Einfluss der Konzentration auf solarthermische Systeme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 108

Abb. 3.19 Konzentrations-
verhältnis k verschiedener
Spiegelgeometrien und
theoretische Absorber-
temperatur T A,max als
Funktion des Randwinkels
δ . Der Randwinkel ist der
maximale Winkel, den ein
am Spiegel in den Fokus
des Spiegels reflektierter
Strahl zur optischen Achse
einnimmt (vgl. Skizze unten
rechts ). n gibt die Anzahl
der Segmente wieder
Die theoretische Maximaltemperatur und auch das Konzentrationsverhältnis hängen
natürlich auch vom Randwinkel δ ab. Die Abb. 3.19 zeigt diese Abhängigkeiten vom Rand-
winkel für verschiedene Spiegelsysteme.
Es zeigt sich, dass rotationssymmetrische Geometrien höhere Konzentrationsver-
hältnisse und damit höhere Temperaturen erreichen als translationssymmetrische An-
ordnungen. Ebenso verhält es sich mit parabolischen und sphärischen Geometrien. Der
Schirmspiegel besteht aus einer Reihe von Segmenten, die parabolisch gekrümmt sind.
Sein Konzentrationsverhältnis liegt daher zwischen dem des rein sphärischen Spiegel und
dem eines Paraboloids. Außerdem nimmt bei den sphärischen Geometrien das Konzent-
rationsverhältnis mit zunehmendem Randwinkel ab, da dann die in Gl. (3.12) formulierte
Bedingung einer im Vergleich zum Krümmungsradius kleinen Aperturbreite ( D E / R << 1)
nicht mehr gültig ist. Bei parabolischen Geometrien dagegen steigt das Konzentrations-
verhältnis monoton mit zunehmendem Randwinkel an. In der Praxis werden diese auf-
grund der rein geometrisch berechneten Idealwerte für das Konzentrationsverhältnis und
die Stillstandstemperatur wegen verschiedener Verlustfaktoren nicht erreicht. Die wesent-
lichen Verlustfaktoren sind dabei:
• Spiegelfehler (unvollständige Reflexion und Oberflächenfehler),
• Absorberverluste (Reflexion, Abstrahlung, Konvektion),
• Orientierungsfehler (Nachführungsmechanik, Justierung des Absorbers, Schwingung
aufgrund von Windlasten).