Stagnation bei großen Solaranlagen

Bei solarthermischen Großanlagen mit einer Bruttokollektorfläche über 20 m² ist das Stagnationsverhalten der Kollektoren besonders wichtig. Sinkt etwa der Energiebedarf für warmes Wasser in einem Mehr­familienhaus während der Ferienzeit im ­Sommer, können die Kollektoren ab einer bestimmten Temperatur keine Solarenergie mehr an die voll geladenen Speicher abgeben. Die Anlage stagniert, und das als Wärmeträgerfluid dienende Glykol-Wasser-Gemisch beginnt bei Temperaturen zwischen 130 und 150° C zu verdampfen. Jetzt ist es entscheidend, dass sich das ­Kollektorfeld vollständig entleert. Das Wärmeträgerfluid würde sonst durch die starke Erhitzung geschädigt und in der Folge einen ­immer weiter sinkenden pH-Wert aufweisen. Ist dann der jährlich bei der Wartung der Anlage gemessene pH-Wert zu niedrig, muss das Fluid komplett ausgetauscht werden. Steigende Betriebs- und Wartungskosten sind die Folge.

Kollektorhydraulik sorgt für geringe Felddampfleistung

Günstige hydraulische Bedingungen, wie sie zum Beispiel in Großanlagenkollektoren von Schüco durch den Einsatz von Sammelrohrmäandern realisiert sind, gewährleisten eine vollständige Entleerung. Der im Stagnationszustand entstehende Dampf drückt das Wärmeträgerfluid von oben, dort wo die Temperatur am höchsten ist, durch das Mäanderrohr aus dem Kollektor. Das Kollektorfeld wird so nicht nur schnell entleert, auch die Felddampfleistung wird gegenüber ungünstigeren Kollektorverrohrungen erheblich verringert.

Je höher die Felddampfleistung eines Kollektorfeldes ist, desto weiter reicht der Dampf in die Rohrleitungen. Damit führen hohe Felddampfleistungen zu einer starken Verbreitung des entstehenden Dampfes innerhalb des Rohrsystems. Der Dampf kann dann bis zur Solarstation vordringen und dort beispielsweise die Umwälzpumpe schädigen. Beim Einsatz der Sammelrohrmäander-Hy­draulik wird dies verhindert.

Diese Verrohrungstechnik bietet damit Vorteile gegenüber Vakuumröhrenkollektoren oder Flachkollektoren mit Harfenverrohrung. Denn beide weisen bei niedrigem und bei hohem Systemdruck deutlich ansteigende Felddampfleistungen bis zu 195 W/m² bei niedrigem Systemdruck (1,5 – 4 bar) auf. Die Flachkollektoren mit Mäanderverrohrung kommen hier auf 24 W/m². Noch bessere Leistungen von 9 W/m² werden bei ­hohem Systemdruck (3 – 5,5 bar) erreicht.

Kunden schauen vermehrt auf die Optik der Kollektoren

Neben der stagnationsfreundlichen Hydraulik bieten Schüco Kollektoren auch eine ebenmäßige Optik des Absorbers. Erreicht wird dies durch eine spezielle Wärmeleittechnologie, bei der das Absorberrohr vollständig vom Absorber und dem Wärmeleitblech umschlossen wird. Dies garantiert einen sehr guten Wärmeübergang vom Absorber auf das Wärmeträgerfluid. Da die Absorber der Kollektoren vollständig eben sind, lassen sie sich architektonisch ansprechend in die Gebäudehülle integrieren.

Die Kollektoren können wahlweise als Aufdach-, Indach-, Flachdach-, Fassaden- oder Vordachvariante ausgeführt werden. In Kombination mit Photovoltaik-Modulen und Wohndachfenstern sind auch Ganzdachvarianten möglich.

Förderung von Großanlagen

Investoren solarthermischer Großanlagen erhalten interessante Förderungen durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA): Dient die Anlage der Trinkwassererwärmung und/oder der kombinierten Heizungsunterstützung oder wird sie zur Erzeugung von Prozesswärme eingesetzt, wird gegenwärtig für 20 bis 40 m² Brutto-Kollektorfläche eine Förderung in Höhe von 180 Euro pro m² gewährt. Bei Anlagen mit mehr als 40 m² Kollektorfläche bewilligt die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) im Bereich der Premiumförderung attraktive zinsgünstige Darlehen mit einem Tilgungszuschuss in Höhe von 30 % der Netto-Investitionskosten. Damit ist eine solarthermische Großanlage auch wirtschaftlich sehr attraktiv.

Felddampfleistung

Beim Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) findet sich folgende Definition: Die Felddampfleistung ist die Wärmeleistung, die von einem Kollektorfeld mit mehreren Modulen in Form von Dampf in die Anschlussleitungen des Solarkreises eingebracht wird. Betrachtet wird hierbei der Zeitpunkt der maximalen Gesamteindringtiefe während des Messverlaufs. Sie wird in W/m² Aperturfläche angegeben