Die erneuerbaren Energien - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 189

• Da die Energiedichte im Absorber größer wird, werden dort auch höhere Temperaturen
erzielt. Damit steigt nach ( 2.31 ) dermaximalmöglicheWirkungsgradderEnergiewand-
lung.

Als Lichtkonzentratoren kommen Spiegel oder Linsen in Betracht. Mit den physikalischen
Grundlagen dieser optischen Instrumente werden wir uns auf der P-Ebene beschätigen.
Prinzipiell wird durch einen Lichtkonzentrator die Sonne auf eine kleine, stationäre Flä-
che abgebildet. Und daraus ergibt sich unmittelbar für die Lichtkonzentratoren folgende
Einschränkung:

Lichtkonzentratoren konzentrieren nur die direkte Komponente der Solarenergie.
Ihr Anwendungsbereich ist daher auf den Sonnengürtel der Erde vom südlichen 35.
bis zum nördlichen 35. Breitengrad beschränkt.

Deutschland und Europa , mit Ausnahme des südlichen Spaniens, gehören nicht dazu.
Dort, wo derartige Anlage errichtet wurden, liegt ihr Kapazitätsfaktor zwischen ,

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Da die Sonne im Laufe eines Tags ihre Position kontinuierlich verändert, muss die Aus-
richtung der Lichtkonzentratoren diesen Positionsänderungen folgen, um große Kapa-
zitätsfaktoren zu erzielen. Das bedeutet, die optischen Instrumente müssen so aufgebaut
werden, dass sie um zwei Achsen beweglich sind. Diese Bedingung macht die Anlagen zur
Lichtkonzentrationtechnischaufwändigundmehralskompensiertdie Kostenvorteile ,die
sich unter Umständen durch den kleineren Absorber erreichen lassen. Zur Kostenreduk-
tion wurden daher auch Anlagen entworfen, bei denen die Ausrichtung nach dem Stand
der Sonne nur um eine Achse möglich ist. Dies ist aber immer mit einer Reduktion der
maximal möglichen Konzentration c verbunden, wie es in Abschnitt ( 6.4.1 ) erklärtwird.
Sowohl sphärischeGlaslinsen wie auch Parabolspiegel lassen sich zur Lichtkonzentrati-
on verwenden, aber in der Praxis haben sich weitgehend die Spiegelkonzentratoren durch-
gesetzt. Wir wollen jetzt die am häufigsten verwendeten Konstruktionsprinzipien für der-
artige Konzentratoren vorstellen.

1. Der Heliostat .
Beim Heliostaten wir das Sonnenlicht mithilfe einer Vielzahl von beweglichen, pla-
naren Spiegeln auf einen stationären Turmabsorber konzentriert, wie es schematisch
in der Abb. 6.22 gezeigt ist. Die Lichtintensität am Absorber beträgt typischerweise
kW⋅m − , das heißt die Solarenergie wird, verglichen mit ( 4.32 ) , auf etwa c ≈
konzentriert. Mit dieser konzentrierten Solarenergie werden im Absorber Temperatu-
ren von etwa 1000K (Gebrauchsanlage) bis zu 4000K (Versuchsanlage) erreicht. Von
den bis 2010 errichteten und ins Netz intergrierten Anlagen befinden sich je 3 in Spa-
nien und in China, 1 in den USA. Bei weiteren Anlagen in Europa (z.B. in Frankreich)