Solar Pond

Ein Salinity Gradient Solar Pond, kurz Solar Pond (engl., deutsch Solarteich, Solarbecken oder Solarbassin), ist ein mit Salzwasser (Sole) gefülltes Becken (engl. Pond), das mit Süßwasser überschichtet ist. Die Dichte des Wassers nimmt mit steigender Wassertiefe zu (mit einem sogenannten Dichte-Gradienten, darum wird so ein Teich Salinity Gradient Solar Pond genannt), in Bodennähe ist konzentriertes Salzwasser und an der Oberfläche salzärmeres Wasser, zugeleitetes Süßwasser oder schlicht Regenwasser. Ein Solar Pond dient als Kollektor und Speicher für Sonnenwärme.

Die Wirkung als Solarwärmekollektor kommt zustande, weil beim Übergang reflektierter Lichtstrahlen oder ausgesandter Wärmestrahlen vom optisch dichteren Medium (Salzwasser) zum optisch dünneren Medium (salzfreies Wasser) weitgehend Totalreflexion auftritt, diese Strahlen bleiben dadurch in unteren Wasserschichten „gefangen“ und werden schlussendlich absorbiert. Dabei tritt Totalreflexion nicht nur an einer Grenzfläche auf, sondern wegen des Gradienten an zahlreichen übereinander „gestapelten“ Schichten.

Die besondere Speicherwirkung beruht auf der hohen Wärmespeicherkapazität von Wasser, der fehlenden vertikalen Thermokonvektion aufgrund der weitgehend verharrenden Wasserschichtung mit Süßwasser oben und Salzwasser unten und der durch die Totalreflexion ausgelösten Verhinderung der Abstrahlung von Wärmestrahlung aus dem unteren Wärmereservoir. Verluste durch Wärmeleitung (siehe dazu Wärmeleitfähigkeit) müssen durch hohe Sonneneinstrahlung tagsüber ausgeglichen werden.

Der Effekt des Solar Ponds tritt auch in natürlichen Salzseen auf und wurde hiervon für die technische Nutzung abgeleitet (vgl. Bionik). Der Effekt wird beispielsweise in einer Lagune durch Regenfälle oder Süßwasserzufluss und Sonneneinstrahlung "gestartet", sofern sich leichteres Süßwasser über schwereres Salzwasser schichtet und eine Vermischung durch Wellen unterbleibt (also bei Windstille). Ein natürlicher Solar Pond, an dem der Effekt besonders extrem zum Tragen kommt, ist der Solar Lake am Ufer des Roten Meeres in Ägypten.