Parabolrinnen Sonnenkollektor | duale Energieerzeugung

Sonnenkollektor mit erweiteter dualer Konzeption!

Parabolrinnen Sonnenkollektor| top-solar-info

Die Energieerzeugung mit einem Parabolrinnen Sonnenkollektor ist schon heute in einigen Großprojekten umgesetzt. Auch scheinen die ersten Kinderkrankheiten dieser Anlagen weitgehend überwunden zu sein. Ein Entwurf, welcher von Wissenschaftlern des MIT (Massachusetts Institute of Technology) vorliegt könnte die Effizienz solcher Anlagen in einem erheblichen Maß steigern. Ihr neuartigartiges Konzept beruht auf der Kopplung von Termischer und elektrischer Energie. Vom konstruktiven Aufwand ändert sich gegenüber den schon bestehenden Anlagen relativ wenig und so ist auch die konzeptionelle Umsetzung in einer absehbaren Zeit erreichbar.

 

Im Wesentlichen unterscheidet sich der Entwurf von anderen Anlagen dadurch, dass im Brennpunkt ein mehrschichtiges Glasrohr verläuft, das in der Lage ist, zusätzlich auch noch Strom zu erzeugen. Herkömmliche Sonnenkollektoren bestehen zumeist aus einem verspiegelten parabolischen Segment und einem im Brennpunkt verlaufenden schwarzen Metallrohr. Bei diesen Anlagen wird das einfallende Licht auf das Rohr gebündelt und eine sich in dem Rohr befindliche Füßigkeit erwärmt. Die Handhabung dieser Technologie ist heute schon sehr weit fortgeschritten, verbraucht aber selber auch Energie, falls die Sonne mal nicht scheint. Dies liegt zum größten Teil daran, dass in den Rohren füßiges Salz bei einer Temperatur von ca. 300-400°C zirkuliert. Flüssiges Salz wird beim Unterschreiten einer Grenztemperatur allerdings fest, was eine solche Anlage zu einem nicht unbeträchtlichen Teil zerstören kann. Spezielle Zusatztanks sorgen in solchen Anlagen dafür, dass dieses Salz nicht über Nacht kristallisiert bzw. dies auch nicht eintritt, falls die Sonne über einen längeren Zeitraum nicht scheint. Ebenfalls energieintensiv ist es, dass die Flüssigkeiten durch die Rohre gepumpt werden müssen. Gerade in diesem Bereich verspricht die Technologie der Forscher des MIT einen wesentlichen Fortschritt, da hier mit einem Phasenübergang ein Rückfluss indiziert wird.

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Evelyn Wang, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Direktor des MIT Device Research Laboratory und Nenad Miljkovic, Doktorand im Maschinenbau legten bei ihrem Entwurf zur Verbesserung von Parabolrinnen Sonnenkollektoren besondern Wert darauf die Eigenschaften der Rohrleitungen, welche sich im Brennpunkt befinden, zu verbessern. Gelungen ist Ihnen dieses, indem Sie diese Leitungen in ein Hybrid-System umwandelten. Die ursprüngliche Rohrleitung wurde von Ihnen durch ein System aus drei in sich geschachtelten konzentrischen Leitungen ersetzt, welche zudem auch noch unterschiedliche Funktionalitäten besitzen. Die äußere Röhre besteht aus Glas, die mittlere Röhre erfüllt die die Aufgabe eines Absorbers und die inner Leitung dient dem Wärmeabtransport durch die zirkulierende Flüssigkeit. Um die Energieausbeute des Systems zu optimieren, beschichteten sie die Außenfläche des mittleren Rohres mit einem speziellen Absorber und erzeugten zwischen dieser und der äußeren Röhre ein Vakuum.

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Da innerhalb eines Vakuums fast kein Wärmetransport stattfindet, treten kaum Wärmeabstrahlungseffekte nach außen hin auf, erhitzt wird lediglich das mittlere Rohr. Das innere Rohr wird nur teilweise von einer Flüssigkeit durchströmt, den anderen Teil des Volumens des Rohres nimmt der durch den Phasenübergang entstehende Dampf ein. Der Dampf wird innerhalb der inneren Leitung zu einer Kondensationsfläche geleitet, wo er seine Energie an ein angeschlossenes Prozesssystem abgibt. Das zurückfließende Kondensat ist nun wesentlich abgekühlt und fließt zurück in das innere Leitungssystem. Dadurch, dass der Dampf kondensiert, müssen bei diesem System nicht notwendigerweise Pumpen eingesetzt werden, um eine Zirkulation innerhalb der Rohrleitung zu erreichen. Aber noch einen weiteren Effekt machen sich die Wissenschaftler des MIT zunutze, indem Sie nämlich aus dem Temperaturgefälle der inneren und mittleren Rohrleitung Strom erzeugen. Die Stromerzeugung kommt durch die Ausnutzung des „Seebeck-Effektes“ zustande, wobei zwischen zwei verschiedenen elektrischen Leitern bei einer Temperaturdifferenz zwischen den Kontaktstellen eine elektrische Spannung entsteht. Um den Stromfuß zu ermöglichen, ist zwischen der inneren und der mittleren Rohrleitung ein thermoelektrisches Material in Form von „Beinen“ eingearbeitet, als Ergebnis hat jeder Schenkel ein Ende an der heißen Absorberwand und den anderen an der ständig gekühlten äußeren Wand der Thermosiphonschleife.

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Solange der Temperaturunterschied erhalten bleibt, fließt Strom. Thermoelektrische Geräte sind ein sehr attraktives Instrument um Strom zu erzeugen, da sie keine mechanischen Bauteile sind, können Sie auch nicht verschleißen. Ein weiterer Vorteil ist ihre Robustheit, Langlebigkeit und die verhältnismäßig geringen Produktionskosten. Obwohl Sie nicht so leistungsfähig wie Solarzellen sind, können diese Eigenschaften Sie perspektivisch für einen Einsatz prädestinieren. Durch spezielle Materialkombination lassen sich diese Anlagen zudem in verschiedenen Temperaturbereichen betreiben, sodass auch unterschiedliche Anwendungen der Anlagen möglich wären. Momentan arbeiten die Wissenschaftler an einem Prototyp der Anlage und rechnen in einigen Monaten mit ersten verwertbaren Ergebnissen.
Quelle:Harnessing solar energy

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