Thermodynamische Solarenergie ist eine Kombination aus aerothermischer und solarthermischer Energie. Dieses System nutzt Sonnenenergie und Wärmeenergie aus der Luft.
Thermodynamische Solarenergie ist ein System, das den Unterschied zwischen der Temperatur der Flüssigkeit, die in den thermodynamischen Paneelen zirkuliert, und der Umgebungstemperatur nutzt. Die Flüssigkeit, die in den Paneelen zirkuliert, ist eine Kühlflüssigkeit mit sehr niedriger Temperatur.
Was ist aerothermische Energie?
Die aerothermische Energie verwendet eine Wärmepumpe, um die Temperatur einer Kühlflüssigkeit zu senken und sie in thermischem Kontakt mit der Außenseite zirkulieren zu lassen.
Da die Temperaturdifferenz zur Umgebung sehr hoch ist, erfolgt nach den Gesetzen der Thermodynamik ein Wärmeübergang vom heißen Medium (Umgebung) zum kalten Medium (Kälteflüssigkeit).
Was ist Solarthermie?
Solarthermie basiert auf der Erwärmung des Kältemittels in einem geschlossenen Kreislauf durch Sonneneinstrahlung. Diese Flüssigkeit wird durch solarthermische Paneele zirkuliert, die Sonnenstrahlung einfangen und die Temperatur der Flüssigkeit erhöhen.
Wozu dient diese Solaranlage?
Die Hauptanwendung dieses Systems ist die Erzeugung von Warmwasser (ACS). Im Allgemeinen wird es in Einfamilienhäusern verwendet, kann aber auch in anderen industriellen Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Verwendung von Warmwasser erforderlich ist.
Vor- und Nachteile thermodynamischer Sonnenkollektoren
Der Hauptvorteil von thermodynamischen Solarmodulen besteht darin, dass Energie unter nahezu allen Bedingungen erzeugt werden kann. Voraussetzung ist, dass die Außentemperatur nicht niedriger ist als die Kühlmitteltemperatur.
Der Hauptnachteil besteht darin, dass der Stromverbrauch aufgrund der Notwendigkeit einer Wärmepumpe konstant ist.
Thermische Solarmodule sind nicht sehr teuer und haben eine Nutzungsdauer von mehr als 25 Jahren.
Wie funktioniert thermodynamische Solarenergie?
Eine Anlage besteht aus:
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Ein thermodynamisches Paneel, das versucht, die größtmögliche Wärmemenge aus der Umgebung aufzunehmen. Die Absorption erfolgt durch ein Kühlgas bei sehr niedriger Temperatur (ca. -4 °C).
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Eine Wärmepumpe mit einem Kompressor, der das Kältemittelgas von der Platte zu einem Expansionssystem befördert.
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Ein Akkumulator mit einer Spule, durch die das Kühlgas mit hoher Temperatur strömt, wodurch ein Wärmeaustausch entsteht und das Wasser für die spätere Verwendung erwärmt wird.
Unterschiede zwischen thermodynamischer und thermischer Solarenergie
Die thermodynamische Solarenergie ist ein System zur Erzeugung von Wärmeenergie, das komplizierter, aber vollständiger als die Solarthermie ist. Solarthermie fängt nur Wärme durch Sonnenenergie ein, während ein thermodynamisches System auch Wärme in der Umgebung nutzt, daher hat es mehr Elemente.
Andererseits hat die thermodynamische Solarenergie den Vorteil, dass sie nicht nur der Sonne, sondern auch der Umgebungsluft, Wind oder sogar Regenwasser Energie entziehen kann, also nicht so abhängig von einer sich ändernden Ressource ist wie die Sonne.
