Verstehen Sie alles über die Funktionsweise der Solarthermie, die Variationen und Merkmale der Systemtypen
Brasilien ist in Bezug auf Hitzschlag ein privilegiertes Land, da es in der tropischen und äquatorialen Zone liegt und ungefähr acht Stunden direktes Sonnenlicht pro Tag hat (basierend auf einem Jahresdurchschnitt). Aus diesem Grund ist es ein ausgezeichneter Markt für die Solar-Photovoltaikanlage und für die solare Warmwasserbereitung mit Sonnenstrahlung (Solarthermie).
Im Gegensatz zur Photovoltaik-Solarenergie, deren Arbeitsprinzip die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie ist, ist Solarthermie eine Technologie, die die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie ermöglicht und daraus die Warmwasserbereitung in Systemen ermöglicht Wohnen, Bauen und Gewerbe.
Die Umwandlung elektromagnetischer Strahlung von der Sonne in Wärmeenergie erfolgt durch Sonnenkollektoren (oder Paneele).
Es gibt verschiedene Arten von Kollektoren mit unterschiedlicher Energieumwandlungseffizienz. Für jeden Zweck gibt es einen geeigneteren Sammlertyp, wie im folgenden Bild zu sehen ist:
Bild: aquakent
Wie Sie auf dem Bild sehen können, sind Solarthermie-Systeme vielseitig einsetzbar und können zur Warmwasserversorgung für verschiedene Funktionen wie Poolheizung, Zentralheizungsunterstützung, Badewasser und Industrie verwendet werden. Auf diese Weise trägt es zu maximalen Energieeinsparungen bei der Warmwasserbereitung bei.
Wie es funktioniert?
Die Oberfläche der Paneele hat Rippen aus Kupfer oder Aluminium, die üblicherweise eine dunkle Farbe haben, um die Sonnenstrahlung besser zu absorbieren. Somit erfassen diese Rippen diese Strahlung und wandeln sie dann in Wärme um. Die Wärme wird dann von der in den Paneelen vorhandenen Flüssigkeit absorbiert, die dann durch Pumpen durch isolierte Rohre transportiert wird, bis sie den Warmwasserspeicher (Wärmespeicher oder Kessel) erreicht.
Der Warmwasserspeicher besteht aus Isoliermaterial, das das Abkühlen des Wassers verhindert und die Zufuhr von Warmwasser auch in sonnenlosen Zeiten wie nachts ermöglicht.
Bild: Soletrol (angepasst)
Es gibt auch ein Zusatzheizsystem (das elektrisch oder gasförmig sein kann), das sicherstellt, dass heißes Wasser vorhanden ist, auch wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht, um es vollständig zu erwärmen.
Komponenten
Im Allgemeinen besteht das solarthermische Energiesystem aus folgenden Elementen:
Sonnenkollektor
Dies können ein oder mehrere Paneele sein, die die einfallende Sonnenstrahlung in Wärmeenergie umwandeln.
Solarspeicher (Wärmespeicher)
Tank, der heißes Wasser reserviert, bis es für den Gebrauch benötigt wird. Die Größe des Tanks muss mit den Bedürfnissen des Wohnsitzes vereinbar sein.
Hydraulikkreis
Rohrleitungen, Umwälzpumpen und Ventile.
Zirkulationsgruppe
Es ist Teil des Hydraulikkreislaufs und hat die Funktion, die thermische Flüssigkeit durch die Rohre zu zirkulieren, die das Solarpanel mit dem Speicherbehälter verbinden.
Kontrollzentrum
Steuerungs- und Regelungselemente, die das ordnungsgemäße Funktionieren des Systems gewährleisten.
Energieunterstützung
Komplementäre Heizsysteme, die nur dann aktiviert werden, wenn die Strahlung auf den Paneelen nicht ausreicht, um das Wasser vollständig zu erwärmen.
Sammler
Wie im Bild über die Anwendbarkeit der Kollektoren zu sehen war, gibt es mehr als einen Kollektortyp, und diese Variationen weisen je nach Verwendungszweck unterschiedliche Wirkungsgrade auf. Lassen Sie uns dann die Hauptunterschiede zwischen offenen Flachkollektoren, geschlossenen Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren sehen:
Geschlossene und offene Flachkollektoren
Die Hauptkomponenten eines geschlossenen Flachkollektors sind:
- Außengehäuse: normalerweise aus Aluminium. Es hat die Funktion, die anderen Komponenten zu unterstützen.
- Wärmedämmung: Ihre Funktion besteht darin, Wärmeverluste an die Umwelt zu minimieren, die normalerweise aus Glaswolle oder Stein oder Polyurethanschaum bestehen.
- Flöte: miteinander verbundene Rohre, durch die Wasser in den Kollektor fließen kann, normalerweise aus Kupfer.
- Flossen: verantwortlich für die Absorption und Übertragung von Sonnenenergie auf Wasser. Sie bestehen aus Aluminium oder Kupfer und sind mattschwarz lackiert, um die Absorption von Strahlung zu erhöhen.
- Abdeckung: In der Regel Glas, Polycarbonat oder Acryl, das den Durchgang von Sonnenstrahlung ermöglicht und den Wärmeverlust minimiert.
Der Hauptunterschied zwischen dem geschlossenen und dem offenen Flachkollektor besteht darin, dass der offene Kollektor keine externe Box, Abdeckung und Wärmeisolierung hat und das Wasser weniger effizient auf höhere Temperaturen erwärmt.
Bild: Solar Energy Sphere / Dasol
Rohrvakuumsammler
Rohrvakuumkollektoren bestehen aus folgenden Hauptkomponenten:
- Rohre: Dies sind im Allgemeinen zwei konzentrische Glasröhren, durch die Wasser fließt. Zwischen dem Inneren und dem Äußeren befindet sich eine Vakuumschicht, die für die Minimierung der Wärmeverluste verantwortlich ist.
- Kopf: Die Röhren werden in den Kopf eingeführt, wo das Wasser fließt. Es kann aus Stahl, Aluminium oder Kupfer bestehen und mit einem wärmeisolierenden Material beschichtet sein.
- Struktur: Dadurch werden die Röhren in der richtigen Position gehalten, um Sonnenenergie einzufangen, und am Kopf befestigt.
Bild: Sonnenenergiekugel
Verkehr
Es gibt auch zwei Varianten von Solarthermie-Systemen, die sich durch die Art und Weise unterscheiden, wie Wasser im System zirkuliert: das System mit Thermosiphon-Zirkulation und das System mit Zwangszirkulation.
Thermosiphon-Zirkulation
Diese Art von System nutzt die Physik, um die Wasserzirkulation kostenlos zu fördern, dh es nutzt die Thermodynamik und die Schwerkraft, die dazu führen, dass heißes Wasser auf natürliche Weise zum Reservoir aufsteigt und kaltes Wasser abfällt das Solarpanel.
Systeme mit Thermosiphon-Zirkulation erfordern daher keine elektrischen Pumpen und sind daher billiger und einfacher zu installieren. In einigen Fällen kann es weniger effizient sein als eine Zwangsumwälzung, zusätzlich dazu, dass das Reservoir notwendigerweise über den Platten positioniert werden muss.
Zwangsumlauf
Zwangsumlaufsysteme verfügen im Allgemeinen über einen von den Paneelen getrennten Wassertank, sodass der Tank auf Bodenhöhe positioniert werden kann und in jedem Raum des Hauses installiert werden kann, während die Paneele normalerweise auf den Dächern installiert werden. Im Gegensatz zu Thermosiphon-Zirkulationssystemen benötigen Zwangsumlaufsysteme Wasserpumpen, die elektronisch gesteuert werden.
Installation
Bei der Installation von Solarthermie-Systemen müssen einige Punkte berücksichtigt werden:
- Der Installationsort muss sicher sein, dh die Komponenten müssen an einem Ort installiert werden, zu dem Menschen und Tiere keinen einfachen Zugang haben. Sie müssen im Allgemeinen auf den Dächern (auf dem Dach) installiert werden.
- Es ist ratsam, die Paneele nicht an Orten mit vollständiger und / oder teilweiser Schattierung zu installieren.
- Die Paneele müssen so nah wie möglich am Verbrauchsort installiert werden.
Bildquelle: Soletrol
Die Amortisationszeit für Investitionen in Solarthermie variiert in der Regel in einem Intervall von 18 bis 36 Monaten. Die Nutzungsdauer eines Solarheizgeräts wird auf rund 240 Monate geschätzt, was das System sehr vorteilhaft und wirtschaftlich macht.
Da das System nur wenig oder häufig keine elektrische Energie zum Erhitzen von Wasser benötigt, ist es wirtschaftlich und umweltfreundlich, da es keinen Abfall über die Platten hinaus erzeugt und keine Umweltschäden verursacht. Es ist auch in Brasilien und in der Welt vielversprechend, da es nur minimale Umweltauswirkungen verursacht und den CO2-Fußabdruck der Verbraucher verringert, die ihre Emissionen minimieren, indem sie sich für einen Weg entscheiden, heißes Wasser durch Reduzierung des Stromverbrauchs zu erhalten.
Das von Soletrol erstellte Video zeigt das Funktionsprinzip von Solarthermie und Solarkollektoren.
Informationen zur Installation der Solar-Photovoltaikanlage finden Sie in unserer Installationsanleitung. Sie enthält jedoch nur Anleitungen zur Installation der Energie-Photovoltaikanlage und nicht der thermischen Anlage, die in diesem Artikel erläutert wird.
