Wie gelingt die solarthermische Nutzung?
Eine Nachricht hinterlassen
Die grundlegende Quelle der Solarthermie besteht darin, Sonnenstrahlungsenergie zu sammeln und sie durch harmlose Wechselwirkung zur Nutzung in Wärmeenergie umzuwandeln.
Die am häufigsten verwendeten Solarenergiesammelgeräte sind hauptsächlich Flachkollektoren, Vakuumröhrenkollektoren und Fokussierungskollektoren. Üblicherweise wird die solarthermische Nutzung entsprechend den verschiedenen erreichbaren Temperaturen und Nutzungen in Niedertemperaturnutzung (weniger als 200 Grad), Mitteltemperaturnutzung (200–800 Grad) und Hochtemperaturnutzung (mehr als 800 Grad) unterteilt Grad ).
Derzeit umfasst die Niedertemperaturnutzung hauptsächlich Solarwarmwasserbereiter, Solartrockner, Solardestillerien, Solarräume, Solargewächshäuser, Solarklima-Kühlsysteme usw.; Die Mitteltemperaturnutzung umfasst hauptsächlich Solarkocher, solarthermische Stromerzeugungs- und -sammelgeräte usw.; Die Hochtemperaturnutzung umfasst hauptsächlich Hochtemperatur-Solaröfen usw. Im Folgenden werden kurz einige Hauptmethoden der solarthermischen Nutzung vorgestellt.
① Direkte Nutzung der Solarthermie. Unter Solarkollektoren versteht man vor allem Solarwarmwasserbereiter, die am häufigsten zur solarthermischen Nutzung eingesetzt werden. Sein Grundprinzip besteht darin, Sonnenstrahlungsenergie zu sammeln und sie durch Wechselwirkung mit Materie in Wärmeenergie für Produktion und Leben umzuwandeln. Die Entwicklung von Solarwarmwasserbereitern hat vier Generationen durchlaufen: Sonnentrocknungstyp, Flachplattentyp, Glasvakuumröhrentyp und Wärmerohr-Vakuumröhrentyp.
②Solarthermische Stromerzeugung. Die solarthermische Stromerzeugung, auch solarthermische Stromerzeugung genannt, ist einer der Forschungsschwerpunkte von Ländern auf der ganzen Welt im Bereich der Solarenergienutzung. Das Prinzip der solarthermischen Stromerzeugung ist sehr einfach: Mithilfe von Sonnenkollektoren werden die durch Sonneneinstrahlung erzeugten hohen Temperaturen gesammelt, um herkömmliche Heizkessel zu ersetzen oder Stirlinggeneratoren zur Stromerzeugung anzutreiben.
Im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken haben solarthermische Kraftwerke zwei große Vorteile: Der gesamte Stromerzeugungsprozess ist sauber und es gibt keinen CO2-Ausstoß; Es nutzt Solarenergie und erfordert keine Treibstoffkosten. Die solarthermische Stromerzeugung stellt hohe Anforderungen an die Temperatur der Wärmesammlung. Daher ist es im Allgemeinen erforderlich, fokussierende Kollektoren zu verwenden, um die Lichtenergieflussdichte zu erhöhen.
Derzeit gibt es drei Haupttypen solarthermischer Stromerzeugungssysteme: Troglinien-Fokussierungssystem, Turmsystem und Tellersystem. Das Rinnensystem verwendet Parabolrinnenreflektoren, um das Sonnenlicht auf einen rohrförmigen Receiver zu bündeln und das Wärmeübertragungsmedium im Rohr zu erhitzen, um Dampf zu erzeugen, der herkömmliche Dampfturbinen zur Stromerzeugung antreibt. Das Turmsystem verwendet einen Heliostat, der die Sonne unabhängig nachführt, um das Sonnenlicht auf einen Empfänger zu bündeln, der oben am Turm befestigt ist, um sehr hohe Temperaturen zu erzeugen. Das Dish-System ist ein Parabolreflektor, der aus vielen Spiegeln besteht. Der Empfänger steht im Brennpunkt der Parabel. Das Wärmeträgermedium im Empfänger wird auf etwa 750 Grad erhitzt und treibt den Motor zur Stromerzeugung an.
Solar-Photovoltaik-Stromerzeugung
Die solare Photovoltaik-Stromerzeugung ist eine neue Art der Stromerzeugungsmethode, die den photovoltaischen Effekt von Solarzellen-Halbleitermaterialien nutzt, um Sonnenstrahlungsenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Es gibt zwei Stromerzeugungssysteme: den unabhängigen Betrieb und den netzgekoppelten Betrieb. Unabhängige Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme benötigen Batterien als Energiespeicher. Sie werden hauptsächlich in abgelegenen Gebieten ohne Stromnetz und in Gebieten mit verstreuter Bevölkerung eingesetzt. Die Kosten für das gesamte System sind sehr hoch. In Gebieten mit öffentlichen Stromnetzen werden Photovoltaik-Stromerzeugungsanlagen an das Stromnetz angeschlossen und parallel betrieben, wodurch Batterien geschont werden können. Dies senkt nicht nur die Kosten erheblich, sondern führt auch zu einer höheren Effizienz der Stromerzeugung und einer besseren Umweltschutzleistung.
Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: Solarzellenmodulen, Controllern und Wechselrichtern.
Unter ihnen ist das Solarzellenmodul der Kernbestandteil des gesamten Stromerzeugungssystems und gleichzeitig der wertvollste Teil des Solarstromerzeugungssystems. Seine Funktion besteht darin, Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln oder zur Speicherung an die Batterie zu senden. Die Qualität und die Kosten des Solarmoduls bestimmen direkt die Qualität und die Kosten des gesamten Systems. Die Funktion des Solarreglers besteht darin, den Betriebszustand des gesamten Systems zu steuern und die Batterie vor Überladung und Tiefentladung zu schützen. An Orten mit großen Temperaturunterschieden sollte ein qualifizierter Regler auch über die Funktion des Temperaturausgleichs verfügen. Darüber hinaus gehören lichtgesteuerte Schalter und zeitgesteuerte Schaltleuchten zu den gängigen Funktionen der Steuerung.
Die Hauptfunktion des Wechselrichters besteht darin, den von der Solarenergie direkt abgegebenen Niederspannungs-Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umzuwandeln.
Solarzellen sind der Grundbestandteil des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems und die Quelle seiner Stromerzeugung. Das Prinzip besteht darin, dass unter Einstrahlung von Sonnenlicht in bestimmten Halbleitern freie Ladungen erzeugt werden. Diese freien Ladungen bewegen sich und sammeln sich gerichtet an und erzeugen eine bestimmte elektromotorische Kraft, die den externen Stromkreis mit Strom versorgen kann. Dieses Phänomen wird als Photovoltaik-Effekt oder Photovoltaik-Effekt bezeichnet und ist die physikalische Grundlage für die Herstellung von Solarzellen.
Als Kern der gesamten Solar-Photovoltaik-Industriekette umfassen kommerzielle Solarzellen hauptsächlich die folgenden Typen: monokristalline Siliziumzellen, polykristalline Siliziumzellen, amorphe Siliziumzellen, Cadmiumtelluridzellen, Kupfer-Indiumselenid-Zellen usw. Derzeit werden polykristalline Siliziumdünnfilme und -zellen verwendet Auch organische Solarzellen werden untersucht. Im Hinblick auf praktische Anwendungen sind jedoch immer noch Dünnschichttechnologien wie monokristallines Silizium, polykristallines Silizium und amorphes Silizium die wichtigsten.
Solare Wasserstoffproduktion
Wasserstoff ist ein sekundärer Energieträger und gleichzeitig ein neuer Energieträger. Es ist sauber und ungiftig, belastet die Umwelt nicht und ist vielseitig einsetzbar. Zu den Methoden zur Nutzung von Sonnenenergie zur Zersetzung von Wasser zur Herstellung von Wasserstoff gehören derzeit: solarthermische Zersetzung von Wasser zur Herstellung von Wasserstoff, Solarstromerzeugung und Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von Wasserstoff, photokatalytische Photolyse von Wasser zur Herstellung von Wasserstoff, solare Biowasserstoffproduktion usw .
Solargebäude
Die Nutzung von Solarenergie für Stromversorgung, Heizung, Kühlung und Beleuchtung, sogenannte Solar-Gebäude mit umfassender Nutzung, ist eine neue Entwicklungsrichtung für die Nutzung von Solarenergie.
Die Entwicklung von Solargebäuden kann grob in drei Phasen unterteilt werden: Die erste Phase ist das „Passiv-Solarhaus“, ein Gebäude, das Sonnenenergie vollständig durch Struktur, Ausrichtung, Anordnung und Anwendung der entsprechenden Materialien sammelt, speichert und verteilt; die zweite Stufe ist das „aktive Solarhaus“, ein Gebäude mit Sonnenkollektoren, Windregulierung und Heizsystem; Die dritte Stufe besteht darin, Solarzellen hinzuzufügen, um Gebäude zu heizen, zu klimatisieren, zu beleuchten und mit Strom zu versorgen. Das Haus, das diese Anforderungen vollständig erfüllen kann, wird „Nullenergiehaus“ genannt und seine typische Anwendung ist die Photovoltaik-Gebäudeintegration.
Photovoltaische Gebäudeintegration (BIPV) ist eine perfekte Kombination aus Solarphotovoltaik und Architektur und gehört zu einer Art dezentraler Stromerzeugung.
Andere Formen der Solarenergienutzung
① Solarauto. Solarautos nutzen Solarzellen, um Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln, und nutzen die elektrische Energie als Antriebsenergie für das Fahrzeug.
② Solare Entsalzung. Im Vergleich zum bestehenden Entsalzungssystem hat das solare Entsalzungssystem viele Vorteile: Es kann unabhängig betrieben werden, ist nicht durch Dampf, Elektrizität und andere Bedingungen eingeschränkt, ist schadstofffrei, hat einen geringen Energieverbrauch, geringe Emissionen, einen sicheren Betrieb, ist stabil und zuverlässig und hat einen hervorragenden Anwendungswert; flexibler Produktionsmaßstab, gute Anpassungsfähigkeit, relativ geringe Investition und niedrige Kosten.
