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Fresnel-Kollektoranlagen

Die Idee liegt nahe, Sonnenlicht auf einer größeren Fläche einzufangen und auf den Absorber einer Solarthermie Anlage zu konzentrieren. Dies kann beispielsweise mittels parabolischer Spiegel geschehen, in deren Brennpunkt sich der Solarkollektor befindet. Die Fresnel-Kollektoranlage nutzt das gleiche Prinzip, kommt aber ohne gekrümmte Spiegelflächen aus. Das ist allerdings auch schon das Einzige, was Fresnel-Kollektoren mit der beinahe 200 Jahre alten ursprünglichen Idee des Physikers Augustin Jean Fresnel gemeinsam haben. Dieser erfand eine optische Linse, die keine krummen Oberflächen benötigt. Anstelle der bekannten konvexen Linsenform besteht diese aus einer stufenförmigen Anordnung von Ringen.

Aufbau einer Fresnel-Kollektoranlage

Die flachen Spiegel werden auf dem Boden montiert, der Absorber in einer Höhe von einigen Metern darüber. Die Spiegel werden einzeln dem Lauf der Sonne nachgeführt, das Sonnenlicht wird also ständig auf den Absorber konzentriert. Die Fokussierung von Licht erfolgt in dieser Anordnung nicht so präzise wie in Anlagen mit Parabolspiegeln. Neuere Fresnel-Kollektoren kompensieren das, indem neben dem Absorber Sekundärspiegel installiert werden, die das vorbeigehende Licht ebenfalls auf den Absorber lenken. Ohne diese Sekundärspiegel wurden Temperaturen von knapp 300 Grad erreicht, moderne Anlagen mit Sekundärspiegeln schaffen weit über 400 Grad. Im November 2011 wurde in einer Anlage des Unternehmens Novatec Solar sogar erstmals die Grenze von 500 Grad übertroffen.

Unbeweglicher Absorber

Anders als bei Anlagen, in denen der Absorber im Inneren eines langen U-förmigen Parabolspiegels verläuft, muss der Absorber einer Fresnel-Kollektoranlage beim Nachführen der Spiegel nicht mitbewegt werden. Das erlaubt es, sehr lange Konstruktionen von mehreren hundert Metern Länge ohne Biegungen oder flexible Rohrverbindungen zu realisieren. Diese simple Bauweise spart nicht nur Kosten, sondern reduziert auch den Strömungswiderstand erheblich.

Wie werden Temperaturen von über 400 Grad genutzt?

Die klassische Lösung wäre, als Wärmeträger hitzebeständige Thermoöle einzusetzen, die diese Wärme abtransportieren. Es ist jedoch auch möglich, Wasser direkt im Absorber zu verdampfen. Der heiße Wasserdampf strömt unter hohem Druck durch das Rohr, weswegen insbesondere diese Art der Anwendung davon profitiert, dass die langen geraden Rohre die Druckverluste minimieren.

Fresnel-Kollektoren auf dem Dach?

Auf Flachdächern kann die Technologie durchaus eingesetzt werden. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die gesamte Konstruktion weniger windanfällig ist als aufgeständerte Sonnenkollektoren. Durch die Konzentration des Sonnenlichts werden auch hier sehr hohe Temperaturen erzielt, weswegen derartige Fresnel-Kollektoranlagen besonders gut zur Erzeugung von solarer Prozesswärme geeignet sind.

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