Mitteltemperatur-Solarthermie wird in Anwendungen eingesetzt, die Temperaturen zwischen 100 und 400 Grad Celsius erfordern. Solarthermie ist eine erneuerbare Energiequelle, die Sonnenenergie in Wärmeenergie umwandelt.
Generell werden Flachkollektoren in Niedertemperatur-Solarthermieanlagen eingesetzt. Bei Temperaturen über 80 Grad Celsius haben Flachkollektoren jedoch praktisch keine Leistung mehr und es müssen andere Solarkonzentrationssysteme eingesetzt werden.
Mitteltemperatur-Wärmeenergiegewinnungssysteme werden hauptsächlich für industrielle Anwendungen eingesetzt. Andererseits werden Niedertemperaturanlagen zur Warmwasserbereitung und Hochtemperaturanlagen zur Dampferzeugung und Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt.
Arten von Mitteltemperatur-Solarkollektoren
Es gibt zwei Arten von Mitteltemperatur-Solarthermiekollektoren:
1. Vakuumröhren-Solarkollektoren
Vakuumsolarkollektoren bestehen aus einer Reihe linearer Röhren, durch die in der Mitte eine Wärmeübertragungsflüssigkeit zirkuliert. Im Raum zwischen der Leitung, durch die die Flüssigkeit zirkuliert, und der Außenschicht des Rohrs wird ein Vakuum erzeugt, um die Wärmeübertragung durch Konvektion zu verhindern, Verluste zu reduzieren und eine bessere Nutzung der Sonnenenergie zu erreichen.
Die Wärmeträgerflüssigkeit wird in einem geschlossenen Kreislauf gehalten und überträgt Wärmeenergie über einen externen Wärmetauscher.
Durch die Vakuumkollektoren können Temperaturen von bis zu 120 °C erreicht werden.
Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren
Der Hauptvorteil gegenüber Flachkollektoren ist ihre bessere Wärmedämmung.
Bei Flachkollektoren entstehen durch Konvektion thermodynamische Verluste, während bei Röhren aufgrund der Vakuumisolierung diese Verluste auf Werte um 5 % reduziert werden. Im Vergleich zu flachen Solarmodulen sind diese Verluste bis zu 35 % geringer.
1. Konzentrierende Solarkollektoren
Konzentrierende Solarkollektoren sind Solarkollektoren, die aufgrund ihrer Form die auf einer Oberfläche empfangene Sonnenstrahlung an einem Punkt konzentrieren.
Es gibt verschiedene Arten von Konzentrationskollektoren, das Funktionsprinzip basiert jedoch auf einer Anordnung von Spiegeln, die die gesamte empfangene Sonnenstrahlung auf einen Punkt oder eine Glasröhre reflektieren, die sich entlang der Brennlinie des Spiegels befindet.
Im Mittelpunkt steht die absorbierende Oberfläche, die mit der Wärmeübertragungsflüssigkeit in Kontakt steht. Durch diese Anordnung zwischen Absorber und Fluid sollen Konvektionsverluste reduziert werden.
Optische Eingriffe mit Linsengeräten sind enorm teuer. Die am weitesten entwickelten Konzentratoren sind derzeit solche mit Spiegelreflexion, die für diesen Temperaturbereich linearen Konzentratoren mit einer Parabolrinnen-Reflektionsoberfläche entsprechen.
Einsatzmöglichkeiten und Anwendungen von Mitteltemperatursystemen
Mitteltemperatur-Solarthermiesysteme werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die im Vergleich zu Niedertemperatur-Solarsystemen höhere Temperaturen erfordern, jedoch nicht so hoch wie die, die in Hochtemperatur-Solarsystemen erforderlich sind.
Zu den häufigsten Anwendungen gehören:
- Warmwasserbereitung : Mitteltemperatur-Solarthermiesysteme sind ideal für die Warmwasserbereitung in Wohn-, Gewerbe- und Industrieanwendungen. Dazu gehören Warmwasser in Privathäusern, Schwimmbädern und Raumheizungssystemen sowie Fußbodenheizungen in Gewerbegebäuden.
- Industrielle Prozesse : In der Industrie werden diese Systeme zur Wärmebereitstellung in Prozessen eingesetzt, die mäßig erhöhte Temperaturen erfordern, wie z. B. Sterilisation, Pasteurisierung und Kochen in der Lebensmittelindustrie, sowie bei Trocknungs- und Heizanwendungen in der Fertigung.
- Stromerzeugung : Einige Mitteltemperatur-Solarthermiesysteme werden zur Stromerzeugung durch die Erzeugung von Dampf verwendet, der dann eine an einen Generator angeschlossene Turbine antreibt.
- HVAC und Kühlung : In gewerblichen und privaten Anwendungen können diese Systeme auch für HVAC verwendet werden, um bei Bedarf Wärme oder Kühlung bereitzustellen.
- Wasserentsalzung : In ariden Regionen werden Mitteltemperatur-Solarthermieanlagen zur Meerwasserentsalzung eingesetzt, die dazu beitragen, Gebiete mit begrenzten Wasserressourcen mit Trinkwasser zu versorgen.
- Landwirtschaft: In der Landwirtschaft werden sie zum Beheizen von Gewächshäusern, zum Trocknen landwirtschaftlicher Produkte und für Bewässerungszwecke eingesetzt.
Diese Systeme stellen eine erneuerbare und nachhaltige Energiequelle für ein breites Anwendungsspektrum dar und tragen zur Senkung der Energiekosten und der CO2-Emissionen bei. Ihre Vielseitigkeit und Effizienz machen sie für eine Vielzahl von Branchen attraktiv.