S. sind ein Bestandteil solarthermischer Anlagen. Sie absorbieren die einfallende Solarstrahlung (Globalstrahlung) und wandeln sie in Wärme um, die zur Warmwasserbereitung, zu Heizzwecken oder als Prozesswärme genutzt werden kann. (Stromerzeugung: Photovoltaik-Anlagen, Solarzellen, Solarkraftwerke)
Man unterscheidet zwischen Flachkollektoren, Vakuumflachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Besonders einfache Systeme sind Schwimmbadkollektoren, die aus einfachen Kunststoffabsorbermatten bestehen und auch horizontal verlegt werden können. Für Freibäder stellen Schwimmbadkollektoren oft eine lohnende Investition dar, die sich auch ohne Fördermittel innerhalb weniger Jahre amortisiert.
Details:
Die gebräuchlichste und preiswerteste Bauart von S. sind die Flachkollektoren. Allerdings besitzen diese, im Gegensatz zu den anderen Bauarten, höhere Wärmeverluste. Bei Vakuumflachkollektoren befinden sich die Absorber in einem luftleeren Raum mit ca. 700 mbar Unterdruck. Sie besitzen eine sehr gute Wärmedämmung und einen höheren Wirkungsgrad. Die teuerste Bauart, allerdings auch die besten Wirkungsgrade weisen Vakuumröhrenkollektoren auf. Der Absorber befindet sich hier, um Wärmeverluste zu vermeiden, in einem luftleeren Glasrohr. Man unterscheidet zwei Prinzipien:
1. Heat Pipe
In einem geschlossenem Glasrohr (Wärmerohr) verdampft eine Primärflüssigkeit (z.B. Alkohol). Der leichte Dampf steigt in das obere Rohrende, das in einem Wärmeträger mündet und gibt seine Energie an die Solarflüssigkeit ab. Dort kommt es aufgrund der Energieabgabe zu Kondensation und die Flüssigkeit fliest nach unten, worauf sie durch Wärmezugabe erneut verdampft. Der Prozess beginnt von vorne.
2. Direkt durchflossene Röhren
Im Gegensatz zum Heat Pipe System, fliest hier die Solarflüssigkeit direkt durch eine als Doppelrohr ausgeführte Absorberröhre. Dieses hat den Vorteil, dass auch ein waagerechter Einbau ermöglicht wird.
Am meisten verbreitet ist der Einsatz von S. in Anlagen zur Brauchwassererwärmung. Die Anlagen sind heute technisch ausgereift und 100.000-fach praktisch erprobt.
Eine weitere sehr interessante Möglichkeit des S.-Einsatzes sind Anlagen zur solaren Nahwärmeversorgung. Die von großen Kollektorfeldern gesammelte Wärme wird hier über große Warmwasserspeicher bis in die Heizperiode aufbewahrt. In Schweden sind seit 1985 mehrere solare Nahwärmenetze in Betrieb. In Lyckebo versorgt eine 4.300 m2 große Kollektorfläche, die an einen unisolierten Felskavernenspeicher (Speicherung, Aquiferspeicher) von 105.000 m3 angeschlossen ist, 550 Einfamilienhäuser mit Wärme. Solaren Nahwärmenetzen werden auch in Deutschland gute Chancen für die nahe Zukunft vorhergesagt.
Autor: KATALYSE Institut