der Batterieschrank ----------------------- Zusammenhang zwischen Sonne und Windenergie

der Solar-Luftkollektor

Bevor alles losgeht erst einmal eine kurze Erklärung über den Zusammenhang von Licht und Wärme, welche nicht von mir ist , sondern von diesem Link http://www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB111-01.htm

Die mittlere jährliche Einstrahlung der Sonne beträgt in unseren Breiten etwa 1000 kWh/m2

Wie aus Licht Wärme entsteht

Als "Solarthermie" bezeichnet man die energetische Nutzung von Sonnenlicht mittels Absorption und Umwandlung in Wärme. Grundsätzlich werden dabei zwei Bereiche unterschieden, nämlich der Niedrig- und der Hochtemperaturbereich. Im Niedrigtemperaturbereich wird die Strahlung der Sonne direkt oder über einen Wärmetauscher für die Erwärmung von Wasser oder eines anderen Wärmeträgermediums verwendet. Im Hochtemperaturbereich geht es hauptsächlich um die Umwandlung der Sonnenwärme in elektrischen Strom. Es können aber auch Prozeßwärme und extrem hohe Temperaturen für Forschungszwecke erzeugt werden. Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen gehört nicht zur Solarthermie. Dieser Bereich, die sogenannte Photovoltaik, wird in "Strom aus Sonnenlicht" behandelt. Über die indirekte Nutzung der Sonnenenergie durch Wasserkraftwerke und Windkonverter informieren "Strom aus Wasserkraft und "Strom aus Wind".

Am besten absorbieren schwarze Materialien

Physikalisch gesehen besteht Sonnenlicht aus elektromagnetischen Wellen, deren Länge zwischen 0,3 und 2,5 millionstel Metern liegt. Trifft diese Strahlung auf Materie, wird sie mehr oder weniger "absorbiert" und in Wärme umgesetzt. Es hängt von der Art des absorbierenden Stoffes ab, wieviel Energie dabei aufgenommen wird. Bekanntlich sind weiße Materialien schlechte Absorber, da sie praktisch das gesamte sichtbare Spektrum des Sonnenlichts reflektieren. Am besten absorbieren schwarze Materialien. Sie erscheinen uns schwarz, da sie das ganze Spektrum des Sonnenlichts in sich aufnehmen. Entsprechend stärker erwärmen sich dunkle Materialien, wenn sie der Sonne ausgesetzt sind, denn mit der Absorption des Sonnenlichts gehen die Moleküle der bestrahlten Materie zum Teil in angeregte Energiezustände über.
Auch die Erdoberfläche ist gegenüber der Sonne ein Absorber. Durch die Einstrahlung der Sonne empfängt die Erdoberfläche pro Quadratmeter im Jahr eine Energie von bis zu 2500 Kilowattstunden. In Deutschland sind es im Jahr 1000 Kilowattstunden. Diese Einstrahlung sorgt für die Erwärmung von Boden, Wasser und Luft.

Erde nimmt über zwei Drittel der eingestrahlten Sonnenenergie auf

Eine besonders wichtige Rolle spielt dabei die Lufthülle der Erde. Ohne die Lufthülle würde nämlich die von der Erdoberfläche absorbierte und in langwellige Infrarot-Strahlung umgesetzte Sonnenenergie in den Weltraum zurückgestrahlt. Die mittlere Temperatur an der Erdoberfläche würde lediglich minus 18° Celsius betragen. Die Lufthülle wirkt jedoch als "Wärmefalle": Einerseits läßt sie das Sonnenlicht weitgehend durch. Ihre Gase "schlucken" lediglich große Teile der ultravioletten und infraroten Strahlung sowie schmale Bänder des optisch sichtbaren Lichts, die sich in der Spektralanalyse als "Fraunhofersche Linien" nachweisen lassen. Die Lufthülle absorbiert so 17,4 Prozent der Sonneneinstrahlung auf die Erde und setzt sie in Wärme um. Andererseits verhindert die Lufthülle die unverzügliche Rückstrahlung jener 52 Prozent der Sonneneinstrahlung, welche die Erdoberfläche erreichen. Sie absorbiert die langwellige Wärmestrahlung, die aus der Absorption des Lichts an der Erdoberfläche entsteht, und erwärmt sich dadurch ein weiteres Mal. Dies ist der Grund, weshalb an der Erdoberfläche nicht Eiseskälte, sondern tatsächlich eine mittlere Temperatur von plus 15° Celsius herrscht.
Insgesamt nimmt so die Erde - genauer gesagt das System aus Erdoberfläche und Lufthülle - 69 Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie auf. Der Rest von 31 Prozent wird an der Lufthülle reflektiert und geht dem Energiehaushalt des Planeten "verloren".

"Treibhauseffekt" und "Ozonloch"

Unabhängig von der Temperatur an ihrer Oberfläche strahlt die Erde genau soviel Energie in den Weltraum ab wie sie von der Sonne empfängt. Für die Gesamtbilanz ist es unerheblich, welche Temperatur an der Erdoberfläche herrscht. Für die Biosphäre unseres Planeten jedoch, die sich auf die erwähnte mittlere Temperatur von plus 15° Celsius eingestellt hat, können schon geringfügige Temperaturschwankungen innerhalb des Systems Erdoberfläche/Lufthülle verheerende Auswirkungen haben. Deshalb fürchten wir uns heute vor dem "Treibhauseffekt" - genauer gesagt vor einer ungewollten Verstärkung des bereits vorhandenen und durchaus lebensnotwendigen Treibhauseffekts infolge der Zunahme von Kohlendioxid und anderen absorbierenden Gasen in der Atmosphäre. Aber auch die Abnahme absorbierender Gase in der Atmosphäre kann schlimme Folgen haben. Deshalb fürchten wir uns vor dem "Ozonloch" bzw. der Ausdünnung jener Ozon-Schichten, welche den größten Teil der lebensbedrohlichen ultravioletten Strahlung des Sonnenlichts absorbieren.

Da ich erst mal testen will wie es funktioniert baue ich ein 2 qm Prototyp mit einer Temperaturdifferenzschaltung und Speicher.
Das mit der Speicherung ist erst später mit in die Planung gekommen.


Der Kollektor an sich besteht aus 2 Hauptkammern und einer schmalen Luftröhre. Dei Seitenwände sicnd ca. 11 cm hoch und die Rückwand ist mit 50 mm Styropor ausgeklebt.
Der Lufteinlass befindet sich rechts unten und der Auslass links oben. Dazwischen sind Übergange in die Luftröhre und den Kammern.

Luftkollektor mit Ansaugstutzen und Filter

Als erstes mußte ich noch die 50 mm- Dämmung mit einer 2. schicht styropor mit Alukaschierung bekleben damit die Wärme in den Raum reflektiert wird.
Der Außenrahmen wurde dann noch schwarz gestrichen und nach Trocknung das Dichtungsband aufgeklebt. Nachdem die Alujalousien mit hitzefestem mattschwarzen Brennlack beschichtet wurden, konnte ich sie nach der Trocknung in den Kollektor einpassen. Dazu wurde auch gleich der Kollektortemperaturfühler mit eingesetzt.
Die 10 mm Doppelstegplatte habe ich auf Maß geschnitten und aufgelegt. Die erforderlichen Alu- Winkelleisten zum befestigen der Doppelstegplatte habe ich leider noch nicht, dafür habe ich die Luftansaugung
fertig gebaut.

Luftansaugung für Kollektor

Luftansaugung mit Wandabstandshalter

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Luftkollektor aufgehangen und angeschlossen

Der Luftkollektor ist nun angeflanscht und die Elektronik angeschlossen. Da die Steuerspannung 12 V beträgt, dachte ich mir das ich sie einfach an meine Anlage anklemme. Das war aber ein Fehler, da die Elektronik die Spannungsschwankungen der Solaranlage nicht mitmacht. Deswegen hatte ich auch am ersten Sonnentag 110 Grad Celsius im Kollektor, da der Lüfter nicht lief.
Nachdem ich nun ein Festspannungsbauteil eingebaut habe, lief die Elektronik tadellos.

Kollektor in der Mittagssonne

Die Elektronik ist so eingestellt das der Lüfter bei 60 Grad ein - und bei 40 Grad abschaltet. Der Lüfter macht diese und höhere Temperaturen mit, leider weiß ich nicht wie lange.
Sollte der Lüfter aussteigen werde ich ihn in die Luftansaugung einbauen.
Heute hatte ich 87,2 Grad auf dem Kollektor bei 2 Grad Außentemperatur .