Einfluss der Konzentration auf solarthermische Systeme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 97

Abb. 3.10 Wirkungsgrad
η verschiedener Kollek-
tortypen als Funktion
der Temperaturdifferenz
( T A − T U ); auf Grund der
unterschiedlichen Abhän-
gigkeit des Wirkungsgrades
von der Temperaturdiffe-
renz ( T A − T U ) eignen sich
Kollektoren bevorzugt für
bestimmte Verwendungs-
zwecke; die verwendeten
Wirkungsgradbeziehungen
entsprechen aus Messungen
entnommenen Werten
eine geringe Rolle und strebt gegen null ( k 1 →0). In der einer Auftragung des Wirkungs-
grades η über der Temperaturdifferenz ( T A − T U ), den die Abb. 3.10 für verschiedene
Kollektortypen zeigt, beginnt der Wirkungsgrad bei kleinen Temperaturdifferenzen mit
einem hohen Anfangswert. Der Verlauf ist durch eine lineare Abnahme mit der Tempe-
raturdifferenz gekennzeichnet. Mit wachsender Temperaturdifferenz ( T A − T U ) erreicht
er jedoch bald den Punkt mit η = 0 und damit die Stillstandstemperatur.
• Vakuumröhren weisen einen etwas geringeren Transmissionskoeffizienten τ als den
einer ebenen Glasplatte auf. Dies hängt mit dem abnehmenden Auftreffwinkel der Ein-
strahlung in den Randbereichen der Glasröhren zusammen; die exakten Details des
Strahlungstransports in transparenten Stoffen und der damit verbundenen Verluste,
insbesondere Dielektrika wie Gläsern sind Gegenstand des Kap. 4.5. Das Vakuum in
den Glasröhren unterdrückt den Wärmeübergang durch Konvektion und Wärmelei-
tung. Unter dem Schutz des Vakuums in den Röhren kann eine bezüglich der Wellen-
länge hochselektive Beschichtung auf der Absorberoberfläche aufgebracht werden. Der
Wärmeverlust in Vakuumröhrenkollektoren zwischen dem Absorber- und Glasrohr
reduziert sich im Wesentlichen auf den Strahlungswärmeaustausch. Durch Aufbringen
einer Beschichtung auf der Glasinnenseite, die im infraroten Wellenlängenbereich re-
flektiert, kann der Strahlungsverlust weiter reduziert werden, allerdings muss das Licht
auch erst diese dünne Schicht passieren, was zu einer Reduktion der Lichtintensität
führt. Der Gewinn durch Reduktion der Abstrahlungsverluste zum Verlust durch Ein-
buße bei der Lichttransmission ist damit ein Optimierungsproblem. Als Konsequenz
des Aufbaus eines Vakuumröhrenkollektors ist wegen der optischen Verluste der Wir-
kungsgrad η bei kleinen ( T A − T U ) geringer als der eines Schlauchmattenkollektors, wie
die Abb. 3.10 illustriert. Infolge der geringen Wärmeverluste sind Wärmeübergangs-
koeffizienten k ges und damit der Koeffizient k ∗ ges klein. Es ergibt sich eine nur wenig
mit wachsender Temperaturdifferenz ( T A − T U ) abnehmende Wirkungsgradkurve. Le-