Startseite | Heizung & Klimatechnik | Wie effektiv arbeitet die Solaranlage mit Vakuumröhrenkollektoren?
© kange_one / Fotolia.com

Wie effektiv arbeitet die Solaranlage mit Vakuumröhrenkollektoren?

« Solarenergie mit großem Potential »

Speziell zur Warmwasserbereitung ist eine Solaranlage mit Vakuumröhrenkollektor bestens geeignet. So nutzen Sie effizient die Solarenergie für ihre Heizungsanlage oder die Warmwasserversorgung von Waschmaschine und Bädern. Dies ergibt ein großes Potenzial, um ganz einfach Energie einzusparen und Kosten zu senken.

Eine thermische Solaranlage ist optimal zur Energiekosteneinsparung!

Wenn heutzutage in eine neue Heizungsanlage investiert wird, dann ist es sinnvoll, gleich mit an eine Solaranlage mit Vakuumröhrenkollektor zu denken. Sonnenkollektoren beziehungsweise der Vakuumröhrenkollektor sind nicht nur ein wesentlicher Beitrag zur Schonung und Bewahrung der Umweltressourcen, sondern diese sparen Ihnen in der Folge bares Geld durch geringere Kosten für Heizung und Warmwassererwärmung. Der Kohlendioxidausstoß wird mit einer solchen Anlage nachhaltig vermindert.

Moderne Heizungssysteme ermöglichen das optimale Zusammenspiel aller erforderlichen Komponenten. Sonnenkollektoren zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung nutzen die kostenlos verfügbare Solarenergie der Photovoltaik mit hohem Wirkungsgrad aus.

Bauweise und Funktion von einem Vakuumröhrenkollektor!

Den Vakuumröhrenkollektor für eine Solaranlage der Photovoltaik gibt es in unterschiedlichen Bauformen. Jede Anlage für Solarthermie hat dabei spezifische Vorteile. Im Inneren des Vakuumröhrenkollektors befindet sich ein Absorber für die Solarenergie. Dieser ist gedämmt, um den Verlust der Wärme zu verhindern. Dabei wird als Dämmung wegen der optimalen Eigenschaften ein Vakuum verwendet. Technologisch ist die Herstellung einer Vakuumröhre einfach. Nach der vollständigen Entleerung der Vakuumröhre wird diese mit einem Metalldeckel beidseitig luftdicht verschlossen.

Vakuumroehrenkollektor und Solarthermie
© arahan / Fotolia.com

Im Vakuum befindet sich ein Absorberblech. Solche Systeme der Photovoltaik sind maximal effizient. Wichtig ist, dass der Übergang von der Vakuumröhre zum Metall sehr sorgfältig ausgeführt wird. Andernfalls können Haarrisse entstehen und Luft dringt ein. Ständiger Temperaturwechsel begünstigt diese Fehlerquelle. Somit wurden die Röhren der Sonnenkollektoren aus zwei konzentrischen miteinander verschmolzenen Glasröhren nach dem Prinzip wie bei einer Thermoskanne entwickelt.

Diese Röhren werden als Sydney-Röhren bezeichnet. Sie bestehen komplett aus Glas und gewährleisten somit dauerhaft das erforderliche Vakuum.

Details zur Sydney-Vakuumröhre zur Nutzung von Solarenergie mittels Solarthermie!

Die innere Glasröhre ist an der Außenfläche mit mehreren Schichten Aluminiumnitrit bedampft. Daher sehen diese Röhren bei der Solarthermie von außen leicht bläulich aus. Mit dieser Schicht aus Aluminiumnitrit wird die kurzwellige Sonnenstrahlung in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt. Um Wärmeverluste durch Abstrahlung zu vermeiden, wird die Röhre zusätzlich mit Kupfer bedampft. Wärmeleitbleche aus dicht beieinanderliegendem Aluminium leiten die Wärme zu einem Kupferrohr weiter. Dieses wird in den Wasserkreislauf eingebunden und transportiert die Wärme der Photovoltaik in das Heizungs- und Warmwassersystem ihres Hauses. Es werden unterschiedliche Bauarten angewandt. Neben den Kupferrohren gibt es noch die Variante mit sogenannten Heatpipe-Kupferrohren.

Die Heatpipe-Vakuumröhre im Detail!

Eine Heatpipe besteht grundsätzlich ebenfalls aus einem Kupferrohr. Dieses ist mit einer vor Frost geschützten Flüssigkeit gefüllt. Hierbei wird nur der Phasenübergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand ausgenutzt. Die Alkane verdampfen bei geringeren Temperaturen in der Heatpipe und steigen dann in den Kondensatorteil der Vakuumröhre. Hier kondensiert der Dampf. Die Wärme wird an die Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben. Wenn das Kondensat dann wieder nach unten fließt, wiederholt sich dieser Vorgang fortlaufend. Ein geeigneter Wärmespeicher gibt danach die Wärme über einen Wärmeaustauscher an das System ab. Dabei ist ein Speichervolumen von mindestens 50 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche erforderlich. Ein großer Vorteil der Heatpipes ist die sehr einfache Montage. Dank der trockenen Anbindung ist ein Austausch der Röhren bei einer Solaranlage mit Vakuumröhrenkollektor während des laufenden Systems möglich.

VIESSMANN Vakuumroehre Vitosol 200-T SD2

Röhrenkollektoren von Viessmann und SUNEX als Beispiel vorgestellt!

Die genannten Röhrenkollektoren von Viessmann und SUNEX sind hocheffizient. Hochselektiv beschichtete Absorber fangen besonders viel Sonnenlicht ein. Durch eine zusätzliche Wärmedämmung wird dafür gesorgt, dass die Energie nicht wieder abgestrahlt wird. Somit wird sogar geringe Sonneneinstrahlung in Wärme umgewandelt. Dies ist für Sie besonders in den Übergangszeiten sowie im Winter von Bedeutung, um die Effizienz ihrer Anlage zu gewährleisten. Bei den Modellen von Viessmann kommt das Heatpipe-System zum Einsatz. Eine automatische Temperaturabschaltung sorgt für hohe Betriebssicherheit der gesamten Anlage. Es gibt Varianten speziell für großflächige Anlagen auf Flachdächern und solche, die hervorragend auf Ein- und Mehrfamilienhäusern einsetzbar sind.

SUNEX Vakuum-Roehrenkollektor mit 12 RoehrenDie SUNEX Vakuum-Röhrenkollektoren bestehen aus 12 Röhren mit speziellem Antireflex-Solarglas. Dieses ist 1,8 mm dick. Die Sammelrohre bestehen aus Kupfer mit einer Isolierung aus Mineralwolle und sind im Edelstahlgehäuse mit hochselektivem Absorber untergebracht. Bis zu sieben solcher Kollektoren lassen sich in Reihe schalten. Das spezielle Solarglas wandelt sogar UV-Strahlung in Wärmeenergie um. Die Antireflexbeschichtung auf Nanobasis dient einer langen Lebensdauer und Lichtdurchlässigkeit. Die Transmission beträgt somit durchschnittlich 96 %. Zusätzlich sind die Röhren sehr fest und somit auch bei Hagelschlag resistent gegen Zerstörung. Absorber und Absorberrohre werden mittels Ultraschallschweißtechnik miteinander verbunden. Somit ist die Wärmeleitfähigkeit an der Verbindungsstelle bis zu sechs Mal höher als bei herkömmlichen Lötverbindungen.

Der mögliche Betriebsdruck ist mit 10 bar angegeben. Die Systemtemperatur kann bis maximal 300 °C betragen. Die Durchflussmenge beträgt 58 l/h.

Was für Vorteile bietet die thermische Solaranlage und für wen ist sie besonders geeignet?

Ein großer Vorteil ist die Heizkosteneinsparung. So ist es möglich, mit einer Solaranlage aus Röhrenkollektoren, bei einer Ölheizung bis zu einem Drittel an Heizöl jährlich einzusparen. Das ist bei den aktuellen Preisen keine unwesentliche Summe. Röhrenkollektoren werden eingesetzt, wenn der Energieertrag pro Quadratmeter hoch sein soll. Sie arbeiten ungefähr 30 % effektiver als Flachkollektoren. Kleinere Dachflächen lassen sich mit Röhrenkollektoren effizient ausstatten. Ein weiterer Vorteil sind die hohen erzielbaren Temperaturen durch Vakuumröhrenkollektoren.

Geht es um private Kleinanlagen, dann ist ein Kostenvergleich mit Flachkollektoren, bezogen auf die Lebensdauer der Anlage und die Energieeinsparung, vorzunehmen. Anlagen mit Flachkollektoren sind preiswerter, benötigen allerdings eine viel größere Dachfläche.

Was kostet so eine thermische Solaranlage mit Vakuumröhrenkollektoren?

Die Konstruktion und der Aufbau der Vakuumröhrenkollektoren sind verhältnismäßig einfach. Was die Sache verteuert ist das spezielle Glas, welches zum Einsatz kommt. Dieses muss Hitze, Regen und anderen Witterungseinflüssen standhalten, ohne sich einzutrüben. Jeder kennt sicherlich den sogenannten Spülmaschineneffekt bei Trinkgläsern. Dieser darf bei Glas für die Solaranlage nicht auftreten, denn er würde die Sonnenenergie erheblich mindern. Die Effizienz von Glasröhren aus Fensterglas ist durch moderne Fertigungsverfahren sehr gut und liegt bei 96 % Lichtdurchlässigkeit. Somit gehen nur 4 % der Sonnenenergie verloren.

Solaranlage mit Vakuumkollektoren zur Warmwasseraufbereitung
© Pavlo Vakhrushev / Fotolia.com

Diese Glasröhren sind so effizient, weil sie mit Nanotechnologie veredelt werden. Eine Antireflexionsschicht verhindert wirksam das Verwittern des Glases. Heutzutage geht man von einer 20-jährigen Haltbarkeit des Vakuums in der Röhre aus. Dies gelingt nur, weil die Verschlüsse aus Metall mit den Glasröhren bei hohen Temperaturen miteinander verbunden werden. Das Verfahren ist mittlerweile voll einsatzfähig und verhindert die in der Vergangenheit entstehenden Haarrisse an den Verbindungsstellen wirksam.

Fazit zu einer thermischen Solaranlage aus Vakuumröhrenkollektoren!

Diese effektiven thermischen Solaranlagen sind gegenüber den Anlagen mit klassischen Flachkollektoren klar im Vorteil. Bei Betrachtung mit einer Wärmebildkamera sieht man, dass der Flachkollektor Sonnenwärme abstrahlt, die somit nicht genutzt wird. Vakuumröhrenkollektoren zeigen nicht diesen Effekt und nutzen somit die Sonnenwärme viel besser und ökonomischer aus.