1- Inleiding: zonnestraling als energiebron

Transcriptie

1 1- Inleiding: zonnestraling als energiebron De zon is een thermonucleaire centrale die zich op ongeveer 150 miljoen km van de aarde bevindt. De sraling uitgzonden door het geheel van de kernreacties is een geheel van electromagnetische golven die de afstand zon aarde aflegt in ongeveer 8 minuten. De kracht van de zonnestraling buiten de atmosfeer van de aarde is 1350 W/m2 De zonnestraling aan de aardoppervlakte is maximum 1000 à 1100 W/m2 te wijten aan de afname door de atmosfeer Door de omwenteling van de zon om haar as (dag/nacht) en door de rotatie van de aarde rond de zon (verandering gedurende het jaar) is de zonnestraling veranderlijk in de tijd. De totale hoeveelheid zonnestraling op 1 m² oppervlak met 45 helling en naar het zuiden gericht is in onze streken kwh/jaar Zonne-energie op een helling 45 Zuid kwh/m2*maand maanden 1

2 Verglijking van de zonne-energie opbrengst per jaar op verschillende plaatsen in Europa kwh/m2*jaar op 45 Zuid St Hubert Stockholm Nimes Rhodes De zonnestraling kan op 3 manieren worden omgezet: Omzetting door photosynthese Planten, hout, algen, plankton, die nadien petroleum, natuurgas en steenkool kunnen worden Rendement van de omzetting : 1% Maar zij realiseert wel de omzetting EN de STOCKAGE Photoelectrische omzetting Sommige materialen (halfgeleiders) kunnen de zonnestraling rechtstreeks omzetten in electrische stroom: photovoltaïsche cellen Rendement van de omzetting : 14 à 16% Omzetting van de straling in warmte energie Deze soort omzetting wordt onderverdeeld volgens het temperatuursniveau: 20 à 80 C : voor sanitair warm water, ruimteverwarming en zwembadverwarming 80 à 120 C: voor airco en industrie >120 C tot 600 C: industiële toepassingen en electriciteitsproductie met turbines 2

3 Toepassingen op hoge temperatuur: thermodynamische electriciteitsproductie Concentrator Type Eurodish Plataforma Solar Almeria voor Stirling motor 3

4 b mat G sba neyo mt P t uo Thermisch gebruik van zonne-energie: de vlakke plaat zonnecollector 74 Absorber met selectieve Epsilon coating Gehard glas met hoge lichtdoorlaatbaarheid Buisdoorlaat In silicone Aluminium profiel gesoldeerd isolatie 20 mm Hoge T achterplaat Rotswolisolatie HT 50 mm Rendement van de zonnecollector Kwadratisch model De energie aan de uitgang van de collector = de opgevangen energie de verliezen. Men gaat ervan uit dat de verliezen in functie zijn van het verschil in temperatuur tussen de gemiddelde temperatuur van de absorber en de omgevingstemperatuur. Om de zaak eenvoudig te houden nemen we een lineaire a1 en een kwadratische a2. Pout als * * Failette * G a T 1 * T a2 * G bekomt men de kwadratische vergelijking van het rendement 2 P G 0 a 1 * a 2 * G * 2 4

5 W/m2 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0, Rendement van de zonnecollector Ecosol AR Ecosol AR G 800 absorptie 95,0% lichttransmissie glas 96,0% Vin factor 93,6% rdt0 85,36% a1 3,3700 a2 0, % 80% 70% Rendement met anti reflex glas 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% =DT/E(K*m2/W) Het belang van het gebruik van een selectief oppervlak Stralingsuitwisseling tussen absorber en glazen afdekking Cte van Stephan Boltzmann 5.67 E P *( abs verre ) /(1/ abs ) (1/ verre ) 1) Verleizen aan de voorkant<van de collector voor Tabs=60 C, T verre= 25 C et T amb=20 C 240,00 220,00 200,00 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 - Stralingsverliezen W/m2 Contact en convectie verleizen W/m2 Émissiviteit van de absorber 5

6 litres litres litres/jour janv-03 janv févr-03 févr mars-03 mars avr-03 avr mai-03 mai juin-03 juin juil-03 juil août-03 août sept-03 sept oct-03 oct nov-03 nov déc-03 déc Het meest voor de hand liggend gebruik van zonnecollectoren : verwarming van huishoudelijk sanitair water. Het verbruik van warm water is een energieverbruik dat quasi constant is gedurende het jaar. Voorbeeld van het verbruik gemeten in 2003 van een gezin met 2 volwassenen en 2 kinderen: gemiddeld 146 liter/dag Consommation d'eau chaude - Total annuel 2002 : Litres/an Consommation d'eau chaude - Total annuel Het meest voor de hand leggend gebruik van zonnecollectoren: verwarming van huishoudelijk sanitair water. Reden: Het verbruik van warm water is een energieverbruik dat quasi constant is gedurende het jaar. Voorbeeld : gezin met 2 volwassenen en 2 kinderen gedurende de maand maart 2003 Consommation d'eau chaude en mars 2003 d'un ménage de 2 adultes et 2 enfants

7 67 janv-03 33% 45% janv-03 janv-02 70% 56% 171 févr-03 févr-03 févr-02 80% 82% mars-02 mars mars-03 94% 87% avr-02 avr avr-03 93% 88% mai-02 mai mai-03 97% 99% juin-02 juin juin-03 97% 77% juil-02 juil juil-03 95% 99% août-02 août août-03 96% 98% sept-02 sept sept-03 60% 77% oct-02 oct oct-03 38% 60% nov-02 nov nov-03 16% 28% déc-02 déc déc Een interessante zonnefractie niettegenstaande de variaties Taux de couverture solaire - Moyenne annuelle % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Taux de couverture solaire - Moyenne annuelle % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Een belangrijke productie van zonne-energie Production d'énergie solaire kwh - Production annuelle : kwh/an

8 4-De zonne-boiler: een KOMPLEET systeem 4-De zonne-boiler : het «low flow» ESE systeem met leegloop: principes 8

9 ECOSOL 2.32 AR: serpentine absorber selectieve Epsilon coating anti-reflectered glas opdak of integratie in het dak Onderdelen van een zon-inst. Plaatsen van de collectoren op het dak Gemakkelijke opdak montage of integratie in het dak Zonne-boiler met voorgemonteerd Dynasol systeem Volumetrische pomp Hydraulisch zonne-circuit Regeling met µp «Alef» Collectorvloeistof Tyfocor LS reeds in de warmtewisselaar Zonne-circuit met Sol-line 9

10 7 Montage: collectoren met opdak montage 7 Platdakmontage 10

11 Prévoir une pente de 2 % Prévoir une pente de 2 % Montage: integratie in dak ESE nv Onderneming met reeds meer dan 20 jaar ervaring met ontwikkeling en productie van thermische zonneenergie ESE Parc industriel 39 B-5580 ROCHEFORT BELGIQUE tel +-32-(0) fax +32-(0) Internet : 11

12 Industriele activiteiten vanese Selectieve coating met metaalplasma in het luchtledige Productie van absorbers met ultra sone lastechnologie Productie van vlakkeplaatcollectoren Productie van vacüumcollectoren Productie van volledige warm water systemen voor individueel en collectief gebruik Ingineering van systemen met garantie van de energieproductie Coating lijn onder vacüum: Epsilon (95/5) 12

13 Afwikkelen en profileren van gecoate koperplaat Assemblage 13

14 Ultra sone las van complete absorbers Productie van absorbers met ultra sone lastechnologie : koude las door moleculaire diffusie 14

15 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0, VACOSOL CPC vacüumcollector VACOSOL rendement 70% 65% 60% 55% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% efficiency at 800W/m2 DT/E (m2.k/w) 15

16 VACOSOL 12 Referenties met oude en jonge voorbeelden 16

17 Integratie bij grote systemen: voorbeeld ECOSOL 2.32 Systemen: recente voorbeelden 17

18 18

19 Oppervlakte collectoren :2200 m2 Plaatsing:1979 nog steeds in werking in 2010 : 31 jaar! ESE sa Parc industriel 39 B 5580 Rochefort Belgique tel + 32 (0) fax +32 (0) Info@ese-solar.com 19