Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 194

Tab. 4.13 Temperaturen einer sonnenbeschienenen Platte im Weltraum
Material

α (/) ε (/) α / ε (/) T in (K)

T in (°C)

Gold 0.24 0.03 8 661 387.55

Aluminium 0.13 0.05 2.6 499.08 225.93

Schwarze
Farbe

0.97 0.9 1.08 400.46 127.31

Weiße Farbe 0.18 0.85 0.212 366.62 −6.53

SSM 0.08 0.8 0.1 221.02 −52.13

Diese Abhängigkeit von α / ε wird bei sogenannten SSM (Second Surface Mirrors) zum
Beispiel bei Radiatoren eingesetzt, um Wärme trotz einfallender Sonnenstrahlung zu emit-
tieren. Hierzu wird auf einem Trägermaterial (z. B. Polyesterfolie) auf der Rückseite ein
Metallfilm (beispielsweise Silber oder Aluminium) aufgedampft. Davor befindet sich eine
Teflon oder Plastikfolie, die für die Sonnenstrahlung transparent also durchlässig ist. Die
Metallschicht reflektiert den größten Teil der Sonnenstrahlung und absorbiert nur wenig
( α = 0.08-0.14). Die äußere Schicht emittiert mit einem hohen Emissionskoeffizienten ε
( ε = 0.6-0.8) und verhindert eine übermäßige Erwärmung. Die Tab. 4.13 zeigt einige Tem-
peraturen verschiedener Materialien entsprechend Gl. (4.167).

4.5 Strahlungstransport in transparenten Medien

4.5.1 Reflexion, Snelliussches-Brechungsgesetz und Totalreflektion

Der Begriff der Reflexion wurde schon beim Strahlungsaustausch zwischen Körpern
benutzt; so wird die auf einen Körper einstrahlende Wärmestrahlung teilweise von dem
Körper absorbiert, während ein Teil von ihm wieder emittiert also zurückgeworfen wird.
Die Reflexion beschreibt damit das Zurückwerfen einer elektromagnetischen Welle an
einer Grenzfläche. An dieser Grenzfläche ändert sich der Wellenwiderstand; bei Licht,
das ebenfalls eine elektromagnetische Welle ist, wird dies durch den Brechungsindex
beschrieben.
Bei glatten Oberflächen gilt das Reflexionsgesetz, das in Abb. 4.26 a zeigte, dass an einer
ideal spiegelnden Oberfläche der Einfallswinkel dem Ausfallswinkel der Strahlen ent-
spricht. Als glatte Oberflächen werden Flächen bezeichnet, deren Rauigkeitsstrukturen
deutlich kleiner sind als die Wellenlänge λ der Strahlung. An ideal rauen Oberflächen
wird die Strahlung diffus zurückgestreut und gehorcht dem Kirchhoffschen Gesetz (vergl.
Kirchhoff 'sches Strahlungsgesetz Kap. 4.4.2) sowie bezüglich der Intensität dem Lambert-
schen Kosinusgesetz (Kap. 4.4.3).
Normalerweise wird bei der Reflexion nur ein Teil der einfallenden Welle reflektiert,
während restliche Anteil der Welle sich im zweiten Medium weiter fortpflanzt. Durch den
geänderten Wellenwiderstand im anderen Medium erfährt die Welle eine Richtungsände-
rung und eine Geschwindigkeitsänderung. Die Richtungsänderung beim Übergang wird
durch das Snelliussche Brechungsgesetz beschrieben. Es gibt an, in welche Richtung das