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Installation solarthermischer

Solarkraftwerk
Thermo

Was ist Solarthermie?

Solarthermie ist eine Technologie zur Erzeugung von elektrischer Energie oder Elektrizität unter Verwendung von Wärmeenergie, die von der Sonne kommt (Sonnenwärme). Diese Art von Energie wird oft auch als thermoelektrische Energie bezeichnet.

Was ist Solarthermie?

Dieser Prozess der Stromerzeugung wird in sogenannten thermoelektrischen Solaranlagen oder solarthermischen Kraftwerken durchgeführt. Die ersten solarthermischen Kraftwerke wurden Anfang der 1980er Jahre in Europa und Japan gebaut.

Wie funktioniert ein Solarthermiekraftwerk?

Der Betrieb eines Solarthermiekraftwerks ähnelt dem eines Wärmekraftwerks oder eines Kernkraftwerks. Das Unterscheidungsmerkmal zwischen ihnen ist der Brennstoff oder die Wärmequelle .

Wärmekraftwerke nutzen fossile Brennstoffe wie Kohle oder Gas zur Wärmeerzeugung, Kernkraftwerke nutzen die in Uranatomen vorhandene Kernenergie zur Erzeugung von Wärmeenergie. Andererseits nutzen thermoelektrische Anlagen Sonnenstrahlung .

Die Sonnenstrahlen werden durch Spiegel in einem Empfänger konzentriert, der hohe Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius erreicht. Diese Wärmeenergie wird verwendet, um eine Flüssigkeit zu erwärmen und Dampf zu erzeugen. Der erzeugte Dampf, der einen hohen Druck hat, ermöglicht es einer Dampfturbine, sich zu bewegen. Gleichzeitig treibt diese Turbine einen Generator an, der für die Umwandlung mechanischer Energie in Elektrizität zuständig ist.

Energieeinsparungsgesetz

Wie das Energieerhaltungsgesetz ankündigt: In all diesen Prozessen wird Energie umgewandelt. Daher wird kein Strom erzeugt, sondern eine Folge von Energieumwandlungen:

  1. Zuallererst haben wir die innere Energie der Atome, aus denen die Sonne besteht.
  2. Sie werden in Kernfusionsreaktionen in Kernenergie umgewandelt .
  3. Energie wandert in Form von elektromagnetischer Energie zur Erde .
  4. Diese Energie wird durch Aufprall auf die Sonnenkollektoren in Wärmeenergie umgewandelt .
  5. Wärmeenergie wird dank Dampfturbinen in mechanische Energie umgewandelt .
  6. Schließlich wandelt ein Generator mechanische Energie in elektrische Energie um.

Mit welchen Techniken wird die Sonnenstrahlung konzentriert?

Es gibt verschiedene Arten von Konzentratoren, mit denen unterschiedliche Maximaltemperaturen mit ihren entsprechenden thermodynamischen Wirkungsgraden erzielt werden. Sie sind wie folgt:

  • Parabolischer zylindrischer Solarkonzentrator . Ein parabolischer zylindrischer Solarkonzentrator besteht aus einem linearen parabolischen Reflektor, der das Licht auf einen Empfänger konzentriert, der entlang der Brennlinie des Reflektors positioniert ist.
  • Kompakter linearer Fresnel-Reflektor . Fresnel-Reflektoren bestehen aus vielen dünnen, flachen Spiegelstreifen, die das Sonnenlicht auf Röhren fokussieren, in die die Arbeitsflüssigkeit gepumpt wird.
  • Stirling Disc . Eine Stirlingscheibe ist ein Reflektor, der der Sonne in zwei Achsen folgt. Insbesondere ist die Scheibe ein einzigartiger Parabolreflektor, der Licht in einem Empfänger konzentriert, der im Brennpunkt des Reflektors positioniert ist.
  • Zentrales Turm-Solarkraftwerk.  Ein zentrales Solarkraftwerk besteht aus einer Reihe von Reflektoren, die als Heliostaten bezeichnet werden und das Sonnenlicht auf einen in einem Turm installierten zentralen Empfänger konzentrieren. Da die relative Position der Sonne variiert, müssen Heliostaten in der Lage sein, sich durch Verfolgung auf zwei Achsen neu zu orientieren.

Was sind die Vor- und Nachteile dieser Technologie?

Solarthermische Kraftwerke haben wie alle Technologien Vor- und Nachteile:

Vorteile von Solarthermiekraftwerken

Der Hauptvorteil ist, dass der verwendete Brennstoff Sonnenstrahlung ist. Eine freie und unerschöpfliche Ressource. Aus diesem Grund gilt es als erneuerbare Energie. In Bezug auf fossile Energieanlagen verwenden sie keine fossilen Brennstoffe, emittieren daher keine Treibhausgase und tragen nicht zur Verschärfung des Problems des Klimawandels bei.

Nachteile der thermoelektrischen Solarenergie

Der Hauptnachteil liegt im Zeitplan und im Wetter, bei denen keine konstante Menge elektrischer Energie erzeugt werden kann. Anfangs konnten die ersten Anlagen nur während der Sonneneinstrahlung betrieben werden, heute ist es jedoch möglich, tagsüber Wärme zu speichern, um nachts Strom zu erzeugen.

Andererseits beinhaltet die Wartung dieser Einrichtungen die ständige Reinigung großer Oberflächen von Reflektoren. Aus diesem Grund ist der Verbrauch von Wasser und chemischen Produkten reichlich.

    Welchen Einfluss hat die Geographie auf solarthermoelektrische Anlagen?

    Konzentrierte Wärmeenergiesysteme bestehen immer aus Spiegeln und / oder Linsen, die direktes Sonnenlicht gruppieren, und einem Empfänger, der eine durch das gruppierte Licht erwärmte Flüssigkeit enthält.

    Der diffuse Teil des Sonnenlichts, dh der Teil des Lichts, der von Wolken und Partikeln in der Atmosphäre gestreut wird, kann nicht zusammengefasst werden und wird daher von diesem Systemtyp nicht verwendet. Solarthermische Anlagen eignen sich daher nur für Gebiete mit wenig Wolken.

    In den Niederlanden beispielsweise bestehen durchschnittlich 60% des Lichts aus diffusem Licht. Daher kann Solarthermie in den Niederlanden und in Flandern nicht genutzt werden, aber in den Tropen sowie in Südspanien, Italien und Griechenland gibt es ausreichend Solarenergie.

    Warum werden Solarparks nicht in Wüsten angelegt?

    Theoretisch können Spiegelkraftwerke in der Sahara in einem Gebiet von der Größe Frankreichs (1/5 der Sahara) den aktuellen globalen Energieverbrauch decken. In Europa halten jedoch zwei praktische Hindernisse die Anleger zurück:

    • Durch die Zusammenarbeit zwischen europäischen und nordafrikanischen Ländern sind die Investitionsrisiken in Nordafrika größer als in der EU.
    • Die Organisation der Stromübertragung zwischen den Kontinenten, obwohl es bereits Stromleitungen gibt.
    Autor:

    Erscheinungsdatum: 29. März 2017
    Geändert am: 12. April 2020