Einfluss der Konzentration auf solarthermische Systeme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 113

Abb. 3.24 Verhältnis
der Reflektorkonturlänge
zur Aperturbreite D A als
Funktion des Konzentra-
tionsverhältnisses k bei
vorgegebenem Akzeptanz-
winkel θ A in (°) für CPC-
Kollektortypen mit voller
und reduzierter Höhe
verkürzten Höhe gebaut. Darüber hinaus sinkt bei großen Konzentrationsverhältnissen k
der CPC-Spiegel der Akzeptanzwinkel θ A durch die große Höhe sehr rasch. Dies erfordert
dann wiederum eine große Anzahl von Nachführschritten, um ein hohe tägliche Betriebs-
dauer zu ermöglichen.
Der Aufbau von CPC-Reflektoren mit voller Höhe führt bei großen Konzentrationsver-
hältnissen zu komplexen Mehrfachreflexionen auf der Spiegelfläche. Die Abb. 3.25 zeigt
die mittlere Anzahl der Reflektionen n ρ als Funktion des Konzentrationsverhältnisses k
bei verschiedenen vorgegebenen Akzeptanzwinkeln θ A . Diese Abbildung zeigt, dass die
mittlere Anzahl der Reflexionen bis die Strahlung aus den Reflektorrandbereichen den
Absorber erreicht mit wachsendem Konzentrationsverhältnis k ansteigt. Da der Refle-
xionskoeffizient ρ < 1 ist, sinkt der optische Wirkungsgrad mit der Anzahl der Reflexionen
proportional mit ρ n .
Die meisten Anwendungen von CPC-Konzentratoren beschränken sich daher auf klei-
ne Konzentrationsverhältnisse, typischerweise k ≤ 2. Am Markt gibt es eine Reihe von Kol-
lektoren mit fixen CPC-Konzentratoren als Hinterlegung von Vakuumröhren oder sie sind
in solche Röhren eingebaut. Andererseits demonstrierten Niemann und Schreitmüller
(Niemann und Schreitmüller 1993 ), dass zweifach konzentrierende CPC's in Kombination
mit guten Vakuumröhren bei Betriebstemperaturen von 200 °C und Δ T / i = 0.1 K/(Wm −2 )
Wirkungsgrade η von η ≈ 50 % bieten.
Im Konzentrationsbereich von k ≤ 2 stehen CPC-Kollektoren ökonomisch in Konkur-
renz zu anderen nichtabbildenden, fertigungstechnisch einfacher herzustellenden Kon-