So funktioniert ein Solarkollektor

Solarthermie ist eine Technologie zur Nutzung von Sonnenlicht zur Gewinnung von thermischer Energie (Wärme). Diese Wärme wird häufig zum Erhitzen von Wasser in Haushalten, Unternehmen, Schwimmbädern und zum Heizen des Inneren eines Gebäudes (Raumheizung) verwendet.

Um das Wasser mithilfe von Sonnenlicht zu erhitzen, erwärmt der Sonnenkollektor das durch ihn gepumpte Arbeitsmedium. Das Arbeitsmedium wird erhitzt, während es durch den Kollektor gepumpt wird. Die nun erhitzte Flüssigkeit wird dann aus dem Kollektor und durch den Wärmetauscher gepumpt.

Der Wärmetauscher besteht meist aus Kupfer und befindet sich meist in einem Solarenergiespeicher. Dadurch kann die Wärmeübertragung in der Flüssigkeit auf das Wasser im Speichertank übertragen werden.

Der Tank ist die Grundkomponente jeder Solarthermieanlage, da er die gesamte vom Solarkollektor erzeugte Wärme speichert und bei Bedarf nutzt.

Solarkollektoren werden von der Energy Information Administration (EIA) als Hoch-, Mittel- oder Niedertemperaturkollektoren klassifiziert.

Hier handelt es sich um Mitteltemperatur-Solarkollektoren, die üblicherweise als solare Warmwasserbereitungssysteme in Form von Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren bezeichnet werden. Diese Kollektoren werden zur Sammlung, Speicherung und Nutzung von Wärme für Warmwasser (z. B. für Duschen, Wäscherei- oder Prozessanwendungen usw.), zur Raumheizung und zur Raumkühlung (unter Verwendung verschiedener Arten von wärmebetriebenen Kühlsystemen, wie z. B Absorptionskältemaschine)

Vakuumröhrenkollektoren

Der Vakuumröhrenkollektor (ETC) speichert den Großteil der von der Sonne gesammelten Wärme sehr effektiv. Jede Röhre arbeitet unabhängig von den anderen Röhren und ist von einer doppelwandigen Glasröhre umgeben. Zwischen den Doppelwänden herrscht ein tiefes Vakuum, wodurch ein „Thermos“-Effekt entsteht, der die Wärmedämmung deutlich erhöht. Dieses Design lässt Sonnenlicht durch das Glas dringen, lässt aber nur wenig Wärme entweichen.

In vielen Vakuumröhrenkollektoren, wie z. B. SFB305818, kommt die Heatpipe-Technologie zum Einsatz. Das Kupfer-Wärmerohr befindet sich in der Vakuumröhre und wird durch ein dünnes Metallblech namens Aluminiumrippe befestigt. Das Wärmerohr steht außerdem unter Vakuum, wodurch das Wasser im Inneren bei einer niedrigeren Temperatur sieden kann.

Wenn das Wasser kocht, steigt der Dampf zum oberen Ende des Wärmerohrs, das sich im Sammelrohr des Kollektors befindet. Wasser oder eine Wärmeübertragungsflüssigkeit (normalerweise Wasser) wird durch den Kopf geleitet, wo es die Oberseite des Wärmerohrs berührt und sich schnell erwärmt. Anschließend durchläuft es einen Wärmetauscher, der normalerweise Teil eines Tanks ist, um Wärme für die sofortige oder zukünftige Verwendung zu speichern.

Flachkollektoren

Flachkollektoren bestehen normalerweise aus einer Reihe von Kupferrohren in einem gut isolierten Glaskasten. Die Sonne scheint auf das Glas, die Wärme wird durch eine starke Isolierung eingefangen und im Inneren gehalten. Wenn Wasser oder Wärmeträgerflüssigkeit durch den Kollektor fließt, wird die von der Sonne eingefangene Wärme auf die Flüssigkeit übertragen.

Die Flüssigkeit wird dann erhitzt und durch den Wärmetauscher zurückgeführt, um die Wärme im Wärmetauscher für die sofortige oder spätere Verwendung in einem Warmwasser- oder Raumheizungssystem zu speichern.

Sunflower kann beides liefern, einen Vakuumröhren-Solarkollektor oder einen Flachplatten-Solarkollektor. Der Heatpipe-Solarkollektor hat eine längere Lebensdauer. In Gebieten mit stark korrosiver Luft, beispielsweise am Meer, sind Wärmerohrkollektoren zu empfehlen. Der Flachkollektor eignet sich am besten für Benutzer, die das ganze Jahr über an heißen Orten mit hohen Temperaturen leben.