Vergleich Flachkollektor - Röhrenkollektor

Solarkollektor-Bauarten im Leistungs-Vergleich

In der Solartechnik der Solarthermie existieren im Wesentlich zwei verschiedene Typen an Solarkollektoren für die solare Warmwasser-Bereitung und Heizungsunterstützung durch eine thermische Solaranlage. Paradigma als Hersteller von Solarkollektoren wendete sich bereits vor Jahren von der Produktion und Vertrieb von Flachkollektoren ab, deren Beliebtheit in der Solartechnik im Wesentlichen auf die deutsche Förderpolitik per "Gießkanne" in unseren Breitengraden zurückzuführen ist. Weitestgehend unabhängig vom zu erwartenden Solarertrag des Solarkollektors, lediglich an einen niedrigen Mindestertrag gekoppelt und der gesamten Kollektorfläche als Kriterium, führte die Förderpolitik des Bundes beinahe zu einem Nischendasein von Vakuumröhrenkollektoren bei thermischen Solaranlagen.

Kollektorvergleich Flachkollektor oder Röhrenkollektor

Vergleich der Leistung von Flachkollektoren und Röhrenkollektoren

Der Kollektor-Vergleich verdeutlicht die tatsächlich nutzbare Kollektorleistung von Vakuumröhrenkollektoren und Flachkollektoren bei 400 W Einstrahlung pro Quadratmeter Kollektorfläche. Die Aperturfläche beträgt jeweils  2,33 Quadratmeter, während die Vorlauftemperatur auf 60 °C als Testumgebung des Vergleichs Flachkollektor - Röhrenkollektor definiert sind. Der Vergleich der beiden Solarkollektoren basiert auf einer Test des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik der Universität Stuttgart (ITW Stuttgart).

Paradigma CPC 14 Star azzurro Vakuum-Röhrenkollektor

Bester Flachkollektor

Durchschnittlicher Flachkollektor

Grafik: Kollektorleistung Flach-Röhre im Vergleich

Der CPC Röhrenkollektor aus dem Hause Paradigma erzielt einen um 40 % höheren Energieertrag als der beste am Markt verfügbare Flachkollektor. Bei winterlichen 0 °C und einem durchschnittlichen Flachkollektor ist der Solarertrag des CPC Vakuumröhrenkollektors sogar 5,4-mal so hoch. Das heißt: Bei einem durchschnittlichen Flachkollektor würde man das 5,4-fache der Kollektorfläche benötigen, um den gleichen Energieertrag zu erzielen.

Technische Unterschiede im Kollektor-Aufbau

Flachkollektoren zeichnen sich, wie der Name schon verrät, durch ihre flache Bauweise und flache Anordnung des Absorbers aus.  Je nach Preisklasse verfügt die flache Kollektorbauart über ein- oder mehrfach verglaste Abdeckung. Die Isolierung bei einem Flachkollektor besteht zumeist aus Mineralwolle. Der Absorber ist zumeist mit einer speziellen selektiven Beschichtung versehen um  einen möglichst  hohen Anteil an Solarenergie in Form von Wärme zu absorbieren. Vakkumröhrenkollektoren hingegen machen sich das bewährte Thermoskannenprinzip zunutze: Das Licht dringt in die Glasröhren ein und absorbieren die Wärme in von der Solarflüssigkeit durchflossenen Kupferröhren. Die Wärmeverluste hierbei sind aufgrund des Vakuums zwischen den Röhren minimal. Während im Röhren-Inneren Temperaturen bis zu 120 °C herrschen, kann die Äußere Glashülle völlig sicher mit der Hand berührt werden. Zudem sorgen die unterhalb des Röhrenkollektors angebrachten CPC-Spiegel für eine Fokussierung auch gestreuter Sonnenstrahlen auf den Absorber. Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise der beiden Solarkollektor-Bauarten erhalten Sie in den jeweiligen Artikeln im Paradigma Solar Lexikon über den Flachkollektor, sowie über dessen Alternative in der Solarthermie, den Vakuumröhrenkollektor.

Fazit des Vergleichs zwischen Flachkollektor und Vakuumröhrenkollektor

Es wird deutlich, dass insbesondere dann, wenn der (Solar-) Wärmebedarf am Größten ist, Flachkollektoren einen sehr niedrigen Solarertrag erwirtschaften. 

Allgemein lassen sich die solare Ertragsdaten des Kollektorvergleichs folgendermaßen interpretieren:

Für die reine Warmwasser-Bereitung liefern Flachkollektoren in den Sommermonaten häufig ausreichend Wärme; sobald eine effektive Heizungsunterstützung der thermischen Solaranlage erwünscht wird, sind riesige Kollektorflächen (und somit mehr Platz und Kosten) von Nöten, um annähernd die Kollektorleistung eines CPC Vakuumröhrenkollektors zu erreichen. Jedoch verursacht die reine Warmwasser-Bereitung für das Duschen und Baden durchschnittlich lediglich 10 - 20 Prozent an den gesamten anfallenden Heizkosten eines Einfamilienhauses. Der weitaus größere Anteil der jährlichen Heizkostenabrechnung ist der Beheizung sämtlicher Räume eines Hauses geschuldet. Sobald bei Solarthermie Anlagen höhere Vorlauftemperaturen erwünscht sind, und  die Strahlungsintensität der Sonne nicht dem Sommer entspricht, stoßen herkömmliche Flachkollektoren aufgrund der schlechteren Wärmeisolierung schnell an ihre Grenzen.

Lexikon

Fachbegriffe der Solarthermie, erneuerbaren Energien Heizungen und aus dem Themengebiet der Umwelttechnik, komplexe Solartechnik und Funktionsweisen im Solar Lexikon von Paradigma; einem Baden-Württembergischen Hersteller von umweltfreundlichen Gas- und Pelletsheizungen sowie von thermischen Solaranlagen mit Solarkollektoren für  die Warmwasser -Bereitung und solares Heizen.