【Ziel】 Zur Verbesserung der Effizienz der solarthermischen Stromerzeugung wird ein neuartiger rotierender Hohlraumabsorber für Scheibensolarsysteme vorgeschlagen. 【Methode】 Es wurde die Monte-Carlo-Methode zur Erstellung eines Strahlverfolgungsmodells von der Emission bis zur Absorption angewandt. Luft bei Atmosphärendruck dient als Wärmeträger. Die thermischen Randbedingungen wurden über eine benutzerdefinierte Funktion in die CFD-Software eingebracht, um ein numerisches Simulationsmodell des Absorbers und des umliegenden Raumes zu erstellen. Es wurden die optischen und thermischen Eigenschaften des neuartigen rotierenden Hohlraumabsorbers bei windstillen Bedingungen analysiert, mit einer Direktnormalstrahlung (DNI) von 700 bis 900 W/m² und einem Winkel γ zwischen der Achse der Lichteintrittsöffnung und der Absorberrohrachse von 0° bis 75°. Ein Betriebszustand wurde experimentell validiert. 【Ergebnisse】 Die Ergebnisse zeigen, dass die optische Effizienz nicht vom DNI beeinflusst wird; mit steigendem γ von 0° auf 75° sinkt die optische Effizienz von 98,5 % auf 97,8 %. Mit zunehmendem γ treffen mehr Strahlen auf die Innenwand der Kammer, die Temperaturverteilung im Inneren und Äußeren des Absorbers ist ungleichmäßig, die Fläche des Hochtemperaturbereichs an der Kammerinnenwand und die maximale Rohrwandtemperatur nehmen zu. Wärmeverluste durch Leitung, Konvektion und Strahlung steigen mit DNI und γ, der Einfluss von γ auf Strahlungs- und Konvektionsverluste ist deutlicher. Bei großen γ-Winkeln steigen Strahlungs- und Konvektionsverluste erheblich, was zu einem starken Rückgang der Sammel- und Gesamtwirkungsgrade führt. 【Fazit】 Der neuartige rotierende Hohlraumabsorber erreicht eine optische Effizienz von über 97 %, einen Sammelwirkungsgrad über 80 % und einen Gesamtwirkungsgrad über 70 %, besitzt eine gute Konzentrationswirkung und bietet eine Referenz für den Entwurf von großskaligen Scheibensolarsystemen.

Hohlraumabsorber; Scheibe; optische Effizienz; konzentrierte Solarstromerzeugung