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CPC-Spiegel

Die Abkürzung CPC steht für Compound Parabolic Concentrator, gemeint sind damit parabolische Hohlspiegel, die das Licht bündeln. Große Solarthermie Kraftwerke nutzen die Lichtbündelung solcher Spiegel auf unterschiedliche Weise. Meist befinden sich die Spiegel hier außerhalb der Solarkollektoren. Bekannt sind beispielsweise Konstruktionen, in denen die Spiegel U-förmig um den Kollektor angeordnet sind, um ihn von beiden Seiten mit Licht zu bestrahlen. Bei Dachanlagen befinden sich die CPC-Spiegel hinter den Röhren im Inneren des Kollektors. Sie werfen das Licht, das an den Röhren vorbei strahlt, von hinten auf die Röhren zurück. Genutzt wird dieses Prinzip in Vakuum-Röhrenkollektoren.

Hohe Temperaturen durch CPC-Spiegel

Durch CPC-Spiegel werden deutlich höhere Temperaturen in den Röhren des Kollektors erzielt. Damit eignen sich Vakuum-Röhrenkollektoren mit dieser Technologie sehr gut für Anwendungen, die hohe Temperaturen erfordern, beispielsweise die Erzeugung von Prozesswärme. Der Wirkungsgrad eines Kollektors wird durch CPC-Spiegel selbstverständlich gesteigert, aber ein Vergleich mit demselben Kollektor ohne Spiegel ist wenig aussagekräftig. Es geht letztlich nur darum, einen möglichst hohen Anteil des in den Kollektor einfallenden Lichts auf die Röhren zu lenken.

Alternativen

Neben dem Einbau von CPC-Spiegeln kommt zu diesem Zweck auch in Betracht, die Anzahl der Röhren zu erhöhen. Damit wird der Abstand zwischen den Röhren kleiner, wodurch auch der Anteil des auf die Absorber treffenden Sonnenlichts steigt. Beide Wege sind vernünftig und werden von unterschiedlichen Herstellern auch gewählt. Keinesfalls sollte man sich von dem Argument beirren lassen, dass ein geringerer Röhrenabstand bei Lichteinfall aus flachem Winkel zu einer gegenseitigen Verschattung der Röhren führt. Klar ist, dass ein Sonnenkollektor dann optimal arbeitet, wenn das Sonnenlicht senkrecht einfällt. Fällt es in einen flachen Winkel ein, ist die sichtbare Fläche des Kollektors geringer, damit auch seine Leistung. Bei sehr flachem Lichteinfall trifft das vergleichsweise wenige einfallende Licht vollständig auf irgendeine der Röhren, mehr ist nicht möglich. Auch CPC-Spiegel leisten wenig, wenn nur kleine Anteile diffusen Streulichts hinter die Röhren gelangen. Die Energieausbeute könnte nur signifikant erhöht werden, wenn die Kollektorfläche vergrößert wird. Das Argument der gegenseitigen Verschattung fügt dem keine neuen Erkenntnisse hinzu, sondern formuliert denselben Sachverhalt nur in anderen Worten.

Fazit

Die Unterschiede zwischen einem Kollektor mit relativ großem Röhrenabstand und CPC-Spiegeln und einen Kollektor mit geringem Röhrenabstand ohne CPC-Spiegel sind gering, solange die Gesamtleistung betrachtet wird. Im erstgenannten Fall wird weniger Solarflüssigkeit stärker erhitzt, da die Gesamtenergie auf weniger Röhren konzentriert wird. Wenn für spezielle Anwendungen extrem hohe Temperaturen erforderlich sind, sind solche Kollektoren überlegen.

Bildquelle: RaBoe / Floh1992 - CC BY-SA 3.0

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