18 Eine direkte Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne erfolgt mit einem Sonnenkollektor (solar thermal collector, Abb. 8.4). Er besteht im Wesentlichen aus einem Metallrahmen, der die einzelnen Teile des Kollektors zusammenhält. An der Oberseite ist eine lichtdurchlässige Abdeckplatte angebracht. Darunter befindet sich eine dunkle Schicht zur Absorption der eingestrahlten Sonnenenergie. Die Abdeckplatte soll vor allem verhindern, dass die aufgenommene Wärmeenergie wieder abgestrahlt wird. Unter der dunklen Schicht ist ein Rohrsystem, durch das Wasser fließen kann. Die Rückseite des Kollektors ist mit einer Wärmeisolation versehen, sodass auch nach dieser Seite möglichst wenig Wärmeverluste auftreten. Die Sonnenkollektoren sollen so aufgestellt werden, dass die Sonnenstrahlung möglichst senkrecht auf sie auftrifft (Abb. 8.5). Bei Kollektoren, die auf einem Dach montiert sind, ist dies nur annähernd der Fall. Daher ist die von Sonnenkollektoren im Laufe eines Tages bzw. eines Jahres abgegebene Leistung sehr schwankend. Durch die Strahlungsenergie der Sonne wird das Wasser im Rohrsystem des Kollektors erwärmt. Es kann entweder direkt als Warmwasser verwendet werden oder einem Wärmetauscher zugeleitet werden. Mit Sonnenkollektoren kann z. B. ein Warmwasserboiler aufgeheizt oder im Sommer ein Schwimmbad zusätzlich erwärmt werden. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 8.1 Welche Kleider trägt man im Sommer bzw. in heißen Gegenden? 8.2 Recherchiere, warum die Tuareg dunkelblaue Kleidung tragen? 8.3 Ist es im Sommer in einem schwarzen oder einem hellen Auto angenehmer? Begründe deine Antwort. 8.4 Was bewirken Ruß und Asche auf Schnee? 8.5 Warum sind Kühlschränke häufig weiß lackiert? 8.4 Querschnitt durch einen Sonnenkollektor Stahlblech Hartschaum Wasser Aluminium gehärtetes Spezialglas SilikonKautschukschlauch Die dunkle Schicht nimmt die Strahlungsenergie auf. 8.5 In diesem Haus wird mit Hilfe von Sonnenkollektoren (vorne Mitte) Wärmeenergie bereit gestellt. In unseren Breiten werden Sonnenkollektoren am günstigsten unter einem Winkel von 40° bis 50° zur Horizontalen aufgestellt. Um die Sonnenkollektoren herum sind auf diesem Hausdach auch Solarzellen zur Umwandlung in elektrische Energie angebracht (siehe Kap. 51). 8.6 Modell einer Solaranlage, gebaut von den Schülerinnen und Schülern der MS I, Gleisdorf. Die Ausbreitung von Wärmeenergie kann durch Wärmeleitung, Wärmeströmung und Wärmestrahlung erfolgen. Die Ausbreitung der Wärmeenergie ohne Vorhandensein eines Stoffes heißt Wärmestrahlung. Körper mit dunkler und matter Oberfläche strahlen mehr Wärmeenergie ab als Körper mit heller und glänzender Oberfläche. Sie absorbieren aber auch mehr Wärmeenergie. Helle und glänzende Flächen reflektieren die einfallende Strahlung wesentlich stärker als dunkle und matte Flächen. Sonnenkollektoren nützen die Absorption der Strahlungsenergie durch dunkle Flächen aus. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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