Vor einer Weile haben wir die Unterschiede zwischen Flachkollektor und Vakuumröhrenkollektor erklärt. Heute wollen wir bei den Röhrenkollektoren noch mehr in die Tiefe gehen, denn auch hier gibt es Unterschiede – allen voran zwischen direkt und indirekt durchflossenen Röhren.

Die Familie der Röhrenkollektoren

Zuerst die Gemeinsamkeiten: Ein Vakuumröhrenkollektor besteht aus mehreren nebeneinander liegenden Röhren, in denen ein Vakuum herrscht – das verhindert Wärmeverluste. Der Absorber im Inneren der Röhre wandelt das Sonnenlicht in Wärme um, die dann in Richtung Heizkreislauf abtransportiert wird. Dann hört es auch schon auf mit der Familienähnlichkeit.

Prinzip Thermoskanne: Die Dewar- oder Sydneyröhre

So gibt es zum Beispiel einwandige Röhren, deren gesamter Innenraum evakuiert ist. Der weitaus größere Marktanteil entfällt auf doppelwandige Röhren mit einem Vakuum dazwischen. Ein Prinzip, das uns von der Thermoskanne wohl vertraut ist, die von dem schottischen Chemiker James Dewar erfunden wurde. Deshalb heißen doppelwandige Vakuumröhren auch Dewar-Röhren – oder Sydney-Röhren, weil dort die technische Entwicklung ihren Ausgang nahm.

Der direkt durchströmte Vakuumröhrenkollektor

Der grundlegendste Unterschied aber besteht zwischen direkt und indirekt durchströmten Kollektoren. Beim direkt durchströmten Vakuumröhrenkollektor fließt das Wärmeträgermedium über ein dünnes Kupfer- oder Stahlrohr direkt durch den Kollektor oder nimmt dort die vom Absorber gesammelte Wärme auf; das Rohr hängt also direkt im Solarkreislauf. Viele direkt durchströmte Kollektoren verfügen außerdem über einen Reflektor, der die einfallende Sonnenstrahlung auf den Kollektor konzentriert – einen so genannten CPC-Spiegel (Compound Parabolic Concentrator).

Direkt durchströmter Röhrenkollektor (Sydney-Röhre)

Direkt durchströmter Röhrenkollektor (Sydney-Röhre) mit CPC-Spiegel

Der indirekt durchströmte Vakuumröhrenkollektor

Kollektoren mit indirekt durchströmten Röhren verfügen über zwei getrennte Kreisläufe. In ihrem Innern befindet sich ein Wärmerohr, die so genannte Heatpipe. In der Heatpipe ist ein leicht verdampfbares Medium, z.B. Methanol, eingeschlossen. Es wird durch die Sonnenwärme erhitzt, bis es verdampft, steigt dann nach oben zum Ende der Heatpipe, die aus dem Glasrohr herausragt. Dort wird es kondensiert und gibt dabei seine Wärme an den Heizkreislauf ab. Das abgekühlte, wieder flüssige Medium fließt zurück in die Heatpipe im Kollektor. Deshalb müssen Heatpipe-Kollektoren mit einer Mindestneigung aufgestellt werden.

Indirekt durchströmter Röhrenkollektor (Heatpipe)

Indirekt durchströmter Röhrenkollektor bzw. Heatpipe; VL und RL bezeichnen Vor- und Rücklauf

 

Verwirrende Vielfalt

Oft findet man vereinfacht die Unterscheidung zwischen CPC-Kollektor und Heatpipe. Es gibt aber keinen Grund, warum eine Heatpipe-Sydney-Röhre nicht mit einem Spiegel ausgestattet sein sollte – außer man will Kosten sparen, zu Lasten der Energieausbeute. Oder für besondere Anwendungen in der Architektur.

Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer Unterscheidungsmerkmale für Kollektoren: Die Form des Absorbers (entweder als Beschichtung oder Blechstreifen) oder – bei Heatpipe-Kollektoren – die Anbindung der Röhren an den Solarkreislauf (nass oder trocken). Aus der Kombination der verschiedenen Möglichkeiten entsteht dann eine breite Vielfalt von gut 15 vollkommen verschieden aufgebauten Röhren, wie der Physiker und Solarexperte Dr. Rolf Meißner in seinem Interview mit Sven Tetzlaff sagt.

Made in China, manufactured in Germany

Und wie in allen Großfamilien gibt es auch hier schwarze Schafe. Bei den „Single-Glass“ – Röhren zum Beispiel (die zumeist im Verein mit Heatpipes auftreten) ist der Übergang zwischen Glas und Metall ein Schwachpunkt; im Gegensatz zur Sydney-Röhre können sie ihr Vakuum verlieren. Übrigens: Die meisten deutschen Firmen beziehen ihre Röhren inzwischen aus China und montieren sie erst in Deutschland zu vollständigen Kollektoren. Komplett in China produzierte Kollektoren sind auf dem hiesigen Markt eher selten, sie werden überwiegend in China selbst verbaut. Derzeit gibt es keinen Anhaltspunkt, dass – wie es bei den PV-Modulen teilweise der Fall ist – der deutschsprachige Markt massenhaft mit billigen China-Kollektoren überschwemmt wird.

  • Titelbild: Oliver Killig/ (c) Ritter Solar
  • Grafik direkt durchströmter Röhrenkollektor: (c) Paradigma
  • Grafik indirekt durchströmter Röhrenkollektor: (c) Oventrop