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Vakuumröhrenkollektor

Gemessen an der solaren Energie-Ausbeute eignet sich ein Vakuum-Röhrenkollektor am besten um die kostenlose Solarenergie effektiv in Wärme umzuwandeln und effektiv die Heizung zu unterstützen. In milden Breitengraden Mitteleuropas findet man diese Bauart daher meist in thermischen Solaranlagen nicht nur Trinkwasser solar erwärmen.

Aufbau und Funktionsprinzip

Wirkungsgrade von Solarkollektoren

Der Vergleich des normierten Wirkungsgrades von Flachkollektoren und CPC Vakuum-Röhrenkollektoren verdeutlicht die Leistungsunterschiede der Modelle.

 

Beispiel 1: Poolheizung

Ein Pool benötigt im Sommer in aller Regel lediglich einen schwarzen Gartenschlauch der warmes Wasser sammelt, einen Schwimmbad-Absorber. Die Temperatur-Differenz aus Außenluft in den Sommermonaten und Zieltemperatur im Schwimmbecken ist entsprechend gering. Bei Außentemperaturen von 25 °C sollen 35 ° geerntet werden, das Delta beträgt 10 Kelvin.

 

Beispiel 2: Warmwasser-Bereitung

Interessanter wird die Anwendung der Warmwasser-Bereitung: Möchte man ca. 55 Grad heißes Wasser zum Duschen und Waschen, bei einer Außentemperatur von 15 °C, so beträgt die Differenz bereits 40 Kelvin. 

 

Beispiel 3: Warmwasser-Bereitung und solares Heizen

Eine Solaranlage sollte insbesondere dann Energie liefern wenn sie am meisten benötigt wird. In Winter und in der Übergangszeit herrscht der größte Wärmebedarf, gleichzeitig sind die Außentemperaturen auch deutlich kälter. Bei 0 °C Außentempereratur sollen 60 ° C vom Dach erwirtschaftet werden; das Delta beträgt als 60 Kelvin.

 

BauartWirkungsgrad Pool %Wirkungsgrad WW %Wirkungsgrad WW + Heizen %
Schwimmbadabsorber79350
Flachkollektor837062
Röhrenkollektor817875

* Die Daten und Ertragswerte aus diesem fiktiven Beispielen beziehen sich auf typische Flach- und Röhrenkollektoren. Die Leistungswerte der Paradigma Solarkollektoren sind allesamt in der SOLAR KEYMARK Datenbank der ESTIF hinterlegt und einsehbar.

Solarkollektor Vergleich nach Wirkungsgrad
Wirkungsgrad von Solarkollektoren bei unterschiedlichen Anwendungsfällen im Vergleich. Differenz zwischen Kollektor- und Umgebungstemperatur in °C.

Vakuum-Röhrenkollektor mit CPC-Spiegel

Der Solarkollektor fängt das Sonnenlicht ein und wandelt beinahe vollständig in nutzbare Solarwärme um. Hochreflektierende Spiegel in einer besonderen geometrischen Anordnung sorgen für eine Fokussierung des Lichts auf dem Absorber, aufgedampft auf der inneren Glasröhre. Gegenüber der Umgebung ist der Solarkollektor zudem außergewöhnlich gut isoliert, da die Konstruktion auf dem Thermoskannenprinzip beruht und eine Wärme-Emission der thermischen Solaranlage verhindert.

Aufbau und Querschnitt Röhrenkollektor
Sowohl senkrechte als auch diffuse Solarstrahlung wird durch die Spiegel-Geometrie stets in die Röhrenmitte zum Absorber gelenkt. Das Vakuum schützt als Isolierung vor Wärmeverlusten wie man es auch von handelsüblichen Thermoskannen für Kaffee und Tee bestens kennt.