Röhrenkollektor

Das Prinzip ist bei allen Sonnenkollektoren für die Solarthermie gleich, die verschiedenen Bauweisen unterscheiden sich allerdings deutlich voneinander. Auch wenn Röhrenkollektoren als besonders effizient gelten, muss ihr Einsatz nicht immer sinnvoll sein.

Funktionsweise und Aufbau

Grafik: Röhrenkollektor

Jeder Solarkollektor besteht aus einem Absorberblech, das die Sonnenstrahlung einfängt und einem Absorberrohr, in dem eine Flüssigkeit erwärmt wird. Bei einem Röhrenkollektor liegt der Absorber in einem Glasrohr, in dem ein Vakuum erzeugt wird. Dieses Vakuum bietet eine besonders hohe Wärmedämmung, sodass wegen der geringeren Wärmeverluste hohe Wirkungsgrade erzielt werden. Mehre dieser Röhren werden zu einem Solarkollektor zusammengeschaltet. Hierin liegt auch ein weiterer Vorteil der Vakuum-Röhrenkollektoren: Geht eine dieser Glasröhren kaputt, funktioniert der restliche Kollektor dennoch.

Bauarten

  • Direkt durchströmter Vakuum-Röhrenkollektor – Hierbei strömt die Wärmeträgerflüssigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel) in zwei Kupferrohren durch die Glasröhre. Die Wärmeträgerflüssigkeit erwärmt sich und fließt Wärmetauscher etwa im Heißwasserspeicher, wo die Wärme aller Röhren genutzt wird. Ist eine der Röhren defekt und muss ausgetauscht werden, dann muss also auch der Wasserkreislauf geleert werden. Die Reparatur ist also relativ umfangreich und damit teuer.

  • Indirekt durchströmter Vakuum-Röhrenkollektor – Bei dieser Bauart wird die Glasröhre nicht direkt von der Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt. Vielmehr liegt im Glaszylinder ein Wärmerohr (daher auch der Name heat-pipe), in dem eine Flüssigkeit enthalten ist, die schon bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen verdampft. Das kann zum Beispiel Alkohol sein. Außerhalb der Röhre wird am oberen Ende der heat-pipe dem Dampf die Wärme an einer sogenannten Koppelstelle entzogen und auf die Wärmeträgerflüssigkeit übertragen. Diese Bauweise hat den großen Vorteil, dass ein defektes Rohr mit weniger Aufwand ausgetauscht werden kann.Röhrenkollektor
  • CPC-Vakuumröhrenkollektor – Diese Röhrenkollektoren bestehen aus zwei konzentrisch angeordneten Glasröhren. Auf die innere der beiden Röhren ist die Absorberschicht aufgetragen. Wesentlich ist vor allem, dass die Röhren vor einem Parabolspiegel liegen (daher der Name CPC: Compound Parabolic Concentrator). Diese Spiegel sorgen dafür, dass auch bei ungünstigem Winkel oder diffusem Licht die solare Wärmestrahlung gut absorbiert werden kann.

Vorteile beim Einsatz

Röhrenkollektoren erzielen deutlich höhere Wirkungsgrade, zum Teil bis zu 30 % mehr gegenüber herkömmlichen Flachkollektoren. Allerdings sind sie in der Herstellung erheblich teurer. Sie sollten bei geringem Platzangebot, schlechteren Verhältnissen (Neigungswinkel, Himmelsrichtung, weniger Solarstrahlung) gewählt werden. Außerdem werden höhere Temperaturen gewonnen und auch im Winter können noch ordentliche Erträge erzielt werden.

 

Literaturempfehlung

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