Solarwarmwasserprojekt der Technischen Universität Xi'an

Angetrieben von Chinas „dualen Kohlenstoffzielen“ (Kohlenstoff-Höhepunkt bis 2030, Kohlenstoffneutralität bis 2060) und der Entwicklung grüner Campusse erforschen Universitäten – eine Schlüsselrolle für Energieverbrauch und Umweltbildung – die Anwendung erneuerbarer Energien. Die Technische Universität Xi'an nutzt die reichlich vorhandenen Solarressourcen von Shaanxi und deckt damit den Warmwasserbedarf von Lehrenden und Studierenden. Dazu startete sie ein Solar-Warmwasserprojekt mit einer Kapazität von 10 Tonnen pro Tag. Diese Initiative liefert stabile, saubere Energie für das Campusleben, verkörpert kohlenstoffarme Konzepte und bietet ein replizierbares Modell für die Energiewende an Universitäten.

I. Projekthintergrund: Anspruch und Verantwortung

Als Volluniversität mit Zehntausenden von(Lehrer und Schüler)Die Technische Universität Xi'an hatte täglich einen enormen Warmwasserbedarf. Zuvor war sie auf herkömmliche Gaskessel und Elektroheizungen angewiesen – mit hohem Energieverbrauch, hohen Kosten, hohem CO2-Ausstoß und hohem Wartungsaufwand. Angesichts steigender Ansprüche an die Lebensqualität und strengerer nationaler Standards für grüne Universitäten konnte das alte System die Ziele „Energieeinsparung, Umweltfreundlichkeit und Effizienz“ nicht mehr erfüllen.

Xi'an, Shaanxi, verfügt über reiche Solarressourcen: 2.000–2.600 jährliche Sonnenstunden und 4.500–5.000 MJ/㎡ jährliche Sonneneinstrahlung. Dies ermöglichte es der Universität, das Solarprojekt zu nutzen, um ihre Energiestruktur zu transformieren – indem sie „Probleme mit dem Zugang zu Warmwasser und Kosten“ löste, gleichzeitig ihrer Verantwortung für die Umwelt nachkam und die Entwicklung eines umweltfreundlichen Campus förderte.

II. Technische Lösung: 10-Tonnen/Tag-Design

Um Bedarf und Effizienz in Einklang zu bringen, arbeitete die Universität mit Solarunternehmen zusammen, um ein maßgeschneidertes System mit einer Kapazität von 10 Tonnen pro Tag zu entwickeln, dessen Schwerpunkt auf „Wärmesammlung, -speicherung und Zusatzheizung“ lag.

Wärmegewinnung: Auf den Dächern von Wohnheimen und Lehrgebäuden wurden hocheffiziente Flachkollektoren mit einer Fläche von 120 m² installiert. Dank hochabsorbierender Beschichtungen erreichen sie selbst im Winter in Xi'an einen Wirkungsgrad von über 60 % und gewährleisten so eine Grundversorgung mit Wärme an bewölkten Tagen. In Reihe geschaltet wandeln sie Sonnenenergie in Wärme um, die über Frostschutzmittel in Speichertanks geleitet wird.

Wärmespeicherung: Zwei 5-Tonnen-Isoliertanks mit Polyurethanschaum reduzieren den Wärmeverlust (≤ 3 °C Abfall in 24 Stunden bei 5 °C Umgebungstemperatur). Große Kapazität speichert tagsüber Warmwasser für Spitzenverbrauch in der Nacht/am frühen Morgen und vermeidet Temperaturschwankungen.

Zusatzheizung: Für die sonnenarmen Winterperioden in Xi'an wurden Luftwärmepumpen installiert. Wenn die Solarwärme die Solltemperatur von 55 °C nicht erreicht, werden die Pumpen aktiviert, um die ganzjährige Versorgung sicherzustellen. So werden hohe Kosten für elektrische Heizung und eine Abhängigkeit von der Sonnenenergie vom Wetter vermieden.

Intelligente Steuerung: Sensoren überwachen Temperatur, Wasserstand und Verbrauch und passen Pumpen und Heizungen automatisch an.(Lehrer und Schüler)Überprüfen Sie die Versorgung über die Campus-App. Manager können Fehler aus der Ferne beheben und so die Wartungseffizienz verbessern.

III. Betriebsergebnisse: Dreifacher Nutzen

Das System läuft seit fast zwei Jahren stabil und bringt wirtschaftliche, ökologische und soziale Vorteile.

Wirtschaftliche Vorteile: Die kostspielige herkömmliche Versorgung wird beendet, da jährlich etwa 48.000 kWh äquivalenter Strom erzeugt werden. Dadurch werden etwa 18.000 m³ Erdgas und über 60.000 Yuan an jährlichen Energiekosten eingespart. Bei einer Lebensdauer von 15 Jahren spart es insgesamt fast 900.000 Yuan, bei einer Amortisationszeit von 5 Jahren. Der modulare Aufbau senkt die jährlichen Wartungskosten im Vergleich zu Heizkesseln um etwa 12.000 Yuan.

Umweltvorteile: Die jährlichen CO₂-Emissionen werden um ca. 48 Tonnen (entspricht 16 Tonnen herkömmlicher Kohle), die SO₂-Emissionen um ca. 1,4 Tonnen und die NOₓ-Emissionen um ca. 0,7 Tonnen reduziert – das entspricht der Pflanzung von 2.600 Bäumen. Kessellärm und Abgase werden eliminiert, was zu einem saubereren Campus führt.

Soziale Vorteile: Warmwasser ist jetzt „auf Abruf“ verfügbar (55–60 °C, stabiler Druck) mit >95 %(Lehrer und Schüler)Zufriedenheit. Eine „Solar Popularization Corner“ informiert über Displays und QR-Codes; Studentenclubs führen Öko-Aktivitäten durch, verbreiten kohlenstoffarme Ideen und verbinden „Energiewende“ mit „Bildung“.

IV. Zukunftsaussichten: Von der Praxis zur Förderung

Der Erfolg des Projekts bietet wertvolle Erfahrungen. Die Universität plant, das System auf Mensen und Turnhallen auszuweiten, die Versorgung auf 25 Tonnen pro Tag zu erhöhen und den Verbrauch fossiler Energieträger zu senken. Darüber hinaus soll die Nutzung von Solarenergie und Energiespeicherung mit Photovoltaik-Projekten auf dem Campus erforscht werden, um ein umweltfreundliches System aus Solarthermie und Photovoltaik für eine diversifizierte, saubere Energieversorgung aufzubauen.

Darüber hinaus strebt das Projekt eine Zusammenarbeit mit lokalen Universitäten und Unternehmen an, um Erfahrungen auszutauschen und die Nutzung von Solarenergie in der Bildung zu fördern. Als Pionierprojekt im Bereich der Campusenergie in Shaanxi beweist das Projekt, dass erneuerbare Energien – sofern sie auf regionale Ressourcen und Bedürfnisse abgestimmt sind – das Campusleben verbessern und eine grüne Entwicklung vorantreiben und so zu CO2-freien Campussen und Städten beitragen.