Einfluss der Konzentration auf solarthermische Systeme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 120

Abb. 3.30 Auswirkung von
Fehlern des Konzentrators
auf den optischen Wir-
kungsgrad von Röhrenkol-
lektoren mit Parabolrinnen.
(Aus Prapas et al. 1987 )

Mathematisch gilt für die Umrechnung zwischen Radiant und Grad 180°/ π = 1 rad. (Ein
Winkel von β = 45° ist damit β = 45° · π /180° = π /4, der Wert 1 in Radiant entspricht damit
ungefähr 57°17ʹ44ʹʹ). Die letzten beiden Fälle entsprechen Spiegeln mittlerer Qualität.
Die Auftragung über dem Konzentrationsverhältnis verdeutlicht damit die wachsende
Anforderung an die Spiegel bei zunehmendem Konzentrationsfaktor. Bei vorgegebenen
Reflektorqualitäten sollten entsprechende Konzentrationsverhältnisse nicht überschritten
werden sollten s. Heinzel et al. ( 1994 ). Mit Hilfe von Messungen kann man eine analytische
Beziehung unter der Annahme ableiten, dass die Standardabweichung linear vom Konzen-
trationsfaktor k abhängt. Damit ergibt sich eine Exponentialfunktion für das Produkt aus
dem Auffangfaktor γ und dem Reflexionskoeffizienten ρ in folgender Weise:

− 1) 2

(3.38)

− b ( k

γ · ρ = c · e .

worin b und c Konstanten sind, die anhand von Messwerten an Parabolrinnenkollektoren
ermittelt wurden.
Hierzu wurden in einem Experiment Parabolspiegel aus eloxiertem Aluminiumblech
mit normalem Verschmutzungsgrad eingesetzt und das empfangende Absorberrohr wurde
lediglich von einem Glasrohr ohne Vakuum abgedeckt. Entsprechend dieser Anordnung
ergeben sich bereits bei der Betriebstemperatur von 100 °C hohe konvektive Wärmeverlus-
te. Mit Zahlenwerten und mit Hilfe der Beziehung für die Nutzleistung

q N aus Gl. (3.14)
erhält man die in der Abb. 3.31 dargestellte Nutzleistungskurve als Funktion des Konzen-
trationsverhältnisses k bei verschiedenen Einstrahlungsintensitäten i glob für ein gegebenes
Material. Die Grafik zeigt, dass mit den verwendeten Materialien eine optimale Konzen-
tration für den Faktor k ≈ 6-7 gegeben ist. Hierbei sind die Reserven für eine schrittweise
Nachführung nicht berücksichtigt worden.
Eine Weiterentwicklung der Parabolrinnen sind so genannte Fresnel-Spiegel-Kollekto-
ren. Bei ihnen wird das Sonnenlicht über mehrere zu ebener Erde angeordneten parallele,

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