Installation solarthermischer

Solarkraftwerk
Thermo

Solarthermie

Solarthermie

Die Solarthermie besteht aus der Nutzung von Energie der Sonne, um sie auf ein Medium zu übertragen, das Wärme transportiert, normalerweise Wasser oder Luft.

Unter den verschiedenen Anwendungen der Solarthermie besteht die Möglichkeit, elektrische Energie zu erzeugen. Die derzeitige Technologie ermöglicht es, Wasser mit Sonnenstrahlung zu erwärmen, um Dampf zu erzeugen und anschließend elektrische Energie zu gewinnen.

Obwohl das Prinzip der Arbeitsweise sehr ähnlich ist, gibt es zwei Hauptanwendungen der Solarthermie:

  • Thermische Einzelenergie für den Gebrauch in Häusern und kleinen Installationen
  • Große thermische Solarkraftwerke. In diesen Anlagen ist die Wärme in einem Punkt konzentriert, um Dampf zu erzeugen, mit dem Dampf wird eine Turbine aktiviert, um elektrische Energie zu erzeugen. Wenn die Wärme einmal erzeugt ist, ist der Betrieb eines solarthermischen Kraftwerks dem eines Wärmekraftwerks oder eines Kernkraftwerks sehr ähnlich. Der Unterschied besteht darin, dass ein Wärmekraftwerk die Wärme zur Erzeugung des Dampfes aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, meist Kohle, und in einem Kernkraftwerk die Wärme durch Spaltung des Kerns von Uranatomen gewinnt.

Die Kollektoren der Solarthermie sind verantwortlich für die Erfassung der thermischen Energie der Sonnenstrahlung. Diese Solarkollektoren werden abhängig von ihrer Arbeitsweise als Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturkollektoren klassifiziert.

  • Niedrigtemperaturkollektoren. Sie liefern nützliche Wärme bei Temperaturen unter 65 ° C.
  • Mitteltemperaturkollektoren. Sie sind die Vorrichtungen, die die Sonnenstrahlung konzentrieren, um Nutzwärme bei einer höheren Temperatur, üblicherweise zwischen 100 und 300 ° C, abzugeben.
  • Hochtemperaturkollektoren. Sie arbeiten bei Temperaturen über 500ºC. Sie dienen zur Erzeugung von elektrischer Energie.

Systeme, die eine solarthermische Anlage bilden

Das Grundschema einer solarthermischen Anlage ist wie folgt:

Grundschema einer solarthermischen Anlage

Eine solarthermische Anlage besteht aus mehreren Systemen:

Sonnenstrahlungssammelsystem

Das Solarstrahlungssammelsystem besteht aus miteinander verbundenen Sonnenkollektoren. Seine Aufgabe ist es, Solarenergie einzufangen, um sie in thermische Energie umzuwandeln und die Temperatur der durch die Anlage zirkulierenden Flüssigkeit zu erhöhen.

Es gibt viele Systeme zur Erfassung der Sonnenstrahlung. Die Wahl des einen oder anderen Systems hängt hauptsächlich davon ab, ob es sich um solarthermische Anlagen mit niedriger, mittlerer oder hoher Temperatur handelt.

Unter den verschiedenen Sonnenkollektionssystemen heben wir hervor:

  • Flacher Sonnenkollektor. Es ist der am weitesten verbreitete Sonnenkollektor, Sie können Temperaturerhöhungen von 60 ° C zu reduzierten Kosten erhalten. Es wird in thermischen Niedrigtemperatur-Solaranlagen verwendet.
  • Nicht verglaste thermische Sonnenkollektoren. Zum Beispiel ist es üblich, Poolwasser zu beheizen. Der Temperaturanstieg ist gering, etwa 30 ° C. Sie sind wirtschaftlicher als flache Solarkollektoren.
  • Solar-Vakuumkollektoren. Sie bestehen aus Metallrohren, die das Metallrohr, das das Arbeitsfluid enthält, abdecken, wobei zwischen ihnen eine Kammer verbleibt, die als Isolator wirkt. Sie haben eine sehr hohe Ausbeute, aber ihre Kosten sind ebenfalls hoch.
  • Sonnenkollektoren mit Strahlungskonzentrations-Systemen. Sie werden für Installationen verwendet, die höhere Temperaturen erfordern. Parabolische oder halbzylindrische Platten werden verwendet.
  • Solarthermische Kollektoren mit Tracking-Systemen für die Position der Sonne. Ihre Position variiert während des Tages, um eine Position senkrecht zur empfangenen Sonnenstrahlung aufrechtzuerhalten.

Solarthermie-Akkumulationssystem

Diagramm einer Solarthermischen Installation in einem Haus Besteht darin, die Wärmeenergie zur späteren Verwendung in einem Sammeltank zu speichern. Das durch das Sammelsystem gewonnene heiße Wasser wird zu dem Ort geleitet, an dem es verwendet wird.

Das gespeicherte Warmwasser kann direkt genutzt werden, wie es beim Heizen des Wassers eines Schwimmbeckens der Fall ist, in Warmwasser- oder Heizungsanwendungen die Nachfrage.

Da der Bedarf an heißem Wasser nicht immer mit der Zeit zusammenfällt, in der genügend Strahlung vorhanden ist, ist es notwendig, die Sonnenstunden so zu nutzen, dass Wärmeenergie in Form von heißem Wasser akkumuliert wird.

Das thermische Energiespeichersystem besteht aus einem oder mehreren Warmwasserspeichern. Die Größe der Lagertanks muss proportional zum geschätzten Verbrauch sein und den Warmwasserbedarf von ein oder zwei Tagen decken.

Solarthermische Verteilungssystem

Sobald die Sonnenkollektoren das Wärmeträgermedium (Wasser oder Luft) erwärmt haben, erhöhen sie ihre Wärmeenergie, und wir können diese Wärmeenergie auf andere kältere Quellen übertragen.

In diesem System sind alle Elemente enthalten, die für die Verteilung des Wärmeträgermediums und der Verpackung an den Verbrauch bestimmt sind: Steuerung, Rohre und Leitungen, Ausdehnungsgefäße, Pumpen, Reinigungsvorrichtungen, Ventile usw. Teil dieses Systems ist auch das auf herkömmlichen Energien (Elektro-, Gaskessel oder Gasöl) basierende Unterstützungssystem, das notwendig ist, um mögliche Fehler zu vermeiden, die aus der Abwesenheit von Sonnenstrahlung resultieren, und um die Spitzennachfrage zu bewältigen.

Herkömmliche Energieunterstützungssysteme

Die solarthermischen Anlagen benötigen herkömmliche Unterstützungssysteme, um die fehlende Sonneneinstrahlung oder den über die Dimension hinausgehenden Verbrauch zu antizipieren. In den meisten Fällen, sowohl bei Einfamilienhäusern als auch bei Wohngebäuden, sind Solaranlagen so ausgelegt, dass sie Heime mit 60-80% des benötigten Warmwassers versorgen, obwohl das ganze Jahr über in Gebieten mit viel Sonnenschein gelegen ist. Jahr ist der Beitragsprozentsatz in der Regel höher.

Diese Energieunterstützungssysteme können aus verschiedenen Quellen stammen. Wenn die Installation an das Netzwerk angeschlossen ist, kann sie die Stromversorgung des Elektrizitätsunternehmens selbst nutzen. In anderen Fällen können Sie andere erneuerbare Energiequellen (Windenergie oder Wasserkraft, wenn es die Bedingungen erlauben) oder nicht erneuerbare Energiequellen verwenden. Nicht erneuerbare Energiequellen können aus fossilen Brennstoffderivaten (Öl, Kohle oder Erdgas) stammen, in einigen Anlagen werden Pellet- oder Biomassekessel verwendet.

In den Monaten der niedrigsten Sonneneinstrahlung reicht nicht, um 60% des Energiebedarfs zu decken. Im Gegenteil, in den Sommermonaten werden fast 100% von ihnen erreicht. Ziel der solarthermischen Anlagen ist es daher, je nach geografischem Gebiet mindestens 60% des jährlichen Energiebedarfs zu decken.

Vorgeben, über 60% oder 70% pro Jahr Solarthermie zu decken, würde ein sehr großes Solarfeld erfordern, was zu sehr hohen Kosten führen würde, die sich niemals amortisieren würden. Darüber hinaus würde eine solche große solarthermische Anlage in den Monaten der erhöhten Sonneneinstrahlung einen Produktionsüberschuss verursachen, der nicht genutzt werden könnte und Überhitzungsprobleme in der gesamten Anlage verursachen würde.

Aus diesem Grund sind die Einrichtungen, die am besten und sind Lohn für sich selbst arbeiten, bevor sie heißes Wasser für das ganze Jahr, Heizung im Winter und Sommer Feature Pool oder sogar das ganze Jahr brauchen.

Wirtschaftliche und soziale Aspekte einer solarthermischen Anlage in einem Haus

Die Anfangsinvestition einer solarthermischen Anlage wird im Vergleich zu einem konventionellen Energieversorgungssystem höher sein. Auf der anderen Seite sind die Betriebskosten während der mehr als 25 Jahre Lebensdauer der solarthermischen Anlage irrelevant gegenüber dem Kauf von Treibstoff oder Strom, Reparaturen, Wartung usw. im Zusammenhang mit dem konventionellen Energiesystem.

Die Installation von solarthermischer Energie ist ökonomisch vorteilhafter, da die gesamte Energie, die wir von der Sonne mit den solarthermischen Sensoren erhalten, Energie ist, die wir von der Produktion (Verbrennung von Brennstoff in einem Kessel) oder Verbrauch (vom Netzwerk) sparen elektrische Verteilung). Eine solarthermische Anlage wird im Laufe der Jahre rentabel, da die Energieeinsparung, die sie erzeugt, zu wirtschaftlichen Einsparungen führt, was letztendlich die Amortisation der Kosten der Anlage ermöglicht. Diese Abschreibung kann zwischen 5 und 12 Jahren variieren, abhängig von der Größe der Anlage, den Hilfsmitteln aus dem Fund, dem Ort der Installation (mehr oder weniger Sonneneinstrahlung) und dem Bedarf des Nutzers.

Im Falle der Platzierung dieser solarthermischen Anlagen in Neubau- oder Sanierungshäusern kann die Amortisation als unmittelbar betrachtet werden, da der Anstieg, der im Gesamtpreis des Hauses steht, sehr gering ist; Der Betrag, der für diese höheren Kosten eines Hypothekendarlehens jedes Jahr gezahlt wird, ist geringer als der Betrag in Euro, der die niedrigeren Kosten für Gas oder Diesel impliziert.

Wir heben die wichtigsten Vorteile eines thermischen Solarsystems hervor:

  • Wirtschaftliche Vorteile. Für die gleichen Bedürfnisse muss das konventionelle System weniger Brennstoff verbrauchen (abgeleitet von fossilen Brennstoffen oder Biomasse), was für den Benutzer einen geringeren jährlichen Aufwand bedeutet. Darüber hinaus ist Solarenergie unabhängig von konventionellem Brennstoff und seiner Versorgung, da es mit jedem herkömmlichen System kompatibel ist und unabhängig von den Schwankungen des Kraftstoffpreises ist.
  • Umweltvorteile, da die Energieerzeugung mit herkömmlichen Systemen sehr bedeutende Umweltkosten (CO2-Emissionen, Klimawandel, Treibhauseffekt, Ableitungen, nuklearer Abfall, saurer Regen usw.) in Bezug auf Solarsysteme hat. Im Durchschnitt kann ein m2 solarthermischer Kollektor die Emission von einer Tonne CO2 pro Jahr vermeiden.
  • Einfache Wartung. Die Nutzungsdauer von solarthermischen Anlagen beträgt mehr als 25 Jahre und die erforderliche Wartung ist, obwohl notwendig, viel kleiner als bei herkömmlichen Systemen.

Die Installation von thermischen Systemen stellt jedoch einen Nachteil dar: Die Installation des gleichen herkömmlichen Systems ist erforderlich, wie es der Fall wäre, wenn die Sonnenkollektoren nicht installiert wären. Manchmal ist es problematisch, sie als Folge ihrer mangelnden Voraussicht auf Projektebene in bestehenden Gebäuden zusammenzustellen.

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Referenzen

Geändert am: 17. April 2018