Sonnenenergie - Technik.

« Sonnenkollektoren sind üblicherweise auf Dächern montiert.

Sie fangen Sonnenstrahlen z.

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auf einer Absorberplatte ein, in die von einem Wärmeträgermediumdurchflossene Rohre integriert sind oder die an ein solches geschlossenes Zirkulationssystem angeschlossen sind.

Das Trägermedium (Flüssigkeit oder Luft), das durch dieRohre strömt, wird durch Wärmeübertragung aufgeheizt.

Sonnenkollektoren haben eine oder mehrere transparente Deckplatten.

Eine Dämmung reduziert den Wärmeverlustund erhöht so die Energieausbeute.

Die Kollektoren haben in der Regel einen Wirkungsgrad zwischen 40 und 80 Prozent und heizen die Trägerflüssigkeit bis auf 82 °C auf(Niedertemperaturkollektoren).

Man unterscheidet Flachkollektoren, Vakuumröhrenkollektoren und Absorbermatten. Nutzung der SolarenergieWährend im Sommer die Blenden geschlossen sind und so ein kühlender Luftzug das Haus durchströmt, wird die kalte Außenluft imWinter bei geöffneten Blenden erwärmt.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Ein vollständiges Solarheizungs- oder Wassererwärmungssystem hat außer den Sonnenkollektoren noch eine Umwälzpumpe, einen Temperaturfühler, automatischeKontrollsysteme zur Aktivierung der Pumpe und einen Wärmespeicher.

Der Speicher kann durch eine zusätzliche Heizung unterstützt werden.

Als Trägermedien werden inSolarheizungen entweder Luft oder eine Flüssigkeit (Wasser oder eine Mischung aus Wasser und einem Frostschutzmittel) verwendet.

Ein unterirdischer oder gut isolierterTank dient als Energiespeicher, wobei Langzeitwärmespeicher die Energieausbeute zwischen warmen und kalten Zeiten ausgleichen.

Mit solchen Systemen lassen sichmehrere Gebäude zu einem Nahwärmenetz verbinden. Mit solarthermischen Anlagen werden auch Klimaanlagen betrieben.

Der entscheidende Vorteil ist hierbei, dass die Anlagen vor allem im Sommer gebraucht werden, wenndie Sonneneinstrahlung hoch ist. 3.2 Stromproduktion durch Sonnenenergie Zur Gewinnung von Strom stehen drei verschiedene Anlagentypen zur Verfügung: Solarthermische Kraftwerke, die indirekt über Dampfturbinen Strom erzeugen;Aufwindkraftwerke, die indirekt über Windturbinen Strom erzeugen sowiePhotovoltaikanlagen, die die Sonnenenergie direkt in Strom umwandeln. Der jeweilige Einsatzbereich dieser Anlagentypen hängt auch davon ab, ob die Sonnenenergie durch direkte Sonneneinstrahlung (z.

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Mittelmeergebiet) oder diffuseEinstrahlung (z.

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in den Tropen) zur Verfügung steht.

Von direkter Sonneneinstrahlung spricht man, wenn das Sonnenlicht ohne nennenswerte Streuung durch Substanzenin der Atmosphäre quasi auf direktem Weg von der Sonne auf die Solaranlage trifft.

Dagegen wird bei der diffusen Sonneneinstrahlung das Sonnenlicht durch Wasserdampf(z.

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Wolken, Nebel) oder durch andere Substanzen in der Atmosphäre gestreut und damit der Energiegehalt teilweise abgeschwächt, bevor es auf die Solaranlage fällt. 3.2. 1 Solarthermische Kraftwerke Die Nutzung der Sonnenenergie für die Stromproduktion in Kraftwerken setzt voraus, dass in einem Trägermedium deutlich höhere Temperaturen erreicht werden, als diesin Niedertemperaturkollektoren möglich ist.

Bei direkter Sonneneinstrahlung kommen Spiegelanlagen in Frage, bei denen Hohlspiegelsysteme die Sonnenstrahlen bündelnund auf einen Absorber lenken.

Hiermit lassen sich im Brennpunkt Temperaturen von bis zu 800 °C erreichen. Bei den solarthermischen Kraftwerken werden je nach Konstruktion des Spiegelsystems drei Typen unterschieden: (1) Bei den Parabolrinnen-Kraftwerken besteht der Spiegel aus einer parabolförmig gebogenen Rinne, in deren Brennlinie das Absorberrohr verläuft.

Der Spiegel kann überein oder zwei Achsen der Sonne nachgeführt werden.

Im Absorber wird eine Flüssigkeit erhitzt.

Wie in herkömmlichen Kraftwerken treibt der entstehende Dampf Turbinenan, die über Generatoren Strom erzeugen.

Dieser Anlagentyp wird meist in so genannten Solarfarmen aufgestellt. (2) In Solarturmkraftwerken reflektieren zahlreiche Hohlspiegel die Sonnenstrahlen und bündeln sie auf einen zentralen Strahlungsempfänger auf dem Solarturm.

Um dieStrahlungsenergie so effizient wie möglich einzufangen, werden die Spiegel mit so genannten Heliostaten computergesteuert dem Sonnenstand nachgeführt.

Auch bei denSolarturmkraftwerken wird im Absorber eine Flüssigkeit erhitzt und damit Dampf erzeugt, der Turbinen antreibt. (3) Bei den Dish-Stirling-Anlagen fängt ein großer, schüsselförmiger Hohlspiegel die Sonnenstrahlung auf und reflektiert sie fokussierend auf einen Stirlingmotor.

Dieserwandelt die thermische Energie direkt in mechanische Energie um.

Ein so angetriebener Generator erzeugt schließlich Strom. 3.2. 2 Aufwindkraftwerke Aufwindkraftwerke nutzen nicht den natürlichen Wind.

Sie erwärmen mit Hilfe der Sonnenstrahlung Luft, die seitlich in große Anlagen einströmt.

Die Luft steigt als Aufwinddurch einen hohen Kamin und treibt eine dort eingebaute Windturbine an.

Diese Technologie befindet sich noch im Versuchsstadium. 3.2. 3 Photovoltaik. »