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Wer hat nicht schon Wärme von der Sonne genossen? Dadurch stellt so eine direkte energetische Transfer über Strahlung von der heißen Oberfläche auf die Haut der Sonne. Ein Quadratmeter kann etwa 1000 W fangen, die mit dem Ausgang eines tragbaren Raumheizung vergleichbar ist. Eine dunkle Oberfläche kann die Energie bei nahezu 100% Effizienz zu erfassen, zu schlagen (Heizung?) Die Hosen weg von Solar-Photovoltaik (PV) Fangeffizienz, zum Beispiel. Wir haben bereits gesehen, dass Solar-PV qualifiziert als Super reichlich vorhandenen Ressource, erfordern Platten nur etwa 0,5% der Flächen abdecken unsere gesamte Energiebedarf (noch riesig, gewährt) gerecht zu werden. So direkte thermische Energie von der Sonne, versammelten sich effizienter als das, was PV tun kann, ist automatisch in der reichlich vorhandenen Club. Lassen Sie uns einige der praktischen Probleme zu bewerten umliegenden Solarthermie: entweder für Hausheizung oder für die Erzeugung von Strom.

Nutzwärme als etwas

In der Physik-Klassen, oft ertappe ich mich, das Mantra zu wiederholen, dass Wärme eine ungeordnete, nutzlos Zustand der Energie ist, die allgemein als Endpunkt eines Energieflussprozess ist. Zum Beispiel kann die Energie auf den schnell drehenden Rad einer Upside-Down-Fahrrad wird langsam weg zugeordnet ablassen, wenn das Rad die Luft regt, macht Ton und leidet an der Lagerreibung. Jede dieser Energiebahnen führt zu Hitze, bis zu 100% des investierten Energie verbraucht wird und der Raum ist ein bisschen wärmer als Ergebnis. Wir werden nie die verlorene Energie in nutzbare Form wieder zusammenzusetzen, sobald Entropie behauptet hat. All dies ist wahr genug, aber ich fühle mich sehr umständlich, die Worte auszusprechen, die der Friedhof der Energiefluss erwärmen und auf die Aussage ein Sternchen setzen müssen.

Der Stern ist, dass die überwältigende Mehrheit unserer gesellschaftlichen Energieverbrauch Nutzung von Wärme über 90% in den USA macht! So Hitze nicht verdient den schlechten Ruf als wertlos Abfallprodukt. Vielmehr läuft Hitze unsere Welt! Manchmal wollen wir nur die Wärme direkt über: Erdgas für Öfen, Warmwasser und Kochen; Heizöl für das Haus; und Gas und Kohle für industrielle Prozesswärme. Dies entspricht 20% unseres gesamten Energiebedarfs, etwa zwei Drittel unseres gesamten Energieverbrauchs in Form von Wärme zu verlassen, die Kräfte Motoren zur Stromerzeugung, Transport und Maschinen erwärmen. Kurz gesagt, all die Energie, die wir bekommen aus fossilen Brennstoffen, Kernkraft und Biomasse stammt von Wärme. Das ist kaum nutzlos!

Ausstrahlende Hitze

Die Sonne überträgt seine Energie über die Leere des Raumes durch Strahlung auf die Erde. Jeder Quadratmeter Oberfläche bei einer Temperatur, T, emittiert Strahlung mit einer Rate von σT4, wobei T in Kelvin ausgedrückt wird (wichtig!) Und σ = 5,67 × 10-8 W / m² / K4. Diese Konstante ist einfach über die Sequenz 5-6-7-8 zu erinnern. Ignoriert jetzt die Feinheiten von Treibhausgasen, die Oberfläche der Erde typischerweise bei 288 K-emittiert 390 W / m². Die Sonne, auf der anderen Seite, bei 5800 K emittiert 64 MW pro Quadratmeter!

Fasst über den Bereich der sphärischen Sonne, bei 109-fachen des Radius der Erde, finden wir die Strahlungsleistung der Sonne eine satte 3,9 × 1026 W. sein Nun, das ist eine Glühbirne! Die Sonnenstrahlungsenergie breitet sich in alle Richtungen, eine Lichtkugel zu schaffen. In der Entfernung von der Erde, hat die Kugel eine Fläche von 4πr² ≈ 2,8 × 1023 m², wobei r die mittlere Entfernung Erde-Sonne ist. Die Aufteilung dieser riesigen Zahlen, finden wir, dass die Strahlungsintensität auf der Erde ist 1370 W / m²-die hoffentlich für Do Leser die Math mittlerweile eine bekannte Zahl.

Wir können auch wiederum die σT4 Beziehung auf den Kopf und sagen, dass ein Patch von voller Sonne (am Boden) empfängt 1000 W / m² mit einer Strahlungstemperatur von 364 K entspricht, oder einem Blasen 91 ° C. Das bedeutet, dass eine schwarze Platte in voller Sonne so heiß bekommen könnte, wenn keine andere Wege als Strahlung zur Kühlung der Platte zur Verfügung standen. Wir würden dann sagen, dass die Platte mit der Sonne im Strahlungsgleichgewicht ist Aber Luft kann Wärme durch Konvektion wegtragen. Die Selbst Konvektion von einer heißen, flachen Platte wird etwa 10 W / m² pro Grad Differenz zwischen der Platte und der umgebenden Luft sein. Erfordern die Summe von Strahlungs- und konvektiven Verluste an die Eingangsleistung von 1000 W / m² aufzuaddieren ergibt eine Lösung von etwa 55 ° C (328 K; 131 ° F), wenn die Umgebungsluft bei 20 ° C ist. Dies setzt voraus, dass die Platte keine Wärmepfade vorhanden durch den (isoliert) Rückseite hat. Wenn auf der anderen Seite ist es eine dünne Platte so dass Konvektion auf beiden Seiten, wird es kühler obwohl das "heat steigt" -Phänomen Wärmestrom auf der Rückseite unterdrückenSeite relativ zu der Vorderseite, wenn die Platte in der Tat Ebene. wenn wir eine zusätzliche 5 W / m² / K des konvektiven Verlust von der Rückseite, die Gleichgewichtstemperatur sinkt auf 47 ° C (117 ° F) Just for fun, erhalten. Es scheint alles in Ordnung.

Passive Solar: Wärme Putting verwenden

Der einfachste Weg, Energie aus fossilen Brennstoffen mit Sonnenenergie zu ersetzen, wird ein Fenster aufgerufen. Eine einzelne unbeschichtete Stück Glas 92% des sichtbaren Lichts übertragen werden (der Rest reflektiert wird), wenn das Licht gerade in kommt (bis zu 75% bei einer 20 ° streifenden Einfall, 60% bei 10 ° Weiden). Das Glas ist undurchsichtig für UV-Licht und im mittleren bis fernen Infrarot (IR) Licht, lässt aber mehr als 95% des unreflektierten einfallenden Sonnenspektrums weiter.

Bedenkt man, dass Fenster in den Häusern / Gebäuden sind in der Regel senkrecht zu sein, können wir den Energieeintrag durch die Fenster, wobei Übertragungsverlust, Reflexionsverlust und Winkel Verkürzungen in Kraft zu bewerten. Da die Sonne höher am Himmel im Sommer ist, erscheint das Fenster zur direkten Sonnenlicht verkürzt, und spiegelt auch mehr. So ein Südfenster gibt automatisch mehr Wärme im Winter als im Sommer, ohne Anpassung. einen Überhang über dem Fensteridealerweise mit einem gewissen vertikalen Abstand zwischen dem Fenster und Putting Überhang-die Sommermittagszeit Beitrag vollständig zu beseitigen. Die folgende Abbildung zeigt den Anteil des einfallenden Direktsonnenenergie (man denke an 1000 W / m²) durch das Fenster zugelassen. Vertikale Bezugslinien zeigen die Mittagszeit Höhe der Sonne auf einer Breite von 40 ° für die Winter- und Sommersonnenwende. Die Mittagssonne wird irgendwo zwischen diesen Werten das ganze Jahr sein. Die Anpassung an andere Breiten beinhaltet eine einfache Verschiebung der gestrichelten Linien durch die BreiteUnterschied.

Die Fraktion des einfallenden direkten Energie (senkrecht zur Strahlen) es durch ein vertikales Fenster zu machen. Der Überhang erstreckt, um eine Menge, die die Hälfte der Fensterhöhe ist, und gegebenenfalls 0,2 Fensterhöhe-Einheiten über dem oberen Rand des Fensters beabstandet ist.

So ist es nicht ein Stück Energie von mehr als 500 W / m² in Ihr Haus in Wintersonne zugeben. Sie können das Äquivalent von einem Dutzend oder so Heizlüftern ziemlich schnell stapeln.

Drab Winter?

Hört sich gut an, aber die Winter sind nicht immer die sonnigsten Zeiten. Allerdings ist es nicht so schlimm, wie man befürchten könnte. Jedes Photon des sichtbaren Lichts, das sie durch das Fenster, auch wenn Beobachtung von einem tristen grauen Wolke-Einlagen die gleiche Menge an Wärme, wie verworren keine mater macht seinen Weg von der Sonne Tatsächlich hat eine Messkampagne in meinem Haus ergab, dass der Dachboden überraschend wärmer (10 ° C oder 18 ° F) wird als die Umgebungsluft, auch an einem Tag von schweren Wolken, als mein Solar-PV-System nur gefangen ein Viertel der üblichen Lichtmenge. So können wir die für einen Flachkollektor (in diesem Fall ein Fenster) verwenden nach Süden ausgerichtet in einem 90 ° Neigung um die Energiemenge zu repräsentieren ein Fenster greifen würde. Die folgende Tabelle zeigt die entsprechende Anzahl von Vollsonnenstunden pro Tag während der Erwärmung Monate für Seattle, WA (auf den Armen Ende), St. Louis MO (ein Vertreter der US-Durchschnitt Solarstadt) und San Diego (meine Heimat).

Stadt Okt. Nov. Dez. Jan. Feb. März April Seattle, Fenster 1.7 1.3 1.5 2.7 2.2 2.8 3.0 Seattle, volle Sonne 1,1 0,9 1,0 2,3 1,7 2,5 3,1 St. Louis, Fenster 3.2 3.0 3.5 3.8 3.7 3.4 3.1 St. Louis, volle Sonne 2.9 2.4 2.9 4.1 3.2 3.6 4.3 San Diego, Fenster 4.6 4.5 4.5 4.4 4.3 3.9 3.2 San Diego, volle Sonne 5,3 4,9 4,5 4,5 4,8 5,1 5,8

Die Tabelle enthält auch die Zahl der äquivalent vollSonnenStunden pro Tag ein 2-Achsen konzentriert System wiederherstellen würde, was eine gute Proxy für die durchschnittliche tägliche Zahl der Stunden der direkten Sonne. Das Fenster kann oft mehr Energie als durch die diffuse Gewinn in voller Sonne vorhanden ist, die für sechs von den sieben Monaten für Seattle in der obigen Tabelle der Fall ist.

Wenn ein Haus vier großen Fenstern nach Süden hatte, die jeweils 2 m breit und 3 m hoch, ein typischer Tag Seattle im Dezember würde deponieren 900 W / m² (aus früheren Diagramm, geringe Höhensonne) mal 24 m², oder etwa 22 kW Leistung für etwa 1,3 Stunden. Diese beläuft sich auf 28 kWh Energie (bis etwa 1 von Erdgas Energie entspricht).

Um diese Wärmemenge Arbeit zu machen, muss das Haus außerordentlich gut isoliert sein, verwenden Phantasie Fenster, und sein zugfreie-Verwendung eines. Aber solche Leistungen können in passive Wohndesign erreicht werden, auch in Klimazonen, die mit dem Begriff der passiven Solarheizung zu sein, völlig feindlich erscheinen würde.

Oft ist es auch vorteilhaft, mehrere Tage im Wert von Wärmespeicherung im Hause haben, um die sonnigen und bewölkten Tagen im Durchschnitt aus. Eine dunkle, massiven Stein oder Ziegelwand kann das tun Job-bevorzugt gegenüber den großen Südfenster direkt den Sonnen Eingang aufzusaugen. Bei einer spezifischen Wärmekapazität von 1000 J / kg / K und einer Dichte von 3000 kg / m³, einer Felswand 0,5 m dick und unsere 24 m² Fenster Fußabdruck entsprechen, werden mit einem Temperaturanstieg von etwa 2 ° C für jede Stunde Sonnenlicht poring sehen auf sie. Eine gute sonnigen Tag fünf Stunden Sonnenenergie in die Masse pumpen würde seine Temperatur 10 ° C, so dass faule Luft Wärme / bei 2 W Abziehen erhöhen m² / K würde die Pumpe zunächst aus 2400 W Leistung, nachdem die Sonne untergegangen ist (unter der Annahme, die Rückseite der Wand isoliert ist), und etwa 2 Tagen Wärme ohne zusätzliche Eingabe bereitzustellen.

Natürlich ist eine Reihe von technischen Herausforderungen umgeben clevere passive solarthermische Design, und ich sollte vor der Post ziehen weg nach unten stecken bleibt (zu spät, sagen Sie?). Vielleicht werde ich später zum Thema zurückzukehren. Denn jetzt ist es wert Verständnis, dass die Menge an Sonnenstrahlung, die auf einem Haus ausreichend sein kann, Heizung auch bei ungünstigen Klimazonen zu schaffen. Ich sollte eine Einschränkung hinzu: dass passive Heizung ausreichend 90% der Zeit sein können, erfordern entweder Backup Wärme oder-vorzugsweise-Flexibilität mit einem kälteren Haus, um die restlichen 10% der Zeit im Umgang.

Heißes Wasser

Mit der Sonne um Wasser zu erhitzen ist ein sehr ähnliches Konzept. Wir sahen, dass eine flache schwarze Platte in der Sonne kann ziemlich locker zu bekommen. In der Praxis kann Flachkollektoren auf etwa 60% der Sonnenenergie, die hängen, übertragen diese auf das Wasser. Wärmepfade durch Strahlung durch das Glas auf der Vorderseite, Luftkonvektion innerhalb der Platte, und die Leitung durch den Rücken und Montagerahmen tragen zu Verlust. Für Strahlungsverlust, Strahlung von der schwarzen Platte wird durch die Glas abgefangen (thermische IR wird nicht durch Glas übertragen), erwärmt es auf. Dies kann dann strahlen sowohl himmelwärts und zurück zum Absorber. Ein zweites Stück Glas (Doppelscheibe) können Strahlungsverluste reduzieren, um etwa die Hälfte zurückzugeben, was sonst die Frontplatte verloren ausgeschaltet worden wäre. Einige ausgefallene Einheiten evakuieren Luft konvektiven Verlust zu minimieren, und die Rücken kann isoliert werden, um Verlust zu reduzieren. In Anbetracht all dieser thermischen Lecks, das Halten auf bis zu 60% der einfallenden Energie ist ziemlich beeindruckend.

Beispiel Bau von einfachen Flachbild Sammler.

Nehmen wir an, Ihr Haushalt 300 Liter heißes Wasser jeden Tag das Äquivalent von vier "langen" 10 Minuten Duschen zu einem gesunden Fluss von 8 Litern pro Minute erfordert. Das, nebenbei bemerkt, ist weit mehr als ich glaube, für einen Haushalt-even wirklich notwendig ist, wenn es typisch ist. Wenn das Wasser in bei 10 ° C kommt, und erwärmt auf 60 ° C, dann brauchen wir 15.000 kcal energie nach der Definition des zu versorgen. Unter Berücksichtigung von 60% Wirkungsgrad und damit für etwas täglichen Verlusten bei der Lagerung benötigen wir 30.000 kcal von Solareingang pro Tag zur Verfügung zu stellen, auf 35 kWh Energie in Höhe von. Wie sich herausstellt, gibt mindestens 3,5 Stunden voll-sun-Äquivalent (1000 W / m²) sogar im Dezember eine Platte auf 54 ° in St. Louis kippen, so dass wir 10 m² von Platten benötigen (das Schlafzimmer eines Größe).

Zwei Kollektoren auf dem Dach liefern Warmwasser.

Solar Thermal Electricity

Die relativ niedrigen Temperaturen von Flachbildschirmen in der Sonne erreicht fördern nicht Ausbeutung in Form von Wärmemotoren für die Stromerzeugung zu machen. Aber wir können dieses Problem beheben, durch die einfache Akt der Konzentration. No-nicht einfach denken wirklich schwer darüber. Ähnlich wie ein Vergrößerungsglas verwendet werden kann Papier zu verbrennen, jede Häufung von solaren Strahlungsflusses kann die Temperatur erhöhen. Ich persönlich habe ein paar Cent geschmolzen, Wasser gekocht, und wandte sich Sand in das Glas mit einem großen Hand Fresnel-Linse. Auch eine Reihe von flachen Spiegeln Sonnenlicht auf eine gemeinsame Stelle lenken können formidably hohe Temperaturen erzeugen.

Die Konzentration wird als Verhältnis ausgedrückt, also wenn ich eine kreisförmige Lupe 100 mm Durchmesser tragen, die in ein Bild der Sonne 1 mm macht, wird der Konzentrationsfaktor beträgt 10.000 (das Verhältnis der Flächen). Mit unserem Strahlungs Verhältnis der resultierende 10 MW / m² entspricht einer Temperatur von 3600 K! Diese Art von Temperatur schmilzt jedes Metall, wenn Sie das konzentrierte Licht auf einen Fleck aus Metall kleiner als der helle Fleck setzen. Typische Kessel in Kraftwerken erzeugen eine heiße Temperatur von etwa 1000 K eine vergleichbare Temperatur über Solareingang Erreichen einer Konzentration von mehr als 60 erfordert.

Ein Nachteil ist, dass die Konzentration Tracking impliziert, was Komplexität hinzufügt. Zweidimensionale konzentrations wie ein Vergrößerungsglas-erfordert zwei-Achsen-Steuerung den Hotspot auf dem kleinen Ziel zu halten. Eindimensionale konzentrations wie ein Parabolrinnen-only erfordert entlang einer Achse zu verfolgen. Das Konzentrationsverhältnis eines 1-D-Konzentrator ist in etwa die Quadratwurzel der 2-D-Vielfalt, aber das ist in Ordnung, wenn wir nur Konzentrationsverhältnisse um 100 oder so brauchen. Eindimensionale Konzentration ist auch weit mehr zu vergeben von Unvollkommenheiten in der Reflektorform (kann billig gemacht werden).

Ein weiterer Nachteil der Konzentration ist, dass es wirklich direkter Sonneneinstrahlung zu arbeiten erfordert. Können Sie sich einen scharfen Schatten auf den Boden sehen? Wenn nicht, ist die Konzentration effektiv tot. Im Wesentlichen ist der Konzentrator ein Bild der Sonne manchmal ein ausgereckten lineares Bild in dem Fall der Rinnenkollektoren bilden. Forming Bilder von Wolken auf den Kollektor wird es nicht sehr aufgeregt. Es braucht die reale Sache. Vergleicht man die effektive Rendite für Konfigurationen an verschiedenen Standorten Tracking gibt ein Gefühl dafür, wie einige Orte sind unterschiedlich begünstigt Solarthermie zu nutzen. In der Regel tun Wüstengebieten sehr gut.

Stadt Flat Panel in Lat. 1-Achse, N-S 2-Achsen Seattle, WA 1,4 / 3,7 / 5,7 0,4 / 2,5 / 5,2 0,9 / 2,9 / 5,5 St. Louis, MO 3,1 / 4,8 / 5,9 1,5 / 3,5 / 5,3 2,4 / 4,1 / 5,5 San Diego , CA 4,6 / 5,7 / 6,5 3,8 / 4,1 / 4,9 4,5 / 5,3 / 6,3 Dagget, CA 5,2 / 6,6 / 7,4 3,5 / 6,6 / 9,6 5,4 / 7,5 / 9,7

Die oben stehende Tabelle gibt durchschnittliche Tageserträge (kWh / m² / Tag, oder gleichwertige Stunden bei 1000 W / m²) für drei Arten von Solar-Sammlung an vier Standorten, wobei jeder Eintrag geben schlechtesten Monate / jährlich durchschnittliche / best-Monats-Werte. Die erste ist für eine flache Platte auf der Seite Breite (geeignet für PV oder Warmwasser) gekippt, gefolgt von 1-Achs-Konzentration Kippen entlang einer N-S-Achse, und schließlich ein 2-Achsen-Konzentration Konfiguration. Solarthermie am meisten Sinn in Bereichen macht, wo mehr Energie als mit PV gesammelt werden Platten, aber das ist kein strenges Kriterium, da Solarthermie bietet einige Vorteile gegenüber PV, wie wir in einem etwas besprechen werden. In der obigen Tabelle, nur Dagget, Kalifornien in der Mojave-Wüsten- hat Konzentration Flat-Panel PV für Gesamtenergie zu schlagen. Andere Wüstenstädte im Südwesten der US-sind ebenfalls günstig zu solarthermischen Strom. Aber es ist auf jeden Fall eine ortsabhängige Technologie.

Solarthermie Schemes

Schemes gibt es zuhauf: 1) Macht Türme, wo eine Reihe von individuell gelenkten Planspiegel angewinkelt sind Sonnenlicht an der Spitze eines Turms in der Mitte des Feldes zu setzen; 2) Satellitenschüssel aussehende segmentierten Schalen mit einer Wärmekraftmaschine im Fokus; 3) Parabolrinnen-Arrays mit einem Heißölführenden Rohr liefen den Fokus; 4) und andere Topologien, ich bin sicher.

Solar "Power Tower" außerhalb Barstow, CA.

Unter den einfachen Parabolrinnen als Beispiel etwa 70% der einfallenden Energie macht es in den 400 ° C Fluids innerhalb des Zentralrohres ausgeführt wird. Wärme, die durch das Öl durch macht Dampfturbinen zu drehen, in der traditionellen Kraftwerk Sinn. Der Wirkungsgrad des Kraftwerksteil ist in der üblichen Baseballstadion von 30%. Diese beiden Faktoren produzieren allein 20% Effizienz, aber auch andere Verluste neigen dazu, es zu 15% nach unten zu drücken oder so. Die Rinnen sind in der Regel von Norden nach Süden ausgerichtet, mit täglichen Tracking (zum Beispiel drehen sich um das heiße Rohr). Self-Shadowing wird ein Problem, gemildert durch reichlichen Raum zwischen den Kollektoren bereitstellt. Wenn Sie die Sonne so niedrig wie 15 Grad Elevations ohne Abschattung verfolgen möchten, zum Beispiel, nur ein Viertel der Landfläche genutzt wird. Ost-West-Ausrichtung sind auch möglich, weniger gut das ganze Jahr über durchgeführt wird, aber gleichmäßiger über das ganze Jahr.

Parabolrinnenkollektoren.

Parabolrinnen sind recht ordentlich, glaube ich, für eine Vielzahl von Gründen. Zuerst führt die parabolische Form Fokus unabhängig von dem Neigungswinkel des Lichts in der Richtung entlang der Achse: mathematische Perfektion egal den Winkel. Dies führt zu der zweiten ernsthaften Vorteil-bereits diskutiert-Single-Achse entlang einer Nord-Süd-Achse zu verfolgen. Die Fähigkeit, die Wärme entlang der Achse zu transportieren eine Flüssigkeit / Rohr mit ist einzigartig in diesem Design, so dass es bequem um die Hitze zu schleppen um, wo Sie es wollen. Schließlich, da das glänzende Material braucht nur in einer Richtung gebogen werden (viel einfacher als eine Schüssel-Form) sind die Reflektoren relativ billig zu machen.

Auswertung eines realisierten Beispiel verfügt die Anlage über einen 64 MW Nennleistung, die Erzeugung von 134 Millionen Kilowattstunden Energie pro Jahr. Die Aufteilung dieser beiden impliziert etwa 2100 Stunden Volllastbetrieb pro Jahr, für einen Arbeitszyklus von 24%, bzw. 5,7 Stunden pro Tag. Die NREL Datenbank für Las Vegas erwartet eine Nord-Süd-Einachs-Tracker durchschnittlich 6,2 Stunden pro Tag Horizont zu Horizont zu bekommen. Also nicht zu weit weg. Die Anlage kostete Millionen $ 266 zu bauen, zu $ ​​4,15 pro Watt beträgt. Ziemlich ähnlich wie installierte Solar-PV. Die Anlage befindet sich etwa 1,6 km² Land, Computing bis 40 W / m² bei Nenn volle Leistung. Dies ist 4% des einfallenden 1000 W / m² (auf der Höhe des Sommers), die ganz in der Nähe ist, was wir für einen 15% Wirkungsgrad Kollektor besetzen 25% der Landfläche würde vermuten. Ich liebe es, wenn die Zahlen Sinn machen!

Eine Lagerung Boon

Ein gravierender Vorteil für die Solarthermie-noch nicht ausgenutzt so vollständig wie es könnte thermische Speicher sein-ist. Machen Sie Heu, wenn die Sonne scheint, und Eichhörnchen es für Anwendung über Nacht weg. Alle solarthermischen Anlagen haben kurzfristige Immunität von intermittency einfach aufgrund der thermischen Masse im System. Solarthermische Anlagen sind mit unterschiedlichen Graden der Lagerung ausgelegt, viele nur dem Ziel, mehrere Stunden, um besser die Spitzennachfragekurve in den Abend folgen. Aber als Gewinn Dominanz gegenüber fossilen Brennstoffen erneuerbare Energien (wie ich hoffe, sie tun), werden Speicher immer wichtiger geworden. Meiner Meinung nach, ist das Verhältnis der Lagerung Sammlung ziemlich einfach zu ändern (das heißt, größere Bottich mit heißem Fluid), so dass im Prinzip solarthermischen Anlagen Tagen Lagerung mit wenig zusätzliche Komplexität erreichen könnte. Wir können das nicht sagen über PV oder Wind. Und die Speichereffizienz für einen großen Behälter wächst linear mit der Dimension des Tanks, da sie die Energieskalen wie Volumen enthalten, während die thermische Verlustpfade neigen dazu, mit Bereich zu skalieren.

Einer der Gewinner

Wir sahen uns an drei Kategorien von Wärme mit Hilfe von der Sonne: Passivhausheizung, Warmwasser, und Solarthermie Strom. Praktisch alles, was direkte Nutzung der Sonnenenergie-im Gegensatz zu Wasserkraft, Wind, Wellen usw. als sekundäre und tertiäre Derivate von denen Solar-Input-gebunden ist, auf der reichlich vorhandenen Seite der Geschichte zu landen. Und so ist es mit diesen drei, wenn auch vielleicht gegeben, dass die ersten beiden auf den mageren Bereich von Dächern vertreten beschränkt sind und / oder Fenster-und nicht das ganze Land flächen sie sollten mehr recht in der "potent" Box untergebracht werden.

Solarthermie Strom tritt auf jeden Fall das Lager als reichlich vorhandenen Ressource. Einige der anderen reichlich Ressourcen bisher beschriebenen (nuclear Züchter, geothermische Erschöpfung und mehr zu kommen) präsentieren technische Hürden oder andere praktische Hindernisse, die meine Begeisterung für sie zu verringern. Ich will nicht behaupten, dass solarthermische Strom keine Schwierigkeiten hat (Reflektoren verstauben / abgeschliffen durch Wüstensand, zum Beispiel). Aber es ist ziemlich Low-Tech, nutzt über ein Jahrhundert Erfahrung Wärmemotoren in Laufen, ermöglicht die Speicherung ein integraler Bestandteil des Designs zu sein, und ist super-reich auf der Skala der Dinge. Immerhin haben wir noch einen anderen gangbaren Weg zu machen Strom gefunden, wenig tun, eine flüssige Brennstoffe Mangel direkt zu adressieren.

Die Low-Tech-Charakter der Solarthermie macht es besonders robust in schwierigen Zeiten. Ich persönlich kann sich vorstellen, entwerfen und bauen eine passive Solar-Home, Flachplattenwärmekollektoren für Warmwasser und sogar ein Parabolrinnen Dampf zu erzeugen. Ich kann nicht sagen das gleiche über ein PV-Paneel, einem Kernreaktor oder Geothermiebohrungen Kilometer tief. Es bekommt meine Stimme.

Wir werden die Kernfusion nächste Woche zu sehen. Klingt bekannt?


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