15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 1 Solarthermie 15.02.2008 – 26.02.2008 Dr. Karl Molter

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1 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 1 Solarthermie 15.02.2008 – 26.02.2008 Dr. Karl Molter molter@fh-trier.de www.fh-trier.de/go/molter molter@fh-trier.de 1. Einführung: Umwelt – Energie – Wirtschaft 2. Solares Strahlunsgangebot 3. Solarthermische Systeme: NT – HT 4. Praxisbeispiel: NT-System mit T*SOL

2 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 2 3a Solarthermie NT-Systeme

3 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 3 Technische Nutzungsmöglichkeiten

4 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 4 NT - Kollektor

5 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 5 Bilanzgleichung

6 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 6 Bilanzgleichung Reflexionsverluste: Konvektions- und Strahlungsverluste: Bilanzgleichung:

7 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 7 Bilanzgleichung für opaken Absorber gilt:: Bilanzgleichung:

8 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 8 Wirkungsgrad mitgilt:

9 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 9 NT - Flachkollektor

10 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 10 Wirkungsgrad Näherung für höhere Temperaturen

11 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 11 Vakuumkollektor

12 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 12 Wärmeträger und Wärmetransport Luft: Wasser: spezifische Wärme:

13 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 13 Volumenströme

14 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 14 Leitungsführung und Hydraulik Tichelmann-System: identische Leitungslänge für jeden Kollektor

15 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 15 Hydraulik: Leitungsquerschnitt Bereich “laminarer” Strömung wird durch die Reynolds-Zahl beschrieben: v: Strömungsgeschwindigkeit (m/s) d: Rohrdurchmesser (m)  : Dichte des Wärmeträgers (kg/m³) (Wasser: ca. 1000kg/m³)  : dynamische Viskosität (kg/m s) (Wasser: ca. 0,00089 kg/m s) Massenstrom (kg/s): V = v   d² d > V / (   2300)

16 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 16 Röhrenabsorber ca. 100 €/m²

17 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 17 Flachkollektor

18 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 18 Flachkollektor ca. 300 - 400 €/m²

19 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 19 Vakuumröhrenkollektor Heat-Pipe

20 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 20 Vakuumröhrenkollektor ca. 700 - 1200 €/m²

21 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 21 Beschichtungen

22 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 22 Beschichtungen Gebräuchlichste Beschichtung auf Titan Basis (z.B. TiNOX): Absorption ca. 95% Emission ca. 3 – 5% temperaturbeständig und berührungsunempfindlich Wird aufgedampft (statt Galvanisierung): umweltfreundlich

23 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 23 Kollektorvarianten Vakuumflachkollektor

24 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 24 Kollektorvarianten Speicherkollektor

25 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 25 Kollektorvarianten Luftkollektor

26 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 26 Schwerkraftanlage, drucklos

27 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 27 Anlage mit Zwangsumlauf ggf. Nachheizung!

28 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 28 Planung einer Kollektoranlage

29 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 29 Wirkungsgradkennlinie eines Flachkollektors

30 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 30 Ausrichtung des Kollektors

31 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 31 Dimensionierung Faustregeln

32 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 32 Beispiel: Dimensionierung einer Anlage zur Brauchwassererwärmung eines vier-Personenhaushalts Verbrauch: 50 l Warmwasser pro Person und Tag

33 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 33 Globalstrahlung Standort Deutschland

34 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 34 Beispiel mittlere Solarstrahlung:5 kWh/m² d (8 Stunden lang 625 W/m² Deckungsrate: 100% (im Sommer) mittlere Temperaturdifferenz  T = 20°C  = 0,82 – 3,5x20/625 = 0,71 Speicher-und Leitungsverluste:10%  A = 0,64

35 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 35 Beispiel Wärmeenergie:QN = 0,64 x 5 = 3,19 kWh/d m² Benötigte EnergieQ W = c w x  T x V w = 1,17 x 40 x 200 = 9,36 kWh/d Benötigte Kollektorfläche:A k = 9,36 / 3,19 = 2,93 m² 1 Tag Reserve:Kollektorfläche ca. 6 m² Speichergrösse ca. 400 l Jahresdeckungsgrad:ca 60% Jahresertrag:ca. 2000 kWh Ersparnis: ca. 200 l Heizöl/a (z.Zt. ca. 150 € /Jahr) Preis:ab ca. € 4.000,- Amortisation> 25 Jahre

36 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 36 Raumheizung

37 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 37 Anlagenkonzept

38 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 38 Solares Nahwärmesystem

39 15.02.2008 – 26.02.2008 Solarthermie Dr. Karl Molter 39 Link http://www.jenni.ch/index.html?galerie/Galerie.htm