Solarthermische Hochtemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 510

Abb. 7.19 Berechneter Strahlengang in einem Sekundärreflektor (Mertins 2006 ). a flache Primär-
spiegel, b Primärspielgel mit großer Brennweite f pr ( f pr = 17 m), c Primärspiegel großer Brennweite
( f pr = 17 m) und optischer Fehler (σ opt = 3.5 mrad) mit zusätzlicher Divergenz der Solarstrahlung
(Sunshape)

• Sekundärreflektor

Der Sekundärreflektor vergrößert die Zielapertur des Primärspiegelfeldes. Vom Primär-
spiegelfeld reflektierte Strahlen, die nicht direkt auf das Absorberrohr treffen, können so-
mit nutzbar gemacht werden. Der Receiver empfängt vom Primärspiegelfeld Strahlung aus
einem Winkelbereich von etwa ± 56°. Aufgrund dieses relativ großen Akzeptanzwinkels ist
die zusätzliche, durch den Sekundärreflektor erreichte Konzentration eher gering. Nach
Gl. (3.23) läge die maximal erreichbare Konzentration k max bei k max ≈ 1.2. Die eigentliche
Aufgabe des Sekundärreflektors ist demnach nicht die Konzentration der Strahlung, son-
dern deren Umlenkung, um Strahlen, die die Eingangsapertur des Receivers erreichen,
auf den Absorber zu dirigieren. Durch die vergrößerte Zielapertur können mehr Primär-
spiegel installiert werden, wodurch Kosten und spezifischen Wärmeverluste weiter gesenkt
werden können. Die Verwendung eines Sekundärreflektors bei einem Einrohrreceiver
führt zu einer deutlichen Reduktion der Stromerzeugungskosten gegenüber einem Kollek-
torsystem ohne Sekundärreflektor (Mertins 2006 ).
Die Abb. 7.19 zeigt den berechneten Strahlengang eines Kollektorsystems mit Sekun-
därreflektor. Bei einer Beispielkonfiguration mit flachen ebenen Primärspiegeln wird ein
Großteil der einfallenden Strahlung auf den Sekundärreflektor abgebildet. Die Abb. 7.19 a
zeigt eine Strahlengangrechnung für einen derartigen Fall. Werden die Primärspiegel zur
Verkleinerung der Abbildung entsprechend gekrümmt, so geht die gesamte Strahlung di-
rekt auf das Absorberrohr. Die Abb. 7.19 b zeigt den berechneten Strahlengang eines sol-
chen Falles. Kommen in der Realität optische Fehler des Primärspiegelfeldes sowie die Di-
vergenz der Solarstrahlung ( Sunshape ) hinzu, so ist auch bei gekrümmten Primärspiegeln
ein Sekundärreflektor notwendig, um nicht zu viel Strahlung zu verlieren. Dies zeigt die
Abb. 7.19 c.

7.5.3 Geometrischer Verluste am Spiegelverband

Bei Kosinus-Verlusten, die in der Abb. 7.20 a schematisch dargestellt sind, reflektiert nur
die senkrecht zur einfallenden Solarstrahlung projizierte Primärspiegelfläche. Daher ent-