25/01/2019 - Solarheizung kann die Auswirkungen auf den Klimawandel um bis zu 70% verringern

Menéame

Forscher der Universität Rovira i Virgili die wirtschaftliches und ökologisches Potenzial der Solarthermische Speicheranlagen in der Europäischen Union. Die Simulationen wurden für Kraftwerke in Madrid, Athen, Berlin und Helinski durchgeführt, und es wurde festgestellt, dass die Auswirkungen auf die Umwelt im Zusammenhang mit dem Treibhauseffekt kann im Vergleich zum klassischen Erdgasheizungssystem um 70% zurückgehen.

Das Prinzip des Betriebs von zentralen Solarheizungsanlagen mit Wärmespeicherung ist einfach: die überschüssige Wärmeenergie des Sommers sammeln, um sie im Winter zu verwenden. Auf diese Weise werden zwei Ziele erreicht: wirtschaftliche Einsparungen, die vor allem durch die Verringerung des Erdgasverbrauchs von Heizkesseln verursacht werden, und Umwelteinsparungen aufgrund der Verringerung von Treibhausgasen. Die Umsetzung erfordert Solarkollektoren, Tanks zum Speichern von heißem Wasser y optimales Management der Heizungsanlage.

Diese Methoden, die in Kanada sowie in einigen Ländern Nord- und Mitteleuropas angewandt werden, sind in den meisten Ländern mit mehr Sonnenstunden nicht implementiert. Gruppenforscher SUSCAPE (Sustainable Computer Aided ProcessEngineering) der URV eine Studie über den Betrieb dieser Pflanzen in verschiedenen Klimazonen geleitet haben, um die Vorteile unter verschiedenen Bedingungen zu überprüfen. Sie haben Pflanzen in verschiedenen Klimazonen simuliert: in Südeuropa (Athen und Madrid), in Mittel- und Mittelitalien (Berlin) und im Norden (Helsinki). Die Forscher haben eine Reihe von Gebäuden mit insgesamt tausend Wohnungen in diesen Städten simuliert und die Anlage optimiert, um den Betrieb zu gewährleisten, ohne dass während eines Großteils der Heizmonate Erdgas verbraucht werden muss.

Zentralisierte Lageranlagen

Die Solarzellen erhitzen Wasser, das in sehr großen und sehr isolierten Tanks gelagert wird und unterirdisch sein kann. Auf diese Weise wird das warme Wasser monatelang mit kleinen Wärmeverlusten gelagert. Die gespeicherte Wärme wird bis Februar oder März genutzt und dann ist eine minimale Unterstützung mit Erdgas erforderlich. Bei konventionellen Solarthermiesystemen beträgt das Volumen des warmen Wassers, das von einem Quadratmeter Platte gespeichert wird, etwa 100 Liter, während bei diesen Solarheizungsanlagen das Volumen pro Quadratmeter Platte etwa 7 000 Liter Wasser beträgt.

Die Ergebnisse der Arbeiten haben ergeben, dass die Installation von zentralen Solarheizungsanlagen in allen untersuchten Klimazonen zu einem Anteil erneuerbarer Energien an der Nutzung von mehr als 90% führt und dass die Umweltprüfung im Vergleich zu dem klassischen Heizungssystem (mit Erdgas) eine deutliche Verbesserung zeigt, da die Auswirkungen auf die Umwelt im Zusammenhang mit dem Treibhauseffekt um rund 70% reduziert werden. In den kälteren Kliman die Dimensionen der Ausrüstung und damit die anfängliche Investition ist größer. Zum Beispiel ist die Solarkollektorfläche für Madrid 7.000 m2 und für Helsinki müsste sie mehr als 30.000 m2 betragen. Was das Lagervolumen betrifft, so würde es 65.000 m3 bzw. 230.000 m3 betragen.

Die Wärmeenergiespeichersysteme in einigen Haushalten sind in der Regel für die kurzfristige Nutzung von Wasser in den folgenden Stunden, am nächsten Tag oder eine Woche später. In Katalonien gibt es auch 60 Heizungsanlagen pro Bezirk (wie z. B. 22@ in Barcelona), die aber nicht mit Solarenergie betrieben werden, sondern mit Biomasse oder anderen Wärmekraftwerken. Das untersuchte System ist wirtschaftlich machbar, wenn wir die Kosten während der gesamten Betriebsdauer von 40 Jahren bewerten, aber es erfordert hohe Erstinvestitionen, die nur mit einer langfristigen Rückkehr gerechtfertigt sind. Alle Vorhersagen zeigen, dass sich die Energiepreise aus fossilen Quellen nach oben entwickeln werden; daher werden diese Systeme langfristig wettbewerbsfähiger und die Treibhausgasemissionen deutlich verringern.

Diese Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Applied Energy, wurde sie von Forscher Dieter Boer von der Abteilung für Chemietechnik der URV geleitet und wurde in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Lérida durchgeführt. Sie ist Teil eines von Wissenschaftlern dieser beiden Universitäten und der Universität Barcelona koordinierten Projekts mit dem Titel "Identifizierung nachhaltiger Barrieren und Chancen in den Materialien und Anwendungen der Wärmespeicherung," das vom Ministerium für Wirtschaft und Wettbewerbsfähigkeit finanziert wird.

Bibliographische Referenz: “Economic and environmental potential for solar assisted central heating plants in the EU residential sector: Contribution to the 2030 climate and energy EU agenda”. Tulus, V., Abokersh, M. H., Cabeza, L. F., Vallès, M., Jiménez, L., Boer, D. 2019, Applied Energy, 236, pp. 318-339 https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.11.094

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Universität Rovira i Virgili

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