分配される。パイプ内で冷えるにつれて水は下降し、極めて狭いパイプを通って高圧になり高圧水タービンと発電機を駆動する。この装置でどのように水素を生成するのかは明細書からは不明である。仮に水素を生成する能力があるとしても、装置の効率が低い故に、大量の水素の生成は不可能であろう。
【００３５】
日本国特許200101011160 20010330 には、沿岸から遠く離れた海上に浮かぶ装置を用いて酸素と水素とを供給するシステムが開示されている。海水の蒸散のために蒸気を作り出すためのソーラーエネルギーを吸収するチャンバーが備えられている。蒸気によってタービンおよび発電機が駆動して電流が生成し、この電流によって水素と酸素とを得るための水が分解される。嵐に対する保護は施されておらず、ソーラーエネルギーを集中する装置無しに高温高圧の蒸気を生成できるであろうことは疑わしい。仮に可能だとしても、この解決手段では少量の水素のみを高価なやり方で生成できるに過ぎない。
【００３６】
米国特許4,071,608には、陽光反射板によってソーラーエネルギーを貯水タンクに反射して水蒸気を生成する装置が開示されている。蒸気によって電流を生み出すタービンとジェネレータが動かされるか、あるいは、水分解器に導入されて遠心力の効果によって伝熱面に叩きつけられることにより蒸気が水素と酸素とに分解される。仮に上手く作動して、水の熱分解に要する2000℃の温度が継続的に確保できたとしても、集積鏡のサイズゆえに少量の水素のみが供給されるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】米国特許第4071608号明細書
【発明の開示】
【００３８】
ここに挙げたどの特許においても、産業的規模の大きなスケールで、安価に水素を製造するという要求は満たされず、本発明による装置および手順とも類似性が無い。
【００３９】
本発明の目的の一つは、上述の装置およびプロセスの欠点を減じて、その結果として、適切な反応性金属酸化物から還元によって得られる純金属を媒介物質として用いて、無尽蔵に入手可能な水から産業的規模において大量にもっとも経済的な水素の生成をもたらすことであり、もっとも大きな集光面積をもつ本発明によるソーラーパワーステーションの利用によってソーラーエネルギーをもっとも経済的に用いることによって得られる大量の高温度の集積された熱エネルギーによって金属酸化物の還元が生じる。水素の生成を媒介する適切な反応性金属の一つは、他のものの中でも、亜鉛（Ｚｎ）であって、その生成については以下の手順が存在する。
【００４０】
最も重要な亜鉛鉱はスファレライトであり(ZnS)、その酸化物はジンサイトである(ZnO)。現状、亜鉛鉱を浮遊選鉱により濃縮して、その後、対応する化学反応によって亜鉛が調製され、結果として純粋な亜鉛粉末が得られる。そして、それは主な3ステップで製錬される：酸化的焙焼、抽出および精錬である。幾つかのレベルの焼成オーブンすなわち流動反応器内で焙焼が行われる。焼成中に、粒子の凝集を避けるために粉末を激しく流動させる。焼成した鉱物を無煙炭と混合した後に、混合物を抽出機に入れて、無煙炭から生じる一酸化炭素により酸化亜鉛が約1000℃にて還元される。この処理の終わりには温度は1300〜1400℃にまで達する可能性もある。用いることができる別のプロセスとして、亜鉛の電熱抽出が挙げられる。抽出により得られる亜鉛にはいまだ１〜４％の不純物が含まれ、それらは溶離や画分抽出によって除去することができる。
【００４１】
後述する、ソーラーパワー利用の本発明の装置のレシーバーは亜鉛鉱の焙焼および抽出に適している。後者のプロセスでは、鉱物を無煙炭と混合して粒子の流動を保つために一酸化炭素を吹き付け、それによって凝集が回避され、同時に、酸化亜鉛が金属亜鉛へ絵と還元される。次いで、亜鉛の高純度化が行われ、その後、純粋な金属を熱水又は熱蒸気と反応させることができ、そのような反応において水分子から水素を取り出すことができる。この水素を利用者は改修して利用することができる。こうして、安価な水素の生成が大スケールにて可能となる。残った酸化亜鉛をソーラー発電所のレシーバーに移すことができ、そこから再び無煙炭と混合して、ＣＯの吹きつけ又はそれなしに相応の高温にて再度還元して、純粋亜鉛金属として再利用することができる。さらに、ソーラーパワーステーションにより生成する顕著な高温において発熱反応によってアルミニウムで酸化亜鉛を還元するという別の可能性もある。
【００４２】
水素を生成するためのさらなる可能性として、ソーラーパワーステーション1のレシーバー７において上昇方向のパイプコイル18の形態にある作業領域を開発して熱水の分解に必要なできるだけ高い温度を確保できるよう開発することが挙げられる。蒸気生成ユニット20aへの水の投入はサポートユニット8にあるバルブ21bを経てパイプライン19aを介して行われる。パイプコイル18の一番下にある投入部は耐圧性をもつよう開発された蒸気生成ユニット20aからなり、そこから高圧高温の蒸気が連続的にパイプコイル18に送られ、そこで、プロセスに必要となる到達可能なもっとも高い温度で水蒸気の分子が熱分解して水素と酸素になる。パイプコイルの終端ではセパレーター23によって酸素と水素が分離され、両方のガスは分離されたままパイプライン65aおよび65bを経て、帽子構造体2にあるレシーバータンク25および26へと送られ、そこからパイプライン27および28を介して運搬してもよいし、あるいは、液化状態にして使用まで貯蔵してもよい。パイプコイル18の壁は非常に高融点でありかつ耐高圧性の金属でつくられる。
【００４３】
別の適用可能な形態においては、作業スペースの内壁 29と平行に、かつ、所定の距離を以ってレシーバーの内部空間を閉鎖している帽子構造状の作業スペース 30の外壁もまた非常に高融点でありかつ耐高圧性の金属でつくられる。それゆえ、レシーバー体は円筒状であって上下両側が閉じられるよう形成されている。このレシーバーの底において、サポートユニット8にあるバルブ 21bを介しパイプ 19aを経て水が蒸気生成ユニット 20aへ至る。この蒸気生成ユニット 20aから、高圧に開口したバルブ 22によって高温高圧の蒸気が円筒状の作業スペース31内へ連続的に導入され、そこで、過熱した水分子が水素と酸素へと分解され、セパレーター 23で分離されて、パイプライン 24を経て帽子構造体 2のタンク 25および26へと送られる。
【００４４】
この装置の別の適用可能な使用方法としては熱による処理があり、それは例えば、アルミナ生成において使用される。アルミナ原料はボーキサイトであり、そこからアルミナ(Al2O3)の取得が追及される。その手順は以下のとおりである。バイヤー法によれば、水酸化アルミニウム結晶を回転するパイプ蒸留器で1200〜1300℃にて焼成する。ボーキサイトの別の処理法では、ボーキサイトをソーダおよび石灰と混合し、それを1200℃に加熱し、その発熱反応においてアルミン酸ナトリウムが生成する。第３の方法では、ボーキサイトを硫酸ナトリウム又は酸化カルシウムとの混合物にして焼成することもできる。炭素および黄鉄鉱との混合によって、ボーキサイトから1500〜1800℃程度でコランダムを得ることができる。
【００４５】
上記手順のそれぞれはエネルギーを大いに消費する。本発明によるソーラーエネルギー利用の装置によって、３つの処理全てを実現することができるが、しかし、それらの中で最も効率的であるのはバイヤー法である。別の１つは炭素を伴うボーキサイトと黄鉄鉱とを1500〜1600℃で白熱させることによるコランダムの生産である。アルミナを作り出すためにも同じプロセスを適用でき、この場合はアルミナを焼結させることによってコランダムを得ることができる。レシーバーのフォームによってこれらのすべてのプロセスが実現可能になり、その結果、莫大なエネルギーコストが節約される。無煙炭に混ぜて混合物を著しい高温で白熱させることによって、アルミナの還元も解決することができる。
【００４６】
本発明による装置の別の実現可能性はセメントの生産にある。現状、原料（ライム、クレイ、泥灰土、砂）をボールミルですりつぶし、チューブミルに移して小麦粉程度の粒径になるようにして、セメントを製造している。製粉後の材料の含水量は手順にもよるが24〜38％または5〜15％であり、このスラジをスラジ混合タンクに入れ、そこで異なる組成物のスラジと混合することにより最終的な組成物を調製する。次のステップではスラジの含水を除去し、水を含まぬ粉末を焼成装置に入れる。このために回転するチューブ蒸留器を用いる。次いで、材料の燃焼のために原料にカーボンを混ぜる。しかし、燃焼の結果、有害物質が大量に排出され、灰分の形成によりセメントの品質が損なわれる。1450℃になる燃焼中に、材料はオーブンの長手に沿って回転し、乾燥して、球状、顆粒状が形成し、ライムをか焼して、発熱、吸熱反応が開始し、材料が焼成されて、オーブンの終端にて冷却される。得られた物質はクリンカーであり、石膏と混合して挽くことによりセメントになる。
【００４７】
本発明の装置のレシーバーの形状は燃焼のプロセスに適している。湿ったスラジを本発明の装置のレセプター７の作業スペース31に入れる前に、本発明者の別の発明によるソーラーエネルギーで作動するエバポレーション装置によって水を除去し、得られた粉末をレセプター７の作業スペース31に導入して、そこで、必要に応じて燃焼させる。材料はレセプター７の作業スペース31にとどまり、そこで燃焼プロセスが終了するまで必要な高温が確保される。この方法にはいくつかの利点がある。第１に、大量の燃料が節約でき、第２に、有害排出物が回避され、第３に、カーボン添加をする従来法による灰分生成が無いのでセメントの品質が顕著に向上する
【００４８】
これらのタスクは、本発明による設備のパラボラ集光器の焦点において、選択された物質を以下の所定の技術によって適切に処理するようレシーバー7が作られて実現する。円錐状のレシーバーの内部空間32を閉じる内壁29は高融点の金属または適切なセラミック材料で作成される。内壁29に垂直に所定の距離をとって、別の円錐状の外壁30は前者と平行に並んで、両者ともに処理すべき物質の作業スペース31である空間を囲む。
【００４９】
別の態様では、処理のための作業スペース３１の外壁はポーラスである。これによって、作業スペースで生じたガスと蒸気が外部スペース33に除去される。上記円錐形状の２つの壁の間の作業スペース 31では、らせん状に配置され直径が減少していくスクロールプレートをもつスクロールシステム35を構成するようにコンベアが設けられており、サポートユニット 8に固定された電気エンジン８によって駆動し、処理されるべき物質を円錐形状の空間の頂部につくられたタンク36へと上昇方向に運搬する。
【００５０】
スクロール構造35の構造を運搬する物質の最大の水平なスクロールプレート直径をもつ下部は、その側部に待歯（toothing）を備える環41に固定されている。環４１はサポートユニット8に水平に設けられたバレル形状のローラーベアリング42に支持されていて、電気エンジン34で駆動し、そこに固定されたスクロールシステム35とともに回転する。
【００５１】
別の取り得る解決手段によれば、スクロールシステム35から展開する拡散システムには互いに距離にある鉛直支持プレートが備えられ、それらの上の鉛直面には電気エンジンで作動するブレード40が配置され、前後に半円状に動いて処理すべき物質の一様分布と運搬とをもたらし、２方向に回転可能な軸39に固定され、ワイヤロープ38ａによって一連に連結しており、この構造によって、処理すべき貯蔵された物質のスクロールプレート上での均一分散および運搬が可能となる。これらブレード40の中から、一つおきに各々のワイヤロープ38bによって連結していて、コントロールシステムによって他方に対して代替的に駆動する。
【００５２】
別の実施態様では、作業スペース30を囲む内部壁29の内側表面にスクロールシステム35が固定される。このスクロールシステム35の底にレール構造43を固定し、このレールシステム43には車輪45によってコンテナ46を連結する。作業スペース31のチェイン44ｂに連結した歯形チェイン（tooth chains）44aによって、コンテナ46は制御された速度で上向きに円錐状の上部まで、そしてそこから下向きに円錐状のスペースの最下部の底にまで、引き込まれる。物質運搬チューブの上部に延びるバッファタンク47からチューブネック48の投入口を経て空のコンテナ46の充填がなされる。光電子セルの刺激に制御されて、投入口の閉鎖プレート49が開き、その結果、処理すべき物質がコンテナ46に流れ込む。コントロールユニットによって輸送チューブのホッパーに設けられた軸回転可能なスィングドア50も開けられ、重点時に開けられ、バッファタンクが満たされた後に、次回の充填までは閉じられる。
【００５３】
コンテナ46のベースプレート51は開閉可能である。ベースプレート51の下方の軸線におけるコンテナ46の方向に平行な側に、支持張り板（supporting battens）52があり、その中心には軸53がピンによって吊るされている。ベースプレート51の回転を担う軸53の下端には所定長のレバー54が固定されており、鉛直下方に駆動する。別に固定され突き出したレバー56が上部の上にあり、内部の作業スペース29の内壁から水平に輸送チューブ55の投入口が開けられ、コンテナ46のベースプレート51の軸53からぶら下がったレバー54に突き当たり、水平にシフトすることによってベースプレート41を開け、そこから処理された物質が輸送チューブ55に開けられた穴に流入して、底を通って帽子構造体2のタンク26内へ至る。コンテナ46のベースプレート51の軸53から最遠の側に進展の方向に固定されたバラストウウェイト（ballast weight）57又は引き戻しばねが設けられていて、コンテナ46が空の場合には重力によってベースプレートを元の位置に復帰させ、それによってコンテナの底を閉じる。コンテナ46の下部にはバラストウウェイト57に向けてボルト58があり、こちら側のベースプレートの更なる沈み込みを妨げ、つまり、ベースプレートがこちら側に固定される。
【００５４】
更なる実施態様においては、スクロールシステム35が固定されるように物質輸送が行われる。スクロールシステム35の側部には切り込み35bがあり、そこではスクロールシステム35の下側で駆動する物質輸送システム(コンベア)59aがロールを備える突起59ｃによって固定されていて、コンベア59cの下部の中央には、ギアラック59bが配置されている窪みがある。このギアラック59bは電気エンジンに組合された歯車60bによって駆動し、この歯車60bの上方に自由に回転する固定ホイール61がコンベア59aの上側にある歯を歯車60bに押し付ける。歯車60bがコンベア59bをスクロール構造35aの他方の上にある上表面から、スクロール構造35aの下表面を下げて、そこに展開する切り込み構造へと駆動させる。スクロールシステム35aの底の駆動および配向システムの場合に、反対のやり方においてのみで同様の事が生じる。
【００５５】
物質輸送の更なる解決手段においては、コンベア64の伸長につれてパイプコイル18らせん状に上方に動き、パイプコイル18が物質処理のための作業スペースとして作用する。このパイプでは、駆動エンジンまたは外輪62により作動するスクロールシステム35によって物質が輸送される。必要であれば、パイプラインにはフラップバルブもあり、処理すべき物質の逆流を回避する。固形物質の場合には、パイプラインには形成したガスや蒸気を除去するためのガスセパレーター63もある。
【００５６】
帽子構造体 2には、処理すべき物質の貯蔵のために適したサイズのタンク25が設けられている。ポンプが付与されたパイプライン64によって、このタンク25はエネルギーレシーバーの作業スペース31に連結している。このパイプライン64は帽子構造体2の貯蔵タンク25から始まり、上昇方向にのびてエネルギーレシーバー7にまで達し、そこではポーラス壁の底にある投入口を介して作業スペースと連結している。
【００５７】
上昇方向のパイプライン64と平行に、反対側では、別の、下降方向のパイプライン65が設けられていて、処理された物質を収容する貯蔵タンク26を備えるタンク36の底の投入口を介して、このパイプライン65は作業スペースの上部となるタンク36と連結している。作業スペース31の上部におけるタンク36は円錐状の内部壁29に固定されていて、外部電気エンジン34によって駆動する物質輸送パドル66が備えられている。
【００５８】
本発明の一実施態様によれば、エネルギーレシーバーのためのサポートユニット8の内部では、パイプライン19が処理に要するガスの投入口に向けてエネルギーレシーバー7に伸びて展開している。らせん状に上昇するにつれて一定に径が減少する小型連結チューブにより、作業スペース30の外壁にある投入口19aを経て、このパイプライン19はレシーバー7の内部壁と作業スペース外壁30の外壁30との間の作業スペース30に連結する。
【００５９】
投入チューブ19の反対側にあるレシーバー7のジャケットの内部壁と作業スペース30の外壁との間の空間の底では、そこにある穴にガス排出チューブ19bが連結していて、レシーバー7のサポートユニット8にある集光器6のリムに至っている。このチューブ19bには処理中に作業スペースで生成したガスと蒸気を除去するための通風孔が投入口の場所に付与されている。ガス排出パイプはサポートユニット8の内側部分に設けられていて、パラボラ集光器の最上部の環のリム6の外側に続いていて、フレキシブルなパイプラインがそこに連結していて、水面をソケットの高さにあるタンクにまで上方に導いている。
【００６０】
別態様においては、パイプライン19はガスの投入口に向けてレシーバーに進展しない。 しかし、この態様では、排出パイプ19bも存在する。
【００６１】
熱の排出を最小化するために、レセプターの円錐状の壁すなわち外部ジャケット壁の内側は高温および高効率のために開発された顕著に良好な断熱材、好ましくはある種のセラミック断熱材で断熱されている。
【００６２】
パラボラ集光器の軸の下側の外の部分にある帽子構造体には、処理されたまたは処理すべき物質の貯蔵のための１または２つのタンクがみられ、これらのタンクは固定的にあるいはバネ又は衝撃吸収材によって帽子構造体2の支持構造68aに固定されている。タンクは投入パイプ64および排出パイプ65によってレシーバー7と連結している。
【００６３】
タンクには他の投入及び排出パイプも付与されている。これらは投入パイプ27および排出パイプ28であり、帽子構造体2の壁を通って延びて集光器1に固定されている。これらは水面の上を数メートル延びて、そこからバルブ又はピンをもつ好ましくは柔軟なパイプ端に続いている。幾つかの結合ユニットが付与されたこれらパイプ端に向けて、結合エレメントを備えたタンカー70の剛直な又は柔軟なパイプ端に結合していてもよい。上述のタンカー70のパイプラインは処理したまたは処理すべき物質のためのタンカーの貯蔵タンクの投入又は排出口に通じている。
【００６４】
本発明は、例示としての実施態様に基き添付した図面に詳細に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】水上に設置した形態の本発明の装置を示す。
【図２】図１の態様におけるポジショニングエアバッグの上面図を示す。
【図３】水上に設置しバリアを備える本発明の装置の模式図である。
【図４】固定された風よけエレメントを備える図３のバリアが取り得る態様である。
【図５】水力で動く風よけエレメントを備えるバリアの別の態様である。
【図６】図６ａはエネルギーレシーバーに形成されるパイプにある処理ユニットの構造図であり、図６ｂは本発明の処理ユニットの円錐状、円筒状のバージョンである。
【図７】内部に貯蔵タンクをもつ帽子構造体のセクションを示す。
【図８】本発明のエネルギーレシーバーにあるガス投入口に連結された物質処理器の一態様である。
【図９】本発明の装置のエネルギーレシーバーにある物質輸送機の一態様である。
【図１０】エネルギーレシーバーの物質輸送機の更なる態様である。
【図１１】エネルギーレシーバーの物質輸送機のさらに別の態様である。
【図１２】ガス投入口のない集光器のエネルギーレシーバーに展開する物質処理器のバージョンである。
【図１３】本発明の集光器の内部表面の模式図である。
【図１４】本発明のパラボラ集光器の強化された格子構造および二重壁の多層格子構造で満たされたそのリブフレームを示す。
【図１５】補助発電ユニットのエネルギー貯蔵装置を図示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
図１は水面上に配置された本発明の装置を示し、ソケット5が水面14より下になるように規定された水準で水面14に集光器１が配置され、集光器1のリム6は常に水面より上にある。集光器1の強化されたリム6に対して指示具11がレギュレータを備えてピンと張って固定されている。支持具11のもう一方の端はソケット9に固定されている。主支持体4を操作する水力構造13および帽子構造体2に集光器1の位置を固定する役割のボールジョイント3によって連結された伸縮自在の駆動構造12はソケット5又は水面14の上のスタンドに配置される。
【００６７】
隔離壁で互いに区切られたスペースを含む外部の東西のパートに集光器1はエアバッグ10を備える。
【００６８】
図３は例示として水面に設置された形態を示し、規定されたレベルの水面14は水門および風よけエレメント16が設けられているバリア15によって囲まれている。図４に示した態様では、風よけエレメント16はバリア5に固定され、図５に示された態様では、それらは伸縮自在の駆動エレメント17に連結している。図３は集光器１の基本位置を示しており、そのリム6は水平面にある。日没から日の出まであるいは過大な風にはならず所与の値を超えない小さな嵐のときに動作中に中断があるときはこの位置でセットされるべきである。熱帯サイクロンやそれより強い嵐に対する安全な保護としては水の下に集光器1を沈めることにより解決され、集光器1の低く出っ張った部分にある注水口がレギュレーションによって開口するようになされ、その自重によって集光器1が水のレベル14の下に沈む。嵐が過ぎたら、その内部から水が注ぎ出て、水力エレメントによって集光器1を適切な高さに引き上げる。その後、注水口はレギュレーションによって閉じられる。規制されたソーラーパワーステーションが属する表面の水のレベルは装置によってコントロールされ、水のレベルが下がったら水門を開け、必要に応じてポンプにもよりそのレベルを回復することができる。
【００６９】
図６はパイプフォームの物質処理システムを示す。図6aによれば、パイプラインを形成する作業スペースは集光器からきたフォーカスされた太陽光に直接連結していて、その結果、上下するパイプにおいて必要な物理又は化学処理が進行し、次いで、処理された物質がレシーバーから離れて帽子構造体のタンクへと輸送される。
【００７０】
図6bは作業スペースの展開のバリエーションを示し、内部の円錐状の熱レシーブ壁および別のより大きな直径のパラレルな外壁がスペースを取り囲み、そのスペースに蒸気発生器が連結され、その中でサポートユニットの一つの内部スペースに至る水輸送パイプにより水が輸送され、このパイプにはポンプとバルブとが備えられている。蒸気発生器から高圧の水蒸気がバルブを通って作業スペースに行き、そこで水分子が顕著な高温にて熱分解する。そのようにして生成した水素と酸素とが蒸気発生器の反対側に設置されたセパレーターに導かれ、それらが分離して別々のパイプラインに導かれる。図7の態様では、帽子構造体2の内部スペースは強化構造によって支持される。この支持されたスペースに、処理すべきおよび処理した物質の貯蔵ならびに熱貯蔵を担うタンク25−26が設けられ、断熱タンク25aが短時間の熱の貯蔵を確保する。貯蔵タンクおよびそれらのエレメントを集光器1の動きと独立させるために、タンク25及び26には片側の重心の上に水力で作動する望遠鏡68が備えられ、他方では剛質の支持スタンド68aで帽子構造体2に連結された補強材68bに吊られている。集光器1のリブフレームに衝撃吸収体68bで連結された補強材68aにタンクが繋がっている。
【００７１】
重心の上でこのように吊られたタンクおよびそれに付随するエレメントは常に水平位置にある。このことはサスペンションによって東西方向にそして望遠鏡によって南北方向に確保される。集光器1が急速に駆動するとき、衝撃吸収体によってタンク25-26が突発的に不安定になることおよび共振が回避される。タンクからタンクへ至るパイプラインにはポンプと適切な断熱材が付与されており、それらは部分的にフレキシブルである。
【００７２】
図８は解決手段を示しており、そこではスクロール構造35を備える物質処理ユニット が集光器1のエネルギーレシーバーに形成され、レシーバー7を保持するサポートユニット8のキャビティに設けられたパイプライン19を介して、レシーバーの作業スペース31内のパイプライン19に連結した枝分かれのあるパイプラインを通してガスを導入することができる。
【００７３】
図９は別の解決手段による物質輸送システムを図示していて、スクロール構造がレセプターの作業スペースの強化された内部壁に固定されている。
【００７４】
図10はエネルギーレシーバーに展開する物質輸送システムについてとり得る解決手段を示す。
【００７５】
図11はコンベアの適用による物質輸送について別のとり得る解決手段を示す。図12はガス導入口の無いエネルギーレシーバーの作業スペースを図示する。
【００７６】
図13は本発明の装置の集光器1の内部表面のつくりを示す。集光器1の構築に要するアーチ状のエレメントは好ましくはガラス繊維又はカーボンファイバーで強化された人工樹脂の多層からなる。集光器1のフレーム構造は水平及び垂直に位置するリブ71を備え、該リブ71はマッチジョイントによりあるいは好ましくは接着剤により、または個々のエレメントを囲んで固定する金属結合エレメントによる別の手段で、あるいは膨張が可能なプラスチック又は金属結合エレメントにより、固定されるリブエレメントを備える。
【００７７】
ネット状に展開するリブフレーム72は斜めの補強材73により強化されている。集光器1の凹側には、リブ71およびリブフレーム72の表面の垂直方向に、ボーリング74が規定された距離で設けられている。正しい角度に互いを区画するリブ71により形成された台形の表面を被覆するために、その内部表面に、高効率に表面を反射し、リブ71およびリブフレーム72の軸線まで伸びて、好ましくはガラス繊維又はカーボンファイバーにより強化された凹面鏡プレート75が適用され、スクリュージョイントでボーリング74に調節可能なように固定される。別の態様では、反射プレートにはコンピュータにより制御する太陽追従ツールが付与されている。
【００７８】
図14aは集光器1および帽子構造体2により形成されたアーチ状のフィールドを示し、リブエレメント71および72により囲まれた台形の表面は多層の格子構造76で満たされている。
【００７９】
図14aは多層の格子構造で満たされたリブフレームにより形成された集光器の部分を示す。この態様では、内部及び外部のリブフレーム72は隔離パネル80により連結していて、端部に横断する切り込みが付与されたチューブから展開する結合エレメント81によって多層格子構造76の個々の層が組み合わされている。
【００８０】
図14bによれば、格子構造76の台形のアーチ状のフィールドにはその外側に防水カバーが備えられている。このカバーは即部に接着剤を付けたプラスチック片78で覆われたカセットエレメント79からなり、リブフレーム72の側部に作られたフランジ77にフィットする。カセットエレメント72はリブフレーム72のフランジ77にフィットし、プラスチック片78により覆われている。
【００８１】
地理的座標、日数および日々のスケジュールを考慮して予めプログラムされた中央コンピュータによりそして東西南北方向に向いた集光器の上方リムに設けられた一対のフォトダイオードにより本発明による集光器の方向が定められる。
【００８２】
水力システムは閉鎖サイクルタイプであり、電流および向きの変動を伴って駆動し、同期して加減速し、無段階に速度制御する駆動にとって適している。最良の形態においては、ウェイチェンジャー（way-changers）を備えた単純な操作のパラレルに組合されたワークシリンダとともに動き、ブレーキジョイントを有している。水力のワークシリンダにより形成される支持駆動構造には防水のクラッドカバーが備えられる。
【００８３】
中央コンピュータのデータ格納装置にはプログラムが含まれていて、このプログラム(日時分のセクション)内のスケジュールでは地理的座標、年間の日々のための個々の日々における動作の開始終了フェーズに対応している。この予めプログラムされた変動からコンピュタにより適切なものが選択され、所与の日においてサービスプログラムが開始する。必要であれば(例えば、雨天が続く訳では無いが長く曇天が続くとき)、自動制御からマニュアル制御に変えてもよい。
【００８４】
コンピュータにより水平のベースポジションにおけるパラボラ集光器のセッティングも行われ、嵐による許容より強い風圧のときや、太陽とは反対側の位置にある故障のときや熱帯サイクロンや嵐で許容の風力を超えるときには、集光器を水面の下に沈めて水の氾濫にシンクロさせる。
【００８５】
高速かつ大量のストレージ容量をもつコンピュータによって、自動操作に必要な全てのコントロール、規制、およびチェックが行われ、システムの自己制御が確保される。
【００８６】
コンピュータは高確度の時計、風圧測定ツールおよびその他の機器ならびにソーラーパワーステーションの全ての装置と連動している。本来のコンピュータの故障時のために呼びのコンピュータもあり、そのときには自動的に全てのタスクを引き継ぐことができる。
【００８７】
図15には発電をしてエネルギー貯蔵をする代替的なソーラーパワーステーション84の配置を示す。このエネルギー貯蔵ユニットは下側の水貯蔵ユニット82を備え、その底は最高の洪水位より１．５〜２メートル低くなっていて、別の貯蔵ユニット83はいくらかより高い。これら２つの貯蔵ユニットが必要であり、それは、このような配置によって、満潮と干潮の間の高低差の重力エネルギーを利用することもできるからである。下の水貯蔵ユニットから上のユニットにくみ上げられた水は、曇天または強烈ではない雨天時にタービンを経て海に流され、パワーステーションの発電で生じた電流によって太陽集光器のレセプターにある作業スペースで処理を続けることができる。さらに、電流生成装置により物質処理パワーステーションにも継続的な処理に要する電気が供給される。
【００８８】
軽量な物質の適用に由来する重量減少により、繊維強化により確保される高強度、エレメントの製造における寸法精度、局所的な構築作業における接着剤の適用による頑丈な結合と耐腐食性といったさらなる利点がもたらされる。
【００８９】
ソーラーパワーステーションは以下のように作動する。
全ての詳細を含む日常及び年間のセクションにおけるソーラーパワーステーションの作動プログラムとしては、高速な２つのコンピュータの貯蔵ユニットが含まれる。このコンピュータのうちの１つが常に作動し他方は予備である。作動コンピュータが故障した際には、予備コンピュータがその役割を引き継ぐ。装置の稼動前に、プログラムされた日常的な動作として準備的な作業が継続的かつ失敗の無い動作を確実にするために必要である。そういった動作としては、パラボラ集光器の帽子構造体で処理すべき物質の貯蔵の役割のタンクの充填が例示される。その後の継続的な動作においては、処理された物質を含むタンクからの排出が、処理すべき物質でタンクを充填することと同時に起こる。
【００９０】
このための最適な時間は日の出前又は日没後であり日常の動作の開始前又は終了後にパラボラ集光器が水平ポジションにあるので、常に早朝又は夕刻時に行われる。
【００９１】
装置の連続的な動作において、必要に応じて正午にタンクを充填したり空にすることも可能であり、これはパラボラ集光器は日没のときと似たように基本の水平位置に立っているからである。処理すべき物質を貯蔵する役割を担う帽子構造体のタンクの閉鎖バルブ又はピンを備える投入パイプのパイプスタブがタンカーのポンプの剛直又はフレキシブルなチューブに連結し、タンカーの排出パイプのバルブ又はピンが開き、タンカーの排出パイプにあるポンプが動き始めることによりタンクが処理すべき物質で満たされるように、充填が行われる。
【００９２】
継続的な作動の場合、処理すべき物質の充填とともに既に処理した物質が帽子構造体の貯蔵タンクから反対方向であることの他は同様のやり方で排出される。
【００９３】
日の出時にコンピュータがプログラムコントロールによる日々のプログラムに従って処理を開始する。日没時には、帽子構造体のタンクへの充填及び排出の後に水力およびパラボラ集光器の伸縮自在のエレメントの動作がプログラムコントロールにより開始し、それによって、集光器が通年のプログラムの日々の方位にしたがって東向きにセットされ、次いで、光ダイオードその他の装置の信号に従ってセッティングの確度がチェックされ、修正が必要であればその修正が行われる。反射プレートに各々の駆動ユニットが付与されている場合には、プログラムコントロールによりそれらが適切にセットされる。セッティングの後、コンピュータのプログラムコントロールにより日々のプログラムにしたがって動作が開始する。
【００９４】
その後、レシーバーの温度測定器のデータにより与えられたレシーバーの温度をチェックしてそれに基づいて、作動温度に達するために作業スペースに要する温度の高さを決める。次いで、集光器の反射表面から反射され集積された太陽放射を用いて、作業スペースが適切な値にまで上げられる。同時に、プログラムコントロールによって物質輸送ポンプを用いたレシーバーの作業スペースへの処理すべき物質の輸送が開始される。温度チェックの機器のデータ、状態の制御、物質の変換および化学反応速度に基づき、熱源により供給される熱および処理のために決められた必要な時間に応じて、物質の輸送速度をコンピュータによって規定する。プログラムコントロールにより、プログラムに従って継続的に物質を確実に処理し、水力による伸縮自在の集光器の駆動エレメントを動かし、さらに、反射プレートの太陽追従運動を制御する。正しいセッティングがチェックされ、必要であれば、光ダイオードその他の機器により修正される。一時的な曇天の場合には、電気生成ユニットで生成され貯蔵された電気エネルギーによりあるいは充填された熱貯蔵ユニットからの熱エネルギーを確保することができる。
【００９５】
作業スペースに配置された物質輸送構造は、この構造が回転することによりスクロールシステムの下側スクロールプレート上に物質が注がれ、あるいは均一に広がり円錐状の本体の上の部分に位置するタンクに物質を輸送するうに据えられたブレードの二次元運動により行われる。このようにして、必要となる顕著な高温にある材料が生成又は導入された二酸化炭素と反応し、酸化金属が還元される。コンベアの場合には、コンベアの最下部で導入され、円錐状の物質処理ユニットの上の部分にあるタンクに処理後の物質が輸送される。物質輸送のためのコンテナを用いる場合には、最下の水準にあるコンテナへの充填は上昇方向のパイプのバッファタンクから行われる。下降方向のパイプの大容量の上側部分にコンテナからそのように輸送された処理済物質が注がれる。らせん状のパイプコイルからなる作業スペースでは、材料は上昇方向のパイプラインから直接投入され、次いで、その全てがなされた後に、らせん状のパイプコイルの端部から材料が下降方向のパイプラインへと至る。これと同時に、生成したガスと蒸気の除去も行われる。物質が燃焼のみすべき類のプロセスでは、継続的かつガスと蒸気の除去と同時に行われる。
【００９６】
物質輸送の速度は大部分のケースで等しく、上昇方向のパイプラインにおける物質輸送のスピードと共通している。熱量および処理時間の長短に応じて上昇方向のパイプライン内での物質の速度を変更すべき場合が例外である。これはコンピュータプログラムコントロールによっても規制される。最も重要なルールの１つとして、化学反応が完全に終了するまでは、処理されるべき物質を作業スペースから離すべきではないという点が挙げられる。このことはレシーバー内の装置によりチェックされ、そこから来るデータに応じて、プログラムコントロールにより要求にしたがって処理を制御される。
【００９７】
処理され物質輸送システムによってレシーバーの上の部分の貯蔵タンクまたは直接に下降向きのパイプラインに輸送された物質は、下降向きのパイプを経て帽子構造体にある処理された物質を貯蔵するための貯蔵タンクへと至る。そこから、ポンプを介した輸送により、早朝、正午又は日没後にタンカーのタンクへと至る。
【００９８】
処理における化学反応を補助するためにガスを適用させるべき場合には（例えば、無煙炭から生成するかあるいは処理すべき物質の還元のために導入された一酸化炭素）、解決策の１つとして、枝分かれしたパイプラインおよび支持構造中のその枝を介して作業スペースにこのガスを導入することが挙げられる。導入されたガスは還元剤として補助するばかりではなく、微小粒子の浮揚を通じた流動状態を作りだすことにより反応速度も向上せしめる。作業スペースの壁がポーラス構造であることにより、レシーバーを被覆するジャケットの内部壁と作業スペースの外壁との間のスペース内にガスが流れ込むことができ、外部エンジンの駆動で通風孔を開けることにより、サポートユニットにあるパイプおよび導入口とは反対側にある排出口を介して、パラボラ集光器の外部リムへ下がり、水面上にセットされたタンク内へのフレキシブルパイプを通すことで除去することができる。このタンクには二酸化炭素を一酸化炭素に還元するための器具が付与され、作業スペースへと戻すことができる。そのように、ガスサイクルは閉鎖している。別の態様では、処理のためにガスを導入する必要が無く、ガスパイプラインは見当たらないが、貯蔵タンクに組成に応じてガスを中和するために必要な装置が付与されていることとは異なり、既述のガス除去構造は必要である。
【００９９】
処理作業スペースで金属酸化物が溶融する場合には、作業スペースの外壁（コンテナによる物質輸送を除く）はポーラスではなく、作業スペースの最上部にある排出口を介して、あるいは、ガス分離構造を介してガスの除去が行われる。一時的な曇天の場合、電流又は熱を生成する１以上の、好ましくはブレイトンガスサイクル又は従来の電流生成又は熱貯蔵装置である、ソーラーパワープラントから形成されるソーラーパワーステーションにより産業的なオペレーションが確保される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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