Artikel aktualisiert am 21.03.2024
von Boris Stippe | ca: 7 Min. zu lesen

Heliostat

Wie funktioniert ein Heliostat im Solarkraftwerk?

Ein Heliostat ist ein spezielles Gerät, das in solarthermischen Kraftwerken eingesetzt wird, um das Sonnenlicht auf einen zentralen Punkt zu konzentrieren. Ein Heliostat besteht aus einem Spiegel, der von einem Computer gesteuert wird, um die Sonnenstrahlen während des Tages zu verfolgen und sie auf den Empfangsbereich des Kraftwerks zu reflektieren.

Heliostat
Heliostat (Bildquelle: Paulrommer – stock.adobe.com)

Ein Heliostat ist ein Gerät, das in solarthermischen Kraftwerken zur Erzeugung von Solarenergie eingesetzt wird. Er besteht aus einem großen, flachen Spiegel, der so ausgerichtet ist, dass er das Sonnenlicht auf einen zentralen Punkt konzentriert. Durch den Einsatz von Heliostaten kann die Sonnenenergie effizient in Wärme umgewandelt werden, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

Ein Heliostaten funktioniert, indem er dem Tagesverlauf der Sonne folgt. Der Spiegel wird von einem Computer gesteuert, der die Position der Sonne berechnet und den Heliostaten entsprechend ausrichtet, um das Sonnenlicht auf den Empfangsbereich des Kraftwerks zu reflektieren. Diese Reflexion kann durch ein weiteres System von Spiegeln und Linsen verstärkt werden, um die Sonnenstrahlen noch weiter zu konzentrieren.

Wie funktioniert ein Heliostat?

Ein Heliostat ist ein Gerät, das in solarthermischen Kraftwerken zur Erzeugung von Solarenergie eingesetzt wird. Er besteht aus einem flachen Spiegel, der auf einem Achssystem montiert ist, um das Sonnenlicht auf einen zentralen Punkt zu konzentrieren. Der Spiegel wird von einem Computer gesteuert, um die Sonnenstrahlen im Laufe des Tages zu verfolgen und auf den Empfangsbereich des Kraftwerks zu reflektieren.

Das Achssystem des Heliostaten ist so konstruiert, dass es in zwei Richtungen bewegt werden kann: Azimut (horizontal) und Elevation (vertikal). Ein Computer berechnet die Position der Sonne am Himmel und sendet Signale an den Heliostaten, um ihn in die richtige Position zu bringen. Diese Bewegungen müssen sehr genau sein, um das Sonnenlicht effektiv zu bündeln und zu reflektieren.

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Funktion des Heliostaten ist die Oberflächenbeschaffenheit des Spiegels. Es ist wichtig, dass der Spiegel sehr glatt und sauber ist, um eine maximale Reflexion des Sonnenlichts zu gewährleisten. Die meisten Heliostaten bestehen aus einem Glasspiegel, der mit einer speziellen Beschichtung versehen ist, um Reflexion und Witterungsbeständigkeit zu gewährleisten.

Wozu dient ein Heliostat?

Ein Heliostat dient in erster Linie dazu, das Sonnenlicht auf einen zentralen Punkt zu konzentrieren. Dieser Punkt befindet sich in der Regel in einem solarthermischen Kraftwerk und dient der Erzeugung von Wärme, die zur Stromerzeugung genutzt wird. Der Heliostat ist ein Spiegel, der von einem Computer gesteuert wird, um dem Sonnenlicht zu folgen und es auf den Empfangsbereich des Kraftwerks zu reflektieren.

Das Prinzip des Heliostaten beruht auf der Tatsache, dass Sonnenstrahlen parallel zueinander verlaufen. Der Spiegel des Heliostaten ist so ausgerichtet, dass er das Sonnenlicht auf einen zentralen Punkt reflektiert. Durch den Einsatz von Heliostaten kann das Sonnenlicht effektiv zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Durch die Konzentration des Sonnenlichts auf einen Punkt können sehr hohe Temperaturen erreicht werden, die zur Erzeugung von Dampf zum Antrieb von Turbinen und zur Stromerzeugung genutzt werden können.

Heliostaten sind in der Lage, das Sonnenlicht mit hoher Präzision zu lenken und auf den Empfangsbereich des Kraftwerks zu reflektieren. Die Genauigkeit der Positionierung ist ein wichtiger Faktor für die Effizienz der Stromerzeugung. Die Computersteuerung des Heliostaten ermöglicht es, die Position des Spiegels in Echtzeit zu verändern, um die Sonnenstrahlen genau auf den Empfangsbereich des Kraftwerks zu lenken.

Wie groß ist ein typischer Heliostat?

Die Größe eines typischen Heliostaten variiert je nach Anwendung und Größe des solarthermischen Kraftwerks, in dem er eingesetzt wird. Heliostate können bis zu 120 Quadratmeter groß sein, in einigen Fällen sogar noch größer.

Ein großer Heliostat kann eine Oberfläche von etwa 100 Quadratmetern haben und bis zu 10 Tonnen wiegen. Diese großen Heliostate werden in der Regel in großen solarthermischen Kraftwerken eingesetzt, da sie in der Lage sind, eine große Menge an Sonnenenergie einzufangen und auf die Receiverfläche des Kraftwerks zu reflektieren.

Ein kleinerer Heliostat kann eine Fläche von etwa einem Quadratmeter haben und wird normalerweise in kleineren solarthermischen Kraftwerken oder Anwendungen wie Solarkochern verwendet. Diese kleineren Heliostate sind in der Regel leichter und einfacher zu handhaben als größere Modelle.

Es gibt auch Heliostaten, die speziell für den Einsatz in Wohngebieten entwickelt wurden. Diese Heliostaten sind in der Regel kleiner als die in größeren Kraftwerken verwendeten und können zwischen 2 und 4 Quadratmeter groß sein. Sie werden häufig eingesetzt, um das Sonnenlicht in Wohngebäuden zur Raumheizung oder zur Warmwasserbereitung zu nutzen.

Wie effizient erzeugen Heliostaten Strom?

Die Effizienz der Stromerzeugung durch Heliostaten hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe und Anzahl der Heliostaten, der Effizienz des Empfangsbereichs und der Qualität des Spiegels. Im Allgemeinen sind Heliostaten jedoch sehr effizient bei der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen.

Die Effizienz der Stromerzeugung durch Heliostaten kann durch den Einsatz von zusätzlichen Spiegeln und Linsen weiter verbessert werden. Diese dienen dazu, das Sonnenlicht noch stärker zu bündeln und auf den Empfangsbereich des Kraftwerks zu reflektieren. Dadurch erhöht sich die Menge an Sonnenenergie, die auf die Empfangsfläche trifft, und der Wirkungsgrad der Stromerzeugung steigt.

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Effizienz der Stromerzeugung durch Heliostaten ist die Temperatur, die durch die Konzentration des Sonnenlichts erreicht werden kann. Je höher die Temperatur, desto effizienter kann die Wärmeenergie zur Erzeugung von Dampf genutzt werden, der dann zur Stromerzeugung eingesetzt wird. Durch den Einsatz von Heliostaten können sehr hohe Temperaturen erreicht werden, was zu einem höheren Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung führt.

Gibt es alternative Technologien zur Gewinnung von Solarenergie?

Ja, es gibt alternative Technologien zur Gewinnung von Solarenergie. Eine wichtige Alternative ist die Photovoltaik-Technologie, bei der Solarzellen verwendet werden, um Sonnenlicht direkt in Elektrizität umzuwandeln. Photovoltaikmodule bestehen aus vielen Solarzellen, die zusammengeschaltet werden, um eine höhere Spannung und Stromstärke zu erzeugen. Der Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen, was zu einer stärkeren Verbreitung dieser Technologie geführt hat.

Eine weitere Alternative ist die Konzentrator-Photovoltaik, die ähnlich wie die Heliostat-Technologie funktioniert, jedoch direkt Strom statt Wärme erzeugt. Dabei wird das Sonnenlicht mit speziellen Linsen auf kleinere Solarzellen gebündelt, was zu einer höheren Stromproduktion pro Fläche führt.

Eine weitere Technologie zur Erzeugung von Solarenergie ist die Solarthermie. Diese Technologie ähnelt der Heliostat-Technologie, verwendet jedoch einen anderen Ansatz zur Wärmeerzeugung. Das Sonnenlicht wird auf Rohre oder Platten mit einem Wärmeträgermedium gelenkt, das die Wärmeenergie aufnimmt und dann zur Erzeugung von Dampf verwendet wird, der Turbinen antreibt und Strom erzeugt.

Es gibt auch neuere Technologien wie die organische Photovoltaik, bei der organische Moleküle verwendet werden, um Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln. Diese Technologie hat das Potenzial, flexiblere und kostengünstigere Solarzellen herzustellen.

Fazit

Ein Heliostat ist eine Vorrichtung, die in solarthermischen Kraftwerken eingesetzt wird, um das Sonnenlicht auf einen zentralen Punkt zu konzentrieren und so effizient in Wärme umzuwandeln, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Der Spiegel des Heliostaten wird computergesteuert dem Lauf der Sonne nachgeführt und reflektiert das Sonnenlicht auf den Kollektor des Kraftwerks. Heliostate können bis zu 120 Quadratmeter groß sein, in manchen Fällen sogar noch größer. Es gibt aber auch kleinere Heliostate, die in kleineren solarthermischen Kraftwerken oder Anwendungen wie Solarkochern eingesetzt werden. Die Effizienz der Stromerzeugung durch Heliostaten hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe und Anzahl der Heliostaten, der Effizienz der Absorptionsfläche und der Qualität des Spiegels. Im Allgemeinen sind Heliostaten jedoch sehr effizient bei der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen.

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