Zeitschrift für Grundlagen erneuerbarer Energien und Anwendungen
Offener Zugang

Abstrakt

Aktuelle Entwicklungen bei Wärmeträgerflüssigkeiten für Solarthermie-Anwendungen

Umish Srivastva, RK Malhotra und SC Kaushik

Solarthermische Kollektoren entwickeln sich zu einer wichtigen Methode, um die Sonnenstrahlung zur Erzeugung alternativer Energie zu nutzen. Wärmeübertragungsflüssigkeiten (HTFs) werden zur Übertragung und Nutzung der über Solarthermiekollektoren gesammelten Sonnenwärme eingesetzt. Solarthermische Kollektoren werden üblicherweise in Niedertemperaturkollektoren, Mitteltemperaturkollektoren und Hochtemperaturkollektoren eingeteilt. Niedertemperatur-Solarkollektoren verwenden phasenwechselnde Kühlmittel und Wasser als Wärmeübertragungsflüssigkeiten. Die sich in bestimmten geografischen Gebieten verschlechternde Wasserqualität und der hohe Gefrierpunkt beeinträchtigen ihre Eignung, und daher gewinnt die Verwendung von Wasser-Glykol-Gemischen sowie wasserbasierten Nanoflüssigkeiten bei Niedertemperatur-Solarkollektoranwendungen an Bedeutung. Kohlenwasserstoffe wie Propan, Pentan und Butan werden in vielen Fällen auch als Kühlmittel verwendet. HTFs, die in Mitteltemperatur-Solarkollektoren verwendet werden, umfassen Wasser, Wasser-Glykol-Gemisch – das aufkommende „grüne Glykol“, d. h. Trimethylenglykol – und auch eine ganze Reihe natürlich vorkommender Kohlenwasserstofföle in verschiedenen Zusammensetzungen wie aromatische Öle, naphtenische Öle und paraffinische Öle in aufsteigender Reihenfolge der Betriebstemperaturen. In einigen Fällen werden Berichten zufolge auch halbsynthetische Wärmeträgeröle verwendet. HTFs für Hochtemperatur-Solarkollektoren haben eine hohe Priorität und weltweit finden umfangreiche Untersuchungen und Entwicklungen statt. In dieser Kategorie wird ein breites Spektrum an Molekülen untersucht und eingesetzt, angefangen bei Wasser bei der direkten Dampferzeugung, Luft, synthetischen Kohlenwasserstoffölen, Nanofluidzusammensetzungen, geschmolzenen Salzen, geschmolzenen Metallen, dichten Suspensionen von festen Siliziumkarbidpartikeln usw. Darunter werden synthetische Kohlenwasserstofföle als Flüssigkeit der Wahl in der Mehrzahl der Hochtemperatur-Solarkollektoranwendungen verwendet, während andere HTFs mit unterschiedlichem Grad der experimentellen Reife und kommerziellen Rentabilität verwendet werden – um ihre Vorteile zu maximieren und ihre Nachteile zu minimieren. Das vorliegende Dokument gibt einen Überblick über die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Wärmeträgerflüssigkeiten zur Nutzung thermischer Solarenergie.