Solarthermische Hochtemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 514

dass die Verteilungsfunktionen der Abweichungen in guter Näherung einer Gauß schen
Normalverteilung entsprechen (Pettit 1977 ). Jede der einzelnen Abweichungsarten kann
als statistisch unabhängig betrachtet werden.
Unter den Begriff der optischen Fehler fallen alle durch Material, Konstruktion und die
Nachführeinheit bzw. Justierung bedingten Abweichungen von der idealen Reflexion. Die
Standardabweichung der optischen Abbildung σ opt ergibt sich nach Gl. (3.34) in additiver
Weise aus allen einzelnen Fehlerquellen (σ specular , σ Geometrie , σ Nachführung , σ Justierung ). Gilt die
Standardabweichung für die Abweichung der Oberflächennormalen von der Idealform, so
ist diese doppelt zu zählen, da der reflektierte Strahl um den doppelten Betrag abgelenkt
wird. Die Messung einzelner Fehleranteile erweist sich als sehr aufwändig, weshalb durch
die Vermessung des gesamten Spiegelfeldes nur der gesamte optische Fehler ermittelt wird.
Mit Hilfe der geometrischen Mittelung der optischen Abweichung und der solaren Ein-
strahlung ergibt sich mit Hilfe der Gl. (3.35) der gesamte Abbildungsfehler σ tot . Wie in
Kap. 3.5.7 diskutiert, führen bereits kleine Standardabweichungen σ tot zu einer signifi-
kanten Reduktion des optischen Wirkungsgrades. Bei Konzentrationsverhältnissen in der
Größenordnung 100, wie sie bei Parabolrinnen oder Fresnelsysteme auftreten, kann der
optische Wirkungsgrad η opt schon bei Werten σ tot im Bereich weniger Milirad unter 60 %
sinken.
Für Fresnel-Kollektoren sind nach gegenwärtigem Kenntnisstand keine derartigen
Messungen durchgeführt worden. Aus den Erfahrungen und Messungen an Parabolrin-
nen und Heliostatenfeldern lassen sich aber realistische Werte ableiten. Die Abweichungen
zwischen gemessenen und gerechneten Flussdichteverteilungen betragen bei Heliostaten-
feldern für Turmkraftwerke ca. 1.5-1.7 mrad (Weinrebe 2000 ). Da Heliostaten zweiachsig
nachgeführt werden, ist bei einachsig nachgeführten Systemen wie Fresnel- oder Parabol-
rinnen von einer um den Faktor 1 /

√

2 niedrigeren Abweichung auszugehen. Mit vertret-
barem fertigungstechnischen Kostenaufwand kann voraussichtlich eine optische Genau-
igkeit von besser als 6mrad bei einem einachsig nachgeführten Primärspiegelfeld erzielt
werden.

• Materialspezifische Verluste
An linear konzentrierenden Systemen treten folgende materialspezifischen Verluste auf:
− Nicht-ideale Reflexion an Primärspiegeln und Sekundärreflektor und
− Transmissionsverluste an der Abdeckscheibe des Receivers.

Der Reflexionskoeffizient ρ ist das Verhältnis aus einfallender zu direkt reflektierter Strah-
lung. ρ wird im Regelfall als zeitlich und über alle Wellenlängen des Solarspektrums ge-
mittelte Konstante angegeben. Typische Werte liegen bei linearkonzentrierenden Systemen
im Bereich von ρ = 0.88-0.95. Die Primärspiegel sind der Witterung ausgesetzt, so dass sich
diese Werte aufgrund von Verschmutzungen mit zunehmender Betriebszeit kontinuierlich
reduzieren. Als Reflexionsgrad der Primärspiegel ρ pr wird für eisenarmes Glas meist ein
Wert von ρ ≈ 0.92 angenommen. Die Winkelabhängigkeit kann hier vernachlässigt wer-
den. Die Reflexion des Sekundärreflektors ρ sr beträgt im Regelfall 0.95 und ist höher als die