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Konversionsfaktor

Der Konversionsfaktor gibt an, wie viel Prozent des eingestrahlten Sonnenlichts in einem Solarkollektor in Wärme umgewandelt wird. Der Konversionsfaktor darf nicht mit dem Wirkungsgrad der gesamten Solarthermie Anlage verwechselt werden, da auch an anderen Stellen der Anlage Energieverluste auftreten, beispielsweise durch Wärmeverluste des Pufferspeichers. Noch nicht einmal der Wirkungsgrad des Kollektors allein wird durch den Konversionsfaktor beschrieben. Der Kollektor erhitzt sich im Betrieb, weswegen Wärmeabstrahlungen an die Umgebung unvermeidlich sind. Das geschieht jedoch erst, nachdem die Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt wurde. Daher werden auch diese thermischen Verluste nicht im Konversionsfaktor berücksichtigt. Im Wesentlichen ist der Konversionsfaktor das Produkt aus der Durchlässigkeit der Abdeckung und dem Absorptionsvermögen des Absorbers. Lässt die Glasabdeckung beispielsweise 90 Prozent des Lichts passieren, beträgt ihre Durchlässigkeit 0,9. Absorbieren die Absorber 85 Prozent des einfallenden Lichts, beträgt ihr Absorptionsvermögen 0,85. Der Konversionsfaktor beträgt in diesem Beispiel 0,9*0,85= 76,5 Prozent.

Der Aussagewert des Konversionsfaktors

Wie oben erläutert, ist der Konversionsfaktor nur ein Faktor von vielen, die zusammen die Effizienz der Anlage bestimmen. Seine Aussagekraft ist daher begrenzt, wie ein Blick auf die einfachste denkbare Art von Sonnenkollektoren deutlich macht: Unabgedeckte Kollektoren, die auf eine Glasabdeckung gänzlich verzichten. Ohne die optisch störende Glasabdeckung ist der Konversionsfaktor identisch mit dem Absorptionsvermögen der Absorber. Absorber mit so genannten selektiven Beschichtungen erreichen so einen unschlagbaren Konversionsfaktor von bis zu 0,97. Das hilft allerdings wenig, da die thermischen Verluste ohne die Abdeckung bei höheren Temperaturen etwa fünfmal höher sind als mit einer Glasabdeckung. Auch für den Vergleich zwischen Flachkollektoren und Vakuum-Röhrenkollektoren ist der Konversionsfaktor der ungeeignete Maßstab, und zwar aus demselben Grund: Vakuum-Röhrenkollektoren zeichnen sich gegenüber Flachkollektoren primär durch geringe thermische Verluste aus.

Typische Werte

Gute Flachkollektoren und Vakuum-Röhrenkollektoren erreichen Konversionsfaktoren von mehr als 0,8. Ein Konversionsfaktor von etwa 0,85 dürfte die obere Grenze dessen sein, was heute erreichbar ist. Thermische Verluste am Absorber sind unvermeidbar, eine einhundertprozentige Absorption der Strahlung ist nicht möglich. Auch der Optimierung der Solarglasabdeckung sind physikalische Grenzen gesetzt. Verluste treten durch Reflektionen an den beiden Oberflächen und durch Absorption von Strahlung auf. Hochwertige Gläser weisen Absorptionsverluste von nicht mehr als 2 Prozent auf, auch die Reflektion bei nahezu senkrechtem Einfall konnte durch hochwertige Beschichtungen für die besten Gläser auf etwa 3 Prozent gedrückt werden. Insgesamt treten also nur 5 Prozent Verluste auf, wenn das Licht senkrecht einfällt. Bei flachem Einfallswinkel des Lichts sind jedoch höhere Verluste durch Reflektion unvermeidlich.

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