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Solarkraftwerk
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Solarthermisches Kraftwerk

Solarthermisches Kraftwerk

Ein Solarthermiekraftwerk oder Solarthermiekraftwerk ist eine Industrieanlage, in der Sonnenstrahlung zur Stromerzeugung genutzt wird.

Sonnenstrahlung wird verwendet, um eine Flüssigkeit zu erhitzen. Mit der heißen Flüssigkeit und dank der Gesetze der Thermodynamik kann Dampf erzeugt werden. Der Dampf treibt eine Dampfturbine an, die an einen Generator angeschlossen ist.

Diese Anlagentypen haben das gleiche Funktionsprinzip wie Wärmekraftwerke oder Kernkraftwerke. Der Unterschied ist die Wärmequelle. In der Solarthermie ist die Sonne die Wärmequelle, in den anderen fossilen Brennstoffen und Uran.

Wie funktioniert ein Solarthermiekraftwerk?

Der Betrieb eines Solarthermiekraftwerks basiert auf der Gewinnung von Wärme aus Sonnenstrahlung und deren Übertragung auf ein wärmetragendes Medium. Dieser Wärmeträger ist im Allgemeinen Wasser.

Um die Wassertemperatur auf das gewünschte hohe Niveau zu bringen, muss die maximale Sonneneinstrahlung an einem Punkt konzentriert werden. Auf diese Weise können Temperaturen von 300ºC bis 1000ºC erhalten werden. Je höher die Temperatur, desto höher die thermodynamische Leistung des Solarthermiekraftwerks.

Die Erfassung und Konzentration der Sonnenstrahlen erfolgt mittels Spiegeln mit automatischer Ausrichtung, die auf einen zentralen Turm zeigen, in dem die Flüssigkeit erwärmt wird, oder mit kleineren Mechanismen parabolischer Geometrie. Die gesamte reflektierende Oberfläche und ihre Orientierungsvorrichtung wird als Heliostat bezeichnet.

In Versuchsaufbauten werden verschiedene Flüssigkeiten und thermodynamische Zyklen verwendet. Die verwendeten Zyklen reichen vom Rankine-Zyklus (in Kernkraftwerken, Kohlekraftwerken) bis zum Brayton-Zyklus (Erdgaskraftwerke). Viele andere Sorten wie der Stirlingmotor wurden ebenfalls hergestellt. Die am häufigsten verwendeten Zyklen sind solche, die Solarthermie mit Erdgas kombinieren.

Was ist der Wirkungsgrad eines thermoelektrischen Kraftwerks?

Der Wirkungsgrad eines Solarkonzentrationssystems hängt von folgenden Faktoren ab:

  • Die Technologie zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie.
  • Betriebstemperatur und Wärmeabgabe des Empfängers.
  • Wärmeverluste im System
  • Das Vorhandensein oder Fehlen anderer Systemverluste

Neben der Umwandlungseffizienz führt das optische System, das das Sonnenlicht konzentriert, zu zusätzlichen Verlusten.

Reale Systeme beanspruchen einen maximalen Umwandlungswirkungsgrad von 23-35% für Systeme vom Typ "Power Tower", die bei Temperaturen von 250-565 ° C betrieben werden. Mit einer Kombiturbine ist der Wirkungsgrad überlegen.

Dish Stirling-Systeme, die bei Temperaturen von 550 bis 750 ° C arbeiten, beanspruchen einen Wirkungsgrad von ungefähr 30%.

Aufgrund der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung während des Tages entspricht die durchschnittlich erzielte Umwandlungseffizienz nicht diesen maximalen Wirkungsgraden. Der jährliche Nettowirkungsgrad von Solar zu Strom beträgt 7 bis 20% für Power Tower-Pilotsysteme und 12 bis 25% für Demo-Stirling-Plattensysteme.

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Geändert am: 29. März 2020