Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Wärmespeicher, Solarflüssigkeit, Latentwärmespeicher, Vakuumröhrenkollektoren, Flachkollektoren, Sonnenwärme
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Srinef
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Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von Srinef » Di 11. Jan 2011, 13:00

Hallo liebe Solar-Experten,

ich habe aktuell ein Problem bei der Planung einer Solaranlage zwecks Prozesswärmeerzeugung und bräuchte daher euer Rat!

Hier einige Details zu der geplanten Anlage:
- Die Leistung soll 5000 KW_th betragen
- Eintrittstemperatur= 75°C und Austrittstemperatur= 100°C
- Kollektoren "Porto Seguro V2.0" (Brazilien): 935x2000mm , wirkungsgrad=56%, Flow-rate: 1,2 L/min/m²
laut Hersteller liefert der Kollektor 144,9 kWh/Monat bzw 77,5 kWh/m²/Monat
- Die Anlage wird auf einer Freifläche gebaut

meine Fragen sind:
- Wie errechne ich die benötigte Kolektorfläche für die große Anlage: basierend auf die vom Hersteller monatliche gegebene Energieerträge oder erstmal Energieertrag mit meiner wetterdaten neu berechnen (Mittelwert der Solarstrahlung von 5,6kWh/m²/Tag beträgt)??

- Muss ich der Wirkungsgrad des Kollektors mit meiner Werte für die Anwendung neu berechnen?? (optischen Wirkungsgrad 0,741 gegeben)

- Was muss ich noch für die Kollektorfläche Berechnung noch beachten?

Es wär sehrnett, wenn ihr mir helfen könntet :)

Vielen Dank im Voraus.

elhaber
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Re: Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von elhaber » Do 13. Jan 2011, 13:05

Hi,
welche Latitude ist der Aufstellungsort?

für 45Grad Nord gilt eine Leistung von 1,4kW/m² Heliotrop.

Das bedeutet, wenn ich Brasilien annähernd so betrachten darf, daß du für die
Spitzenleistung von 5000kW eine Fläche von 4700m² Kollektoren bei 76% Wirkungsgrad
einbauen mußt.
Allerdings sind Deine Kollektoren nur mit 56% angegeben:
Dann ist die Rechnung: 5000kW / (1,4kW/m² * 0,56) und ergibt ca. 6400m².

Diese Leistung wird aber nur bei senkrechter Einstrahlung erreicht - also z.B. Mittags, wenn nicht
nachgeführt.
Brauchst Du die 5000kW den ganzen Tag oder gibt es Spitzenverbrauchswerte?
Z.B. Brauerei, die für das maischen und kochen erhöhten Wärmebedarf hat, dieser aber nur
wenige Stunden benötigt.

Die Tageswerte sind hier nicht unbedingt ein geeigneter Maßstab, da sie vom Sonnenstand
und Bewölkung abhängen - oder schlicht aus den absoluten Leistungsdaten hochgerechnet werden.

Cu
st

Srinef
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Re: Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von Srinef » So 16. Jan 2011, 13:29

Hallo,

danke für die Antwort!
Die Solaranlage wird nicht in Brasilien eingebaut sonder in Jeddah.
Für dieser Ort:
mittelwert der Solarstrahlung 5,6 kWh/m² pro tag (das entspricht ein Mittelwert von 644W/m² ( 5,6 kWh/m² geteilt durch 8h5omin))
mittelwert Sonnenscheindauer 8h50min


Soll ich mit dem maximalen Wert der Auftretenden Solarstrahlung rechnen oder mit dem Mittelwert???

der vom Hersteller gegebenen Wirkungsgrad beträgt 56%, - Eintrittstemperatur= ca. 75°C und Austrittstemperatur= 90 - 100°C

Ich habe so gerechnet: 5000kW * 8h50 = 44166 kWh/tag
dann Kollektorfläche={44166 kWh/tag}/{0,56*5,6 kWh/m²} ergibt 14083m²

ist das Richtig???

Noch mehr zur Projekt: bei ausreichenden Solarstrahlung wenn 5000kw erreicht, soll das warmes Wasser (90 - 100°C) mittel ORC Anlage strom erzeugen. Bei flach stehenden Sonne soll das Wasser mit niedriger Temperaturen (bsp 35°C) über Wärmetauscher in einer Entsalzungsanlage benutzt werden.

elhaber
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Re: Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von elhaber » Mo 17. Jan 2011, 15:39

Hi, die Leistung ist Tageszeitabhängig.
Bei Deiner Rechnung werden durchschnittlich 5000kW erreicht.
(Mittags durchaus das doppelte, Morgends und abends nur die Hälfte)
Bei meiner Rechnung wird die Spitzenleistung in der Mittagszeit (ca. 1-2Stunden lang) erreicht.

Es kommt jetzt darauf an, was Deine Energie-Nutzung als Verteilung erlaubt.
Die große Anlage hat mehr Abstrahlungsverluste, was sich in der Niedrigenergiezeit morgends und abends bemerkbar macht.

Wie schaltest Du von Kraftwerk auf Entsalzung um?

Hast Du Dich mit hocheffizienten und einfach nachführbaren Parabolrinnen beschäftigt? (Wirkungsgrad bei über 90% und Nutzungszeit ca. die Hälfte der Sonneneinstrahlungsdauer mit voller Leistung = 6h)

Srinef
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Re: Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von Srinef » Di 18. Jan 2011, 13:11

Ich schalte nich vom KW auf Entsaltzung, sonder die Abwärme wird für die Entsalzungsanlage benutzt.
Ich habe mich mit hocheffizienten und einfach nachführbaren Parabolrinnen nicht beschäftigt, nur Flachkollektoren.
Ich weiss dass der Wirkungsgrad kleiner ist sowie eine kleinere Fläche wird benötigt, aber mit Flachkollektoren ist es günstiger.

Wie errechnet sich der Druck im Kollektorfeld? Ist das die Summe der Drücke im Teilfelder oder Kollektoren?

elhaber
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Re: Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von elhaber » Mi 19. Jan 2011, 17:39

Der Druck ist die Höhendifferenz der Kollektoren von der Höchsten Stelle der
Leitungen bis zur niedrigsten Stelle.
Dazu kommen noch die Vorspannungen und der Druck im Ausgleichsgefäß.
Das Volumen des Gefäßes kann aus der Formel für die Volumenausdehung
des Wärmetauscher-Wassers oder Glykols bei einem Themperaturunterschied
von 130 Grad berechnet werden. Sicherheitsfaktor ist hier 2, da es ein vorge-
spanntes Luftpolster dieser Größe gibt.

CU
st

Srinef
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Re: Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von Srinef » Fr 28. Jan 2011, 11:08

NAchdem ich jetzt mit der Verschaltung und Komponenten auswahl fertig bin bleibt mir noch die Dimensionierung der Pumpe, ich bräuchte nur einen ungefähren Wert muss nicht genau mit der Pumpenleistung formel mit Druckverluste und volumen berechnet werden.
Dafür habe ich in viele Literaturen gelesen dass die Pumpenleistung ca 2% der Kollektorfeldleistung nicht überschreitet.
Ist es richtig wenn ich die Pumpenleistung = Kollektorleistung*0,02* Kollektorfeldfläche setze?
Was meinen Sie?

elhaber
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Re: Planung einer thermischen Solaranlage für Prozesswärmeerzeug

Beitrag von elhaber » Fr 28. Jan 2011, 12:18

Hi,
diese Formel ist mir nicht bekannt - dachte bei Pumpleistung immer an den hydraulischen Widerstand der Leitung.

Ist aber interessanter Anhaltswert. Kolektorfeldgröße dann aber in kW oder Watt.

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