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Thermische Sonnenenergie

Thermische Sonnenenergie

Thermische Sonnenenergie besteht aus der Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie. Es ist eine Form erneuerbarer Energie, nachhaltig und umweltbewusst.

Diese Art der Energieerzeugung kann in Haushalten und kleinen Anlagen sowie in großen Kraftwerken angewendet werden.

Es gibt drei Arten von Solarthermie:

Sonnenkollektoren. Was sind sie und wofür sind sie?

Ein Solarkollektor ist eine Art Solarmodul für thermische Solarenergie. Sie werden auch als Solarkollektor bezeichnet.

Die Kollektoren wandeln Sonnenenergie in Wärmeenergie um. Je nach Verwendung gibt es drei Arten von Sammlern:

  • Der flache Solarkollektor. Es ist der am weitesten verbreitete Sonnenkollektor. Temperaturerhöhungen von 60 Grad Celsius können zu reduzierten Kosten erzielt werden. Es wird in solarthermischen Niedertemperaturanlagen eingesetzt.

  • Unglasierte thermische Solarkollektoren. Es ist häufig, das Wasser von Schwimmbädern zu erhitzen. Der Temperaturanstieg ist gering und liegt bei 30 Grad Celsius. Sie sind billiger als flache Solarkollektoren.

  • Vakuumsolarkollektoren. Sie bestehen aus Metallrohren, die das Metallrohr abdecken, das die Arbeitsflüssigkeit enthält, und zwischen ihnen eine Kammer lassen, die als Isolator fungiert. Sie haben eine sehr hohe Leistung, aber ihre Kosten sind auch hoch.

  • Solarkollektoren mit Strahlungskonzentrationssystemen. Sie werden für Installationen verwendet, die höhere Temperaturen erfordern. Es werden Sonnenkollektoren in parabolischer oder halbzylindrischer Form verwendet.

  • Sensoren mit Sonnenverfolgungssystemen. Ihre Position und Neigung variieren im Laufe des Tages, um eine Position senkrecht zur empfangenen Sonnenstrahlung beizubehalten.

Solarthermisches Kraftwerk. Wie funktioniert es?

In solarthermischen Kraftwerken wird die Sonnenstrahlung an einem Punkt konzentriert, um Dampf zu erzeugen. Mit Dampf wird eine Dampfturbine angetrieben. Damit bekommen Sie einen mechanischen Job. Schließlich wird die Turbine an einen elektrischen Generator angeschlossen.

Der Betrieb eines Solarthermiekraftwerks ist dem eines Kohle- oder Kernkraftwerks sehr ähnlich. Der Unterschied besteht in der Erzeugung von Wärme zur Gewinnung von Dampf.

In einem Wärmekraftwerk stammt die Wärme aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Andererseits wird Energie durch Spaltung von Uran gewonnen. In unserem Fall wird die Anfangsenergie von der Sonne erhalten.

Die thermodynamische Leistung ist gering, aber der Kraftstoffpreis ist gleich Null.

Thermisches Solarenergiesystem für ein Haus

Diese Arten von Installationen sind thermische Niedertemperatur-Solarsysteme.

Das Grundschema einer solarthermischen Energieanlage lautet wie folgt:

Thermische Sonnenenergie

Sie sind zwei geschlossene Kreisläufe mit einem Wärmetauscher. In der Primärphase passiert die kalte Flüssigkeit das Solarpanel. Die Sonnenstrahlung erwärmt es. Mit der hohen Temperatur geht es zu einem Wärmetauscher, wo es die Wärme an den Sekundärkreis überträgt. Wiederholen Sie den Zyklus erneut.

Im Sekundärkreislauf gelangt das Fluid nach Aufnahme der Wärme im Wärmetauscher zum Speicher. Die Wärme wird durch Wärmekontakt, jedoch ohne Mischen, auf den Speicher übertragen. Sobald es kalt ist, geht es zurück zum Wärmetauscher.

Das Wasser, das für die Installation verwendet werden soll, zirkuliert und wird im Akkumulator gespeichert. Es kann Sanitärwasser oder Wasser zum Heizen sein.

Akkumulationssystem

Dieses System besteht aus der Speicherung der Wärmeenergie in einem Speicher zur späteren Verwendung. Das durch das Sammelsystem gewonnene heiße Wasser wird an den Ort geleitet, an dem es verwendet werden soll.

Thermische SonnenenergieGespeichertes Warmwasser kann direkt verwendet werden, wie dies bei der Poolwasserheizung der Fall ist, in Warmwasser- oder Bedarfsheizungsanwendungen.

Da die Zeit des Warmwasserbedarfs nicht immer mit der Zeit übereinstimmt, in der genügend Strahlung vorhanden ist, müssen die Sonnenstunden optimal genutzt werden, um Wärmeenergie in Form von Warmwasser anzusammeln.

Das Wärmespeichersystem besteht aus einem oder mehreren Warmwasserspeichern. Die Größe der Lagertanks sollte proportional zum geschätzten Verbrauch sein und den Warmwasserbedarf für ein oder zwei Tage decken.

Vertriebssystem

Sobald die Sonnenkollektoren das wärmetragende Medium (Wasser oder Luft) durch Erhöhen seiner Wärmeenergie erwärmt haben, können wir diese Wärmeenergie auf andere kühlere Quellen übertragen.

Dieses System enthält alle Elemente, die für die Verteilung des wärmetragenden Mediums und die Konditionierung für den Verbrauch bestimmt sind: 

  • Kontroll systeme.

  • Rohre und Rohre.

  • Expansionsgefäße

  • Pumps

  • Purgers,

  • Ventile usw.

Das Unterstützungssystem ist ebenfalls Teil dieses Systems. Das Unterstützungssystem basiert auf konventionellen Energien, um Energie zu liefern, wenn keine Sonne scheint oder Spitzen mit hohem Bedarf vorhanden sind.

Herkömmliche Energieunterstützungssysteme

Thermische Solarenergieanlagen benötigen herkömmliche Unterstützungssysteme, um den Mangel an Sonnenstrahlung oder einen höheren Verbrauch als den dimensionierten zu antizipieren.

In den meisten Fällen sind die Anlagen so ausgelegt, dass sie zwischen 60 und 80% des benötigten Warmwassers liefern. In Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung während des ganzen Jahres ist der Beitragsprozentsatz jedoch normalerweise höher.

Diese Energieunterstützungssysteme können aus verschiedenen Quellen stammen:

In den Monaten mit der geringsten Sonneneinstrahlung werden 60% des Bedarfs nicht gedeckt. Im Sommer hingegen erreicht es praktisch 100%.

Das Ziel der Planung von Solarthermie-Anlagen besteht darin, je nach geografischem Gebiet mindestens 60% des jährlichen Energiebedarfs zu decken.

Um mehr als 60% oder 70% pro Jahr abzudecken, müsste ein sehr großes Solarfeld aufgestellt werden. Dies wäre so teuer, dass es niemals abgeschrieben würde.

Andererseits würde in den Monaten der größten Sonneneinstrahlung ein Produktionsüberschuss erzeugt, der nicht genutzt werden könnte. Außerdem würde es zu Überhitzungsproblemen kommen.

Zusammenfassung

Thermische Sonnenenergie ist die Technik, mit der Sonnenstrahlung in Wärmeenergie umgewandelt wird. Für sie werden Solarkollektoren eingesetzt.

Solarkollektoren sind eine Art Solarmodul, dessen Funktion darin besteht, Sonnenstrahlung in Wärme umzuwandeln. Abhängig von der Arbeitstemperatur gibt es verschiedene Arten von Kollektoren.

Solarthermische Kraftwerke sind Hochtemperaturanwendungen. Seine Funktion ist die Erzeugung von Strom aus Sonnenwärme.

Die kleinsten Niedertemperaturinstallationen können in Privathaushalten installiert werden. Diese Art der Installation erfordert:

  • Ein thermisches Akkumulationssystem.

  • Ein Wärmeverteilungssystem.

  • Alternative Energiesysteme. Sie werden eingesetzt, wenn die Nachfrage höher ist als die Produktionskapazität.

Referenzen

Autor:

Erscheinungsdatum: 13. Juli 2011
Geändert am: 12. September 2019