Panels Photovoltaische Solarenergie

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Sonnenkollektor

Sonnenkollektor

Sonnenkollektoren sind die Elemente, die Sonnenstrahlung einfangen und in Wärmeenergie, in Wärme, umwandeln. Es ist eine Art Solarmodul, das für den Einsatz in solarthermischen Anlagen konzipiert ist. Es ist auch als Sonnenkollektor bekannt.

Die Funktion der Solarthermie besteht darin, die Sonnenenergie zu nutzen, um Wärme zu gewinnen und eine Flüssigkeit zu erwärmen. Im Gegensatz zu Photovoltaik-Solarenergie, deren Funktion darin besteht, Strom zu erzeugen.

Solarkollektoren sind solche mit flachen Platten, Vakuumröhren und Absorberkollektoren ohne Schutz oder Isolierung. Die flachen Sammelsysteme (oder Flachplatten) mit Glasabdeckung sind bei der Herstellung von Warmwasser für Warmwasser üblich. Das Glas lässt die Sonnenstrahlen durch, sie heizen metallische Röhren auf, die Wärme an die Flüssigkeit im Inneren abgeben. Die Röhren haben eine dunkle Farbe, da dunkle Oberflächen stärker erwärmt werden.

Das Glas, das den Kollektor abdeckt, schützt nicht nur die Installation, sondern ermöglicht auch die Einsparung von Wärme, wodurch ein Treibhauseffekt entsteht, der die Leistung des Kollektors verbessert.

Sie bestehen aus einer geschlossenen, gegen Meeresumwelt resistenten Aluminiumschale, einem Eloxat-Aluminiumrahmen, einer silikonfreien Dichtungsdichtung, einer Wärmedämmung, die die Steinwolle-Umgebung berücksichtigt, einer hochtransparenten Solarglasabdeckung und schließlich Ultraschall-geschweißte Rohre.

Komponenten eines Sonnenkollektors

Die Sonnenkollektoren setzen sich aus folgenden Elementen zusammen:

  • Abdeckung: Die Abdeckung eines Sonnenkollektors ist transparent, sie kann vorhanden sein oder nicht. Es wird normalerweise aus Glas hergestellt, obwohl auch Kunststoff verwendet wird, da es weniger teuer und handhabbar ist, es muss jedoch ein spezieller Kunststoff sein. Seine Funktion besteht darin, die Verluste durch Konvektion und Strahlung zu minimieren und muss daher eine möglichst hohe solare Durchlässigkeit haben. Das Vorhandensein der Abdeckung verbessert die thermodynamische Leistung des Sonnenkollektors.
  • Luftkanal: Dies ist ein Raum (leer oder nicht), der die Abdeckung der Saugplatte trennt. Ihre Dicke wird unter Berücksichtigung des Ausgleichs der Konvektionsverluste und der hohen Temperaturen, die erzeugt werden können, wenn sie zu eng sind, berücksichtigt.
  • Absorptionsplatte: Die Absorptionsplatte ist das Element, das Sonnenenergie absorbiert und an die Flüssigkeit überträgt, die durch die Rohre zirkuliert. Das Hauptmerkmal der Platte ist, dass sie eine hohe Sonnenabsorption und eine verringerte Wärmeabgabe aufweisen muss. Da gewöhnliche Materialien diese Anforderung nicht erfüllen, werden kombinierte Materialien verwendet, um das beste Absorptions- / Emissionsverhältnis zu erhalten.
  • Rohre oder Kanäle: Die Rohre berühren (manchmal geschweißt) die Absorptionsplatte, so dass der Energieaustausch so groß wie möglich ist. Für die Röhrchen zirkuliert die Flüssigkeit, die sich erwärmt und in den Sammelbehälter gelangt.
  • Isolierschicht: Die Isolierschicht dient zur Abdeckung des Systems, um Verluste zu vermeiden und zu minimieren. Warum die Isolierung so gut wie möglich ist, sollte das Isoliermaterial eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um die thermodynamische Wärmeübertragung nach außen zu reduzieren.
  • Akku: Der Akku ist ein regionales Element, manchmal ist er ein integraler Bestandteil des Sonnenkollektors und in diesen Fällen ist er oft direkt über oder in unmittelbarer Nähe sichtbar. Häufig ist der Akku nicht Teil des Solarkollektors, sondern des thermischen Systems.

Arten von Sonnenkollektoren

Die Solarthermiekollektoren können in einige Bauarten unterteilt werden:

  • Flache Sonnenkollektoren
    • unglasiert oder unbedeckt
    • Glasur
    • Luft
  • Vakuum- Solarkollektoren
    • U-Rohr
    • Heatpipe
  • Solarthermie mit integriertem Tank.
  • Konzentrierte thermosolare Platten.

Von diesen Arten von Sonnenkollektoren heben wir die folgenden hervor:

Flache Solarkollektoren

Solarkollektor flach.  Solarthermie.Die Seele eines flachen Solarkollektors ist ein vertikales Tor aus Metallröhren, um das kalte Wasser parallel zu führen, das über ein horizontales Rohr mit dem Kaltwasserzulauf nach unten verbunden ist, und darüber ein ähnlicher Rücklauf.

Der Grill ist, wie oben beschrieben, in einer Abdeckung untergebracht, normalerweise mit Doppelglas oben und Isolation auf der Rückseite.

Bei einigen Modellen von Flachkollektoren werden die vertikalen Rohre an eine Metallplatte geschweißt, um die Einstrahlung zwischen dem Rohr und dem Rohr zu nutzen.

Vakuumröhrenkollektoren "Ganzglas"

In einem Sonnenkollektor von Vakuumröhren werden die Metallröhren des vorherigen Systems durch Glasröhren ersetzt. Die Glasröhren werden nacheinander in einem anderen Glasröhrchen gekapselt, zwischen dem das Vakuum als Isolierung hergestellt wird.

Die großen Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren sind ihre hohe Leistung. Wenn jedoch eines der Röhrchen beschädigt ist, muss nicht das gesamte Panel durch ein neues ersetzt werden, sondern nur das betroffene Röhrchen. Im Gegenteil, als Nachteil haben wir, dass diese im Vergleich zu Flachkollektorkollektoren teurer sind.

Vakuumröhrenkollektoren mit "Heatpipes" durch Phasenwechsel

Dieses System nutzt die Phasenänderung von Dampf zu Flüssigkeit in jedem Rohr, um Energie an einen zweiten Transportflüssigkeitskreislauf zu liefern.

Bei den Elementen handelt es sich um geschlossene Rohre, in der Regel Kupfer, die die Flüssigkeit enthalten, die bei Erwärmung durch die Sonne siedet und zu Dampf wird, der nach oben steigt, wo sich ein breiterer Kopf (Kondensationszone) befindet, der sich im Wasser befindet Das Äußere steht in Kontakt mit einem Flüssigkeitstransporter, der kälter als der Dampf der Röhre ist, die Wärme aufnimmt und bewirkt, dass der Dampf kondensiert und im unteren Teil der Röhre fällt, um den Zyklus neu zu starten.

Die Flüssigkeit der Röhre kann Wasser sein, das, wenn der Druck durch ein Teilvakuum reduziert wurde, einen niedrigen Siedepunkt aufweist, um selbst bei Einstrahlung der Infrarotstrahlen im Falle einer Wolke zu arbeiten.

Das Wärmerohr kann mit einem Mantel aus speziellen Materialien umwickelt werden, um Verluste durch Bestrahlung zu minimieren.

Das Wärmerohr ist in einem anderen Glasrohr geschlossen, zwischen dem das Vakuum isoliert wird. Resistente Glasröhrchen werden häufig verwendet, um Schäden bei kleinen Hagelstürmen zu reduzieren.

Verwendung von Sonnenkollektoren

Die Sonnenkollektoren werden hauptsächlich zur Warmwasserbereitung und Heizung oder zur Stromerzeugung eingesetzt.

Bei Sammlern für Brauchwasser und Heizung speichert der Tank das Brauchwasser, das über eine Spule mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt. Die Spule ermöglicht es dem Fluid, die gespeicherte Wärmeenergie an das Wasser zu übertragen, ohne das Wasser zu verunreinigen. Dieses Wasser kann als warmes Wasser in Häusern verwendet werden (80% Integration) oder es kann als Ergänzung der Fußbodenheizung (10% Integration) verwendet werden.  Solarthermiekollektoren sind in der Lage, Warmwasser in guten Mengen zu liefern, können jedoch die üblichen Heizmethoden aufgrund der Unbeständigkeit der Solarenergie nicht vollständig ersetzen.

Für die Stromerzeugung vorgesehene Solarkollektoren erfordern, dass der Wärmetauscher bis zum Kochen erhitzt wird. Sobald die Flüssigkeit die thermodynamische Phasenänderung abgeschlossen hat und in die Gasphase übergegangen ist, wird sie zu einer thermoelektrischen Turbine geschickt, die die Bewegung von Wasserdampf in elektrische Energie umwandelt. Diese Art von System wird Solarthermodynamik genannt und erfordert große Räume für die Installation von Sonnenkollektoren und ständiges Sonnenlicht. Beispiele dieser Anlagen wurden in den Wüsten installiert.

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Geändert am: 25. April 2019

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