(Aus Probeklausur, 4P)
Skizzieren und benennen Sie zwei typische solarthermische Energiewandler! Das Funktionsprinzip muss dabei klar erkennbar sein.
(Aus Probeklausur, 2P)
Erklären Sie die Funktionsweise eines Fachkollektors. Falls notwendig, fertigen Sie eine Skizze an.
(Aus Probeklausur, 2P)
Nennen Sie jeweils zwei Vor- und zwei Nachteile von Fachkollektoren.
(Aus Probeklausur, 4P)
Erklären Sie das Konzept des Thermosyphon (offener Betrieb). Fertigen Sie hierzu zusätzlich eine Skizze an die das Prinzip wiedergibt. Worauf muss beim geschlossenen System geachtet werden?
(Aus Probeklausur, 3P)
Nennen und skizzieren Sie je ein Bsp. für einen Linienkonzentrator und einen Punktkonzentrator. Geben Sie jeweils typische Konzentrationsfaktoren an.
(Aus Probeklausur, 3P)
Benennen Sie 3 Vorteile des linearen Fresnel Kollektors im Gegensatz zum Parabolrinnenkollektors.
(Aus Probeklausur, 3P)
Benennen und skizzieren Sie ein Solarthermisches Kraftwerkskonzept mit Speicher.
(Aus Klausur WS19/20, 2P)
Erklären Sie die Funktionsweise eines Vakuumröhrenkollektors. Falls notwendig, fertigen Sie eine Skizze an.
- Die Flüssigkeit innerhalb der Vakuumröhre wird durch die Einstrahlung verdampft.
- Dampf steigt auf und gelangt in den Wärmetauscher.
- Dort kondensiert er und fließt im Wärmerohr wieder nach unten um erneut zu verdampfen.
(Aus Klausur WS19/20, 2P)
Nennen Sie jeweils zwei Vor- und Nachteile von Vakuumröhrenkollektoren.
Vakuumröhrenkollektoren
Vorteile
- Erreicht hohen Wirkungsgrad bei großer Temperaturdifferenz zwischen Absorber und Umgebung.
- Erreicht hohen Wirkungsgrad bei niedrigen Einstrahlungen
- Effektiver in der Heizungsunterstützung
- Erreicht Temperaturen zur Dampferzeugung oder für Absorptionskältemaschinen
- Geringes Gewicht –> leichter Transport
- Er lässt sich durch Drehung er Absorptionstreifen zur Sonne ausrichten
- Er lässt sich horizontal auf einem Flachdach montieren
Nachteile
- Teurer als Flachkollektoren
- Kann nicht für die Innendachmontage eingesetzt werden
- Er lässt keine Heizmontage bei Heatpipe-Systemen zu (Neigung min. 25°)
(Aus Klausur WS19/20, 7P)
Häufig werden nicht-konzentrierende solarthermische Anlagen in Verbindung mit einem Wärmespeicher betrieben. Benennen und skizzieren Sie die vier häufigsten Umlaufkonzepte. Erklären Sie eines dieser Umlaufkonzepte.
Abbildungen: s. Klausur
- Offener Naturumlauf (Thermosyphon)
(Kaltwasser, Warmwasser, Wärmeabnehmer (z. B. druckloser Speicher)) - Geschlossener Naturumlauf (Thermosyphon)
(Ausdehnungsgefäß, Überdruckventil, Warmwasser, Wärmetauscher, Kaltwasser, Wärmeabnehmer (z. B. druckloser Speicher)) - Offener Zwangsumlauf
(Wärmeabnehmer (z. B. Schwimmbad), Pumpe) - Geschlossener Zwangsumlauf
(Überdruckventil, Ausdehnungsgefäß, Warmwasser, Wärmeabnehmer (z. B. druckfester Speicher), Kaltwasser, Wärmetauscher, Pumpe)
(Aus Klausur WS19/20, 2P)
Nenne Sie je zwei Beispiele für Linienkonzentratoren und Punktkonzentratoren.
Linien: Parabolrinnenkollektor, Fresnel-Kollektor
Punkt: Solarturm, Stirling-Paraboloid
(Aus Klausur WS19/20, 11P)
Solarthermische Kraftwerkskonzepte
a) Nennen Sie ein mögliches solarthermisches Kraftwerkskonzept (solarthermische Anlage und Kreisprozess).
b) Skizzieren (technische Skizze) Sie das von Ihnen genannte Kraftwerkskonzept.
c) Skizzieren Sie diesen Kreisprozess in einem T-s-Diagramm und benennen Sie die einzelnen Prozessschritte.
d) Könnte das von Ihnen gewählte Kraftwerkskonzept rund um die Uhr betrieben werden? Warum / Warum nicht?
a) Solarthermische Kraftwerkskonzepte
Dampfprozesse
- Parabolrinne
–> Öl, 390°C
–> Salz, bis 550°C - Fresnel
- Solarturm
–> Direktdampf, bis 550°C
–> Volumetrischer Receiver
–> Salz, bis 560°C (bzw. 650°C)
Gas- und Dampfprozesse
- ISCC mit Parabolrinne
- Solarturm mit Einkopplung in Gasturbine
- Solarturm-Kraftwerk mit Partikel-Receiver
Gasturbinen Prozesse
- Solarturm mit rekuperativem Gasturbinen-Prozess mit Zwischenkühlung
b) Technische Skizze von Kraftwerkskonzept
Abbildungen: s. Klausur
- Clausius-Ranking-Prozess
- Joule Prozess
c) T-s-Diagramm und Prozessschritte
Abbildungen: s. Klausur
- Clausius-Ranking-Prozess
–> Isobare Wärmezufuhr, isentrope Expansion, isobare Kondensation, isentrope Kompression - Joule Prozess
–> Isentrope Kompression, isobare Wärmezufuhr, isobare Wärmezufuhr, isentrope Expansion, isobare Wärmeabfuhr
d) Solarturm, Parabol und Fresnel nur mit Speicher.
