Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 174

Abb. 4.27 Schematische
Darstellung der Abstrah-
lungsintensität E λ als Funk-
tion der Wellenlänge λ für
einen schwarzen und einen
diffus und grauen Strahler
(  = 0.5)

Als Ergebnis erhält man einen sogenannten hemisphärischen Emissionsgrad ε m , der
von der Wellenlänge unabhängig ist.

λ λ

→∞ →∞

ε λ E λ dλ ε λ E λ dλ

λ = 0 λ = 0

ε m = = .

(4.117)

λ →∞

σT 4

E λ , s dλ

λ = 0

Berechnet man für einen schwarzen Körper nach Stefan-Boltzmann-Gesetz (Gl. 4.107) die
Leistung der emittierten Strahlung und setzt für die Temperatur 392.8 K ein, so erhält man
für die Solarkonstante einen Wert von i SC = 1357 W/m 2 , der nahezu dem Wert der Solar-
konstanten in Gl. (2.8) entspricht. Ein schwarzer Körper auf einer extraterrestrischen Posi-
tion mit einer Seite senkrecht zur Sonne zugekehrt und die anderen Flächen ideal isoliert
könnte also keine Temperatur über ca. 120 °C erreichen. Es gibt jedoch zwei Wege um die
Temperatur zu erhöhen.
Der erste sind konzentrierende Spiegelsysteme, welche die Einstrahlungsleistung auf
den Körper erhöhen; der zweite Weg sind selektive Oberflächen, die im Wellenlängenbe-
reich der Solarstrahlung gut absorbieren aber im Wellenlängenbereich der Wärmestrah-
lung bei Betriebstemperaturen von Solarkollektoren wenig emittieren. Diese werden im
Kap. 4.6 ausführlich diskutiert.

4.4.3 Strahlungsaustausch zwischen Körpern

Von der Wärmeleitung und der Konvektion als Wärmetransportmechanismen unter-
scheidet sich der Strahlungstransport dadurch, dass der beobachtete Nettowärmetrans-
port nicht nur mathematisch in zwei Wärmetransporte aufgeteilt werden kann. Der Net-
towärmetransport vom Körper 1 zum Körper 2 ist durch den Wärmetransport von 1
nach 2 abzüglich des Wärmetransports von 2 nach 1 gegeben. Damit transportiert die
Wärmestrahlung die Wärme nicht nur in eine Richtung, wie bei einem Kontinuum (dort
von warm nach kalt ), sondern gleichzeitig trifft auch die von dem kälteren Körper aus-
gesandte Wärmestrahlung auf den wärmeren Körper und kann von diesem absorbiert
werden.