Vakuumröhrenkollektor

Die Herstellung von Röhrenkollektoren erfordert viele Einzelschritte, was den Preis erhöht. Beim sog. Sydney-Kollektor sind die Vakuumröhren nach dem "Thermoskannenprinzip" aus zwei ineinander verschmolzenen Glasröhren hergestellt. Die Absorber stecken in jeder einzelnen Röhre und sind oben im Sammler verbunden. Streng davon zu unterscheiden sind die sog. "Heatpipe"-Röhren, welche nur eine einfache Glasröhre mit innerem Absorber darstellen. Durch das Vakuum der Sydneyröhren mit CPC-Spiegel beste Wörmedömmwerte und höchste Solarerträge auch bei diffusem Licht und geringer Strahlungsintensität in der kalten Jahreszeit. Kleine Rohrquerschnitte, wenig Solarflüssigkeit, geringer Stromverbrauch der Umwälzpumpe. Im Schadensfall kann jede Röhre einzeln leicht ohne das System zu entleeren, vor Ort ausgetauscht werden. Fast alle Röhren werden in China hergestellt. Bei hochwertigen Kollektoren erfolgt die Produktion von CPC-Spiegel, Absorbern und Endmontage in Deutschland. Domäne der Vakuum-Röhrensysteme ist die heizungsunterstützte Solaranlage. Sehr hohe Jahresnutzungsgrade und Erträge.

Der Vakuumröhrenkollektor wird zur Erwärmung von Wasser bzw. Wasser-Frostschutzgemischen eingesetzt. Vakuumröhrenkollektoren sind Flachkollektoren, da sie eine ebene (dunkel beschichtete) Absorberfläche besitzen. Diese ist zumeist mittig in eine oder in die innere von zwei Glasröhren eingebettet. Die aufgefangene Wörmeenergie wird meist über ein Wörmerohr (englisch auch Heatpipe genannt) in einen aus dem oberen Abschluss der Röhre herausragenden metallischen Wörmetauscher transportiert und erwörmt dort den Wärmeträger. Bei positiver Temperatur-differenz zum Wärmespeicher wird die Pumpe eingeschaltet. Die Dämmwirkung wird bei Vakuumröhrenkollektoren durch ein Vakuum in der einen oder im Zwischenraum von 2 konzentrisch angeordneten Glasröhren erreicht, welches den Wärmetransport durch Konvektion unterbindet. Gleichzeitig ist das bei bestimmten Wetterlagen ein praktischer Vorteil: Vor allem im Winter bringen Vakuumkollektoren auf Grund ihrer sehr guten Dämmung wesentlich höhere Leistungen als Flachkollektoren. Die Energie-ausbeute ist jedoch auf das ganze Jahr betrachtet nur etwas höher, als gasgefüllte und mit Dämmmaterial gedämmte Flachkollektoren. Fraglich ist allerdings die langfristige Lecksicherheit z.B. durch Mikrorisse oder Diffusion, insbesondere wenn auf das Einbringen eines gasabsorbierenden Getters verzichtet wird. Vakuumröhrenkollektoren erreichen gegenüber luftgefüllten Flachkollektoren gleicher Grösse wesentlich höhere Betriebstemperaturen und eignen sich dadurch auch zur Erzeugung industrieller Prozesswärme. Ausserdem bieten sie sich zur Nutzung beengter Dachflächen an, die nicht genügend Raum für eine bedarfsgerechte Flachkollektoren-Anlage bieten würden. Die Absorber-Temperatur kann je nach Konstruktion des Wärmerohres bis zu 450 °C.

Flachkollektor

Flachkollektoren sind preiswert, da sie einfach aufgebaut und kostengünstig herzustellen sind. Die Konstruktion besteht aus einer wärmegedömmten Kunststoff- oder Metallwanne, in welcher der Absorber liegt. Abgedeckt wird der Kollektor mit mit einer hagelfesten Spezial-Solarglasscheibe. Entscheidender Nachteil: Die schlechte Wärmedämmung der einfachen Glasscheibe. Jedes moderne Fenster dämmt besser. Wenig Solarertrag bei der geringen Solarstrahlung in der Übergangszeit und im Winter. Im Schadensfall muss der gesamte Kollektor vom Dach und erneuert werden. Große Qualitätsunterschiede je nach Herstellern und Konstruktion; die besten Kollektoren sind sehr gut für die Trinkwassererwärmung geeignet. Bei ideal ausgerichtetem und verschattungsfreiem Dach ein preiswertes Solarsystem.