Environmental Engineering Reference
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Der Einsatz thermische Solarzellen beschränkt sich auf den Sonnengürtel der Erde
und erfordert große Wärmespeicher. Ihr Anteil an einer zuküntigen Energieversor-
gung ist als eher gering einzuschätzen, da geeignete Energiesparmaßnahmen eine
bessere Alternative bieten.
6.5.1 P-Ebene: Physikalische Grundlagen thermischer Solarzellen
hermische Solarzellen besitzen nur einen beschränkten Anwendungsbereich, der durch
ihre einfache Konstruktion bedingt ist. Die Gründe dafür wollen wir uns jetzt klar machen.
Der Wirkungsgrad thermischer Solarzellen
Ein Körper, zum Beispiel der Absorber einer thermischen Solarzelle, mit der Temperatur
T
T
verliert thermische Energie an seine Umgebung. Für diesen Wärmeverlust sind
folgende Prozesse verantwortlich:
>
1.
Wärmestrahlung
,
2.
Wärmeleitung
,
3.
Wärmekonvektion
.
Der dritte Prozess ist immer mit einem Massetransport verbunden. Er wird benutzt, um
mithilfe des Kühlmittels die Wärme aus dem Absorber zum Abnehmer zu transportieren.
Auf diesem Prozess basiert daher das Funktionsprinzip einer thermischen Solarzelle, wäh-
rend die beiden anderen Prozesse nur einen Leistungverlust
P
V
der Zelle bewirken und
möglichst klein gehalten werden sollten. Wie kann das geschehen?
Der Leistungsverlust durch Wärmestrahlung ist gegeben durch die
spektrale Intensi-
tätsverteilung
S
K
, die ein beliebiger Körper mit Temperatur
T
abstrahlt. Für diese
Intensitätsverteilung gilt das
Kirchhoff'sche Gesetz
(
λ
,
T
)
S
K
S
SK
(
λ
,
T
)=
A
(
λ
)
(
λ
,
T
)
,
(6.70)
das
S
K
mit der spektralen Intensitätsverteilung
S
SK
(
λ
,
T
)
(
λ
,
T
)
eines
schwarzen Körpers
wird das Absorptionsvermögen des beliebigen Körpers
charakterisiert, das heißt, dieser Körper bleibt dann ohne Leistungsverlust durch Abstrah-
lung, wenn
(
λ
)
A
(
λ
)≡
(6.71)
ist. Eine hinreichende Bedingung dafür ist ein Reflexionsvermögen
R
(
λ
)≡, denn für alle
Körper muss stets die Gleichung
A
(
λ
)+
T
(
λ
)+
R
(
λ
)=
(6.72)
