Wie arbeiten Sonnenkollektoren? Wie effizient sind sie und wofür werden sie genutzt? Wir stellen Ihnen die verschiedenen Modelle und Möglichkeiten vor.
Mit Solarkollektoren Sonnenenergie nutzen
Heizungsanlagen, die von der kostenlosen Sonnenenergie profitieren, stehen hoch im Kurs. Besonders verbreitet ist Solarthermie, hier wird Sonnenenergie mithilfe von Solarkollektoren in Wärme umgewandelt und gespeichert.
Funktionsweise von Solarkollektoren
Der wichtigste Bestandteil einer Solarthermieanlage sind die Sonnenkollektoren. In den Kollektoren, die vorzugsweise auf dem Dach installiert werden, befinden sich sogenannte Solarabsorber, die die Sonnenenergie in nutzbare Wärme umwandeln. Die Wärme wird dann an einen Wärmeträger (zum Beispiel Solarflüssigkeit oder Heizwasser) im Kollektor abgegeben und dann abgeführt, um sie direkt zu nutzen oder zu speichern.
Die Funktionsweise von Sonnenkollektoren ist zwar prinzipiell gleich, dennoch gibt es unterschiedliche Arten, die im direkten Vergleich große Unterschiede aufweisen. Die gängigsten Modelle sind Flach- und Röhrenkollektoren (zu diesen gehören Vakuumröhrenkollektoren). Ein weiterer Kollektor-Typ ist der so genannte Hybridkollektor, der die Vorzüge einer Solarthermie- mit denen einer Photovoltaikanlage vereint, sprich die Sonnenenergie sowohl in Wärme als auch in Strom umwandeln kann.
Vorteile und Nachteile von Flachkollektoren
In Deutschland werden meist Flachkollektoren genutzt, da sie sehr langlebig sind und mit einer ausgereiften Technik sowie einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis überzeugen. Flachkollektoren erreichen einen optischen Wirkungsgrad von circa 80 %. Das heißt, sie können bei optimalen Bedingungen bis zu 80 % der auf sie einfallenden Sonneneinstrahlung in nutzbare Wärme umwandeln. Wie der Name schon sagt, sind diese Sonnenkollektoren flach und können entweder als In-Dach- oder als Auf-Dach-Anlage montiert werden.
Zentrale Bestandteile sind die Solarglas-Abdeckung, die die Strahlung der Sonne einfängt, ein Absorber (meistens aus Kupfer) sowie eine Wärmedämmung, die Wärmeverluste an der Rückwand verhindern soll. Zwischen den flachen Absorbern liegen die von dem flüssigen Wärmeträger durchströmten Rohre. Vor allem bei Häusern, deren Dach nach Süden ausgerichtet ist und die dadurch einer hohen Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, arbeiten Flachkollektoren sehr effizient. Großer Schwachpunkt sind die Wärmeverluste, die durch Luftbewegungen, die reflektierende Abdeckung und die mangelende Wärmedämmung am Rahmen und Gestell verursacht werden.
Vorteile und Nachteile von Röhrenkollektoren
Das Problem der Wärmeverluste fällt bei den Röhrenkollektoren wesentlich geringer aus, denn der Absorber der Vakuumröhrenkollektoren befindet sich in einer luftleeren Glasröhre und ist somit sehr gut isoliert. Man spricht von einer Vakuum-Dämmung, ähnlich wie bei einer Thermoskanne.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die runden Röhren die Sonneneinstrahlung von allen Seiten absorbieren können. Aus diesen Gründen sind Röhrenkollektoren wesentlich ertragreicher als Flachkollektoren – es kann ein optischer Wirkungsgrad von 90 % erreicht werden. Ganz praktisch gesehen bedeutet es auch, dass Röhrenkollektoren platzsparender sind, denn bei gleicher Leistung benötigen sie 20 % weniger Dachfläche als Flachkollektoren. Damit eignen sie sich besonders für kleine Dächer und für Häuser, deren Dach nicht optimal ausgerichtet ist. Allerdings ist meistens nur eine Auf-Dach-Montage möglich.
Trotz ihrer Vorteile in Sachen Effizienz, werden Röhrenkollektoren deutlich seltener verbaut als Flachkollektoren. Der vermeintliche Grund: Aufgrund des aufwendigen Aufbaus der Röhrenkollektoren sind die Kosten für diese Sonnenkollektoren in etwa doppelt so hoch wie die für Flachkollektoren.
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