Die Funktion einer Solarthermie-Anlage besteht darin, die Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung zu nutzen. Die Sonnenkollektoren dieser Anlagen erfassen die Wärme der Sonnenstrahlung, die auf sie fällt, um eine Flüssigkeit zu erwärmen. Die verschiedenen Möglichkeiten, diese heiße Flüssigkeit zu nutzen, ermöglichen es, diese Art erneuerbarer Energie in mehreren Anwendungen zu nutzen.
Eine Solarthermie-Anlage besteht aus:
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Sonnenkollektoren
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Primär- und Sekundärkreise
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Wärmetauscher
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Batterie, Pumpen
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Glas der Expansion
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Pipelines
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Hauptbedienfeld.
Solarthermie ist eine Solaranlage, deren Ziel es ist, die Sonne zu nutzen, um Wärme zu gewinnen. Solarthermische Kraftwerke nutzen dieses Energiesystem zur Stromerzeugung. In diesem Artikel konzentrieren wir uns jedoch hauptsächlich auf Haushaltsanlagen zur Erzeugung von Warmwasser und Heizung.
Solarkollektor
Der Solarkollektor ist eine Art Solarmodul, das die solarthermische Energie nutzen soll.
Sonnenkollektoren sind die Elemente, die Sonnenstrahlung einfangen und in Wärmeenergie und Wärme umwandeln.
Sie sind oft mit Glas bedeckt. Das Glas, das den Kollektor abdeckt, schützt nicht nur die Installation, sondern spart auch Wärme und erzeugt einen Treibhauseffekt, der die Leistung des Kollektors verbessert.
Solarkollektoren bestehen aus folgenden Elementen:
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Cover: Es ist transparent, es kann vorhanden sein oder nicht. Im Allgemeinen besteht es aus Glas, obwohl auch Kunststoff verwendet wird, da es kostengünstiger und handlicher ist, aber es muss ein spezieller Kunststoff sein. Seine Funktion besteht darin, Konvektions- und Strahlungsverluste zu minimieren, und daher muss die Solardurchlässigkeit so hoch wie möglich sein.
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Luftkanal: Dies ist ein Raum (leer oder nicht), der die Abdeckung von der absorbierenden Platte trennt. Seine Dicke wird unter Berücksichtigung berechnet, um die Verluste aufgrund von Konvektion und die hohen Temperaturen auszugleichen, die auftreten können, wenn es zu eng ist.
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Saugplatte: Die Saugplatte ist das Element, das Sonnenenergie absorbiert und an die Flüssigkeit weiterleitet, die durch die Rohre zirkuliert. Das Hauptmerkmal der Platte ist, dass sie eine hohe Sonnenabsorption und eine geringe Wärmeabgabe aufweisen muss. Da übliche Materialien diese Anforderung nicht erfüllen, werden kombinierte Materialien verwendet, um das beste Absorptions- / Emissionsverhältnis zu erzielen.
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Rohre oder Kanäle: Die Rohre berühren (manchmal geschweißt) die absorbierende Platte, damit der Energieaustausch so groß wie möglich ist. Bei den Rohren zirkuliert die Flüssigkeit, die erwärmt wird und in den Akkumulationstank gelangt.
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Isolierschicht: Der Zweck der Isolierschicht besteht darin, das System abzudecken, um Verluste zu vermeiden und zu minimieren. Da die Isolierung die bestmögliche ist, sollte das Isoliermaterial eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Welche Arten von Sonnenkollektoren gibt es?
Die drei Haupttypen von Solarkollektoren sind:
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Flachplatten-Solarthermiekollektoren.
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Thermische Solarkollektoren mit Vakuumröhren.
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Parabolische Solarthermiekollektoren.
Bei Flachkollektoren ist die Seele des Systems zur Vereinfachung ein vertikaler Zaun aus Metallrohren, die das kalte Wasser parallel leiten und unten durch ein horizontales Rohr mit dem Kaltwassereinlass und oben durch ein ähnliches verbunden sind. bei der Rückkehr.
In dem System von Solarthermiekollektoren von Vakuumröhren werden die Metallrohre des vorhergehenden Systems durch Glasröhren ersetzt, die nacheinander in einer anderen Glasröhre eingekapselt sind, zwischen denen das Vakuum als Isolierung hergestellt wird.
In parabolischen solarthermischen Kollektoren haben die Kollektoren eine parabolische Form, um die gesamte auf einer Oberfläche empfangene Sonnenstrahlung an einem Punkt zu konzentrieren, durch den das thermische Fluid fließt.
Parabolische Systeme werden im Allgemeinen verwendet, um Dampf zu erzeugen und mit dem Dampf Turbinen anzutreiben, mit denen Strom gewonnen werden kann. Es ist eine Möglichkeit, elektrische Energie durch Sonnenenergie ohne Verwendung von Photovoltaikmodulen zu gewinnen.
Primärkreis
Der Primärkreis einer Solarthermie-Anlage ist ein geschlossener Kreislauf, der die Wärme vom Kollektor zum Speicher (System, das Wärme speichert) transportiert. Die erhitzte Flüssigkeit (Wasser oder eine Mischung von Substanzen, die Wärme transportieren können) leitet die Wärme zum Speicher. Nach dem Abkühlen kehrt es zum Aufwärmen zum Sammler zurück und so weiter.
Wärmetauscher
Der Wärmetauscher erwärmt das Trinkwasser durch die durch Sonneneinstrahlung gewonnene Wärme. Es befindet sich am Ende im Primärkreis. Es hat die Form einer Serpentine, da auf diese Weise die Kontaktfläche und damit der Wirkungsgrad erhöht werden kann.
Das in den Tank eintretende Wasser erwärmt sich, solange es kälter als die Spule ist. Dieses in sonnigen Stunden erhitzte Wasser steht für den späteren Verbrauch zur Verfügung.
Akkumulator
Der Akkumulator ist ein Tank, in dem sich das für den Verbrauch nützliche erwärmte Wasser ansammelt. Es hat einen Einlass für kaltes Wasser und einen Auslass für heißes. Die Kälte tritt unter dem Druckspeicher ein, wo sie auf den Wärmetauscher trifft, während sie sich erwärmt, bewegt sie sich nach oben, wo das heiße Wasser zum Verbrauch austritt.
Intern verfügt es über ein System, um die korrosive Wirkung von heißem Wasser auf den Materialien zu vermeiden. Auf der Außenseite befindet sich eine Isolierschicht, die Wärmeverluste verhindert und von einem Material bedeckt ist, das die Isolierung vor möglicher Feuchtigkeit und Schlägen schützt.
Sekundärschaltung
Der Sekundär- oder Verbrauchskreislauf (offener Kreislauf) tritt in kaltes Versorgungswasser ein und am anderen Ende wird das erwärmte Wasser verbraucht (Dusche, Waschbecken, ...). Das kalte Wasser fließt zuerst durch den Speicher, wo es das heiße Wasser erwärmt, bis es eine bestimmte Temperatur erreicht. Warmwasserleitungen im Freien müssen isoliert sein.
Hydraulikbomben
Hydraulikpumpen sind für den Fall, dass die Installation eine Zwangsumwälzung ist, vom Umwälztyp (normalerweise gibt es zwei pro Kreislauf). Eine Pumpe arbeitet die Hälfte des Tages und das Paar die Hälfte der verbleibenden Zeit.
Nichts mit den Hydraulikpumpen zu tun, die in einem hybriden Solar- und Wasserkraftsystem verwendet werden.
Glas der Expansion
Der Expansionsbehälter absorbiert Volumenschwankungen des Wärmeübertragungsfluids, das durch die Kollektorkanäle zirkuliert, den geeigneten Druck aufrechterhält und einen Verlust an Fluidmasse vermeidet. Es handelt sich um einen Behälter mit einer von Flüssigkeiten getrennten Gaskammer und einem Anfangsdruck, der von der Höhe der Anlage abhängt.
Am häufigsten wird ein mit einer Membran verschlossenes Expansionsgefäß ohne Stoffübergang außerhalb des Kreislaufs verwendet.
Pipelines
Die Installationsrohre sind mit einem Wärmeisolator abgedeckt, um den thermodynamischen Verlust für die Umwelt zu minimieren.
Schalttafel
In der Solarthermie-Anlage befindet sich auch ein Hauptbedienfeld, auf dem die Temperaturen jederzeit angezeigt werden (ein Wärmeregler), sodass der Betrieb des Systems jederzeit gesteuert werden kann. Die Uhren, die für den Austausch von Bomben zuständig sind, erscheinen ebenfalls.
