Konz. Solarth. (Linienkonz., Punktkonz., Kraftwerkskonz., Speicher) Flashcards
Nenne vier Systeme der konzentrierenden Solarthermie und skizziere diese!
Solarturm
Parabolrinnenkollektor (bzw. -Spiegel)
Parabolkollektor (bzw. -Spiegel)
Linear-Fresnal-Kollektor
Skizze slide 3
Was ist ein wesentlicher Unterschied hinsichtlich des Anwendungsbereiches von nicht-konzentrierender Solarthermie und konzentrierender Solarthermie?
Nicht-konzentrierende Solarthermie wird hauptsächlich für Wärmzwecke eingesetzt.
Die konzentrierende Solarthermie hauptsätzlich zur Strombereitstellung
Konzentrierende Solarthermie
Beschreibe das allgemeine Prinzip durch eine Skizze.
-> Wie berechnet sich der Konzentrationsfaktor C?
Skizze siehe slide 4!
C = AsubK / AsubR
Mit:
AsubK: Fläche des Konzentrator
AsubR: Fläche des Receivers
(häufig aber eher Reflektion am Konzentrator (Spiegel))
Konzentrierende Solarthermie
Bei höheren Konzentrationsfaktoren C werden höhere theoretische Absorbertemperaturen erreicht.
-> siehe slide 5
…
Bei der konzentrierenden Solarthermie können die Systeme wie unterteilt werden? (2) Nenne jeweils zwei Beispiele!
Linienkonzentratoren
-> Parabolrinnenkollektor
-> Linear-Fresnel-Kollektor
Punktkonzentratoren
-> Paraboloide (bzw. Solar dish)
-> Solarturm
Linienkonzentratoren
- Parabolrinnenkollektor
- Linear-Fresnel-Kollektor
Punktkonzentratoren
- Paraboloide (bzw. Solar dish)
- Solarturm
Welche Konzentrationsfaktoren liegen circa vor jeweils?
Linienkonzentratoren:
- Parabolrinnenkollektor
-> C = 15-90 - Linear-Fresnel-Kollektor
-> C = 10-80
Punktkonzentratoren:
- Paraboloide (bzw. Solar dish)
-> 100-1000 - Solarturm
-> 100-1500
Linienkonzentratoren und Punktkonzentratoren
Welche weisen üblicherweise höhere Konzentrationsfaktoren (C) auf?
die Punktkonzentratoren(!)
Linienkollektoren
-> siehe slide 9 an!
…
Nenne Komponenten bei der Parabolrinne! (8)
Parabolreflektor
Absorberleitung
Metallgerüst
Sonnennachführungssystem
Fahrsystem
Rohrverbindungen
Fundament
Wärmeübertragendes Fluid
Linienkollektoren: Parabolrinne
Der Solarkollektor rotiert entlang seiner Achse gemäß was?
der Sonne
-> siehe slide 11
Parabolreflektoren und Metallgerüste
1) Was für ein Glas wird verwendet?
2) Was stellt eine Herausforderung dar?
1) teures Glas mit sehr fragilen, speziellen Beschichtungen
2) Entwicklung von immer leichteren und günstigeren Reflektoren
-> Wichtig: Erhaltung hoher solarer Übertragungswerte
Parabolreflektoren und Metallgerüste
Struktur: aus Metall, Forschung mit Plastik, Kohlefasern,…
Bereitstellung der Stabilität für den Kollektor, um den ?(1)? gering zu halten
Trägerkonstruktion: ?(2)?
(1) optischen Fehler
(2) Torque box (torque-Drehmoment)
Konstruktion: Parameter zur Kollektorinstallation
Welcher Hauptparameter muss bei der Kollektorinstallation beachtet werden?
Widerstandsfähigkeit gegen hohe Windstärken
(normale Nutzung bis Windstärken von 60 km/h)
(bei Windstärken bis zu 120 km/h wird eine Stauposition eingenommen)
Absorberleitungen (Parabolrinne und Fresnel)
Metallröhre mit ?(1)?, Nutzung von ?(2)?, niedrige ?(3)? im IR Spektrum
Umgeben von ?(4)?, um Wärme- und Konvektionsverluste zu vermeiden.
-> Wärmeübertragung durch ?(5)?
?(6)?: reaktives Material zur Vakuumreinhaltung: Entfernung von Gaspartikeln, oft mit Angaben zur Vakuumzusammensetzung
-> siehe slide 15!
(1) selektiver Beschichtung
(2) sichtbarem bis Infrarotspektrum
(3) Emissionen
(4) Vakuumröhren
(5) Strahlung
(6) Getter
Absorberleitungen (Parabolrinne und Fresnel)
Beschrifte Abbildungen auf slide 15!!
…
Welches Arbeitsmedium wird meist für linienfokussierende Systeme eingesetzt und welche Charakteristika weist es auf?
Wärmeübertragung durch Fluide im Absorber
-> meist synthetisches thermisches Öl:
Therminol VP-1 für Temperaturen zwischen 200 - 380°C
Charakteristika:
- gute Wärmeübertragung
- stabile chem. Eigens.
- meistens flüssig genutzt
- niedrige Viskosität (bei 120-400°C)
- giftig und brennbar
Welche Arbeitsfluide für linienfokussierende Systeme befinden sich in der Entwicklung oder werden erprobt? (3)
Salzschmelze
Wasser
Gas
-> jeweilige Vor- und Nachteile siehe slide 18!!
Arbeitsfluide für linienfokussierende Systeme in der Entwicklung oder Erprobung:
Nenne zu jedem einen Vor- und einen Nachteil!
1) Salzschmelze
2) Wasser
3) Gas
1) Salzschmelze
-> Vorteil, z.B.: sehr effizienter Wärmetauscher
-> Nachteil, z.B.: sehr komplexe Konstruktion notw.
2) Wasser
-> Vorteil, z.B.: einfacher Kraftwerksaufbau
-> Nachteil, z.B.: komplexere Kontrolle
3) Gas
-> Vorteil, z.B.: verstärkter thermischer Speicher
-> Nachteil, z.B.: komplexe Kontrolle
Parabolrinnenkollektor: Wartung und Reinigung
Was muss hinsichtlich der Reinigung beachtet werden? (2)
Braucht speziell angepasstes Auto zur Reinigung
hoher Bedarf an destilliertem Wasser
Verluste an der Parabolrinne
-> siehe slide 20-22!
…
Parabolrinnenkollektoren: Kollektorwirkungsgrade
-> siehe slide 24!
..
Dimensionierung eines Solarfeldes
Definition der geforderten Designcharakteristika eines Feldes (Kollektororientierung, DIN, thermische Outputmenge, Datum und Zeit,…)
Die Rohrkonstruktion soll was minimieren? (3)
die Rohrlänge (kostentechnisch)
thermische Verluste
Druckabfall (Ventile benötigt)
Dimensionierung eines Solarfeldes
Definition der geforderten Designcharakteristika eines Feldes (Kollektororientierung, DIN, thermische Outputmenge, Datum und Zeit,…)
Die Rohrkonstruktion soll was minimieren? (3)
die Rohrlänge (kostentechnisch)
thermische Verluste
Druckabfall (Ventile benötigt)
Dimensionierung eines Solarfeldes
Welche unterschiedlichen Designs gibt es? (3) Nenne zu jedem jeweils einen Vor- und einen Nachteil!
Direkter Rückfluss
-> Vorteil: geringere therm. Verluste
-> Nachteil: hohe Druckunterschiede (störanfälliger)
Inverser Rückfluss
-> Vorteil: konstante Druckänderungen (weniger störanfällig
-> Nachteile: höhere thermische Verluste
Zentrale Einspeisung
-> Vorteil: kürzere Rohrlängen
-> Nachteil: hohe Druckänderung (störanfälliger)
-> siehe Abbildungen slide 23 (25)
Erkläre das Konzept des Linear-Fresnel-Kollektors.
Skizziere ihn auch!
Einachsige Sonnennachführung
Nutzung von flachen Spiegeln mit unabhängigen Bewegungsmöglichkeiten zur linearen Fokussierung
Skizze slide 3!
Optischer Wirkungsgrad des Linear Fresnel Kollektor ist höher als bei Parabolrinnenkollektor (PRK)
Wahr/Falsch?
FALSCH
-> geringer