Solarschalenförmiger Konzentrator

Ein anderer Typ eines konzentrierenden Sonnenkollektors, der die einfallende Sonnenenergie der Sonne optisch reflektiert und mithilfe von Spiegeln oder Linsen auf einen kleinen Empfangsbereich fokussiert, wird als Solar Dish Collector bezeichnet, oder genauer gesagt, ein punktfokussierender Kollektor.

Indem das Sonnenlicht auf einen einzigen Punkt konzentriert wird, wird die Intensität der empfangenen Sonnenenergie um ein Vielfaches vergrößert, wobei jeder Spiegel oder jede Linse wie eine einzelne Sonne wirkt, die direkt scheint am selben Brennpunkt auf der Schüssel, was bedeutet, dass mehr Gesamtleistung pro Quadratmeter Schüssel erreicht wird.

Der Konzentrationsfaktor, auch als „Anzahl der Sonnen“ bekannt, eines Sonnenkollektors kann größer als 1.000 Sonnen sein, die Temperaturen am Brennpunkt des Empfängers (als „Ziel“ bezeichnet) erreichen. ) je nach Größe der Schüssel und Standort mehrere hundert oder sogar mehrere tausend Grad Celsius erreicht.

Im Gegensatz zu früheren Solarkollektoren, die die Form einer langen Rinne hatten, ist ein parabolischer Sonnenkollektor im Aussehen einer großen Satelliten-TV- oder Radarschüssel sehr ähnlich, wodurch er viel kleiner als ein langer Rinnenkollektor ist. Die gekrümmte parabelförmige Schale, die allgemein als "Solarkonzentrator" bezeichnet wird; ist die wichtigste Solarkomponente für diese Art von Solarheizungssystem.

Solar Dish Reflection

Die Solarschale wird in eine parabolische Form gebracht, indem sie aus dünnem Blech oder dünnem, mit Aluminium beschichtetem Mylar ausgestanzt wird und selbst einen Durchmesser zwischen einigen Fuß und mehreren Metern haben kann. Die Parabolschüssel sammelt die einfallende Sonnenenergie direkt von der Sonne und konzentriert oder fokussiert sie auf einen kleinen Brennpunktbereich, der vor der Schüssel positioniert ist.

Die Parabol-Solarschüssel ist rundum mit vielen kleinen Spiegelreflektoren bedeckt Seine Form hilft dabei, die Wärmeenergie auf einen einzigen Brennpunkt zu konzentrieren, an dem sich der Wärmeabsorber befindet, wodurch insgesamt mehr Wärmeenergie pro Quadratmeter Schale erzeugt wird.

Diese hochglanzpolierten Spiegel können mehr als 90 % des auf sie treffenden Sonnenlichts reflektieren, wodurch die Effizienz der Schüssel im Vergleich zum Parabolrinnenkollektor um mehr als 20 % gesteigert wird. Spiegel werden im Allgemeinen anstelle einer einzigen hochglanzpolierten Schale verwendet, da sie relativ kostengünstig sind, leicht gereinigt werden können und in einer extremen Außenumgebung lange halten, was sie zu einer ausgezeichneten Wahl für die reflektierende Oberfläche eines Solarschalenkollektors macht. Auch einzelne Spiegel können bei Beschädigung einfach ausgetauscht werden.

Neben dem Sonnenkollektor ist eine Art Wärmeempfänger erforderlich, um den fokussierten Strahl intensiver Sonnenenergie in Wärme umzuwandeln. Der Solarempfänger kann so einfach wie eine kleine Vakuumröhre oder eine komplexere Solarwärmemaschine wie ein Stirlingmotorgenerator sein.

Solar-Dish-Kollektor

Aufgrund der sehr hohen Temperaturen im Brennpunkt wird im Inneren im Allgemeinen anstelle von Wasser eine Thermalöl-ähnliche Flüssigkeit verwendet der Receiver, der die intensive Wärme, die durch die Fokussierung des Sonnenlichts auf den Receiver entsteht, überträgt. Wie die Rinnenkollektoren können die Solarschalenkollektoren einzeln verwendet oder für größere industrielle Anwendungen miteinander verbunden werden.

SolarschalenkollektorSysteme können auch Teil einer anderen Solartechnologie sein, die als "Solar Dish-Engine" bezeichnet wird. System. Der Schüsselteil eines Solarschüssel-Motorsystems ist dem oben beschriebenen sehr ähnlich, kann aber statt einer großen einzelnen Schüssel viele einzelne, aber kleinere Parabolspiegel enthalten, die alle abgewinkelt und auf denselben Brennpunkt fokussiert sind.

Solar Dish Collector Engine

Wie der Name schon sagt, enthalten Dish-Engine-Solarkollektoren eine spezielle Art von Solarmotor, der in den Solarempfänger eingebaut ist. Diese sogenannte Wärmekraftmaschine wird durch die solarthermische Energie angetrieben, die sie durch die zyklische Verdichtung des Arbeitsgases des Motors, das normalerweise Helium oder Wasserstoff ist, in mechanische Rotationsleistung umwandelt.

Die mechanische Leistung Der erzeugte Strom wird dann verwendet, um direkt einen elektrischen Generator oder eine Lichtmaschine anzutreiben, die eine beträchtliche Menge an Wechselstrom erzeugt. Diese Arten von solarbetriebenen Wärmekraftmaschinen werden nach ihrem Erfinder Robert Stirling im Jahr 1817 allgemein als Stirling-Motor bezeichnet.

Stirlingmotoren gehören zur Gruppe der Heißgasmaschinen mit geschlossenem Kreislauf, die nach dem Grundprinzip arbeiten, dass ein Gas sein Volumen ändert, wenn es einer Wärmeänderung ausgesetzt wird, wodurch eine isotherme Kompression des kalten und eine isotherme Expansion des heißen Gases mit einer Konstante entsteht Volumen. Diese Temperaturänderung und damit der kontinuierliche Betrieb des Motors wird dadurch erzeugt, dass das Gas zwischen zwei verschiedenen Kammern bewegt wird, die eine konstant hohe und eine konstant niedrige Temperatur erzeugen.

Die Effizienz und der Betrieb der Stirling-Wärmekraftmaschine werden durch die Betriebstemperatur des Gases bestimmt, die zwischen 650 °C und 750 °C gehalten wird. Um die reflektierte Sonnenstrahlung den ganzen Tag über konstant im richtigen Brennpunkt und auf der richtigen Temperatur zu halten, wird ein zweiachsiges Sonnennachführsystem mit der Schüssel verwendet, das den Solarkonzentrator kontinuierlich dreht.

Wie die anderen Arten von konzentrierenden Sonnenkollektortechnologien sind praktische Solarschalenkollektoren oder Stirling-Kollektoren aufgrund ihrer Größe, Kosten und sehr hohen Betriebstemperaturen nicht für Warmwassersysteme geeignet. B. bei einem Trogreflektor, oder Solar-Dish/Stirling-Systemen. Sie sind auch modular aufgebaut, sodass sie zu einem Kollektorfeld zusammengeschaltet werden können, wenn sie in parallelen Reihen mit einer Größe von einigen Kilowatt bis zu mehreren zehn Megawatt verbunden sind.

Solar Dish Sammler als Herd

Neben der Verwendung von Solarschalenkollektoren zur Stromerzeugung bei sehr hohen Temperaturen kann die konzentrierende parabolische Solarschale auch zum Kochen von Speisen verwendet werden. Etwas so Einfaches wie eine alte verlassene Satellitenschüssel mit einem Durchmesser von einem Meter Durchmesser, die mit Aluminiumfolie bedeckt ist, kann in einen Solarkocher mit einem schwarzen gusseisernen Kochtopf in seinem Mittelpunkt verwandelt werden. Tatsächlich kann man sogar einen Parabol-Solarkocher bauen, indem man einen Regenschirm verwendet und die Innenseite mit gewöhnlicher Aluminiumfolie bedeckt, aber seine Effizienz wäre begrenzt.

Solarschalenkocher und Topf

Solarkocher können auf Campingplätzen oder in abgelegenen Gebieten zum Kochen von Wasser, Braten von Eiern oder Kochen verwendet werden Kuchen und Brot bei Temperaturen weit über 200 °C, was heiß genug ist, um die meisten Speisen ohne Brandgefahr zuzubereiten.

Solarkocher und -öfen sind relativ kostengünstig und für entfernte Kochanwendungen einfach herzustellen, sogar Rucksackversionen werden für Camping verkauft. Solarkocher erfordern jedoch häufige Anpassungen, um auf die Sonne ausgerichtet zu bleiben, sowie eine Überwachung für einen sicheren Betrieb.

Eine Warnung vor der Verwendung von Solarkochern, der Brennpunkt und der Kochtopf werden sehr heiß, daher ist dies ratsam Sonnenbrillen und Handschuhe von guter Qualität zu tragen, da die gebündelte Sonnenenergie böse Verbrennungen verursachen oder Ihre Augen für immer schädigen kann. Vermeiden Sie es also, auf der Sonnenseite eines Solarkollektors zu stehen.

Im nächsten Tutorial über Solarheizung werden wir uns mit einem anderen Typ von Solarthermiekollektor befassen wurde entwickelt, um die empfangene Sonnenstrahlung noch stärker auf einen einzelnen Brennpunkt zu konzentrieren, indem eine Anordnung einstellbarer Spiegel um seine Basis herum verwendet wird.

Diese Art von solarthermischem Kollektor kann Temperaturen weit in die Tausende von Grad erreichen und ist es im Allgemeinen auch bekannt als Solar Power Tower. Solarkraftwerke konzentrieren die Sonnenenergie auf einen einzigen Punkt, der heiß genug ist, um Salz zu schmelzen.