Liebfrauenschule Sigmaringen Gymnasium & Realschule
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Funktionsweise

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Prinzip der Solarthermie

Bei der Solarthermie wird die Sonnenenergie direkt in Sonnenkollektoren zum Erwärmen des Nutz- und Heizungswassers genutzt. Da hierbei das volle Sonnenspektrum „eingefangen" werden kann beträgt der Wirkungsgrad zw. 60 und 70%. Man kann auch anstatt einer Solaranlage einfache Schwarze Gartenschläuche oder andere Schwarze Behälter verwenden und somit eine Wassertemperatur von bis zu 60°C zu erreichen.

Aufbau einer Anlage

Eine Solarthermieanlage besteht hauptsächlich aus dem Sonnenkollektor, der wiederum aus einem Solarabsorber besteht. In den Kollektoren wird ein Wasser- Propylenglykol-Gemisch verwendet, das einen Frostschutz von bis zu -23°C herstellt und somit eine Frostsprengung verhindert und zusätzlich das Wasser-Propylenglykol erst bei 150°C sieden lässt. Die Mischflüssigkeit fließt dann zu einem Wärmetauscher, in dem die Wäre auf normales Wasser übertragen wird. Dieses wird dann zu einem Verbraucher oder in einem Speicher geleitet. In gebieten ohne Frostgefahr wird ein getrennter Wasser-Misch- und Wasserkreislauf sowie der Wärmetauscher nicht benötigt, das Wasser fließt direkt durch den Absorber.


Der Sonnenkollektor wird von allen Seiten wärmegedämmt, damit so wenig Energie wie möglich wieder emittiert wird. Vorderseitig wird das durch eine ein- oder zweifache Glasscheibe, die kurzwellige Strahlung durchlässt, lang wellige Wärmestrahlung dagegen nicht, verhindert. Bei der Beschichtung dieser Scheibe muss immer die bestmögliche Kombination aus hoher Absorption und niedriger Emission erreicht werden. Momentan geht das mit einer Schicht auf Titanbasis in bläulicher Farbe.


Die am häufigsten Verwendete Form der Sonnenkollektoren sind Absorber in Plattenform, die bei kleinem Volumen eine große Oberfläche haben. Auf der Rückseite der Platte sind dann die Kupferrohre in Serpentinen- oder Harfenform angebracht. Ein anderes Modell sind Röhrenabsorber, bei denen die Kupferrohre direkt als Absorber dienen.

 

Solarglas

Das bei Sonnenkollektoren verwendete Glas soll wie die Beschichtung viel Strahlung reinlassen aber wenig rauslassen. Deswegen wir ein spezielles Glas mit geringerem Eisengehalt verwendet, das wegen dem Hagel und der Schneelast auch Bruchfester als normales Fensterglas ist.

Einsatzbereiche

Die Sonnenkollektoren werden hauptsächlich für Warmwasser im Haushalt verwendet. Zusätzlich kommen sie teilweise auch beim Heizwasser zum Einsatz. Dabei wird ein Warmwasserspeicher verwendet, der 300 bis 1000 Liter Fassungsvermögen haben kann.

 

In diesem Speicher wird meist nur der untere Teil mit dem Wärmetauscher erwärmt, der Rest wird dann bei ausreichend Sonnenschein durch Konvektion erwärmt. Zusätzlich wird im Winter bzw. bei Bewölkung das Wasser mit Strom oder einem Heizkessel erwärmt, der bei Bedarf zugeschaltet werden kann. Ein anderer Anwendungsbereich ist seit den 70er Jahren (Energiekrise) die Beheizung von Schwimmbädern. Auch in der Industrie wird Sonnenergie zunehmen zum vorwärmen von Wärmeträgern benutzt.

 

2013-03-25 17:32:53
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