Solartechnik

Solartechnologie: Flach- und Vakuumröhrenkollektoren

Folgend werden Entwicklung, Marktanteil sowie Vor- und Nachteile der Kollektoren werden genauer betrachtet, da diese in den Entscheidungsprozess zur Auswahl einfließen. Ebenso wird ein Überblick zu den Systemen der solaren Gebäudeklimatisierung gegeben und das Absorptionsprinzip erläutert.*

Der Solarkollektor

Als Solarenergie oder Sonnenergie wird die von der Sonne durch Kernfusion [im Kern der Sonne verschmelzen Wasserstoffkerne zu Heliumkernen] erzeugte Energie bezeichnet. Dabei beträgt die Energieintensität an der Grenze der Atmosphäre etwa 1,376 kW/m², durch diverse Umwandlungsverluste treffen aber „nur“ ungefähr 1kW/m² Strahlung auf die Erdoberfläche auf. Diese Strahlung wird als Globalstrahlung bezeichnet und setzt sich hauptsächlich aus dem Direkt- und dem Diffusstrahlungsanteil zusammen. Die Globalstrahlung mit den jeweiligen Anteilen für Direkt- und Diffusstrahlung ist sehr stark von der geografischen Lage sowie von den tages- und jahreszeitlichen Schwankungen abhängig. Tiefgreifendere Grundlagen zum solaren Strahlungsangebot sowie zu physikalischen Grundlagen zur solarthermischen Wärmenutzung werden in dieser Arbeit nicht genauer erörtert [vgl. Kaltschmitt, Wiese 1995).

Der Sonnenkollektor als wichtigste Komponente aller solarthermischen Systeme wandelt die auftreffende elektromagnetische Sonnenenergie in Wärme um. Mit einem Kostenanteil von üblicherweise 25 - 35% der Gesamtinvestitionen ist der Kollektor das kostspieligste Bauteil einer solchen Anlage. Die wichtigsten Sonnenkollektoren sind in Bild 2.1-1 abgebildet. Die verschiedenen Bauarten unterscheiden sich deutlich in Leistungsfähigkeit und Preis. Für Temperaturen bis 30°C werden die unverglasten Schwimmbadabsorber eingesetzt. Für den Niedrigtemperaturbereich bis 80°C zur Warmwasserbereitung, Heizungsunterstützung und z.T. zur solar unterstützten Klimatisierung sind Flach- und Vakuumröhrenkollektoren geeignet, daher werden diese anschließend gründlicher betrachtet [vgl. Bild 2.1?7 Wirkungsgradkennlinien von Kollektoren]. Der Einsatz von Kollektoren zur solaren Kühlung hat einen wesentlichen Vorteil gegenüber der solaren Nutzung zur Trinkwarmwasserbereitung [TWW] und Heizungsunterstützung [HU]. Der Vorteil ist die nahezu zeitgleiche Übereinstimmung von solarem Angebot und Kühlung. Dieser Vorteil generiert eine bessere Ausnutzung der Solaranlage und reduziert die Stillstandszeiten [Verdampfungsschutz].

Bild 2.1?1 Übersicht verschiedener Kollektorbauarten und deren
Anwendung (vgl. DGS; 2004: 4-6)

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