Hochtemperatur-Solarthermie ist die Technik zur Erzeugung elektrischer Energie durch Sonnenstrahlung. Die Erzeugung elektrischer Energie erfolgt in solarthermischen Kraftwerken, die Sonnenkollektoren nutzen, um die Sonnenstrahlung an einem Punkt zu konzentrieren.
Mit dieser Konzentrierungstechnik werden Temperaturen über 500 Grad Celsius erreicht, die zur Dampferzeugung genutzt werden. Ab hier funktioniert ein solarthermisches Kraftwerk wie ein konventionelles thermisches Kraftwerk:
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Dampf erzeugen.
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Treiben Sie eine Dampfturbine an, um mechanische Energie zu gewinnen.
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Treiben Sie eine Lichtmaschine an, um elektrische Energie zu gewinnen.
Der Unterschied zwischen einer solarthermischen Anlage und einer konventionellen thermischen Anlage besteht darin, dass die solarthermische Anlage Sonnenenergie zur Dampferzeugung nutzt, während die konventionelle Anlage fossile Energie nutzt.
Diese Energieart gilt als saubere, erneuerbare Energiequelle.
Die Technologien, die in dieser Art von Einrichtung verwendet werden, sind:
1. Parabolrinnen-Sonnenkollektoren
Die Parabolrinnenkollektoren bündeln die Sonnenstrahlung durch parabolisch geformte Spiegel in einem absorbierenden Rohr, das durch die Achse der Parabel verläuft. In diesem saugfähigen Rohr wird eine Flüssigkeit erhitzt, die Temperaturen von bis zu 450 °C erreichen kann.
Je nach Solaranwendung und zu erreichender Temperatur kommt die eine oder andere Flüssigkeit zum Einsatz. Als Arbeitsflüssigkeiten kommen bei einer maximalen Temperatur von 200 Grad Celsius demineralisiertes Wasser oder Ethylenglykol und bei Temperaturen über 450 Grad Celsius synthetische Öle zum Einsatz.
Um eine optimale Energieeffizienz zu erzielen, muss dieser Konzentrationssensortyp seine Position schrittweise ändern und sich der Position der Sonne anpassen, indem er sich um die Achse parallel zu seiner Brennlinie dreht, um die direkte Strahlung der Sonne zu nutzen.
2. Solarturmanlagen
Dieses solarthermische Energiesystem basiert auf der Konzentration der Sonnenstrahlung auf einen Punkt auf einem Turm. Es wird auch als zentrale Empfängersysteme bezeichnet.
Turmsysteme bestehen aus einem Feld von Heliostaten (2-achsige mobile Spiegel). Heliostaten erfassen und konzentrieren die Sonnenstrahlung auf einen Receiver, der auf einem zentralen Turm installiert ist.
Der Betrieb eines solchen erneuerbaren Kraftwerks ist einfach, der zentrale Solarreceiver erzeugt Dampf mit hoher Temperatur. Der erzeugte Dampf wird anschließend zum Antrieb einer Dampfturbine verwendet. Dank der Dampfturbine wird mechanische Arbeit in Form von kinetischer Energie (eine rotierende Welle) gewonnen, die dank eines elektrischen Generators in elektrische Energie umgewandelt wird.
3. Parabolische Scheiben
Die im Receiver befindliche Flüssigkeit wird auf Temperaturen von über 750 Grad Celsius erhitzt und erhält so eine gewisse Wärmeenergie. Die gewonnene Wärmeenergie wird vom Stirlingmotor oder der Mikroturbine zur Stromerzeugung genutzt.
Ein Stirlingmotor ist ein externer Verbrennungsmotor, was bedeutet, dass die Energieversorgung durch konzentrierte Sonnenenergie erfolgen kann. Eine an den Stirlingmotor gekoppelte Lichtmaschine nutzt die vom Motor erzeugte Bewegung, um elektrische Energie zu erzeugen. Der aus dieser erneuerbaren Ressource erzeugte Strom kann zum Verkauf an das Stromnetz angeschlossen oder in den meisten Fällen zum direkten Verbrauch verwendet werden.
Diese Technologie befindet sich noch in der Erprobung und ist immer noch weniger rentabel als die von Turm- oder Parabolspiegeln.
4. Lineare Fresnel-Empfänger
Lineare Fresnel-Reflektoren sind ein System zur Konzentration der Sonnenstrahlung, das Parabolrinnenspiegeln ähnelt. In diesem Fall tragen diese linearen Sonnenkollektoren normale flache Spiegel und simulieren die Krümmung von Parabolrinnenspiegeln (teurer), indem sie den Winkel jeder Reihe mit einer einzigen Nachführachse variieren.
Der Hauptvorteil des linearen Empfängersystems von Fresnel ist seine einfache Installation und seine geringen Kosten, obwohl die Energieeffizienz geringer ist als die der Parabolic Cylinder Collector (CCP)-Technologie.
