Thermische Solaranlagen
Der Nutzungsbereich thermischer Solaranlagen liegt überwiegend in der Haustechnik. Die gewonnene Wärme heizt Trinkwasser und Räume auf. Diese Anwendungsmöglichkeiten sind die am weitesten verbreiteten Anwendungsbereiche thermischer Solaranlagen. Zu ihnen zählen neben thermischen Solarkraftwerken auch Anlagen zur solaren Klimatisierung. Bei der solaren Klimatisierung erfolgt die Kühlung und Abtrocknung eines Raumes oder Gebäudes durch Solarenergie. Eine Kältemaschine, in der Regel also eine Klimaanlage, wird nicht wie sonst üblich durch elektrische Energie aus dem Stromnetz betrieben. Stattdessen nutzt man solare Strahlung, die in elektrische Energie umgewandelt als Antriebsquelle fungiert.
Bestandteile
Wichtigster Bestandteil einer thermischen Solaranlage ist der Kollektor. Er fängt die Sonnenwärme ein, absorbiert sie und gibt sie an ein Trägermedium weiter. Darüber hinaus benötigt man aber auch einen Solarwärmespeicher, den Solarkreislauf, eine Pumpstation und einen Solarregler, der die ganze Anlage steuert. Kollektoren unterscheidet man grundsätzlich in Flach- und Vakuumröhrenkollektoren. Flachkollektoren werden vorwiegend im privaten Bereich verwendet. Sie sind im Vergleich zu anderen Kollektoren deutlich preisgünstiger und verfügen über eine sehr lange Lebensdauer. Vakuumröhrenkollektoren arbeiten nach dem Thermoskannen-Prinzip und sind so in der Lage, auch bei größeren Temperaturunterschieden gut zu isolieren. Sie werden deshalb auch gern im industriellen bereich eingesetzt, da man dort von zeit zu Zeit konstante Prozesstemperaturen benötigt. Solarspeicher nehmen Wärme auf und speichern sie, sofern sie nicht sofort verbraucht werden kann. In vielen Fällen dient Wasser als Solarspeicher. Man spricht in diesem Fall auch vom Solartank. Allerdings benötigt Wasser eine aufwändige Isolierung, da der Wärmeverlust sonst zu hoch ist. Statt Wasser kann auch Kies verwendet werden. Er ermöglicht eine Wärmespeicherung mittels Luft. Wasser und Kies sind jedoch nur bei großen Volumina für eine längerfristige Speicherung geeignet. Eine Alternative bei langfristiger Speicherung sind Latenzwärmespeicher. Hierbei finden sich eine Vielzahl von mit Paraffin gefüllten Behältern in einem Wassertank. Als Solarkreis bezeichnet man das Leitungssystem, in dem die Trägerflüssigkeit die Wärme vom Kollektor in den Speicher transportiert. In Mittel- und Nordeuropa sind vorrangig geschlossene Kreisläufe üblich. Das bedeutet, die Solarflüssigkeit, also der Träger, verlässt im Gegensatz zu Thermosiphonanlagen an keiner Stelle den Kreislauf. Die Solarflüssigkeit ist der eigentliche Wärmeträger im Kreislauf. Sie besteht vorwiegend aus Wasser, das in nördlicheren Gefilden auch mit Frostschutzmitteln versetzt sein kann. Zum Solarkreis gehört neben der Trägerflüssigkeit und den Rohren, in denen sie fließt, auch eine Pumpstation, die den Kreislauf zirkulieren lässt. Der Solarregler steuert die thermische Solaranlage. Im einfachsten Fall geschieht dies über eine Temperaturdifferenz-Regelung. Das bedeutet: liegt die Temperatur im Kollektor um eine festgelegte Differenz über der Temperatur am Solarwärmeübertrager im unteren Bereich des Solarspeichers, dann startet die Pumpe und transportiert die Wärme in den Speicher. Die Pumpe stoppt, sobald die Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Speicher den eingestellten Grenzwert übersteigt. Komplexere Solarregler sind in der Lage, auch mehrere Kollektoranlagen, Speicher oder Anlagen mit unterschiedlicher Einstrahlung zu steuern.
Bautypen
Bautypen von
Solaranlagen lassen sich nach den verschiedensten Kriterien unterscheiden. Die gängigsten Unterscheidungen erfolgen nach Einsatzzweck, Kollektortyp, Speichertechnik und nach Anlagentechnologie. Differenziert man Solaranlagen nach ihrem Einsatzzweck, unterscheidet man Anlagen zur reinen Warmwasser-Erzeugung und Anlagen zur Unterstützung der Raumheizung, die auch Warmwasser erzeugen können. Nach dem Kollektortyp unterschieden spricht man wie bereits erwähnt von Anlagen mit Flachkollektoren und Anlagen mit Vakuumröhrenkollektoren. Unterscheidet man Solaranlagen nach ihrer Speichertechnik, sieht man sich einer Vielzahl von neuen Entwicklungen gegenüber stehen. Die meisten dieser Techniken unternehmen den Versuch, die Temperaturschichtungen im Speicher und die Entnahmestrategien zu optimieren. Nach Anlagentechnologie unterschieden findet man Schwerkraftanlagen, auch Thermosiphonanlagen genannt, High-Flow-Systeme sowie Low-Flow-Systeme. Die letzten beiden Bezeichnungen beziehen sich auf die Durchlaufmenge der Solarflüssigkeit pro Zeiteinheit. Schwerkraftanlagen arbeiten ohne Pumpe, da sie nach dem Prinzip der Schwerkraft funktionieren.
Externe Seiten:
Thermografie
