Selektiver Absorber:
Die Aufgabe eines Solarabsorbers ist die maximale Aufnahme (Absorption) der Solarstrahlung. Besonders geeignet sind hierfür schwarze Flächen. Sie sind in der Lage fast die gesamte Solarstrahlung zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln.
Der Nachteil: Die heiß werdende Absorberfläche fängt ihrerseits an Energie als Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) abzustrahlen. Etwa 50% der absorbierten Energie gehen so wieder verloren!
Um den Verlust durch Wärmestrahlung zu reduzieren, nutzt man den Umstand aus, dass 99% der Solarstrahlungsenergie in einem Wellenlängenbereich unterhalb von 2,5µm liegt, während 99% der Wärmestrahlung einer 100°C warmen Fläche (maximale Arbeitstemperatur eines Warmwasser Kollektors) oberhalb dieser charakteristischen Wellenlänge ( l cut off = 2,5µm) abgestrahlt wird.
Der Schichtaufbau "selektiver"-Absorber nutzt diesen Umstand mit dem Ergebnis vielfach reduzierter Strahlungsverluste, verglichen mit einer schwarzen Fläche.
Der ideale Solarabsorber muss folgende Bedingungen erfüllen:
Größtmögliche Absorption der Solarstrahlung im Bereich unterhalb von 2,5µm.
Minimale Abstrahlung (Emission) von Wärmestrahlung oberhalb von 2,5µm.
Nach einem physikalischen Gesetz (Kirchhoffsches Gesetz) ist die Emission einer Fläche bei einer bestimmten Wellenlänge hoch, wenn die Fläche auch ein guter Absorber für diese Wellelänge ist. Umgekehrt ist die Emission bei einer bestimmten Wellenlänge klein, wenn die Fläche diese Wellenlänge gut reflektiert, d. h. wenn die Fläche ein Spiegel ist.
Somit sollte der Ideale Absorber im Bereich unterhalb von 2,5µm keine Strahlung reflektieren (d. h. sämtliche Strahlung absorbieren) und im Bereich oberhalb von 2,5µm 100% der Strahlung reflektieren.
Die blaue Farbe der Absorberschicht entsteht durch Mehrfachreflexion des einfallenden Lichtes in der Quarzglasschicht. Da es sich bei Licht um elektromagnetische Wellen handelt, werden abhängig von der Dicke der Quarzglasschicht bestimmte Wellenlängen ausgelöscht (d. h. in der selektiven-Schicht in Wärme umgewandelt) und ein geringer Anteil von Wellenlängen wieder reflektiert. Die Wellenlängen der reflektierten Strahlung bestimmen den Farbeindruck.
Im Falle selektiven Schicht, werden geringe Mengen blauen Lichtes reflektiert - die Schicht erscheint "blau". Die restlichen Wellenlängen werden in Wärme umgewandelt. Es handelt sich also um reine Lichtfarben, die nicht durch die Grundfarbe des Materials bestimmt werden.
http://www.tinox.com/de/technologie/absorberschicht/id/7/index.html
http://www.tinox.com/Brochure/tinoxenergy_de.pdf |
