Niedertemperatur-Solarthermie ist eine innovative und nachhaltige Möglichkeit, die Sonnenstrahlung für vielfältige Anwendungen zu nutzen. Bei diesem Ansatz werden Sonnenkollektoren verwendet, um die Sonnenwärme einzufangen und in nutzbare Energie umzuwandeln, wobei die Temperaturen im Vergleich zur Hochtemperatur-Solarenergie moderater sind.
Es wird zum Erhitzen von Wasser, Räumen und in landwirtschaftlichen Anwendungen eingesetzt und trägt so zur Reduzierung von Energiekosten und CO2-Emissionen bei. Zu seinen Vorteilen gehören Nachhaltigkeit, niedrige Betriebskosten, Vielseitigkeit und geringere Umweltbelastung, was es zu einer vielversprechenden Lösung für die Wärme- und Stromerzeugung in verschiedenen Anwendungen macht.
Wofür wird Solarthermie genutzt?
Die Nutzung von Niedertemperatur-Solarthermie wird in vielen Anwendungen eingesetzt, von denen wir die folgenden hervorheben:
Produktion von Warmwasser (DHW)
Die Hauptanwendung der Solarthermie ist die Erzeugung von Warmwasser (Warmwasser) für den Haushalts- und Dienstleistungssektor. Warmwasser wird mit einer Temperatur von 45 Grad Celsius genutzt. Diese Temperatur lässt sich problemlos mit flachen Solarkollektoren erreichen, die eine Durchschnittstemperatur von 80 Grad Celsius erreichen können.
Heizung bei niedriger Temperatur
Solarheizsysteme sind eine Ergänzung zum herkömmlichen Heizsystem, insbesondere für Systeme, die Nachspeisewasser mit einer Temperatur von weniger als 60 °C verwenden.
Beim Heizen mit Solarenergie eignet sich am besten die Fußbodenheizung (ein Kreislauf, der aus einem Netzwerk von Rohren durch den Boden besteht), da die Temperatur der durch diesen Kreislauf zirkulierenden Flüssigkeit etwa 45 °C beträgt, was mit Solarkollektoren leicht erreichbar ist .
Erwärmung des Schwimmbadwassers
Der Einsatz von Solarkollektoren ermöglicht eine Energieunterstützung in Freibädern und verlängert so die Badezeit.
Es ist zu berücksichtigen, dass die Gesetzgebung einiger Länder die Beheizung von Außenpools mit herkömmlichen Energiequellen, bei denen es sich in der Regel um nicht erneuerbare Energiequellen handelt, nicht zulässt.
Bei dieser Art von Anlagen können Solarkollektoren ohne Glas verwendet werden. Diese Solarmodule bestehen einfach aus einer großen Anzahl winziger Metall- oder Kunststoffrohre, die in einer Spule angeordnet sind und durch die Wasser zirkuliert.
Systeme zur Sammlung von Sonnenstrahlung
Das Solarstrahlungssammelsystem besteht aus miteinander verbundenen Solarkollektoren. Seine Aufgabe besteht darin, Sonnenenergie einzufangen, um sie in Wärmeenergie umzuwandeln und so die Temperatur der Flüssigkeit zu erhöhen, die durch die Anlage zirkuliert.
Der flache Solarkollektor besteht aus einer Metallplatte, die bei Sonneneinstrahlung durch die Sonneneinstrahlung erhitzt wird (Absorber). Diese Platte ist schwarz, damit sie die einfallende Sonnenstrahlung nicht reflektiert. Normalerweise wird das Solarpanel in einer Box mit einer Glasabdeckung untergebracht. Das Wasser zirkuliert innerhalb des Kastens durch eine Spule oder einen Rohrkreislauf, so dass durch einen thermodynamischen Prozess Wärme auf die Flüssigkeit übertragen wird.
Der erzeugte Effekt ähnelt dem eines Gewächshauses: Sonnenlicht dringt durch die Glasplatte und erwärmt die geschwärzte Platte. Glas ist eine „Sonnenfalle“, da es die Sonnenstrahlung durchlässt (kurze Welle), aber die von der geschwärzten Platte emittierte Wärmestrahlung (lange Welle) nicht nach außen lässt, wodurch sich diese Platte erwärmt und Wärme überträgt zur Flüssigkeit, die durch die Rohre zirkuliert.
Es gibt auch Vakuum-Solarkollektoren auf dem Markt. Sie bestehen aus Metallrohren, die das Metallrohr, das das Arbeitsmedium enthält, umhüllen und zwischen ihnen eine Kammer lassen, die als Isolator dient. Sie haben eine sehr hohe Leistung, aber ihre Kosten sind auch hoch.
Komponenten eines Solarkollektors
Solarthermische Kollektoren bestehen aus mehreren Schlüsselelementen:
- Abdeckung : Die Abdeckung aus transparentem Material spielt eine entscheidende Rolle bei der Minimierung von Wärmeverlusten und der Reduzierung thermodynamischer Verluste.
- Luftkanal : Der Luftkanal fungiert als Kammer, die den Bezug von der absorbierenden Platte trennt und kann leer oder mit Luft oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt sein.
- Absorberplatte : Die Absorberplatte ist der Teil des Kollektors, der Sonnenenergie einfängt und in Wärme umwandelt. Es muss ein hohes Absorptionsvermögen für Sonnenstrahlung aufweisen und gleichzeitig die Wärmeabgabe minimieren.
- Rohre oder Kanäle : Die Rohre stehen in direktem Kontakt mit der absorbierenden Platte, um die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung zu maximieren. Die durch diese Rohre zirkulierende Flüssigkeit wird erhitzt und transportiert die Wärme zu einem Speichertank.
- Isolierschicht : Die Isolierschicht bedeckt das gesamte System und verhindert Wärmeverluste. Um eine optimale Isolierung zu erreichen, wird ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit verwendet.
Zusammen ermöglichen diese Komponenten, dass Solarthermiekollektoren Sonnenenergie effektiv einfangen und nutzen können, um Flüssigkeiten zu erhitzen, die dann gespeichert und in Warmwasserbereitungssystemen oder industriellen und kommerziellen Anwendungen verwendet werden.
Vorteile von Niedertemperatursystemen
Niedertemperatur-Solarthermie bietet mehrere Vorteile:
- Nachhaltigkeit: Nutzt eine unerschöpfliche und saubere Energiequelle: Sonnenstrahlung.
- Kostensenkung: Kann die Heiz- und Warmwasserkosten in Haushalten und Unternehmen senken.
- Umweltfreundlich: Minimiert Treibhausgasemissionen und verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.
- Vielseitigkeit: Wird in Warmwasserbereitungssystemen, Raumheizungen, Solarkühlung und landwirtschaftlichen Anwendungen eingesetzt.
- Niedrige Betriebskosten: Nach der Installation sind Niedertemperatursysteme wirtschaftlich im Betrieb und erfordern nur minimale Wartung.
- Wärmespeicherung: Sie können Wärmespeichersysteme integrieren, um die Energieverfügbarkeit auch in nicht-sonnigen Stunden aufrechtzuerhalten.
- Energieunabhängigkeit: Nutzer können ihre Abhängigkeit von herkömmlichen Stromnetzen reduzieren.
- Dezentrale Anwendungen: Es kann Energie in abgelegene Gebiete bringen, die keinen Zugang zu Stromnetzen haben.