Solarthermie-Kollektor
Gerät, das Sonnenlicht absorbiert und die Wärme an ein Fluid abgibt, vor allem für Warmwasser, Raumheizung, Fernwärme und industrielle Prozesswärme.
Solarthermische Kollektoren wandeln Sonnenlicht direkt in Wärme um, mit optischen Wirkungsgraden weit über dem, was PV bei der Umwandlung in Strom schafft. Die wichtigsten nicht konzentrierenden Bauarten:
- Flachkollektoren: ein selektiv beschichteter Absorber in einem gedämmten, verglasten Gehäuse; am besten für 30–80 °C.
- Vakuumröhrenkollektoren: Absorber in vakuumisolierten Glasröhren, die Konvektionsverluste verringern; besser in kaltem Klima und bis etwa 120 °C.
- Unverglaste Kollektoren: Kunststoffmatten für Schwimmbäder.
Nach ISO 9806 haben Flachkollektoren typischerweise einen optischen Wirkungsgrad η0 von 0,75–0,82 und ein a1 von 3–4 W/m²K. Vakuumröhren kommen auf ein niedrigeres η0 (0,6–0,75), aber ein a1 von nur etwa 1–1,5 W/m²K. Je größer der Abstand zwischen Kollektor- und Umgebungstemperatur, desto stärker sinkt der Wirkungsgrad.
Weltweit sind rund 550 GWth installiert, etwa drei Viertel davon in China, überwiegend Thermosiphon-Warmwasserbereiter (IEA SHC, Solar Heat Worldwide). Eine Warmwasseranlage im Wohnhaus deckt in Mitteleuropa typischerweise 50–70 % des Jahresbedarfs, am Mittelmeer 70–90 %, mit einem Warmwasserspeicher als Wärmespeicher. In Dänemark speisen große Kollektorfelder in Fernwärmenetze ein, kombiniert mit saisonalen Erdbeckenspeichern. In Gebäuden konkurriert Solarthermie zunehmend mit PV-Strom für eine Wärmepumpe. Konzentrierende Kollektoren zur Stromerzeugung behandelt der Eintrag CSP.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Solarthermische Kraftwerke (CSP)
Kraftwerke, die direktes Sonnenlicht mit Spiegeln auf einen Receiver bündeln und damit ein Medium erhitzen, das eine Dampfturbine antreibt; meist mit integriertem Wärmespeicher.
- Wärmespeicher
Speicherung von Energie als Wärme oder Kälte in sensibler, latenter (Phasenwechsel) oder thermochemischer Form, zur späteren Nutzung als Wärme oder zur Stromerzeugung.
- Fernwärme
Netz aus gedämmten Rohren, das heißes Wasser oder Dampf von zentralen Wärmequellen an viele Gebäude für Raumheizung und Warmwasser verteilt.
- Wärmepumpe
Gerät, das mit einem Kältekreislauf Wärme von einer kühleren Quelle (Luft, Erdreich, Wasser) auf ein höheres Temperaturniveau hebt und pro Einheit Strom 2–5 Einheiten Wärme liefert.
- Einstrahlung (Strahlungsenergie)
Die über einen Zeitraum pro Flächeneinheit empfangene Sonnenenergie, meist in kWh/m² pro Tag oder Jahr angegeben; das Zeitintegral der Bestrahlungsstärke.