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letzte Änderung: 13.04.2014 

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Wirkungsgrad von Solaranlagen

Solarkollektoren
Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen der nutzbaren und der zur Verfügung stehenden Sonnenenergie. © Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie SSES/Fotoautor: de Lainsecq Eric, Ancien Collège, 1853 Yvorne

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen der nutzbaren und der zur Verfügung stehenden Sonnenenergie. Wirkungsgrade können sich auch auf einzelne Komponenten von Solaranlagen beziehen.

In der Solartechnik unterscheidet man zwischen

 

 

 

  • Kollektorwirkungsgrad,
  • Anlagenwirkungsgrad und
  • Systemwirkungsgrad

Wirkungsgrad des Solarkollektors

Der Wirkungsgrad eines Solarkollektors gibt an, welcher Anteil der Globalstrahlungsleistung, die auf die Absorberfläche des Kollektors trifft, in eine nutzbare Wärmeleistung umgesetzt werden kann. Er ist keine Konstante, sondern abhängig von der jeweiligen Strahlungsleistung der Sonne, die wiederum von der Tages- und Jahreszeit abhängig ist. Zudem spielt die Temperaturdifferenz zwischen der Absorber- und der Umgebungstemperatur des Kollektors eine Rolle. Je höher die Temperatur des Absorbers und je niedriger die Außentemperatur, desto mehr Wärme geht auch durch Wärmestrahlung, Konvektion (Wärmeübertragung an die Luft) und Wärmeleitung (Wärmeübertragung innerhalb eines festen Körper wie zum Beispiel dem Rahmen des Kollektors) verloren. Kollektoren von thermischen Solaranlagen haben einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent.

Optischer Wirkungsgrad

Der maximale Wirkungsgrad eines Solarkollektors wird optischer Wirkungsgrad (auch Konversionsfaktor) genannt. Er setzt sich aus der Lichtdurchlässigkeit der Glasabdeckung und dem Absorptionsvermögen des Absorbers zusammen. Der Wert liegt bei modernen Kollektoren bei etwa 80 bis 85 Prozent. Die Reflexionsverluste durch die Glasabdeckung und der Anteil an nicht absorbiertem Sonnenlicht durch den Absorber betragen 20 Prozent. Wenn die Temperatur des Absorbers gleich der Umgebungstemperatur ist, entspricht der optische Wirkungsgrad genau dem Kollektorwirkungsgrad. Es treten keine thermischen Verluste auf.

Anlagenwirkungsgrad und Systemwirkungsgrad

In der Solarwärmetechnik ist der Anlagenwirkungsgrad das Verhältnis der von der Solarflüssigkeit in den Speicher eingetragenen Wärme zu der auf die Kollektorfläche eingestrahlten Sonnenenergie. Er beschreibt die Leistungsfähigkeit einer Solaranlage über einen längeren Zeitraum, beispielsweise über ein Jahr.

Der Systemwirkungsgrad beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems (bestehend aus Kollektor, Rohrleitung, Wärmetauscher und Speicher) einschließlich des Weges zu den Verbraucherstellen. Hier werden zusätzlich die Wärmeverluste durch das Rohrleitungssystem (Rohrleitungsverluste) auf dem Weg zu den Verbrauchern hinzugezählt. Der Systemwirkungsgrad gibt an, wie viel der auf den Kollektor eingestrahlten Sonnenenergie den Verbrauchern an den Entnahmestellen als warmes Wasser zur Verfügung steht.


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