Die Solarthermie - Wir erklären die Vorteile

Die Sonne, der Ursprung allen Lebens mit einer Solaranlage nutzen

Jede uns bekannte Energie außer der Kern­energie beruht direkt oder indirekt auf Son­nen­strahlen. Holz, Pellets, Kohle, Öl und Gas sind Stoffe, die durch Photosyn­these entstanden sind. Auch Wind- und Wasser­kraft beruhen auf dem Zu­sammen­spiel von Sonnenwärme und Kälte.

Bei einer thermischen Solaranlage (Solarthermie) wird das Sonnen­licht in Wärme um­ge­wan­delt und so für die Brauch­wasser­erwär­mung oder Heizungs­unter­stützung nutzbar ge­macht. Dazu wandeln die Kollek­toren der Solaranlage das kurz­wellige Sonnen­licht in lang­wellige Wärme­strahlung um. Eine Wärme­träger­flüssig­keit (Solar­flüs­sigkeit) trans­por­tiert die gewonnene Wärme von der Solaranlage in einen Spei­cher, der die Wärme für Trink­wasser oder Raum­heizung zur Ver­fügung stellt.

Solaranlagen mit Röhrenkollektoren

Vakuum­röhren­kollek­toren be­ste­hen aus Röh­ren mit ei­nem Ab­sor­ber im In­ne­ren, der durch ein Vaku­um ge­gen Tem­pe­ra­tur­ver­lust ge­dämmt ist. Dank der Röhren­form kann ein Hoch­va­ku­um auf­ge­baut wer­den. Dies ist die denk­bar beste Dämm­ung. Dabei gibt es ver­schie­de­ne Bau­for­men. Bei Voll­va­ku­um­röhren wird der Raum eines Glas­zylinders komplett ent­leert und mit einem Metall­deckel ver­schlos­sen. In die­sem Voll­vaku­um be­findet sich ein Ab­sorber­blech. Vor­teil ist die maxi­male Effizienz dieses Systems. Nach­teil ist die Glas-­Metall-­Verbindung, die trotz ständ­iger Tem­pera­tur­wechsel unter­schied­licher Materi­alien keine Haar­risse be­kommen darf, die zu einem Vaku­um­ver­lust führen können. Die Vaku­um­röhren unserer SWD-Kollektoren sind dagegen nach dem Prinzip der Sydney-Röhre aufgebaut. Sidney-Vaku­um­röhren sind wie eine Thermos­kanne auf­ge­baut. Der doppel­wandige Glas­körper be­steht aus zwei mit­ei­nan­der ver­schmol­ze­nen Glas­röhren. Im Pro­dukt­ions­pro­zess wird zwischen den kon­zen­tri­schen Röhren ein Vaku­um gezogen. Diese Bau­form hat den Vor­teil, dass die Röhre aus­schließ­lich aus Glas be­steht und somit ein dauer­haftes Vaku­um sicher­ge­stellt ist.

Solaranlagen mit Flachkollektoren

Flach­kollekto­ren haben einen groß­flächi­gen Ab­sorber, der aus dun­kel be­schich­te­tem Kupfer- oder Alu­mini­um­blech be­steht. An dessen Rück­seite be­fin­den sich dünne Rohre durch die die Solar­flüs­sig­keit ge­pumpt wird. Unter, und seitlich des Ab­sor­bers be­fin­det sich eine Dämmung aus Mine­ral­wolle. Dank der großen Ab­sor­ber­flä­che sind Flach­kollek­toren in den Sommermonaten zur Warm­wasser­be­rei­tung bestens geeignet. In den Über­gangs­zei­ten, im Früh­ling und im Herbst, ist die Ef­fizienz einer Solaranlage mit Röhren­kollek­toren un­ü­ber­trof­fen.

Der Schwimmbad-Absorber

Die ein­fach­ste Form des Kollek­tors ist ein Schwimm­bad­ab­sor­ber aus schwarzen Kunst­stoff­schläu­chen. Vor­teil ist, dass dieser auf Grund seines ein­fachen Auf­baus beson­ders viel Energie ein­fängt. Da­durch ist er ideal für den Ein­satz in Frei­bä­dern. Nach­teil ist, dass dieser Kollektor be­son­ders schlecht ge­dämmt ist; an küh­len und be­deck­ten Ta­gen gibt er Wär­me an die Um­ge­bung ab.
Der Schwimmbad-Absorber ist zur ganz­jähri­gen Trink­wasser­erwärmung oder gar Hei­zungs­unter­stützung völlig un­ge­eignet.

Die Vakuumröhren: Höchste Effizienz und lange Lebensleistung

Bei der Sidney-Vaku­um­röhre ist die Auß­en­seite der inne­ren Glas­röhre mehr­schich­tig bedampft. Das von außen bläu­lich sicht­bare Alu­mini­um­nitrit ab­sor­biert die Sonnen­strah­len und wandelt das kurz­wellige Licht in lang­wellige Wärme. Weil Wärme­ver­luste nicht nur durch Kontakt­wärme­über­tra­gung ent­stehen können, sondern auch durch Ab­strah­lung, sorgt die von innen sicht­bare Kupfer­bedampfung dafür, dass die einmal ab­sor­bier­te Wärme in der Röhre bleibt und nicht wieder ab­ge­strahlt wird. Im Inneren der Vaku­um­röhre lei­ten Wärme­leit­bleche aus eng an­lie­gen­dem Alu­mini­um die ab­sor­bier­te Wärme wei­ter an ein Kupfer­rohr, das für den Ab­trans­port der Wärme sorgt. Für den Wärme­trans­port gibt es ver­schie­dene Systeme: direkt durch­flossene Kupfer­rohre und Heat­pipe-Kupfer­rohre.

Bei der Heatpipe wird die En­thalpie­änderung beim Pha­sen­über­gang zwi­schen dem flüssi­gen und dem gas­för­migen Aggre­gat­zu­stand genutzt. Die Heat­pipe besteht aus einem Kupfer­rohr, das mit etwas Flüs­sig­keit gefüllt ist (je nach Her­stel­ler ent­weder Al­kane oder Was­ser mit Frost­schutz). Die Al­kane in der Heatpipe ver­dam­pfen schon bei re­la­tiv ge­rin­gen Tem­pe­ra­tur­en. Beim Ver­dam­pfen in der Röhre wird die Wärme auf­ge­nom­men. Der Dampf steigt auf in den Kon­den­sa­tor-Kopf der Heat­pipe. Dort kon­den­siert der Dampf und gibt die Wärme an den Sam­mler ab, wo die Über­gabe an die Wärme­trä­ger­flüs­sig­keit er­folgt. Das Kon­den­sat rinnt in der Heat­pipe wieder nach un­ten, der Vor­gang be­ginnt er­neut. Ein Vor­teil von Heat­pipes ist die be­son­ders ein­fa­che Mon­ta­ge, weil der Kollek­tor in Ein­zel­tei­len an­ge­lie­fert wird. Ein wei­ter­er Vor­teil ist die trocke­ne An­bin­dung, die einen Wechsel der Röhren im lau­fen­den Be­trieb er­mög­licht.

Alle Solaranlagen von SWD sind mit unseren verbesserten, besonders effizienten SWD Heatpipe-Vakuumröhren ausgestattet

Bei den Vakuum­röhren handelt es sich um zwei in­einander ver­schmol­zene Glas­röhren aus Boro­silikat­glas.
Zwischen den beiden Röhren befindet sich ein Vakuum, das als hoch­gradig wir­kungs­volle Isolier­schicht dient (Thermoskannen­prinzip). Die innere Röhre ist mit einer mehr­schichtigen Stahl/Kupfer-Beschichtung (ALN/AIN-SS/CU) bedampft, die zu einer extrem hohen Ab­sorber­wirkung und Energie­effizienz führt.

Wichtig: Bei unseren Röhren gibt es keine Metall-­Glas­verbindung, ein Vakuum­verlust ist somit fast aus­ge­schlossen. Die Röhren halten Hagel­kör­nern bis zu 30 mm Durch­messer stand. In unseren Vakuum­röhren sorgt ein hoch­ef­fek­tives Wärme­leitblech aus Aluminium für einen schnellen und verlust­armen Wärme­transport zur Heatpipe (Haupt­wärme­leiter aus Kupfer in der Mitte der Röhre). Diese Heatpipe trans­portiert die ab­sor­bierte Wärme direkt in den Röhren­kopf, von dem sie dann an den Samm­ler abgegeben wird (siehe Grafik).

Unsere hoch­effi­zien­te Anlage erreicht sogar im Winter bei Minus­temperaturen oder bei leichter Bewölkung noch brauch­bare Wärme­heiz­werte.