Absorberbeschichtung

Der Absorber stellt ein zentrales Element des Solarkollektors dar. Seine Aufgabe ist es, möglichst viel Sonnenlicht zu absorbieren. Zu diesem Zweck werden auf die Oberfläche des Absorbers spezielle Beschichtungen aufgetragen.

Streng genommen fällt unter den Begriff „Absorber“ alles, was der besseren Aufnahmen von Sonnenstrahlung dient. In industriell gefertigten Solarkollektoren kommt als Absorbermaterial meist Kupfer zum Einsatz. Kupfer wird wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit oft genutzt, die Wärme kann so vom Absorber gut auf die Röhren mit der Solarflüssigkeit übertragen werden. Es kommen aber auch andere Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit in Betracht, beispielsweise Aluminium und Edelstahl. Beide sind jedoch in der Herstellung energieaufwändig und teuer.

An die Oberfläche des Absorbers werden sehr spezielle Anforderungen gestellt. Das Licht des gesamten optischen und infraroten Spektrums soll nahezu vollständig absorbiert werden, Verluste durch Lichtreflektion an der Oberfläche des Absorbers sollen also minimiert werden. Ein zweiter Verlustmechanismus besteht in der thermischen Abstrahlung des Absorbers. Der Absorber wird sehr heiß, genau das ist sein Zweck. Heiße Körper strahlen viel Wärme in Form infraroter Strahlung ab. Daher sollte die Oberfläche des Absorbers in diesem Wellenlängenbereich nur wenig abstrahlen.

Letztlich geht es also darum, den bereits an der Kollektorabdeckung genutzten Treibhauseffekt auf der Ebene des Absorbers nochmals zu nutzen. Das ist hier jedoch deutlich komplizierter, da das einfallende Licht nicht einfach durchgelassen werden soll, sondern absorbiert und in Wärme umgewandelt werden muss. Dies ist das exakte Gegenteil der Anforderungen, die an die Glasabdeckung gestellt werden. Da die Absorbermaterialien diese erwünschten Eigenschaften selbst nicht aufweisen, werden sie mit einer speziellen Beschichtung versehen.

Das früher häufig verwendete Chrom wurde mittlerweile aus Gründen des Umweltschutzes nahezu vollständig verdrängt, heute kommt bevorzugt Titanoxinitrid als Beschichtungsmaterial zum Einsatz. Experimentiert wird auch mit keramischen Materialien.

Der Form des Absorbers verdanken die unterschiedlichen Kollektortypen ihre Bezeichnung. Flachabsorber sind dementsprechend durch flache Absorberplatten gekennzeichnet. Die Kollektorröhren liegen zwischen zwei solchen Platten. Diese Bauweise ist sehr einfach und preiswert, limitiert aber die erreichbaren Temperaturen.

Die Kollektorröhren stehen nur an jeweils einer Stelle im direkten Kontakt mit dem Absorber. Deutlich besser funktioniert die Wärmeübertragung, wenn der Absorber das Rohr vollständig umschließt. Diese aufwändigere Bauweise ermöglicht deutlich höhere Temperaturen. Solche Kollektoren werden als Röhrenkollektoren bezeichnet.

Sehr gute Absorber mit selektiven Beschichtungen weisen Wirkungsgrade von 95 Prozent oder mehr auf. Die Form des Absorbers entscheidet darüber, wie viel der absorbierten Energie auf die Kollektorröhren übertragen wird. Röhrenkollektoren weisen hier deutliche Vorteile auf. Der Gesamtwirkungsgrad des Kollektors ist niedriger als der des Absorbers, weil auch an anderen Stellen noch Verluste auftreten, beispielsweise an der Glasabdeckung.