Flachkollektoren für Solaranlagen

Kollektoren der Solaranlagen

Wärmespeicher für Solaranlagen

Weitere technische Elemente des Solarkreislaufes

Spezialglas erhöht die Effizienz der Kollektoren

Die für die Flachkollektoren verwendete Glasabdeckung besteht aus speziellem, eisenarmen Solarglas. Die Durchlässigkeit für die gewünschte thermische Strahlung ist etwa 7% bis 9% höher als bei herkömmlichem Fensterglas. Somit trägt auch dieses Spezialglas zu einer höheren Effizienz der Flachkollektoren bei. Eine weitere Steigerung der Energieausbeute bei Flachkollektoren wird durch die Verwendung von Antireflexglas erreicht, die Transmission der Sonnenstrahlung wird nochmals um etwa 5% verbessert.

Flachkollektoren

Bild: Sonnenkollektor (Flachkollektor)
auf dem Dach
Foto: Walter J. Pilsak, Waldsassen
Lizenz: Bestimmte Rechte vorbehalten.

Die in Deutschland mit etwa 90% Marktanteil am meisten verwendete Kollektorart ist der Flachkollektor.

Bei einem als Flachkollektor hergestelltem Sonnenkollektor handelt es sich äußerlich um einen flachen Kasten aus Aluminium, Holz oder Kunststoffprofilen. Die Seitenelemente und der Boden des Gehäuses sind thermisch isoliert, die obere Seite ist mit einer Glasscheibe abgedeckt.

Der sich im inneren des Kollektorkastens befindende Solarabsorber nimmt die thermische Energie der Sonne auf und leitet diese an die Solarflüssigkeit weiter. In den Anfängen der Solarthermie waren die Absorber aus schwarz beschichtetem Blech. Dieses nahm die Wärmestrahlung gut auf, diese Bleche haben jedoch den Nachteil, das die Wärmeabstrahlung und damit die thermischen Verluste ebenfalls sehr hoch sind.

Moderne Absorber reduzieren die Energieverluste

n der modernen Solarthermie verwendet man deshalb selektive Absorber in den Sonnenkollektoren. Mittels einer speziell für diese Anwendung entwickelten Beschichtung weisen die selektiven Absorber eine sehr hohe Effizienz auf. Die Aufnehme der kurzwelligen Sonnenstrahlung liegt bei etwa 95%, die Abstrahlung der langwelligen Wärmestrahlung ist jedoch auf etwa 5% - 10% reduziert.

Als Material für die Absorberbleche verwendet man Kupfer oder Aluminium, wobei der Marktanteil der aus Aluminium bestehenden Absorberbleche aufgrund der geringeren Materialkosten überwiegt. Die Absorberbleche beschichtet man mittels unterschiedlicher Verfahren mit der vorher erwähnten selektiven Oberfläche.

Schwachpunkt der Kollektoren: Die Verbindungseinheit

Eine technologische Schwierigkeit beim Bau von Flachkollektoren ist die sichere Verbindung der die Wärmeträgerflüssigkeit leitenden Rohre mit den Absorberblechen. An diese Verbindung werden hohe Anforderungen gestellt: Die Wärmeweiterleitung muss möglichst optimal sein und die Verbindung muss starken Temperaturschwankungen und hohen Temperaturen über einen langen Zeitraum hinweg standhalten.

Um eine die Verbindung zwischen den Rohrleitungen und den Wärmeabsorbern herzustellen bieten sich Ultraschall Schweißverbindungen, Laser Schweißverbindungen und Löttechniken an. Aufgrund der durch die steigende Kollektoreffizienz erhöhten Stillstandtemperaturen innerhalb eines Flachkollektors sind die früher meist verwendeten Lötverbindungen problematisch. Überwiegend wird deshalb heute das Laserschweißverfahren eingesetzt.

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