Hallo, ich begrüße Sie ganz herzlich zum
Thema thermische Solarenergienutzung.
Jetzt geht es um die Kollektoren,
um die Energiebilanz und die
Wirkungsgrade von Solarkollektoren.
Auf der ersten Folie ist die
Energiebilanz für einen
Solarkollektor dargestellt.
Sie sehen hier das Bild eines Flachkollektors,
wobei diese Energiebilanz prinzipiell auch
für einen Röhrenkollektor in dieser Art gilt.
Wir sehen uns das Bild an und gehen die
Energieströme nach und nach durch.
Hier haben wir zunächst die solare Einstrahlung.
Ein solcher Kollektor
hat ja eine Deckscheibe
und an dieser Deckscheibe
gibt es Reflektionen.
Vielleicht wird auch ein
Teil der Strahlung in dieser Deckscheibe absorbiert,
jedenfalls gelangt nur ein Teil
durch die Glasscheibe hindurch
und dann trifft die Solarstrahlung auf
das Absorberblech und wird da hoffentlich
zum größten Teil absorbiert.
Ein Teil der auftreffenden Strahlung
wird allerdings auch reflektiert.
Auf der linken Seite stehen
die energetischen Kennzahlen dazu,
die Solarstrahlung, hier abgekürzt mit
G Punkt G (ĠG).
Hinter der Glasscheibe ist die Strahlung
geringer als vor der Glasscheibe,
da steckt der sogenannte Transmissionskoeffizient
der Glasscheibe dazwischen: Tau Glas (τ Glas).
Der liegt in der Größenordnung von 90 %.
Also etwa 90 %
der Strahlung werden durch die Glasscheibe
hindurch gelassen.
Wir sehen uns das nachher auch noch genauer an.
Am Absorber wird dann auch wieder nicht alles absorbiert
und dieses "nicht alles"
wird quantifiziert durch den
sogenannten Absorptionskoeffizienten Alpha (α),
der auch in der Größenordnung
von 90 % liegt.
Auch das sehen wir uns nachher noch etwas genauer an.
So kommen als
Energiemenge
in dieses Absorberblech
ĠG mal τ Glas mal α Absorber.
Das ist die Energiemenge, die über diese rot
gestrichelte Bilanzhülle (um das Absorberblech herum)
in das Blech hineingebracht wird.
Ja, und dann
wird dieses Absorberblech heiß,
weil es Solarstrahlung absorbiert und
diese Wärme wird abgeführt
von einem Wärmeträgermedium.
Das Medium kommt kühl hinein
mit einer spezifischen Enthalpie
h Eintritt(h Ein) und kommt erwärmt heraus
mit einer entsprechend höheren
spezifischen Enthalpie, beziehungsweise Temperatur.
Und das erfolgt
mit einem bestimmten Massenstrom m Punkt.
Ja, wenn dieses
Kollektorblech heiß wird,
dann treten Wärmeverluste auf,
Zum einen über Konvektion:
hier ist es heiß,
hier ist es kühl.
Im Zwischenraum gibt es ja Luftmoleküle und
die warme Luft steigt auf vom heißen Absorberblech,
kühlt sich an der Deckscheibe ab und sinkt wieder ab
und so kommen
solche Konvektionsströme
in diesem Zwischenraum zustande.
Und der zweite
Wärmetransportmechanismus
ist die Wärmestrahlung.
Jeder Körper, der wärmer ist als 0 Kelvin,
gibt Wärmestrahlung ab, auch dieser Tisch,
dieser Bildschirm. Alles, was wärmer
ist als 0 Kelvin, gibt Wärmestrahlung ab
und natürlich auch ein solches heißes Absorberblech.
Wir können die Strahlung allerdings nicht sehen.
Sie ist im infraroten Wellenlängenbereich,
unsere Augen können die nicht sehen.
Mit einer besonderen Kamera
kann man es sichtbar machen, mit einer Thermographiekamera.
Der dritte Transportmechanismus
ist die Wärmeleitung.
Hier hinter dem Absorberblech
liegt ja in der Regel eine Wärmedämmung,
Die Wärmeleitung erfolgt
durch diese Wärmedämmung und den Rahmen hindurch
und dann erfolgt Wärmeabgabe über Konvektion
an dieser Rückseite des Kollektors.
Hier oben an der Deckscheibe,
die ja warm wird
wird die Wärme dann auch per Konvektion
über den Wind abtransportiert.
Und auch diese Glasscheibe gibt Strahlung
an das Weltall ab und die Umgebung.
All diese Wärmeströme, d.h. diese thermischen Verluste,
die kann man dann im einfachen
Fall zusammenfassen mit zwei Termen,
nämlich denen für Konvektion und Leitung.
Sie kennen vielleicht die
Wärmetransportgesetze,
die dahinter stehen,
nämlich ein Wärmeübertragungskoeffizient a₁ abgekürzt,
multipliziert mit
der treibenden Temperaturdifferenz
zwischen dem Absorberblech und der Umgebung.
Also vom Absorberblech hier in der Mitte,
bis zur Umgebungstemperatur hier und hier Umgebung,
das ist dieses Delta T (ΔT).
Und der zweite Wärmetransport-Term
ist der durch die
Infrarotstrahlung.
Die Infrarotstrahlung geht nicht linear
mit der Temperaturdifferenz,
sondern wird hier quadratisch angesetzt.
Das ist der quadratische
Wärmeverlustkoeffizient.
Ja, wenn Sie dieses Bild hier ansehen,
dann spielen natürlich auch Flächen eine Rolle.
Wie viel Solarstrahlung kommt
jetzt bei diesem Kollektor an?
Das hängt von der Fläche des Kollektors ab
und da unterscheidet man 3 verschiedene Flächendefinitionen,
die hier eingetragen sind.
Außenrum gemessen erhält man die
sogenannte Bruttofläche des Kollektors.
Und
die lichte Weite der
Glasscheibenöffnung
ist die
sogenannte Aperturfläche.
Und das Absorberblech selbst, das im
Kollektor liegt, hat auch
eine bestimmte Fläche, die Absorberfläche.
Ja, hier steht Energiebilanz vereinfacht.
Die prinzipiellen Transportmechanismen
sind hier alle aufgetragen
aber diese
mathematische Beschreibung,
die kann man deutlich komplexer machen.
Hier geht jetzt zum Beispiel nicht ein,
dass die Reflexion
- beziehungswesie τ Glas und
somit die Größe der Reflexion -
natürlich vom Einstrahlwinkel
der Solarstrahlung abhängig ist:
je senkrechter die Strahlung auf das Glas trifft,
desto mehr Licht
wird durchgelassen.
Und es geht zum Beispiel nicht ein,
dass dieser Konvektionsterm hier oder auch
hier natürlich von der
Windgeschwindigkeit abhängt.
Und es geht zum Beispiel nicht ein,
dass diese Koeffizienten hier
temperaturabhängig sein können,
auch von der absoluten Temperatur
abhängig sein können
in ihrer absoluten Größe.
Aber zur prinzipiellen Beschreibung
des Kollektorwirkungsgrades reicht
diese Beschreibung durchaus aus.
Das sieht man auch in der nächsten Grafik,
Hier ist eine solche
Wirkungsgrad-Kennlinie aufgetragen,
die sich dann aus den Gleichungen ergibt,
für verschiedene Kollektortypen
z.B. für den Solarabsorber
(im Prinzip schwarze Schläuche oder schwarze Matten),
den Flachkollektor und auch
den Vakuumröhrenkollektor.
Die Interpretation der Kurven sehen wir uns später an.
Zunächst sehen wir uns
hier diese mathematische Formel an.
Der Wirkungsgrad des Kollektors
ist wie jeder Wirkungsgrad definiert:
Nutzen dividiert durch Aufwand.
Der Nutzen ist die
vom Werbeträgermedium
abgeführte Wärmemenge: Massenstrom (ṁ) mal
Austrittsenthalpie (h_aus) minus
Eintrittsenthalpie (h_ein)
und das dividiert man durch den Input,
nämlich die Solarstrahlung ĠG in Watt pro
Quadratmeter mal der Kollektorfläche (A).
Aber es gibt ja
verschiedene Flächendefinitionen haben wir gesehen.
Daher kommt es etwas darauf an,
welche Fläche man hier einsetzt.
Wenn Sie da die Bruttofläche einsetzen,
dann wird der Wirkungsgrad automatisch
mathematisch etwas kleiner
und wenn Sie hier die Absorberfläche eintragen,
dann wird der Wirkungsgrad
etwas größer.
Jedenfalls mit der gleichen Fläche
müssen Sie dann nachher rechnen,
wenn Siedieses ṁ mal h_aus minus h_ein,
also die Nutzleistung des Kollektors
ermitteln wollen
ausgehend von einem v
der Ihnen zum Beispiel
mit einem solchen Diagramm vorgegeben ist.
Also das hier würde man an einem Prüfstand
oder an einer praktischen Anlage messen
Und das ist die
mathematische Beschreibung
dieser Wirkungsgradkennlinie.
Dabei ist der Wirkungsgrad angegeben
in Abhängigkeit vom ΔT,
also der Temperaturdifferenz
zwischen der
mittleren Kollektortemperatur
und der Umgebungstemperatur,
in Abhängigkeit von der Globastrahlungsleistung Gg
und in Abhängigkeit
von der Bauart des Kollektors, die
durch 𝜂₀, a₁, a₂ in Zahlen gefasst wird.
𝜂₀ ist der
optische Wirkungsgrad.
Auf der vorherigen Folie
war der auch schon berechnet.
Der optische Wirkungsgrad 𝜂₀
wird berechnet zu
α Absorber mal τ Glas.
Sie sehen hier auch die Größenordnungen
für diese Terme in der Gleichung.
Der optische Wirkungsgrad
liegt zwischen 70 und 90 %.
Der lineare Wärmeverlust Koeffizient a₁
liegt zwischen 0,5 und 4 Watt pro
Quadratmeter und Kelvin (W/m²K)
und wird in der Formel multipliziert
mit der Temperaturdifferenz ΔT.
Der quadratische Wärmeverlustkoeffizient liegt
zwischen 0,002 und 0,02 Watt pro Quadratmeter
und Kelvin Quadrat (W/m²K²) und
wird in der Formel multipliziert
mit der Temperaturdifferenz zum Quadrat (ΔT²).
Was häufig falsch gemacht wird
bei der Berechnung ist,
dass die Temperaturdifferenz ΔT definiert ist
als die mittlere Kollektortemperatur minus
der Umgebungstemperatur
und diese mittlere Kollektortemperatur
ist das arithmetische Mittel aus
Fluideintrittstemperatur (T Fluid,Eintritt)
zu Fluidaustrittstemperatur (T Fluid,Austritt).
Auf die unterschiedlichen Flächendefinitionen
hatte ich schon hingewiesen.
In der aktuellen Norm
hat sich die Bruttofläche
als Bezugsmaß durchgesetzt.
Das findet man aber in Kollektor-Prospekten
teilweise auch noch anders angegeben.
Also da muss man immer schauen,
auf welche Fläche sich die
Koeffizienten beziehen,
weil die sich auch ändern,
wenn sich die Flächendefinition ändert.
Wenn Sie hier die Bruttofläche einsetzen,
dann werden automatisch
𝜂₀, a₁ oder a₂ kleiner.
Und wenn Sie die Absorberfläche einsetzen,
dann müssen
Sie die Werte größer einsetzen,
damit das was Sie am Prüfstand messen,
richtig wiedergeben wird.
Die grafische Umsetzung dieser Gleichung
sehen Sie jetzt hier unten.
Hier aufgetragen auf der y-Achse ist
der Kollektor-Wirkungsgrad und auf der
x-Achse die Temperaturdifferenz ΔT
zwischen Kollektormitteltemperatur und
Umgebungstemperatur
für die drei unterschiedlichen Kollektortypen.
Die Solarabsorber,
also die einfachen schwarzen Schläuche,
haben einen relativ hohen optischen Wirkungsgrad.
Klar, denn die haben ja keine Glasscheibe,
die die Solarstrahlung hemmt.
Also da fehlt das Tau,
das ist quasi 1. Da gibt es keine Reduzierung.
Da spielt nur das Absorptionsvermögen
der Matte oder Schlauches eine Rolle.
Deshalb ist
das 𝜂₀ dort relativ hoch, aber die
sogenannte Stillstandstemperaturdifferenz ist gering,
also die Temperaturdifferenz zur Umgebung,
die im Stillstand erreicht wird,
wenn kein Fluid strömt und
der Absorber sozusagen in der Sonne brutzelt
Wenn nichts strömt
wird bei einem solchen
Solarabsorber keine besonders
hohe Temperatur erreicht,
weil die Wärme sehr leicht verloren geht
an die Umgebung.
Die Verbindungslinie von hier nach da,
das ist die sogenannte Wirkungsgradkennlinie.
Und die ist bei einem Solarabsorber recht linear.
Die ist deshalb linear,
weil hier diese
quadratischen Verlusttherme
durch Wärmestrahlung eine
nur geringe Rolle spielen.
Die Temperaturen sind einfach nicht
besonders hoch.
Der Flachkollektor erreicht
schon deutlich höhere
Stillstandstemperaturdifferenzen und
der Vakuumkollektor noch viel höhere.
Ja, und die optischen Wirkungsgrade 𝜂₀
der beiden Kollektortypen liegen auch
in einer vergleichbaren Größenordnung
- beim Flachkollektor tendenziell
etwas höher als beim Vakuumröhrenkollektor,
so um die 80 %.
Die Stillstandstemperaturen
können wirklich sehr hoch sein
- gerade bei
Vakuumröhrenkollektoren.
Zur Bedeutung der beiden Verlustterme:
hier oben,
ausgehend von den 100 % Solarstrahlung
dieser erste Teil der Verluste
bis zum optischen Wirkungsgrad,
den kann man bezeichnen als optische Verluste,
also welcher Teil der Strahlung geht durchs Glas durch
und was wird vom Absorber absorbiert.
Und der Rest der Verluste entsteht, wenn der Absorber
wärmer wird als die Umgebung.
Bei 𝜂₀ (ganz links in der Grafik) gibt es
ja keine Temperaturdifferenz, also keine Wärmeverluste.
Wenn der Absorber wärmer wird als die Umgebung,
dann treten zunehmend thermische Verluste auf.
Die werden immer höher,
je heißer der Absorber wird und
je heißer der Kollektor wird.
Letzte Bemerkung zu diesem Bild:
diese gesamte Grafik
gilt zunächst nur für eine
bestimmte Globalstrahlungsleistung.
Das ist schnell ersichtlich,
weil wenn die Globalstrahlungsleistung
nicht 800 Watt pro Quadratmeter,
wie in diesem Beispiel beträgt,
sondern vielleicht nur die Hälfte,
dann würde im Stillstand
natürlich auch gar keine
so hohe Temperatur erreicht.
Diese Temperatur wäre jetzt
im linearen Fall exakt nur halb so groß,
Diese Krümmungen der Wirkungsgradkennlinie
kommen ja durch zunehmende Effekte
der Wärmestrahlung zustande,
deshalb kann man jetzt hier nicht sagen,
das ist halb so groß,
sondern
es würde etwas über der Hälfte liegen,
weil dann die Wärmestrahlungsverluste
nicht ganz so stark zu Buche schlagen.
Also es ist wichtig,
dass der Wirkungsgrad auch von
der Globalstrahlungsleistung abhängt.
Das zeigt aber auch schon hier
diese Gleichung.
Und weil man hier
eine quadratische Funktion hat,
steht hier
"mathematische Beschreibung zweiter Ordnung",
das kann man auch anders machen.
Das ist letztlich eine Konvention
und kann sich ändern,
je nachdem welche Norm aktuell ist.
Die nächste Folie geht jetzt auf einen
bestimmten Aspekt ein,
nämlich auf die Durchlässigkeit
des Kollektorglases.
Ja, jetzt wird es kompliziert.
Vielleicht mit die komplizierteste Stelle
bei diesem Thema der Solarenergietechnik,
zumindest der solarthermischen Technik.
Die selektive Durchlässigkeit von Kollektorgläsern
und die selektive Beschichtung
von Absorbern.
Zunächst aber zu den Kollektorgläsern.
Sie sehen hier in dieser Grafik, hier grau,
das Strahlungsspektrum der Sonne.
Abhängig von der Wellenlänge strahlt
die Sonne unterschiedlich intensiv.
Hier ist das ultraviolette Licht hier in
diesem sichtbaren Wellenlängenbereich von
0,4 bis 0,8 Mikrometer
hat die Sonne
sehr hohe Strahlungsleistung,
das kommt uns ja auch zugute auf der Erde.
Im infraroten Wellenlängenbereich
über 0,8 Mikrometer
gibt es auch noch Strahlungsanteile.
Dargestellt ist hier
die Strahlung eines "Black Body",
also eines schwarzen Körpers.
Dieser schwarze Körper ist
373 Kelvin heiß,
also 100 °C.
Wie gesagt gibt jeder Körper,
der wärmer ist als 0 Kelvin,
Strahlungsleistung ab.
Deshalb gibt auch
natürlich auch dieses Absorberblech Strahlung ab,
ohne dass unser Auge das sehen kann,
weil unser Auge nur Strahlung zwischen
0,4 und 0,8 Mikrometer Wellenlänge sehen kann.
Und das ist
eine physikalische
Gesetzmäßigkeit,
dass heiße Körper nicht nur viel
Strahlung abgeben, sondern auch
kurzwellige Strahlung.
Und je kühler der Körper ist,
desto langwelliger wird die Strahlung und
desto weniger Strahlung gibt der Körper auch ab.
Das ist hier nur deshalb
so eingezeichnet auf gleicher Höhe,
damit man hier überhaupt noch was erkennt.
Also absolut wäre das hier deutlich niedriger.
Das ist quasi auf 1 normiert.
Das ist zunächst mal der Unterschied
zwischen der Solarstrahlung links und
der Schwarzkörperstrahlung rechts und diese
stellvertretend mit 100 °C
für ein heißes Absorberblech.
Zuerst noch hier
ein
wichtiges Strahlungsgesetz:
Es gilt, dass die Summe aus
Reflexionskoeffizient (ρλ) plus
Transmissionskoeffizient (τλ) plus
Absorptionskoeffizient (αλ) bei jeder
Wellenlänge gleich 1 sein muss.
Also alle Strahlung wird entweder reflektiert,
durchgelassen oder absorbiert.
Die Summe ist 100 %. 463 Mit diesen Vorkenntnissen
können wir jetzt darangehen,
das Glas zu spezifizieren. Wie soll das Glas sein?
Wir hätten gerne,
dass es möglichst viel Solarstrahlung
von außen zum Absorber durchläßt
und andereseits dass das Glas
möglichst wenig
von der Strahlung des heißen Absorbers
nach draußen durchlässt.
Wie können wir das erreichen?
Das können wir dadurch erreichen,
dass wir bei diesen Wellenlängen hier links
mit viel Solarstrahlung
ein großes Tau haben, d.h. einen
großen Transmissionkoeffizienten.
Sie sehen hier die
Tau-Linien für Glas in diesem Bereich,
die sind möglichst nahe an 1.
Und Sie sehen an den Beschriftungen hier,
dass man kann die Transmission steigern kann,
indem man Beschichtungen aufbringt.
AR steht für Anti-Reflexbeschichtung,
TCO für Transparent Conducting Oxides,
die man dann in dünnen Schichten
auf dieses Glas aufbringt. Sie sehen,
hier sind die 90 %, also
gute Beschichtungen schaffen es hier bis
nahe an 1 in diesem Wellenlängen-Bereich
mit hoher Solarstrahlung
Also bei Wellenlängen kleiner
2,5 Mikrometer
da will man Tau Lambda möglichst groß machen und
das funktioniert auch. Und wenn Tau Lambda
groß ist, das sieht man in der Formel,
dann ist automatisch Alpha und Rho
bei diesen Wellenlängen klein.
Und das ist völlig unkritisch,
da das Absorberblech hier rechts
bei solchen Wellenlängen
ohnehin keine Strahlung abgibt,
ganz wenig nur.
Das Maximum der Strahlung vom Blech
liegt ja hier bei etwa 10 Mikrometern.
Also insofern ist es gar nicht schlimm,
dass Tau bei diesen kurzen
Wellenlängen sehr groß ist, denn
es gibt sowieso keine Strahlung
vom Absorberblech in diesem Bereich.
Umgekehrt wollen wir,
dass diese Strahlung des Bleches
nicht nach außen geht,
D.h. bei diesen Wellenlängen müssen wir das
Tau reduzieren, das muss klein sein.
Stattdessen soll vor allem die Reflexion groß sein.
Und Sie sehen jetzt hier,
aha, dieses Rho_Lambda,
das kann man bei diesen Beschichtungen
gleichzeitig erhöhen,
aber leider nicht auf 1.
Also leider nur so auf 70 %.
Das merken wir uns.
Das brauchen wir für die nächste Folie.
Und ist das jetzt schlimm,
dass das Rho_Lambda hier groß ist,
beziehungsweise das Tau klein?
Nein, es ist überhaupt nicht schlimm,
weil in dem Wellenlängenbereich
sowieso keine Solarstrahlung ankommt,
also dass das Glas Wellenlängen von 10 Mikrometern
nicht mehr gut durchlässt, sondern vor allem reflektiert,
ist überhaupt nicht schlimm.
Denn Sie sehen hier,
ab 2,5 Mikrometer gibt es
sowieso kaum noch Solarstrahlung.
Ja, auch dass das Alpha klein ist,
ist auch unkritisch aus demselben Grund.
Gut, das ist die
Strahlungsdurchlässigkeit von
Kollektorgläsern. Jetzt kommen wir
zur selektiven Beschichtung von
Absorberblechen.
Das ist eine ähnliche Diskussion.
Hier links ist wieder die Solarstrahlung,
hier rechts wieder die Schwarzkörper-Strahlung
des Absorberbleches. Wir erinnern uns
das Glas
reflektiert nur 60 %.
Das bedeutet, es macht Sinn zu prüfen,
wie kann ich denn
die Strahlungsabgabe des
Absorberbleches reduzieren,
damit das Absorberblech
nicht so viel abstrahlt?
Und dazu muss man
noch ein zweites Strahlungsgesetz
mit ins Kalkül ziehen,
nämlich dass das Absorptionsvermögen (αλ)
bei einer bestimmten Wellenlänge gleich ist
dem Emissionsvermögen, dem Emissionskoeffizient.
Das Absorberblech hat
ein Tau Lambda von 0, weil durch so ein Blech
nichts transmittiert wird.
Damit wird das erste
Strahlungsgesetz, was ich Ihnen vorhin
gezeigt habe, reduziert.
Was ist das Ziel des Absorbers? Wir wollen möglichst
viel Solarstrahlung absorbieren und
möglichst wenig Strahlung emittieren.
Also müssen wir bei den
kurzen Wellenlängen unter 2,5 Mikrometer
das Alpha möglichst groß machen.
Und das schaffen diese
selektiven Beschichtungen von Absorberflächen,
und das dann das Roh klein ist,
- also der Reflexionskoeffizient -
das ist ja gewollt, denn
es soll ja keine Solarstrahlung reflektiert werden,
- alles soll absorbiert werden.
Dass nun das Emissionsvermögen des Absorberbleches
(in diesem Wellenlängenbereich) groß ist,
- wenn Alpha groß ist, ist ja auch Epsilon groß -
das ist unkritisch,
weil das Blech bei diesen
kurzen Wellenlängen ja sowieso keine Strahlung abgibt.
Das Emissionsverhältnis Epsilon
gibt an,
wie viel der Schwarzkörperstrahlung,
- Schwarzkörperstrahlung ist das Maximum an Strahlung,
was ein Körper abgeben könnte (aufgrund seiner Temperatur) -
wie viel Prozent dieser Schwarzkörperstrahlung denn
wirklich abgegeben wird.
Wenn das Epsilon 1 ist, dann wird
das Maximum abgegeben (Schwarzkörperstrahlung),
wenn das Epsilon bei 50 % wäre, dann würde nur die Hälfte
der Schwarzkörperstrahlung bei dieser Wellenlänge abgegeben.
Ja, also dadurch, dass der orange Bereich
hier bei ganz anderen Wellenlängen liegt,
ist es überhaupt nicht schlimm,
wenn das Epsilon an der Stelle groß ist,
weil da die maximale Strahlung
- die Schwarzkörperstrahlung -
schon klein ist.
Ja, umgekehrt bei Wellenlängen
größer als 2,5 Mikrometer,
da wollen wir wenig Strahlung emittieren,
da wollen wir das Epsilon
möglichst klein haben.
Man sieht hier den Effekt der selektiven Beschichtung,
das Orange ist die Schwarzkörperstrahlung,
die maximal abgegeben werden könnte,
aber das Rote hier, das ist das,
was tatsächlich am Ende abgegeben wird,
weil das Epsilon so klein ist,
beziehungsweise das Rho Lambda so groß,
und wenn Roh Lambda so groß ist,
dann ist Alpha klein und damit auch Epsilon klein.
Ja, und dass das Alpha an der
Stelle klein ist, ist unkritisch,
da wir hier bei Wellenlänge größer als 2,5 Mikrometer
ohnehin kaum Solarstrahlung haben.
Und dass das Rho Lambda
groß ist, ist ja gewollt.
Das ist eine komplexe Materie.
Ich hoffe, durch die Grafiken und die Erläuterung
ist es klar geworden.
Wir kommen zur Zusammenfassung.
Die Kollektorwirkungsgrade
sind abhängig
von den Kollektoreigenschaften,
von der Kollektortemperaturdifferenz
zur Umgebung und
von der Globalstrahlungsleistung.
Bei Anlagen zur Raumheizung und
Trinkwasserbereitung erreichen wir im
Jahresmittel etwa 50 % Kollektorwirkungsgrad.
Man sieht das
noch mal an diesem Bild,
50 % hier. Das ist die Grafik für eine Globalstrahlung
von 800 Watt pro Quadratmeter
aber wir haben im Jahresmittel natürlich
nicht immer 800 Watt pro Quadratmeter,
sondern mal auch weniger Strahlungsleistung,
so dass wir uns in so einem Bereich hier
bewegen, im Jahresmittel.
Beispielhafte Maßnahmen zur
Wirkungsgradverbesserung sind die
Absenkung der Betriebstemperaturen,
denn der Kollektor profitiert davon,
wenn er nicht bei hohen Temperaturen betrieben wird,
sondern bei niedrigen Temperaturen, (geringere Wärmeverluste)
dann steigt der Wirkungsgrad.
Eine gute Wärmedämmung erhöht auch den Wirkungsgrad,
ebenso wie selektive Beschichtungen,
d.h. wellenlängenabhängig selektiv beschichtete
Abdeckgläser und Absorberflächen.
Damit bin ich am Ende dieses Kapitels.
Ich freue mich
auf das nächste und ich hoffe, Sie auch.