Solarthermische Hochtemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 529

erwies. Das transluzente Dach ist durchlässig für die solare Einstrahlung, aber undurch-
lässig für die vom aufgeheizten Kollektorboden emittierte langwellige Wärmestrahlung.
Dadurch erwärmt sich der Boden unter dem Dach erheblich und gibt diese Wärme an die
radial von außen zum Turm hin strömende Luft ab.
Plastikmembranen sind zwar kostengünstiger, allerdings verspröden die Membranen
im Lauf der Zeit und die Transparenz geht verloren. Zusätzlich sind Kunststoffe im infra-
roten Wellenlängenbereich transparent. Sie ermöglichen aber auf eine einfache Weise eine
Drainage bei Regen oder Bildung von Kondenswasser und wurden beim Prototyp in Man-
zanares ebenfalls verwendet (Weinrebe 2004 ). Hierzu wurden die Plastikmembranen in
Profile geklemmt und in der Mitte zum Boden mit einer Kunststoffplatte mit Drainage-
öffnung abgespannt (vergl. Abb. 7.36 ).
Die Höhe des Luftkollektors steigt zum Turm hin an. Dies stellt sicher, dass die Strö-
mungsgeschwindigkeit nicht zu sehr ansteigt und damit die Reibungsverluste gering blei-
ben. Kleine Strömungsgeschwindigkeiten bedeuten auch niedrige Umlenkverluste in den
Turm.
Der in Abb. 7.35 gezeigte Bewuchs unter der transparenten Abdeckung wurde nicht
weiter verfolgt, da die Pflanzen Feuchtigkeit abgeben. Wasserdampf ist zwar bei gleichem
Druck und Temperatur leichter als Luft und würde daher mehr Auftrieb erzeugen. Es muss
jedoch mehr Wärme zur Verdampfung aufgewendet werden, so dass der Auftrieb der er-
wärmten trockenen Luft bei gleichem Wärmeeintrag größer ist.
Mit Hilfe wassergefüllter Speicher lassen sich solare Einstrahlungsschwankungen aus-
gleichen und darüber hinaus ein partieller Nachtbetrieb realisieren. Diese Speicher kön-
nen Wasserschläuche oder -kissen sein, die auf dem Kollektorboden ausgelegt werden.
Über die mittlere Höhe der Wassertiefe in den Speichervorlagen kann die Leistungscha-
rakteristik des Wärmespeichers gesteuert werden, wie es die Abb. 7.37 zeigt. Große Was-
sertiefen bedeuten durch ihre große Wärmekapazität eine langsame Temperaturerhöhung
während der Aufheizphase (vergl. Kapitel 4.3.3) aber lange Speicherlaufzeiten bei der Ent-
speicherung. Geringe Wassertiefen hingegen stellen kurzzeitig eine hohe relative Nutz-
leistung bereit, verfügen aber nur über eine geringe Speicherlaufzeit. Zumeist wird die
Menge des Wassers in den Schläuchen so gewählt, dass sie einer mittleren Wassertiefe
von 5 cm bis 20 cm entspricht. Da der Wärmeübergang zwischen Schläuchen und Wasser
durch Naturkonvektion selbst bei minimalen Wasserströmungsgeschwindigkeiten wesent-
lich größer ist als zwischen der strahlungsabsorbierenden Erdbodenoberfläche und den
darunter liegenden Bodenschichten, und da die Wärmekapazität des Wassers circa fünf-
mal höher ist als die des Erdbodens, speichert das Wasser in den Schläuchen einen Teil der
Sonnenwärme und gibt sie erst nachts wieder ab, wenn die Lufttemperaturen im Kollektor
niedriger sind. Dies erlaubt im Prinzip einen durchgängigen Anlagenbetrieb.
7.6.3.2 Turm (Kamin) des Aufwindkraftwerks
Der Turm (Kamin) ist die Wärmekraftmaschine des Aufwindkraftwerks. Der Auftrieb der
im Kollektor erwärmten Luft ist in erster Näherung proportional zur im Kollektor erziel-
ten Temperaturerhöhung ∆ T der Luft (vergl. Gl. (7.17)) und dem Turmvolumen, das sich
aus dem Produkt der Höhe und des Durchmessers ergibt. In einem großen Aufwindkraft-