Solar ABC

Absorber:

Der Absorber ist das Bindeglied zwischen der einfallenden Sonnenstrahlung und der erzeugten Wärmeenergie: In ihm wird die Sonnenenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Damit dieser Umwandlungsprozeß optimal vonstatten gehen kann, ist der Absorber geschwärzt (maximale Absorption der Sonnenstrahlung)und mit einem integrierten Rohrsystem (Abtransport der Wärme zur Nutzung)versehen, das von einem Wärmeträgermedium (in der Regel ein Wasser-Frostschutz-Gemisch) durchflossen wird.

Absorberfläche:

sichtbare, unbeschattete Oberfläche des Absorbers, auf der die Strahlung in Wärme umgewandelt wird und diese Wärme abgeführt werden kann.

Absorptionsgrad:

Der Absorptionsgrad gibt den Anteil der auf eine Absorberfläche treffenden Strahlung an, der in Wärme umgewandelt wird.

Aperturfläche:

Eintrittsfläche für Strahlung in den Kollektor, welche den Absorber erreichen kann, Innenfläche des Kollektors.

Ausdehnungsgefäße:

Ausdehnungsgefäße dienen der stabilen Druckhaltung von Flüssigkeiten in technischen Systemen. Eine wichtige Anwendung sind Solaranlagen mit Wasser-Glykol-Gemisch als Solarkreismedium.

Bruttofläche:

ist die Gesamtoberfläche des Kollektors, die beim Einbau eines Solarkollektors effektiv benötigt wird. Man kann auch die Abmaße des Kollektors verwenden.

Emissionsgrad:

Er gibt an, wieviel von der auf den Absorber eingestrahlten Wärmeenergie wieder abgestrahlt wird. Ein Emissionsgrad von 0,12 besagt, daß 12 %der in Wärme umgewandelten Sonnenenergie wieder abgestrahlt werden.

Endenergie:

wird die Energie genannt, die der Verbraucher bezieht und einsetzt. Die Endenergie kann eine Sekundärenergie oder auch eine Primärenergie sein.

Energie:

Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, eine äußere Wirkung hervorzurufen, die in verschiedenen Formen auftreten kann: als elektrische Energie, mechanische Arbeit oder Wärmeenergie. Energie kann in verschiedenen Einheiten angegeben werden, z.B. als Kilowattstunde (kWh), Wattstunde (Wh), Joule (J) oder Kilocalorie (kcal.):
1 kWh =1000 Wh =3.600.000 J =860 kcal. (Die Einheit kcal. ist seit 1979 nicht mehr gebräuchlich)

Globalstrahlung:

Die Lufthülle der Erde verringert diese Strahlung durch Absorption, Reflexion und Streuung, so daß sich die Intensität der Strahlung auf der Erdoberfläche verringert. Als Globalstrahlung bezeichnet man die gesamte auf eine Fläche auftreffende Strahlung. Sie setzt sich aus der direkten und diffusen Strahlung zusammen. Als direkte Strahlung wird dabei der Anteil der Solarstrahlung bezeichnet, der ohne Richtungsänderung auf die Erdoberfläche fällt. Die diffuse Strahlung ist der Teil, der beim Eintritt in die Atmosphäre z.B. an Wolken, Dunst und Nebel gestreut wird und aus verschiedenen Richtungen auf die Erdoberfläche auftrifft. Die diffuse Strahlung beträgt im Jahresmittel etwa 50 %der Globalstrahlung. Sie kann ebenfalls wärmetechnisch genutzt werden. Bei klarem Himmel besteht die Globalstrahlung fast nur aus direkter, bei bewölktem Himmel ausschließlich aus diffuser Strahlung. Im Jahresmittel sind beide Anteile gleich hoch. Die mittlere Jahressumme der Globalstrahlung auf eine horizontale Empfangsfläche beträgt in der Region Berlin/Brandenburg etwa 1.000 kWh/m’a, während sie für das Sauerland mit circa. 900 kWh/m2a und für die Region um Freiburg mit rund 1.160 kWh/m2a angegeben wird.

Kollektor:

Um die Wärmeverluste bei höheren Arbeitstemperaturen des Wärmeträgermediums im Absorber so gering wie möglich zu halten, sind die Absorber zur Brauchwassererwärmung in ein Gehäuse oder in eine evakuierte Glasröhre eingebettet, mit hochlichtdurchlässigem Glas abgedeckt und rundherum wärmeisoliert. In diesem Fall spricht man von einem Flachkolllektor. Bei einem Kollektor wird zwischen der Absorberfläche, der Aperturfläche und der Bruttofläche unterschieden.

Kollektorwirkungsgrad:

Der Kollektorwirkungsgrad gibt den Anteil der auf die Absorberfläche auftreffenden Strahlung an, die in nutzbare Wärme umgewandelt werden kann. Er ist abhängig vom Temperaturunterschied zwischen Absorber und Umgebung sowie von der Stärke der Globalstrahlung. Stellt man den Kollektorwirkungsgrad in einem Diagramm über dem Temperaturunterschied zwischen Absorber und Umgebung dar, so ergeben sich in Abhängigkeit vo der Einstrahlungsstärke die Kollektorkennlinien eines bestimmten Kollektors.

k-Wert des Kollektors:

Der Wärmeverlustfaktor k (Einheit W/m2K)gibt die konstruktiv bedingten Wänneverluste eines Kollektors an. Er beschreibt u.a. den Dämmzustand des Kollektors. Je kleiner der k-Wert, desto geringer sind die Wärmeverluste.

Leistung:

Leistung ist die in einer bestimmten Zeit verbrauchte oder zur Verfügung gestellte Energie. Ihre Einheit ist das Kilowatt (kW), Watt (W)oder Kilocalorie pro Stunde (kcal/h).
1 kW –1 000 W=1 000 J/s =860 kcal/h

Nutzenergie:

ist die Energie, die nach Umwandlung von Endenergie (z.B. im Heizkessel) zur Nutzung in Form von Warmwasser unter der Dusche oder von Wärme im Zimmer zur Verfügung steht.

Nutzungsgrad:

Der Nutzungsgrad ist auf einen bestimmten Zeitraum bezogen in der Regel ein Jahr – und bezeichnet das Verhältnis von Nutzen (z.B. erzeugte Wärmeenergie)zu Aufwand (zugeführte Energie im Brennstoff, elektrische Energie oder Solarenergie).

Vakuum-Röhrenkollektoren:

stellen eine Spezialform innerhalb der Röhrenkollektoren dar. Sie arbeiten nach dem Thermoskannenprinzip: Um die das Transportmedium enthaltene innere Absorberröhre ist eine zweite, äußere (Glas-)Röhre gesetzt und dem Zwischenraum zur optimierten Isolation die Luft entzogen (Vakuum). Sie sind vor allem bei hohen Temperaturdifferenzen zwischen Außenluft und Absorber leistungsfähiger als andere Bautypen. Sie werden daher auch gerne im industriellen Bereich eingesetzt, wo Prozesswärme mit konstant über 80 °C benötigt wird.