Vakuumröhrenkollektoren - Maximale Wärme vom Dach

Wer plant, eine thermische Solaranlage auf seinem Dach zu installieren, hat die Wahl zwischen Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Letztere zeichnen sich durch einen deutlich höheren Wirkungsgrad aus, der sich vor allem in Monaten mit weniger Sonnenschein bemerkbar und gleichermaßen bezahlt macht. Das spiegelt sich aber auch im Preis wider, denn auch die Anschaffungskosten bewegen sich auf einem höheren Niveau.

Vakuumröhrenkollektor auf einem Hausdach

Aufbau und Bestandteile des Vakuumröhrenkollektors

Hauptbestandteil von einem Vakuumröhrenkollektor sind die namensgebenden Vakuumröhren, welche in großer Anzahl im Kollektor verbaut sind. Die einzelnen Kollektoren sind von metallischen Reflektoren umgeben, deren Aufgabe es ist, das einfallende Sonnenlicht in die Röhren hinein zu reflektieren. Solche Anlagen werden auch als CPC-Röhrenkollektoren bezeichnet.

Innerhalb dieser Röhren befindet sich der Absorber. Die Besonderheit liegt darin, dass innerhalb dieser Röhren ein Vakuum herrscht. Das hat den Effekt, dass so gut wie keine Wärmeleitung mehr stattfindet. Das Prinzip ist damit das gleiche wie z. B. bei einer Thermoskanne. Durch die Vakuumröhre wird nun noch das Rohr für die Solarflüssigkeit geleitet und dort mit dem Absorber in Kontakt gebracht.

Die Heat-Pipe-Vakuumröhrenkollektor

In den sogenannten Heat-Pipe-Vakuumröhrenkollektoren werden die Röhren nicht von Wasser durchflossen, sondern einer anderen Flüssigkeit, die ab einer bestimmten Temperatur verdampft und dann am oberen Ende der Röhre wieder kondensiert. Die Kondensatoren sind wiederum an einer Sammelröhre am oberen Ende im Vakuumröhrenkollektor angebracht, von dem aus die Wärme mittels Solarflüssigkeit abtransportiert wird. Der Dampf verflüssigt sich wieder, um dann ans andere Ende der Röhre zurückzufließen.

Vorteile des Vakuumröhrenkollektors

Der Vakuumröhrenkollektor bietet gegenüber dem Flachkollektor eine deutlich bessere Wärmeausbeute pro Quadratmeter, was auf die bessere Wärmedämmung infolge des Vakuums zurückzuführen ist. Sinken die Außentemperaturen in der Übergangszeit und im Winter ab, liefert ein Vakuumröhrenkollektor dennoch vergleichsweise große Mengen an Wärme. Der Wirkungsgrad dieser Kollektoren ist sogar so hoch, dass sich industrielle Prozesswärme damit gewinnen lässt.

Der Wirkungsgrad von Kollektoren setzt sich zusammen aus Wärmeverlustkoeffizient und dem optischen Wirkungsgrad. Letzterer beschreibt das Verhältnis zwischen technisch nutzbarer Solareinstrahlung und tatsächlich erzielter Leistung. Der Wärmeverlustkoeffizient beschreibt hingegen den Wärmeverlust, der über die Kollektorfläche entsteht.

Ein weiterer wichtiger Vorteil liegt darin, dass für eine gegebene bzw. benötigte Menge an Wärme deutlich weniger Platz beansprucht wird. Das ist vor allem für Hauseigentümer interessant, denen nur relativ wenig Fläche auf dem Dach zur Verfügung steht, beispielsweise durch Verschattungen oder nebenbei betriebene Photovoltaikanlagen. Haushalte, in denen die Warmwasserversorgung zu einem möglichst großen Teil über die thermische Solaranlage besorgt werden soll, sollten daher möglichst auf Vakuumröhrenkollektoren statt Flachkollektoren zurückgreifen.

Kosten für einen Vakuumröhrenkollektor

Wie hoch fallen nun die Kosten für einen Röhrenkollektor aus? Bei einem Vier-Personen-Haushalt werden mindestens acht Quadratmeter an Kollektorfläche benötigt, wenn die Anlage zur Heizungsunterstützung sowie zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden soll. Die Kosten für ein solches System belaufen sich dann etwa auf Beträge zwischen 5.000 und 7.000 Euro. Hinzu kommen noch die Kosten für einen passenden Pufferspeicher sowie für Anschluss und Installation.

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