Röhrenkollektor: Direkt, indirekt oder gar nicht durchströmt?

Dieser Artikel über den Röhrenkollektor ist noch nicht endgültig fertig und enthält noch Fehler. Ich versuche deshalb eine Wikipedia-Tradition und stelle ihn zur Diskussion. Er wird entweder hier noch weiter bearbeitet oder nochmal neu aufgelegt. Hinweise für eine sinnvolle Kategorisierung von Vakuumröhren bitte im Kommentarfeld. 

Inhaltsverzeichnis

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Vor schon ziemlich langer Zeit hat Sabine hier in einem unserer erfolgreichsten Artikel schon erklärt, warum Röhrenkollektor nicht gleich Röhrenkollektor ist und man ziemlich genau hinschauen muss, weil die Technologievielfalt so groß ist, dass natürlich auch nicht so gutes Material dabei ist. Kollektorexperte Dr. Rolf Meissner von Ritter XL Solar spricht sogar von bis zum 15 verschiedenen Arten!! Ich versuche gerade eine Auflistung zu machen, aber das ist gar nicht so einfach.

Alle Röhrenkollektoren über einen Kamm zu scheren ist also mehr als fahrlässig. Damit unsere Leser auch in dieser Hinsicht noch klüger werden, gehe ich heut noch einmal tiefer in ein Thema, das mich selbst auch schon länger beschäftigt. Ich habe mich immer wieder dabei ertappt den Unterschied zwischen indirekt oder direkt durchströmt nicht genau erklären zu können und vor allem hat einiges dabei nicht mit meinem Hausverstand zusammengepasst und so habe ich mich auf Erkenntnissuche begeben und bin nun auch auf die Wurzeln dieses Übels gestoßen. Die Unterschiede sind nämlich nicht mal in der Branche restlos ausdiskutiert und selbst einer der ältesten Brancheninsider meinte, dass er sich in diese Diskussion über den Röhrenkollektor nicht einmische, weil da zu viele Leute nicht wissen wovon die Rede ist. Bei sowas schrillen bei mir natürlich alle Alarmglocken und ich sehe einen riesigen Bildungsauftrag. Ich werde versuchen es so einfach wie möglich zu erklären und orientiere mich dabei an den Bezeichnungen, die in der neu erschienen Marktübersicht von Sonne, Wind & Wärme angegeben sind:

• Sydney (direkt durchströmt NEU) mit CPC und ohne CPC
• Sydney-Heatpipe mit und ohne CPC
• Heatpipe (ALT)
• Direkt durchströmt (ALT)

Hieran erkennt man, dass die gängigen Erklärungen wie auch die auf Wikipedia schon lange nicht mehr zeitgemäß sind. Es wird da immer nur zwischen Sydney, Heatpipe und direkt durchströmten unterschieden. Auf das CPC gehe ich nicht weiter ein, das bedeutet einfach, dass hinter dem Kollektor noch ein Parabolspiegel zur Ertragssteigerung angebracht ist, was sehr sinnvoll ist. (CPC=Compound Parabolic Conentrator)

Was bedeutet “durchströmt” eigentlich?

Bevor ich hier weiter ins Detail gehe, möchte ich erstmal etwas Grundsätzliches klären, weil der Blog ja auch für jene sein soll, die sich mit dem Thema Solarthermie noch nicht so viel auseinander gesetzt haben. Bei “Durchströmt” geht es ausschließlich darum, wie und wo sich das vorher kalte Wasser bewegt, damit es irgendwann bei uns als warmes Wasser ankommt und dabei gibt es im Prinzip drei Möglichkeiten. Der Einfachheit halber, werde ich auch statt Wärmeträger immer Wasser schreiben, weil auch das gerne zu Verwirrung führt und wir ja ohnehin schon wissen, dass Wasser der beste Wärmeträger ist.

• Entweder das Wasser bzw. der Wärmeträger fließt wirklich durch die Röhren – wortwörtlich direkt, direkt durchströmt. 
• Oder es fließt über ein Register von Rohren durch den Kollektor und wird von einer doppelwandigen Röhre geschützt – Sydney Prinzip – indirekt, direkt durchströmt
• Oder das Wasser fließt NIE durch den Kollektor sondern wird nur am oberen Ende des Kollektors im sogenannten Sammler “vorbei” und wird durch ein Gas, welches sich im Kollektor befindet erhitzt – Heatpipe – indirekt durchströmt bzw. eigentlich gar nicht durströmt

Hier diese Arten nochmal genauer erklärt

Direkt durchströmt NEU: Wasser fließt durch ein kleines Rohr innerhalb der Sydney Röhre (=Sydney mit oder ohne CPC)

Auf diesem Bild zu sehen, ist die aktuellste Art der Vakuumröhrentechnologie. Eine doppelwandige Röhre (auch bekannt als Sydney Röhre) wird von einem Register aus Edelstahl “direkt durchströmt”. Das Wasser fließt nur innerhalb des Edelstahls und kommt nicht direkt mit dem Glas in Berührung und wird auch bei der Weiterleitung in diesem Rohr weitergeleitet, was dazu führt, dass es keine Bruchstellen im System gibt und die Wärme direkt weiter transportiert werden kann. Die Langlebigkeit ist dadurch gegeben, dass auch bei oftmaligem Überhitzen keine Probleme auftauchen. Gerade in diesem Schaubild, sieht man die Edelstahlführung sehr gut. Es gibt keine Bruchstellen.

 

Direkt durchströmt ist nicht gleich direkt durchströmt: Direkt Durchströmt ALT

Um die Verwirrung komplett zu machen hier die wohl wichtigste Erkenntnis dieses Artikels. Direkt durchströmt ist nicht gleich direkt durchströmt. Die wohl älteste Form der Vakuumröhrentechnologie ist jene, wo das Wasser wirklich noch direkt innerhalb des Glasrohres geflossen ist und direkten Kontakt zur Vakuumröhre hatte. Leider gibt es dazu nichtmal mehr wirklich gute Bilder. Ich brauche wohl nicht lange erklären, dass das in der Vergangenheit zu so manchen Problemen geführt hat und ich vermute daher hat der Vakuumröhrenkollektor in manchen Regionen noch seinen schlechten Ruf. Wenn das Glas einer solchen Röhre kaputt ist, hat man eine ziemliche Sauerei am Dach. Wenn man sich hingegen das obere Schaubild ansieht wo das Wasser sicher in einem dünnen und robustes Edelstahlrohr verpackt ist und beim Kaputtgehen der Röhre einfach das Glas abgezogen und erneuert wird, sieht man wie groß der Unterschied zwischen “direkt” und “direkt” durchströmt sein kann. Also immer darauf achten, dass es sich um die neue Technologie der Direktdurchströmung handelt.

Es wäre aber nicht die verwirrende Welt der Solarthermie, wenn es innerhalb dieser alten Direktdurchströmung nicht auch noch Unterarten gäbe. Man unterscheidet zwischen “in evakuierter Glasröhre liegenden Absorberstreifen” oder “Glas-in-Glas-Rohr mit innenliegendem Reflektor”. Wer das noch genauer wissen will, kann hier nachlesen, aber nach allem was ich bisher zu diesen alten Technologien gehört habe, würde ich davon ohnehin abraten.

Indirekt durchströmt = Heatpipe = gar nicht wirklich durchströmt

Nun wird’s wieder etwas einfacher. Wir haben jetzt schon gelernt, dass es direkte und indirekte Durchströmung gibt. Mein Hausverstand hätte ja eigentlich eine andere Klassifizierung als die in der Branche gängige, aber das werden wir jetzt wohl nicht mehr umdrehen. Wir haben oben die wirklich direkt durchströmte Variante kennengelernt, dann die neue Art der direkt durchströmten mit Sydney Röhren die ich eher als indirekt durchströmt benennen würde.

Nun kommt jene Form die als “indirekt durchströmt” bekannt ist, aber in Wahrheit den Kollektor gar nicht durchströmt. Das Wasser, welches erhitzt werden soll, kommt nämlich gar nie in Berührung mit den Röhren. Es “wartet” oben im Sammler bis das Gas, welches in der “Heatpipe” ist, verdampft und die Hitze nach oben in den Sammler abgibt. Das Heatpipe-Prinzip selbst hat übrigens nichts mit der darum herum verwendeten Glastechnologie zu tun.

Sydney Heatpipe vs. Heatpipe – Der Unterschied liegt beim Vakuum

Was in vielen offiziellen Kategorisierungen noch völlig fehlt, ist die folgende Entwicklung: Sehr viele Heatpipe Kollektoren arbeiten mittlerweile mit der doppelwandigen Sydney- oder Dewar Röhre. So ziemlich alle Schaubilder von Heatpipe Kollektoren arbeiten mit der Sydney Röhre, also der doppelwandigen Glasröhre. In der aktuellen Kollektorübersicht der SSW ist diesem Umstand schon Rechnung getragen und es wird zwischen reinen Heatpipes und Sydney Heatpipes unterschieden. Der Vollständigkeit halber habe ich aber noch ein Bild der alten Heatpipetechnologie gefunden. Dabei handeltes es sich um ein einwandiges Glas in dem das Vakuum innerhalb der Röhre ist. Auch diese Technologie ist beim Röhrenkollektor heute nicht mehr zu empfehlen, weil die Bruchgefahr sehr hoch ist und es sehr schwierig ist, das Vakuum über mehr als 20 Jahre sicher drinnen zu behalten.

Ihr seht also Vakuumröhre ist tatsächlich nicht gleich Vakuumröhre und damit ihr euch nach all der Verwirrung noch etwas Orientierung über die Vor- und Nachteile dieser unterschiedlichen Technologien bekommt, hier noch eine Übersicht von Dr. Meissner, welcher wie ihr wisst auch Verantwortlicher der Ritter XL Solar ist und natürlich nach 20 Jahren an dem er die Ritter Röhre mitentwickelt hat von dieser mehr als überzeugt ist (grünes Feld), weil er wohl alle Technologiesprünge und Umbrüche in der Branche miterlebt hat. Diese Grafik ist also als Herstellergrafik zu bewerten und ich selbst kann die Richtigkeit der Angaben mit meinen mickrigen 3 Jahren Erfahrung nicht bewerten. Ich finde die Grafik trotzdem hilfreich als Anhaltspunkt und stelle sie hier endlich mal öffentlich zur Diskussion, da sie glaub ich davor noch nicht das Licht der Welt erblickt hatte und ich Sie Herrn Dr. Meißner nur mit vielen nervigen Fragen entlockt hatte. Im Gegensatz zu mir unterscheidet er zwischen trockener und nasser Anbindung. Damit ist gemeint ob das Wasser direkt in Verbindung mit dem Glas ist und der Kollektor bei Bruch einer Röhre ausrinnt oder nicht.

Ich hoffe jetzt ist das Thema über den Röhrenkollektor wieder ein klein bisschen klarer geworden. Falls mir irgendwo ein Fehler unterlaufen sein sollte, bitte um einen Hinweis. Es war echt nicht einfach die ganzen verschiedenen Arten auseinanderzuklamüsern aber hoffe, dass sich so vielen anderen Menschen diese Arbeit abgenommen habe.

In einem weiteren Beitrag werden wir anhand dieser neuen Kollektorübersicht darauf eingehen, wie sich diese unterschiedlichen Kollektorarten dann in Sachen Ertrag verhalten.

Bild: benecus / photocase.com

Disclaimer: Der Herausgeber dieses Blogs ist die Ritter Energie – Weltweiter Hersteller von hochwertigen Vakuumröhrenkollektoren. Die unten verwendete Grafik ist von Dr. Rolf Meissner vonder Ritter XL Solar und wurde unserem Solar-Blog zur Verfügung gestellt. Warum dieser Blog ins Leben gerufen wurde, lesen Sie hier.