Langbahn Team – Weltmeisterschaft

Solvarmepanel

For alternative betydninger, se Solpanel.
Et australsk møntvaskeri, der varmer vand via solvarmepaneler på taget.

Et solvarmepanel eller en solfanger er i stand til at optage og omsætte Solens solenergi til varmeenergi (termisk energi).

Dette skal ses i modsætning til solcellepaneler, der består af fotoelektriske solceller, der er i stand til at omdanne solens elektromagnetiske stråler (lys) direkte til elektrisk strøm.

Solfangere kan opnå virkningsgrader på over 50 %, hvor imod solceller sjældent når over 20 %.

I 2017 har Silkeborg Fjernvarme verdens største solfangeranlæg med 156.694 m².[1]

Virkemåde

Solfangere er typisk udformet som store paneler. Under panelets dæklag af glas eller plast ligger absorberen – gerne en selektiv overflade, hvorigennem der cirkuleres en varme- og frostsikker væske (oftest på basis af propylenglycol) der transporterer varmeenergien bort fra absorberen.

Lavtryks solrør

Nogle solfangere er også udført med lukkede "vacuum-rør", hvori en væske ved lavt tryk koger ved under 80 grader og overfører varme til den frostsikrede cirkulationsvæske,[2][3] men højere temperaturer er også muligt, f.eks til fjernvarme.[4]

Den opvarmede væske føres typisk til en varmtvandsbeholder,[5] en lagertank eller en separat varmeveksler. Solvarme-varmtvandsbeholderen indeholder normalt to spiraler, den nederste til solvarmen, den øverste til centralvarmen, som træder til og opvarmer det øverste af beholderindholdet, når solen ikke slår til. Et almindeligt brugsvandsanlæg består af ca 1 m² solfanger pr. person og 40-70 liter varmtvandsbeholder pr. m² solfanger og giver en årsdækning på over 50% af energibehovet til produktion af varmt vand. Kombinerede brugsvands- og rumvarmeanlæg kan være meget større, f.eks. 9–18 m², og dække en ikke ubetydelig del af husets samlede varmeenergibehov.[6]

Udbytte

Energitætheden i solens stråler gives af den såkaldte solkonstant, der ligger i et område omkring 1370 W/m² = 1370 J/m²/sek (i energi svarende til ca. 1178 kCal/m²/h), målt vinkelret på solens stråler, uden for Jordens atmosfære. Inden denne strålingsenergi når Jordens overflade, skal atmosfæren overvindes, hvilket medfører tab af energitæthed, som følge af både refleksion, spredning og absorption.

Med solen i zenit (vinkelret på overfladen), tabes der ca. 30 %, så energitætheden ved Jordens overflade er reduceret til ca. 1000 W/m². Effekten aftager således med den atmosfæriske tykkelse.

Udbyttet på vore breddegrader (ved ideelle forhold om sommeren, med en solhøjde på ca. 57°) er derfor ca. 15-20 % lavere (grundet strålernes længere vej gennem atmosfæren) end lige under solen (med solen i zenit). Om vinteren (stadig ved ideelle forhold), er udbyttet kun ca. 10-15 % af det optimale.

Hertil kommer fradrag for varierende skydække, partikler og forurening i atmosfæren osv.

I Danmark regner man med et gennemsnitligt årligt energiudbytte på mellem 500 og 600 kWh/m² solvarmepanel.

Placering

Solindstråling rundt om Jorden.

Af ovenstående skulle man tro, at den bedste placering for en solfanger ville være på Ækvator. Det er imidlertid ikke tilfældet, da Jordens ækvatorialbælte er præget af meget skydække. Den ideelle placering ligger i et bælte omkring 35° sydlig (f.eks Chile, Sydafrika og Australien) eller nordlig bredde (f.eks Spanien, Californien og Tibet). I disse ørkenregioner (især i stor højde) kan forventes ca. 3000 solskinstimer om året, svarende til en indstrålet energimængde på ca. 11 kWh/m² i døgnet – når det er bedst.

Udnyttelse

Udnyttelsen af solenergi som en primær kilde til opvarmning (på vore breddegrader) lider meget under det faktum, at energiudbyttet er højest på den årstid (sommer), hvor vi har mindst brug for den. Indtil videre er der ikke opfundet nogen omkostningseffektiv måde at oplagre store varmemængder fra sommermånederne til brug i vintermånederne, men sæsonforlængning findes i større anlæg til fjernvarme.[1]

Det er imidlertid en skrøne, at solfangere kun virker om sommeren. En velisoleret solfanger vil også yde et varmebidrag på solbeskinnede vinterdage. Selv hvis det er overskyet, vil der være et udbytte at hente.

Temperatur

Almindelige panelsolfangere leverer et såkaldt lavkvalitativt energiudbytte. De kan lave varmt vand til bad og opvarmning, men deres effektivitet falder med stigende temperatur.

Solovnen med kæmpestort hulspejl ved Odeillo i Pyrenæerne.

Det er således ikke umiddelbart muligt, at fremstille en panelsolfanger, der kan bruges direkte til dannelse af elektricitet i en termodynamisk proces. Dette ville typisk fordre en temperatur der muliggør frembringelse af damptryk til drift af en turbine (der igen kan trække en elektrisk generator).

Én af måderne hvorpå man kan opkoncentrere varmeenergien i et termisk solvarmeanlæg til et højkvalitativt niveau, er ved, at fokusere solstrålerne i et brændpunkt (f.eks. ved hjælp af et stort hulspejl). Herved kan der frembringes endog meget høje temperaturer.

Ved sådanne temperaturer kan der fremstilles højkvalitativ energi, da man herved kan frembringe høje damptryk, og derved let omsætte solenergien til elektricitet. Fordelen herved er, at der er et ensartet behov for elektricitet hele året, hvorved behovet for oplagring udkompenseres.

Fremtidsmuligheder

En mulighed man taler meget om i disse år er, at udnytte solenergi til fremstilling af brint, der efterfølgende kan oplagres, og senere udnyttes som højkvalitativ energikilde (til (gen)fremstilling af elektricitet, drift af automobiler etc.).

En sådan energiudveksling vil være forbundet med ret store tab, og slutvirkningsgraden vil næppe komme over 10 % af den oprindelige energitæthed. Til gengæld er energien 'gratis' og miljøneutral, hvis man ser bort fra initialomkostningerne ved etableringen af anlægget. Hvorvidt det vil være en rentabel forretning at drive sådanne anlæg, vil afhænge af den generelle udvikling på energiområdet, ikke mindst priserne på de fossile brændsler (olie, gas og kul).

Beregning

Til beregning af den nøjagtige soleffekt (eng. insolation) på et givet koordinat på jordoverfladen, på et givet tidspunkt, kan programmet i følgende henvisning benyttes. [7]

Online konvertering af energienheder: [8]

Top10 største solvarmeanlæg

Navn Land Ejer Størrelse Thermisk
effekt 		Årlig
produktion 		Installation
år 		Lager
volumen 		Lagertype
Faciliteter 		Panel-producent
m² MWth GWh m³
Vojens DK Vojens Fjernvarme 70.000 50 35 2012-2015 203.000 Isoleret dam og vandtank ARCON (DK)[1][9][10]
Dronninglund DK 37.573 27 18 2014 ArCon (DK)[11]
Ringkøbing DK 30.000 22,6 14 2010-2014 ArCon[12]
Vildbjerg DK 21.234 14,5 9,5 2014 ArCon[13]
Helsinge DK Helsinge Fjernvarme 19.588 14 9,4 2012-2014 [14]
Gråsten DK 19.024 13 9,7 2012 ARCON (DK)[15]
Brædstrup DK Brædstrup Fjernvarme 18.612 14 8,9 2007/2012 ARCON (DK)[16]
Tarm DK 18.585 13,1 9 2013 ARCON (DK)[17]
Marstal DK Marstal Fjernvarme 17.943 13,5 8,5 1996–2002 2.100
3.500
10.000 		Vandtank
Sand/vandhul
Isoleret dam 		Sunmark / ARCON (DK)[18]
Jetsmark DK 15.183 10,6 7,6 2015 Arcon/Sunmark (DK)[19]

Source: Jan Erik Nielsen, PlanEnergi, DK.

I 2002 havde Marstal Fjernvarme verdens største solfangeranlæg, men blev i årene efter overhalet af mange andre danske anlæg. Det planlægges udvidet med yderligere 15.000 m² til i alt 33.000 m².[20]

Eksterne henvisninger

Kilder/referencer

  1. ^ a b c "Arkiveret kopi". Arkiveret fra originalen 16. februar 2020. Hentet 22. maj 2019.
  2. ^ "Grundlæggende om rørsolfanger". www.energitjenesten.dk. Arkiveret fra originalen 14. maj 2023. Hentet 14. maj 2023.
  3. ^ Lund, Morten (16. marts 2012). "Jysk familie valgte vakuum-solfanger: Giver varme gråvejrsdage". ing.dk. Ingeniøren.
  4. ^ Pedersen, Maria Berg Badstue (4. juli 2022). "Aalborg CSP får foden inden for på det tyske marked med ny type solfanger". Energy Supply DK.
  5. ^ "Hvordan virker en solfanger og hvordan monteres de?". enrgi.dk.
  6. ^ Patursson, Tue (10. september 2019). "Aktiv solvarme". www.bolius.dk. Arkiveret fra originalen 7. december 2022.
  7. ^ "A Simple Insolation Model". Arkiveret fra originalen 3. marts 2006. Hentet 28. april 2006.
  8. ^ OnlineConversion.com: Energy Conversion
  9. ^ http://xqw.dk/work/FG22/okt/Projektforslag_for_udvidelse_af_Vojens_solvarme_med_bilag.pdf (Webside ikke længere tilgængelig)
  10. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Vojens i sydvest-Danmark, og "Om værket")
  11. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Dronninglund i Nordjylland, og "Om værket")
  12. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Ringkøbing i Vestjylland, og "Om værket")
  13. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Vildbjerg i Vestjylland, og "Om værket")
  14. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Helsinge i Nordsjælland, og "Om værket")
  15. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Gråsten i Sønderjylland, og "Om værket")
  16. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Brædstrup i Midtjylland, og "Om værket")
  17. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Tarm i Vestjylland, og "Om værket")
  18. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Marstal syd for Fyn, og "Om værket")
  19. ^ Data for danske solfjernvarmeanlæg Arkiveret 4. juli 2017 hos Wayback Machine (klik Jetsmark i Nordjylland, og "Om værket")
  20. ^ Marstal Fjernvarme verdens største solfangeranlæg
Wikimedia Commons har medier relateret til:
Quelle: https://da.wikipedia.org/wiki/Solvarmepanel