Der Absorber ist das Bindeglied zwischen der einfallenden Sonnenstrahlung und der zu erzeugenden Wärmeenergie: In ihm wird die Sonnenenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Damit dieser Umwandlungsprozess optimal vonstatten gehen kann, ist der Absorber geschwärzt (maximale Absorption der Sonnenstrahlung) und mit einem integrierten Rohrsystem (Abtransport der Wärme zur Nutzung) versehen, das von einem Wärmeträgermedium (in der Regel ein Wasser-Frostschutz-Gemisch) durchflossen wird.

Absorptionsgrad

Der Absorptionsgrad gibt den Anteil der auf eine Absorberfläche treffenden Strahlung an, der in Wärme umgewandelt wird.

Azimut

Der Azimutwinkel (Azimut) gibt die Ausrichtung der Solaranlage in Relation zu einer Südausrichtung an. So bedeutet Azimut 0º eine reine Südausrichtung. Azimut -90º entspricht einer reinen Westausrichtung, Azimut +90º einer reinen Ostausrichtung.

Diffuse Strahlung

Durch die Atmosphäre, Wolken und Bodenreflexion gestreuter Anteil der Solarstrahlung, der in Deutschland ca. 40 % – 60 % der gesamten jährlichen Energiemenge durch Solarstrahlung ausmacht.

Direkte Strahlung

Der nicht in der Atmosphäre gestreute Anteil der Sonnenstrahlung.

Emissionsgrad

Er gibt an, wie viel von der auf den Absorber eingestrahlten Wärmeenergie wieder abgestrahlt wird. Ein Emissionsgrad von 0,12 besagt, dass 12 % der in Wärme umgewandelten Sonnenenergie wieder abgestrahlt werden.

Endenergie

Jene Energie, die der Verbraucher bezieht und einsetzt. Die Endenergie kann eine Sekundärenergie oder auch eine Primärenergie sein.

Energie

Dies ist die Fähigkeit eines Körpers, eine äußere Wirkung hervorzurufen, die in verschiedenen Formen auftreten kann: als elektrische Energie, mechanische Arbeit oder Wärmeenergie. Energie kann in verschiedenen Einheiten angegeben werden, z. B. als Kilowattstunde (kWh), Wattstunde (Wh), Joule (J) oder Kilokalorie (kcal).

Globalstrahlung

Die Lufthülle der Erde verringert diese Strahlung durch Absorption, Reflexion und Streuung, so dass sich die Intensität der Strahlung auf der Erdoberfläche verringert. Als Globalstrahlung bezeichnet man die gesamte auf eine Fläche auftreffende Strahlung. Sie setzt sich aus der direkten und diffusen Strahlung zusammen.

Als direkte Strahlung wird dabei der Anteil der Solarstrahlung bezeichnet, der ohne Richtungsänderung auf die Erdoberfläche fällt.

Die diffuse Strahlung ist der Teil, der beim Eintritt in die Atmosphäre z. B. an Wolken, Dunst und Nebel gestreut wird und aus verschiedenen Richtungen auf die Erdoberfläche trifft. Die diffuse Strahlung beträgt im Jahresmittel etwa 50 % der Globalstrahlung; auch sie kann wärmetechnisch genutzt werden.

Bei klarem Himmel besteht die Globalstrahlung fast nur aus direkter, bei bewölktem Himmel ausschließlich aus diffuser Strahlung. Im Jahresmittel sind beide Anteile gleich hoch. Die mittlere Jahressumme der Globalstrahlung auf eine horizontale Empfangsfläche beträgt in der Region Berlin / Brandenburg etwa 1000 kWh/m²a, während sie für das Sauerland mit ca. 900 kWh/m²a und für die Region um Freiburg mit rund 1160 kWh/m²a angegeben wird.

Kollektor

Um die Wärmeverluste bei höheren Arbeitstemperaturen des Wärmeträgermediums so gering wie möglich zu halten, sind die Absorber zur Brauchwassererwärmung in ein Gehäuse oder in eine evakuierte Glasröhre eingebettet, mit hoch lichtdurchlässigem Glas abgedeckt und rundherum wärmeisoliert. In diesem Fall spricht man von einem Flachkollektor. Bei einem Kollektor wird zwischen der Absorberfläche, der Aperturfläche und der Bruttofläche unterschieden.

a) Absorberfläche

Die sichtbare, unbeschattete Oberfläche des Absorbers, auf der die Strahlung in Wärme umgewandelt wird; die Wärme wird dann abgeführt.

b) Aperturfläche
Eintrittsfläche für Strahlung in den Kollektor, welche den Absorber erreichen kann, Innenfläche des Kollektors.

c) Bruttofläche

Gesamtoberfläche des Kollektors, die beim Einbau effektiv benötigt wird.

Kollektorkreisnutzungsgrad

Hierbei handelt es sich um die vom Kollektorkreis (auch als Solarkreis bezeichnet) abgegebene Energie geteilt durch die auf die Kollektorfläche eingestrahlte Energie.

Kollektorwirkungsgrad (η)

Der Kollektorwirkungsgrad gibt den Anteil der auf die Absorberfläche auftreffende Strahlung an, die in nutzbare Wärme umzuwandeln ist. Er ist abhängig vom Temperaturunterschied zwischen Absorber und Umgebung sowie der Stärke der Globalstrahlung. Stellt man den Kollektorwirkungsgrad in einem Diagramm über dem Temperaturunterschied zwischen Absorber und Umgebung dar, so ergeben sich in Abhängigkeit von der Einstrahlungsstärke die Kollektorkennlinien eines bestimmten Kollektors.

k-Wert des Kollektors

Der Wärmeverlustfaktor k (Einheit W/m²K) gibt die konstruktiv bedingten Wärmeverluste eines Kollektors an. Er beschreibt u. a. den Dämmzustand des Kollektors. Je kleiner der k-Wert, desto geringer sind die Wärmeverluste.

Leistung

Dies ist die in einer bestimmten Zeit verbrauchte bzw. bereitgestellte Energie. Ihre Einheit ist das Kilowatt (kW), Watt (W) oder Kilokalorie pro Stunde (kcal/h); 1 kW = 1000 Watt = 1000 J/s = 860 kcal/h.

Beispiel zur Errechnung des Energieverbrauchs:

Wenn ein 20-kW-Heizkessel 1500 h/a (Stunden pro Jahr) Wärme erzeugt, dann beträgt der Energieverbrauch 30.000 kWh/a.

Nutzenergie

Dies ist die Energie, die nach Umwandlung von Endenergie (z. B. im Heizkessel) zur Nutzung in Form von Warmwasser unter der Dusche oder von Wärme im Zimmer zur Verfügung steht.

Nutzungsgrad

Der Nutzungsgrad ist auf bestimmte Zeiträume bezogen – in der Regel ein Jahr – und bezeichnet das Verhältnis von Nutzen (z. B. erzeugte Wärmeenergie) zu Aufwand (zugeführte Energie im Brennstoff, elektrische Energie oder Solarenergie). Der Nutzungsgrad ist in der Regel niedriger als der Wirkungsgrad im Auslegungspunkt (Nennlast), da beim Nutzungsgrad zum Beispiel eines Heizkessels auch Zeiten erfasst sind, in denen der Kessel im Teillastbereich betrieben oder gerade angefahren wird.

Optischer Wirkungsgrad (auch Konversionsfaktor ηº)

Er gibt an, welcher Anteil der auf den Kollektor fallenden Strahlung vom Absorber in Wärme umgewandelt werden kann. Er ist das Produkt aus dem Transmissionsgrad der Glasabdeckung und dem Absorptionsgrad der Absorberfläche. Der optische Wirkungsgrad entspricht genau dann dem Kollektorwirkungsgrad, wenn die Temperatur des Absorbers gleich der Temperatur der Umgebungsluft ist und damit keine thermischen Verluste auftreten.

Primärenergie

Die von der Natur ursprünglich angebotene Energie in Form von Erdöl, Kohle, Erdgas oder Strahlung der Sonne. Teilweise lassen sich Primärenergieträger direkt beim Endverbraucher einsetzen. Zum überwiegenden Teil werden die Primärenergien jedoch zunächst in Sekundärenergien umgewandelt.

Sekundärenergie

Sie entsteht durch Umwandlung aus Primärenergie, z. B. Koks aus Kohle, Dieselkraftstoff aus Erdöl.

Selektivbeschichtung

An der Oberfläche jedes Körpers steigt die Wärmeabstrahlung mit Zunahme seiner Temperatur stark an. Um die Strahlungsverluste durch Abstrahlung (= Emission) der langwelligen Wärmestrahlung zu reduzieren, werden Absorber in speziellen Verfahren selektiv beschichtet. Diese hat gegenüber normalen Schwarzlacken eine andere Schichtstruktur, welche die Umwandlung von kurzwelliger in langwellige Wärmestrahlung optimiert und ihre Abstrahlung so gering wie möglich hält.

Solarer Deckungsgrad

Er gibt an, welcher Anteil der Nutzenergie durch Sonnenenergie gedeckt wird. Er beschreibt also die effektiv genutzte solare Wärme (Solarsystemertrag), die auf den Gesamtwärmebedarf bezogen wird.

Solarstrahlung

Dies bezeichnet die Strahlungsleistung der Sonne, die außerhalb der Erdatmosphäre auf eine senkrecht zur Strahlung stehende Fläche fällt; sie beträgt 1357 W/m² und heißt auch Solarkonstante.

Stillstandstemperatur

Wenn der Solarkreis keine Energie aus dem Kollektor abführt, erwärmt sich der Absorber bei hoher Sonneneinstrahlung sehr. Sind die damit verbundenen Wärmeverluste an die Umgebung so groß wie die solaren Gewinne, erreicht der Absorber seine Maximaltemperatur. Da dieser Betriebszustand speziell dann eintritt, wenn die Umwälzpumpe nicht in Betrieb ist, spricht man von Stillstandstemperatur.

Systemnutzungsgrad

Er wird fälschlicherweise auch (System-)Wirkungsgrad genannt; die korrekte Definition lautet jedoch: vom Solarsystem abgegebene Energie geteilt durch die auf die Kollektorfläche eingestrahlte Energie.

Systemwirkungsgrad

Er beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems (Kollektor, Rohrleitung, Wärmetauscher, Speicher). Er gibt an, wie viel von der auf Kollektoren eingestrahlten Sonnenenergie als warmes Wasser nutzbar ist. Überdimensionierte Anlagen besitzen zwar einen hohen solaren Deckungsgrad, durch die nicht zu nutzenden Wärmeüberschüsse im Sommer aber einen niedrigen Systemwirkungsgrad.

Transmissionsgrad

Durch Reflexion an der Glasabdeckung und Absorption beim Durchgang durch das Glasmaterial erreicht ein Teil der einfallenden Strahlung nicht den darunter liegenden Absorber. Der Transmissionsgrad beschreibt die Durchlässigkeit der Glasscheibe.

Wirkungsgrad

Bei Energieumwandlungen (z.B. in Glühbirnen die Energiewandlung von elektrischer Energie in Licht) treten Verluste wie Wärmeabstrahlungen auf. Die Größenordnung der Verluste erfasst der Wirkungsgrad. Er ist die Kennzahl, die für ein bestimmtes Energiewandlungssystem den effektiven Nutzen (bei der Glühbirne das Licht, der sichtbare Bereich der Strahlungsenergie) zum Aufwand (elektrische Energie) in Beziehung setzt. Der Wirkungsgrad η umschreibt also das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand.

P.S.: Für den Bau von Solaranlagen gelten diverse DIN-Normen und VDE-Bestimmungen!