Techniklexikon

CPC-System

Compound Parabolic Concentrator, optisches System zur nichtfokussierenden bzw. nichtabbildenden Konzentration von Sonnenlicht (Sonnenlichtkonzentration). Das Prinzip besteht in der Verwendung einer (gekürzten) parabolischen Lichtleiterkammer, mittels derer einfallendes Sonnenlicht von einer Eintrittsfläche A₁ auf eine kleinere Austrittsfläche A₂ unter Erhöhung der Divergenz geführt wird. Da hierbei kein optisches Bild des Sonnenflecks erzeugt wird, spricht man von nichtabbildender Konzentration. Die CPC-Lichtleiterkammer wird begrenzt von parabolischen Randflächen, deren Achse um einen Winkel q gegenüber die Kammerachse nach aussen geneigt ist. Dies hat zur Folge, dass ein parallel zur Kammerachse einfallendes Sonnenstrahlbündel zwar nicht mehr in einem Fokus zusammenläuft, jedoch alle Strahlen nach keiner, einer oder mehreren Reflexionen auf demselben, senkrecht zur Kollektorachse durch die Foki der Parabeln verlaufenden Segment A₂ auftreffen. Im Idealfall verschwindender Reflexionsverluste lässt sich daher der maximale thermodynamisch erlaubte Konzentrationsgrad von Sonnenlicht erreichen.

CPC-System 1: Schematisch gezeigter Querschnitt durch einen CPC-Kollektor. Dargestellt sind Querschnitte der parabolischen Randflächen, Parabelachsen sowie Eintritts- und Empfängerapertur.

CPC-System 2: Relative Länge eines CPC-Kollektors als Funktion des Konzentrationsgrades für verschiedene Öffnungswinkel des CPC-Kollektors. Man erkennt, dass die Kurven zu hohen Konzentrationsgraden hin nahezu senkrecht verlaufen, so dass eine (eintrittsseitige) Kürzung des Kollektors kaum den Konzentrationsgrad beeinträchtigt.