Hochtemperatur-Solar Parabolrinnenkollektor (PTC)

Parabolrinnen-Kollektoren (PTC) sind eine fortschrittliche Solartechnologie zur Energiekonzentration, die häufig in Anwendungen erneuerbarer Energien eingesetzt wird, insbesondere für industrielle Wärmeprozesse. Soliterm, ein deutsches Unternehmen, ist spezialisiert auf die Entwicklung, Herstellung und den Einsatz von PTC-Systemen, um verschiedene Industriezweige bei der Reduzierung ihrer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu unterstützen.

Einführung in die PTC-Technologie

Soliterms Parabolrinnen-Kollektoren (PTC) nutzen gekrümmte Spiegel, um Sonnenlicht auf ein Empfängerrohr zu konzentrieren, in dem ein Wärmeträgermedium, wie zum Beispiel Thermoöl, auf Temperaturen zwischen 100-250°C erhitzt wird. Diese Kollektoren sind leicht (13 kg/m²), was sie für Dach- und Fassadeninstallationen geeignet macht. Sie verfügen über präzise Sonnenverfolgungs-Systeme mit einer Genauigkeit von ±0,1° für das PTC 1800-Modell und 0,01° für das Gesamtsystem, was eine maximale Energiegewinnung gewährleistet.

Hauptmerkmale der PTC-Kollektoren:

• Leichte Bauweise: Einfach zu installieren und zu warten aufgrund ihres geringen Gewichts.
• Hochpräzise Nachführung: Sonnenverfolgungs-Genauigkeit von 0,01° (0,1° für das PTC 1800-Modell) optimiert die Effizienz.
• Verbessertes Reflektormaterial: Beschichtetes Aluminium minimiert Reflexionsverluste und steigert die Gesamtleistung.
• Intelligente Steuerungssysteme: Soliterm integriert SCADA-Technologie für Fernüberwachung und automatische Optimierung.
• Hagelschutz und automatische Positionierung: Gewährleistet Haltbarkeit und Leistung unter verschiedenen Wetterbedingungen.

Die Fertigung erfolgt in einer vollautomatisierten Produktionsanlage mit sechs Stationen, vom Schweißen bis zur Verpackung. Der Prozess ist KI-gesteuert und ermöglicht die Produktion von 40.000 Kollektoren jährlich mit einer thermischen Gesamtleistung von 250 MW, was Präzision und Konsistenz gewährleistet.

Industrielle Anwendungen

PTC-Systeme werden häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt, bei denen Wärme mit hoher Temperatur benötigt wird. Nachfolgend finden Sie einen Überblick über ihre Anwendungen in verschiedenen Branchen:

Prozess- und Temperaturtabelle:

Branche	Prozess	Temperaturbereich
Lebensmittel & Getränke	Trocknung	30°C - 90°C
	Waschen	40°C - 80°C
	Pasteurisierung	80°C - 110°C
	Kochen	95°C - 105°C
	Reinigung	140°C - 150°C
	Vorheizen	40°C - 60°C
Textil	Waschen	40°C - 80°C
	Bleichen	60°C - 100°C
	Färben	100°C - 160°C
Chemie	Kochen	95°C - 105°C
	Destillation	110°C - 300°C
	Andere Prozesse	120°C - 180°C
Allgemeine Industrie	Speisewasservorwärmung	30°C - 100°C
	Fabrikheizung	30°C - 80°C
	Prozess-Kühlung	bis zu 60°C

Solare Kühlung

Die solare Kühltechnologie nutzt Wärme aus erneuerbaren Energiequellen, wie z.B. Solarenergie, um Kühlprozesse anzutreiben. Diese Methode ist wesentlich für die industrielle Dekarbonisierung und ermöglicht Industrien den Übergang zu nachhaltigen Kühllösungen. Die wichtigsten Technologien umfassen Adsorptionskältemaschinen, thermoakustische Kühlung (THEAC), Dampferzeugung und Stromerzeugung über ORC-Turbinen.

Adsorptionskältemaschinen

Adsorptionskältemaschinen nutzen wärmegetriebene Adsorptionsprozesse zur Erzeugung von Kaltwasser. Im Gegensatz zu Absorptionskältemaschinen, die flüssige Lösungen verwenden, setzen Adsorptionskältemaschinen feste Adsorbenzien wie Silikagel ein.

Funktionsprinzip:

Adsorptionskältemaschinen arbeiten in zwei Hauptzyklen:

1. Adsorptionsphase (Kühlung): Das Adsorptionsmittel absorbiert Wasserdampf aus dem Verdampfer, was zur Verdunstung führt und einen Kühleffekt erzeugt. Das entstehende Kaltwasser (7°C - 12°C) wird für Klimaanlagen oder industrielle Kühlung genutzt.
2. Desorptionsphase (Regeneration): Das zweite Adsorptionsbett wird erhitzt, wodurch das absorbierte Wasser freigesetzt wird, das im Kondensator kondensiert. Die Wärmequelle für die Desorption sind typischerweise Solarkollektoren oder Abwärme, die bei 50°C - 90°C arbeiten.

• Kühlleistung: Von 10 kW bis 500 kW, abhängig von der Systemkonfiguration.

Vorteile von Adsorptionskältemaschinen:

• Energieeffizienz: Nutzt Wärmequellen mit niedriger Temperatur und reduziert die Abhängigkeit von Elektrizität.
• Umweltfreundlich: Verwendet Wasser als Kältemittel, beseitigt Risiken im Zusammenhang mit Ozonabbau und reduziert das globale Erwärmungspotenzial (GWP=0).
• Minimaler Stromverbrauch: Hohe Effizienz mit einem Energieeffizienz-Verhältnis (EER) von 33, was die Betriebskosten deutlich senkt. Der Kühlprozess erfordert keinen erheblichen Stromeinsatz, was den CO₂-Fußabdruck reduziert.

Weitere Informationen: Eco-Prius - Adsorption Chillers - Cooling from Heat

Thermoakustische Kühlung (THEAC)

Thermoakustische Kühlung ist eine Technologie, die Wärme mittels Schallwellen in Kühlung umwandelt. Sie nutzt thermoakustische Prozesse, die keine herkömmlichen mechanischen Komponenten erfordern.

Funktionsprinzip:

Das THEAC-System arbeitet, indem es Wärme als Antriebsenergiequelle nutzt, um Schallwellen in einem geschlossenen System zu erzeugen. Diese Wellen führen zur Kompression und Expansion von Gas (z.B. Argon), was zu Wärmeübertragung und dem Kühleffekt führt. Eine effiziente Kühlung wird ohne synthetische Kältemittel erreicht.

• Kühltemperaturbereich: von -25°C bis 0°C.

• Kühlleistung: von 25 kW bis 250 kW (abhängig von der Konfiguration).

Vorteile der thermoakustischen Kühlung:

• Wartungsfrei: Das Fehlen beweglicher mechanischer Teile reduziert den Wartungsbedarf.

• Umweltfreundlich: Verwendet Argon als Kältemittel (GWP=0).

• Hohe Haltbarkeit: Die geschätzte Lebensdauer der Systeme beträgt bis zu 30 Jahre.

Weitere Informationen: Eco-Prius - Thermoakustische Kältemaschine

Dampferzeugung und Wärmepumpenunterstützung

PTC (Parabolrinnen-Kollektoren) können für die direkte Dampferzeugung oder zur Unterstützung industrieller Wärmepumpen eingesetzt werden. Mit hoher Effizienz bei der Erfassung von Solarenergie ermöglichen sie eine Dampfproduktion bis zu 130°C.

Funktionsprinzip:

1. Dampferzeugung: Solarenergie, die durch PTC-Kollektoren konzentriert wird, erhitzt das Arbeitsfluid, das verdampft und direkte Dampfproduktion für industrielle Anwendungen ermöglicht.

2. Wärmepumpenunterstützung: PTC-Kollektoren können als untere Wärmequelle für Wärmepumpen dienen, die Temperatur des Arbeitsmediums erhöhen und höhere Dampftemperaturen ermöglichen, was den COP erheblich verbessert. Industrielle Wärmepumpen von Ochsner reichen von 2 kW bis 2500 kW.

Weitere Informationen: Eco-Prius - Industrial Heat Pumps

Stromerzeugung aus ORC-Turbinen

Die Organic Rankine Cycle (ORC)-Technologie ermöglicht die Umwandlung von Wärme in Elektrizität. Sie wird in Verbindung mit PTC-Kollektoren eingesetzt, um Energie aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen.

Funktionsprinzip:

Wärme aus PTC-Kollektoren erhitzt ein organisches Fluid mit niedrigem Siedepunkt, das verdampft und eine Turbine antreibt, die Elektrizität erzeugt. Nach dem Durchlaufen der Turbine kondensiert der Dampf, und der Zyklus beginnt erneut.

• Leistungsbereich: von 10 kW bis 1 MW (abhängig vom System).

Vorteile von ORC-Turbinen:

• Effizienz: Ermöglicht die Umwandlung von Nieder- und Hochtemperaturwärme in Elektrizität.

• Modularität: ORC-Systeme können je nach Bedarf auf verschiedene Leistungsstufen skaliert werden.

Weitere Informationen: Eco-Prius - ORC Organic Rankine Cycle

PTC Konzentrierende Kollektoren - Produktlinie

Parabolischer Konzentrierender Kollektor PTC 1800

Spezifikationen der Soliterm PTC 1800 Kollektoren:

Merkmal	Spezifikation
Effizienz	500-700 kWh/m² (abhängig von den Bedingungen)
Gewicht der Parabolspiegel	13 kg/m²
Leistung	Von 50 kW bis 100 MW
Sonnenverfolgungs-Genauigkeit	0,01° (Gesamtsystem), 0,1° (PTC 1800)
Temperaturbereich	100°–250°C
Thermische Leistung	5 kW (PTC 1800)
Medium	Wasser / Dampf / Thermoöl
Nachführungstyp	Einachsig
Reflektierender Paraboloid	Beschichtetes Aluminium
Konzentrationsfaktor	C = 43 (PTC 1800)
Kollektorlänge	5020 mm (PTC 1800)
Apertur	1800 mm (PTC 1800)
Gewicht	130 kg (PTC 1800)
Jährliche Produktionskapazität	40.000 Kollektoren, Gesamtleistung bis zu 250 MW

Zusammenarbeit mit der KfW Bank

Soliterm arbeitet mit der KfW-Entwicklungsbank zusammen, einer deutschen Entwicklungsbank, die Exportkredite für Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien außerhalb Deutschlands anbietet, auch in Polen und Europa. Die KfW ist spezialisiert auf die Finanzierung nachhaltiger Investitionen wie Solaranlagen und unterstützt die Energiewende. Die Zusammenarbeit umfasst den Zugang zu günstigen Finanzierungsbedingungen, wodurch es für Unternehmen einfacher wird, in Soliterm PTC-Systeme zu investieren. In Polen operiert die KfW über lokale Partnerbanken und bietet Kredite für Projekte im Bereich erneuerbarer Energien an, wodurch die Einstiegshürde für Unternehmen gesenkt wird (Kredit (KfW Erneuerbare Energien Standard)).

Beispiele abgeschlossener Projekte

Soliterm hat weltweit zahlreiche Projekte abgeschlossen und stellt PTC-Technologie für Industrieanlagen, öffentliche Einrichtungen und den kommerziellen Sektor bereit. Beispiele für Implementierungen umfassen:

1. Getränkeproduktionsanlage in Spanien:
   • Anwendung: Wassererwärmung für Wasch- und Pasteurisierungsprozesse.
   • Effekt: Reduktion des Erdgasverbrauchs um 30%.
2. Textilfabrik in Indien:
   • Anwendung: Wassererwärmung für Färbeprozesse.
   • Effekt: Reduktion der Energiekosten um 25% und der CO₂-Emissionen um 200 Tonnen pro Jahr.
3. Krankenhausinstallation in Deutschland:
   • Anwendung: Brauchwassererwärmung.
   • Effekt: Energieeinsparungen von 40% und Reduktion der CO₂-Emissionen um 150 Tonnen pro Jahr.
4. Chemiewerk in Frankreich:
   • Anwendung: Erzeugung von Prozessdampf.
   • Effekt: Reduktion des Gasverbrauchs um 35% und erhebliche Senkung der Betriebskosten.
5. Milchwirtschaft in Österreich:
   • Anwendung: Wassererwärmung für die Reinigung von Geräten.
   • Effekt: Reduktion der Energiekosten um 28%.
6. Pharmazeutische Fabrik in Italien:
   • Anwendung: Sterilisationsprozesse.
   • Effekt: Energieeinsparungen von 33%.