Im Wettlauf um die Bekämpfung des Klimawandels und den Übergang zu einer nachhaltigen Energiezukunft sticht Solarthermie als erneuerbare und vielseitige Energiequelle hervor. Durch die Nutzung der reichlich vorhandenen Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung bietet diese Technologie innovative Lösungen für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Beheizung von Häusern und Schwimmbädern über die Stromversorgung industrieller Prozesse bis hin zur Stromerzeugung.
Im Gegensatz zu herkömmlichen, auf fossilen Brennstoffen basierenden Systemen reduziert Solarthermie den Ausstoß von Treibhausgasen, senkt die Energiekosten und trägt zur Energieunabhängigkeit bei. Seine Fähigkeit, Sonnenlicht direkt in Wärme umzuwandeln, macht es zu einer der effizientesten und umweltfreundlichsten Energielösungen, die heute verfügbar sind.
Während Regierungen und Industrien ehrgeizige globale Klimaziele erreichen wollen, ebnet die Solarthermietechnologie den Weg in eine sauberere, grünere Zukunft. Ganz gleich, ob es im Wohn-, Gewerbe- oder Industriebereich eingesetzt wird, das Potenzial, die Energienutzung zu revolutionieren, ist unbestreitbar.
Direkte solarthermische Anwendungen nutzen die Energie der Sonne, um direkt Wärme zu erzeugen, beispielsweise bei der Poolheizung oder bei Solarwarmwasserbereitern. Indirekte Anwendungen umfassen die Umwandlung von Solarenergie in eine andere Form, beispielsweise die Stromerzeugung mithilfe von CSP-Anlagen (Concentrated Solar Power).
Um die Vielseitigkeit der Solarthermie besser zu verstehen, schauen wir uns einige Beispiele für direkte und indirekte Anwendungen an.
1. Stromerzeugung
Konzentrierte Solarkraftwerke (CSP) sind eine Art Wärmekraftwerk, das Strom erzeugt. Diese Systeme verwenden Spiegel oder Linsen (z. B. Parabolrinnen oder Solartürme), um das Sonnenlicht zu konzentrieren und so hohe Temperaturen zur Dampferzeugung zu erzeugen. Dieser Dampf treibt Turbinen an, die an elektrische Generatoren angeschlossen sind, und wandelt Sonnenstrahlung in Wärmeenergie, dann in mechanische Energie und schließlich in Elektrizität um.
Um eine ausreichend hohe Temperatur zu erreichen, werden zahlreiche Solarkonzentratoren wie Parabolrinnen und Solaröfen eingesetzt. Die Sonnenstrahlung wird in einem Kraftwerksturm konzentriert, wo thermische Energie Dampf erzeugt.
CSP fungiert als Alternative zu Photovoltaik (PV)-Solarmodulen und bietet eine erneuerbare Möglichkeit, Energie in großem Maßstab zu erzeugen. Daher handelt es sich um ein Beispiel für eine indirekte solarthermische Anwendung.
2. Poolheizung
Durch Erhitzen des Wassers auf Werte unterhalb des Siedepunkts können schwarze Kollektoren zur thermischen Absorption der Sonnenstrahlung eingesetzt werden. Es wäre ein klares Beispiel für eine direkte solarthermische Anwendung.
Das Beheizen eines Pools kann eine große Menge Energie verbrauchen. Darüber hinaus ist es in einigen Ländern nicht erlaubt, mit nicht erneuerbarer Energie zu heizen. Energieeffiziente Poolheizungen können die Heizung und Energieeffizienz Ihres Pools verbessern.
3. Solar-Fußbodenheizung
Eine solare Fußbodenheizung ist eine Form der Solarheizung. Es besteht aus einem elektrischen Widerstand, der auf ein Netz geklebt ist, das unter den Fliesen oder anderen Bodenbelägen platziert wird.
Solarthermische Anlagen können durch die Erwärmung von Wasser Energie für Fußbodenheizungen bereitstellen.
Ein Vorteil dieses Systems besteht darin, dass die Temperatur der Flüssigkeit nicht so hoch sein muss, sodass die Temperatur gleichmäßiger verteilt wird. Diese Eigenschaft macht Solarthermie zu einer nahezu perfekten Technologie zur Erwärmung dieses Wassers.
Das Heizsystem des Heizkreises ist das gleiche wie bei der Warmwasserbereitung. Dieselben Sonnenkollektoren, die außerhalb des Hauses installiert sind, ermöglichen uns eine maximale Energienutzung.
Sonnenkollektoren wandeln Sonnenenergie in Wärmeenergie um, die eine Wärmeübertragungsflüssigkeit sein kann. Die Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert durch den Heizkreislauf. Dadurch wird durch die Nutzung von Solarthermie Energie gespart und die Stromrechnung gesenkt.
Wenn die Solaranlage nicht ausreichend Raumheizung liefern kann, sorgt ein Hilfs- oder Backup-System für zusätzliche Wärme.
4. Produktion von Warmwasser (Warmwasser)
Warmwasser (Warmwasser) ist das Wasser, das wir zu Hause nutzen. Für diesen Vorschlag muss das Wasser nicht übermäßig heiß sein. So können wir schnell aufheizbare Flachkollektoren auf dem Dach und Wärmetauscher einsetzen. Aufgrund ihrer Form können Glasröhren dem Umgebungsluftdruck besser standhalten.
Die zum Erhitzen eines Liters Wasser benötigte Zeit ist länger als die Zeit, die zum Verbrauch benötigt wird. Daher können wir es nicht gleichzeitig mit dem Bedarf erhitzen. Um dieses Problem zu lösen, können wir Energiespeichersysteme nutzen.
In kleinen Häusern sieht man häufig Solarkollektoren. Die Funktion dieser Solarmodule besteht darin, Warmwasser für den Hausgebrauch oder zum Heizen zu erhitzen. Es handelt sich in der Regel um Unterstützungssysteme, die jedoch erhebliche finanzielle Einsparungen ermöglichen.
Was ist ein Solarkollektor?
Ein Sonnenkollektor ist ein Wärmetauscher, der direktes und diffuses Sonnenlicht in Wärme umwandelt.
Das erhitzte Wasser wird durch die Rohre gepumpt und seine Wärme wird in einem isolierten Speicherbehälter – dem Boiler – gespeichert.
Wenn die Temperatur der Rohre höher ist als die des Kessels, schaltet eine Steuereinheit die Pumpe ein.
Auf diese Weise wird der Solarkollektor mit kaltem Wasser aus dem Boiler gekühlt und anschließend wird der Boiler mit heißem Wasser aus den Solarkollektoren erwärmt. Nach einiger Zeit, wenn der Solarkollektor und der Warmwasserbereiter nahezu die gleiche Temperatur haben, schaltet die Steuereinheit die Pumpe ab.
5. Solarthermische Energie zur Kühlung, Kühlung und Klimatisierung.
Aus Wärme Kälte zu gewinnen, ist paradox, aber dank der Absorptionskühlungstechnik ist es möglich.
Die in diesen Anlagen eingesetzte Technologie, die Absorptionskälte, basiert auf der Aufnahme von Wärme aus bestimmten Stoffpaaren. Seine Funktionsweise basiert auf physikalisch-chemischen Reaktionen zwischen einem Kältemittel und einem Absorptionsmittel. Die Aktivierung erfolgt durch thermische Energie – im Fall der Sonnenenergie durch heißes Wasser.
Der Betrieb jeder Absorptionskältemaschine basiert auf drei elementaren physikalischen Phänomenen:
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Wenn eine Flüssigkeit verdampft, nimmt sie Wärme auf, und wenn sie kondensiert, gibt sie Wärme ab.
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Die Siedetemperatur einer Flüssigkeit variiert je nach Druck; Mit abnehmendem Druck sinkt die Siedetemperatur.
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Es gibt Paare von Chemikalien, die eine besondere Affinität dazu haben, sich gegenseitig aufzulösen.
6. Solarenergie in der Landwirtschaft
Für die landwirtschaftliche Produktion und Verarbeitung ist Solarenergie eine entscheidende Energiequelle, insbesondere zum Trocknen, Heizen und Kühlen.
Vor allem in tropischen und subtropischen Regionen verderben bis zu 70 Prozent der landwirtschaftlichen Produkte beim traditionellen Trocknungsprozess an der frischen Luft.
Kühlung und Kühlung sind in landwirtschaftlichen Prozessen unerlässlich. Dies ist im Allgemeinen ein energieintensiver Prozess. Solarbetriebene Kühlung stellt eine entscheidende Chance für saubere Energie dar, insbesondere in ländlichen Gebieten ohne Zugang zum nationalen Stromnetz und anderen Prozessoren.
7. Solarwärme für industrielle Prozesse
Solarthermische Anlagen (STS) können einen großen Wärmebedarf in industriellen Prozessen decken.
In entwickelten Volkswirtschaften kann Solarthermie technisch etwa die Hälfte dieses Energieverbrauchs durch die Bereitstellung von Warmwasser und Dampf decken.
In einigen Branchen kann Solarthermie Wärme verarbeiten, um heiße Luft und heißes Wasser zu erzeugen. Beispiele für Branchen, die Solarthermie nutzen, sind die Textil-, Ziegel- und Lebensmittelindustrie.
8. Effiziente thermische Entsalzung mit Solarenergie
Derzeit laufen zahlreiche Projekte zur solaren Entsalzung. Mit dieser Lösung können Sie die Betriebskosten senken und den Ausstoß von Treibhausgasen reduzieren.
Diese Systeme könnten trockene Küstengebiete versorgen. Es richtet sich an Bevölkerungsgruppen außerhalb des herkömmlichen Vertriebsnetzes. Ziel dieses Systems ist es, eine effiziente und kostengünstige Wasserquelle bereitzustellen.
Das System nutzt mehrere Schichten flacher Solarverdampfer und Kondensatoren, die vertikal ausgerichtet und mit einer transparenten Isolierung abgedeckt sind.