Sonnenkollektoren

Sonnenkollektoren werden in verschiedenen Bauformen angeboten. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal besteht darin, ob der Innenraum mit Luft gefüllt ist oder ob ein Vakuum besteht. Auch die Form der Strahlungsabsorber ist unterschiedlich.

Der Absorber dient dazu, das Sonnenlicht zu absorbieren. Hier findet die Umwandlung der Strahlung in Wärme statt. Eine gängige Bauform sind plattenförmige Flachabsorber. Die Röhren, in denen die Solarflüssigkeit erwärmt wird, verlaufen hier zwischen zwei absorbierenden Platten. Möglich ist es jedoch auch, die Röhren selbst als Absorber zu nutzen.

In solchen Sonnenkollektoren werden die Rohre mit einer absorbierenden Schicht versehen. Dabei ist es auch möglich, das an den Röhren vorbei strahlende Licht durch Spiegel an der Innenseite der hinteren Kollektorwand auf diese Röhren zurückzuwerfen.

Unabhängig von der Form des Absorbers wird eine möglichst hohe Umwandlungsrate von Strahlungsenergie in Wärme angestrebt. Zwei Effekte reduzieren diese Rate. Ein Teil des Sonnenlichts wird sofort beim Auftreffen auf den Absorber reflektiert. Darüber hinaus strahlt der erhitzte Absorber Wärme ab, was ebenfalls zu Verluste führt. Beide Verlustmechanismen können durch die geeignete Wahl der Beschichtung des Absorbers minimiert werden.

Die besten Sonnenkollektoren mit sogenannten selektiven Absorberbeschichtungen erreichen Umwandlungsraten von über 95 Prozent, typisch sind etwa 85 bis 90 Prozent. Dies darf nicht mit dem Wirkungsgrad des Kollektors verwechselt werden. Die 95 Prozent beziehen sich auf die Strahlungsleistung, die auf den Absorber auftrifft. Im Kollektor treten noch weitere Verluste auf, beispielsweise durch Reflexion an der Abdeckung.

Vakuumkollektoren zeichnen sich dadurch aus, dass im Innenraum des Sonnenkollektors ein Vakuum besteht. Damit wird der Wirkungsgrad des Kollektors deutlich gesteigert. Im Vakuum findet keine Wärmeleitung vom Absorber zu den Wänden des Kollektors statt.

Darüber hinaus müssen luftgefüllte Kollektoren über kleine Öffnungen zur Entlüftung verfügen, um eine Kondensation im Inneren weitgehend zu vermeiden. Mit der entweichenden Luft entweicht immer auch Wärme aus dem Kollektor.

Die typischen Anforderungen privater Haushalte können mit jeder Art von Sonnenkollektoren erfüllt werden. Ein geringerer Wirkungsgrad kann durch eine größere Kollektorfläche kompensiert werden. Vakuum-Röhrenkollektoren sind dann empfehlenswert, wenn nur eine kleine Dachfläche zur Verfügung steht oder aus irgendeinem speziellen Grund besonders hohe Temperaturen erforderlich sind.

Herkömmliche Flachkollektoren sind die preiswerteste Variante. Alle Kollektortypen weisen eine sehr gute Umweltbilanz auf.