Organische Medien senken Temperatur

Spitzentemperaturen in Kollektoren begrenzen

Die Stagnationstemperatur für Vakuumröhren-Kollektoren kann bis auf 300°C ansteigen. Das belastet die Bauteile stark. Forscher des Instituts für Solarenergieforschung in Hameln setzten in einem eigens entwickelten Prüfstand für Wärmerohre gezielt organische Medien ein, wie etwa Aceton oder Butan. Dadurch wird bei weiterhin hohem Wirkungsgrad diese Temperatur auf 140°C gesenkt. Aluminium-Wärmerohre ersetzen zudem den Einsatz von teurem Kupfer.

Mit geringerer Anlagenbelastung im Stagnationsfall können Wärmerohre die Solarwärmeanlage einfacher und sicher machen. Das Optimierungspotenzial und die möglichen Vorteile sind allerdings noch nicht ausgeschöpft. Wärmerohre in Vakuumröhrenkollektoren bieten gegenüber direkt durchströmten Kollektoren den Vorteil einer einfacheren hydraulischen Verschaltung des Solarkreises.

Im Projekt „Wärmerohre in Sonnenkollektoren – Wärmetechnische Grundlagen, Bewertung und neue Ansätze für die Integration“ haben Forscher am Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) Wärmerohre in Kollektoren analysiert, Auslegungsverfahren und Optimierungspotenziale erarbeitet und auch die Integration von Wärmerohren in Flachkollektoren untersucht.

Schlussfolgerung

Grundlegend sieht der Ansatz von abschaltenden Kollektoren vor, die Komplexität aus dem Solarkreis in den Kollektor zu transferieren. Durch die Nutzung der Austrocknungsgrenze von Gravitationswärmerohren mit organischen Arbeitsmedien können im Stagnationsfall die Temperaturen im Sammler signifikant gesenkt und Dampfbildung vermieden werden. Dies kann zu möglichen Systemvereinfachungen führen. Innerhalb beispielhafter Betrachtungen ist gezeigt worden, dass eine Anlageninstallation durch Verwendung abschaltender Kollektoren deutlich preiswerter sein kann. Bei Kleinanlagen (Ein- und Zweifamilienhausanlagen) gehen wir von einem Kostenreduktionspotential für die Solaranlage von ca. 25% aus. Die Verwendung von abschaltenden Kollektoren mit Wärmerohren kann also zu Einsparungen führen, die weit über die möglichen Einsparpotentiale von kostengünstigeren Kollektoren hinausgehen. Die Systeme werden einfacher, was den Installateur entlastet und zuverlässiger, was das Risiko senkt und die Erträge sichert. Wärmerohre in Kollektoren stellen damit eine mögliche Schlüsseltechnologie zur Vereinfachung und Kostenreduktion von solarthermischen Anlagen dar.

Der Schlussbericht zum Projekt fasst die Ergebnisse zusammen und steht in der Technischen Informationsbibliothek Hannover der Öffentlichkeit zur Verfügung.
->Quelle und mehr: isfh.de; bine.info