Röhrenkollektor ist nicht gleich Röhrenkollektor

Röhrenkollektor ist nicht gleich Röhrenkollektor

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

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15 Kommentare zu “Röhrenkollektor ist nicht gleich Röhrenkollektor”

  1. Horst-Dieter Giertz

    WehrteFrau Raedisch ein fast perfekte für denn Laien Informativer Bericht.Es fehlt nur noch die Erklärung über den vor und Nachteil von direkter und indirekter roehrenkolekter.

  2. Harald Klein

    Schöner Artikel, Frau Rädisch.
    Welches System (direkt/indirekt durchströmt) ist im Bezug auf die Energieausbeute bzw. Preis/Leistung denn jetzt die bessere Lösung?
    Danke.
    Grüße
    Harald Klein

    1. Sabine E. Rädisch Post Author

      Das kann man so pauschal nicht sagen, da kommt es ganz auf die konkrete Anlage und das verwendete Produkt an. Beim indirekt durchströmten Kollektor gibt es mehr potentielle konstruktive Schwachstellen, zum Beispiel den Metall-Glass-Übergang bei Single-Glass-Röhren, wie er zumeist bei den indirekt durchströmten Röhren vorkommt – und damit gibt es auch Energieverluste. Wenn Sie Kollektoren verschiedener Bauarten und Hersteller vergleichen wollen, ist die Solar Keymark ein guter Anhaltspunkt. Auf den ersten Blick ist die Leistungsfähigkeit von Kollektoren nicht so leicht erkennbar wie bei einem Photovoltaikmodul, doch auf kleinen Umwegen lässt sich auch aus den Kollektor-Datenblättern eine Nennleistung herauslesen – dank Cornelias Artikel hier 🙂

      Ihre Frage zielt in eine ähnliche Richtung wie auch der Kommentar von Horst-Dieter Giertz weiter oben. Wir werden mit Sicherheit auch noch weitere Artikel bringen, die sich mit den Vor- und Nachteilen der verschiedenen Kollektortypen (und den Auswirkungen auf die Energieausbeute) beschäftigen. Schauen Sie doch einfach wieder vorbei (und wir haben auch einen Newsletter… :-))

  3. Siemon

    Die Zeiten, in denen ein Metall-Glas-Übergang ein Schwachpunkt war, sind längst vorbei. Es gibt wenige Firmen, die diese Technologie beherrschen. Im Übrigen gibt es bei den Chinaröhren Glasbrüche an der Röhrenverschmelzung. Das liegt aber am Transportweg. China ist weit weg. Dazu kommt die magere Leistungsausbeute und die Korrosion in der Sydney-Röhre. Wer also Qualität und Leistung haben möchte, kommt um die Vollvakuumröhre nicht herum. Eine Garantie von 20 Jahren spricht für die Röhren.

    1. Sabine E. Rädisch Post Author

      Hallo Siemon, danke für den fachkundigen Input! Was mich noch interessieren würde: Auf welche Kollektoren beziehen Sie sich mit den 20 Jahren Garantie? Das handhaben die Hersteller ja ganz unterschiedlich.

    1. Sabine E. Rädisch Post Author

      Hallo Nick,

      ob eine Reinigung notwendig ist und wie oft man sie durchführen sollte, darüber gibt es verschiedene Meinungen. Fest steht aber: Wenn der Selbstreinigungseffekt (sichtbar) nicht ausreicht, sollte man reinigen oder reinigen lassen. Das Putzen an sich: Abkehren mit einem weichen Besen und anschließend mit einem weichen, feuchten Lappen reinigen. Dass man dem Kollektor nicht mit scharfkantigen Gegenständen zu Leibe rückt und auch keine aggressiven Reinigungsmittel verwendet, versteht sich von selbst. Die Röhren von Paradigma können mit wenigen Handgriffen ausgebaut werden, so kann man auch die darunter liegenden CPC-Spiegel sauber machen. Je nach Zugänglichkeit des Kollektors auf dem Dach (z.B. über ein Dachfenster) und handwerklichem Geschick kann man das selbst machen oder eine Firma beauftragen. Zum Beispiel als zusätzliche Leistung im Rahmen der Inspektion oder Wartung, die sowieso regelmäßig fällig ist.

      Wenn man selbst auf’s Hausdach steigt, dann nur mit entsprechender Absturzsicherung. Da ich selber ein eher vorsichtiger Mensch bin, rate ich jedenfalls von gefährlichen Balanceakten auf dem Hausdach ab 🙂

      Haben Sie denn selbst eine Solarthermieanlage?

      Viele Grüße
      Sabine

  4. Nick

    Hallo Sabine, erstmal vielen Lieben Dank für die Putztipps, na das kann ja was werden….

    Ich habe noch keine Solarthermieanlage. bzw. noch gar keine Heizung oder Wasserinstallation.
    Ich suche mir gerade das zusammen was ich so alles brauche…..;-)

    Grüsse Nick

  5. Thermo Solarus

    Sehr geehrte Frau Rädisch,

    Sie schreiben: „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“.

    Dies war im Jahr 2013!!! Zu diesem Zeitpunkt gab es bereits seit mehr als 5 Jahren ein deutsches Patent zum dauerhaften Schutz des Vakuums durch die Glas-Metall-Verbindung welches genau die von Ihren erklärte Problematik gelöst hat.
    Nicht nur gelöst, sondern optimiert und lässt die Sydney-Röhre alt aussehen. Denn der Absorber und der Wärmeleiter befinden sich Vakuum, im Voll-Vakuum!!! Hier hat der deutsche Hersteller eine Meisterleistung hingelegt, denn durch die Robustheit der Röhre und des Voll-Vakuums(kein Thermoskannen China Kracher)versichert der Hersteller über 25 Jahre gleichbleibende Erträge und gibt 20 Jahre Garantie. Ein Spezialglas ermöglicht eine Belastung von 200kg pro Röhre. Hagelschlag bis 4cm Größe, kein Problem laut des Tests vom TÜV. SolarKeymark vorhanden. NANO-Beschichtung der Röhren, schließt Putzarbeiten in luftiger Höhe aus. Als Heatpipe mit 100° oder 160° physikalischer Abschaltung oder als DirectFlow die etwas mehr Ertrag generiert. Die Röhre kann sogar ohne Spiegel, Sonnenstrahlung aus der Fassade oder reflektierenden Dachziegeln entnehmen und somit bis zu 40% mehr Leistung generieren.

    Fakt ist, Ihre Recherchen sind mehr als mangelhaft und es ist beschämend, dass namhafte deutsche Firmen ihre Röhrenkollektoren als Made in Germany verkaufen, nur weil die Endfertigung des Kollektors in Deutschland stattfand. Das ist schlichtweg eine Täuschung!!! Frau Rädisch, was halten Sie davon, wenn Sie dahingehend einfach einen neuen Artikel verfassen?

    1. Thermo Solarus

      Eines sollte hier noch Erwähnung finden. Unternehmen, die es sich nach der Atomkatastrophe von Tschernobyl zur Aufgabe machten umweltschonende Wege zur Erzeugung von Wärme zu finden, dann jedoch eine Umweltbelastung durch den Import von Billig-Röhren aus China hinnehmen, sollten sich ihrer Widersprüchlichkeit bewusst sein. Ein in Deutschland verkauftes, hochpreisiges Premiumprodukt mit chinesischen Billigröhren, welches die Umwelt durch Import deutlich mehr belastet als in Deutschland hergestellte Röhren, kann nicht Premium sein!! Aber die Marketingabteilung macht auch aus einer Plastikflasche mit Strohhalm einen Hochleistungs Röhrenkollektor, stimmt´s?

    2. Sabine E. Rädisch Post Author

      Was mich noch mehr interessieren würde als das Lüften Ihrer Anonymität wäre das genannte Patent, Herr Solarus. Das würde den o.g. Artikel sinnvoll ergänzen – dafür sind Kommentare da. Mir ging es vor allem um die Darstellung verschiedener Kollektortypen und um die Sensibilisierung dafür, dass man – wie überall – sich genau informieren muss, welchen Kollektortyp man einsetzt. Durch einzelne „schwarze Schafe“ oder auch Kinderkrankheiten gerät schnell eine ganze Technologie in Verruf und das kann auch in Ihrem Sinne nicht sein, da Sie ja grundsätzlich die VRK-Technologie(n) unterstützen, oder habe ich das falsch verstanden?
      Was mich hier und anderswo immer wieder wundert, ist der synonyme Gebrauch von chinesisch und billig. Wenn Sie sich mal genau in ihrem Haushalt und Ihrem Nutzerverhalten umsehen, würden sie vermutlich viele Produkte überseeischer Herkunft entdecken. Auch hier gilt: Hinschauen, was gut ist. Außerdem ist China in vielerlei Hinsicht Vorreiter in Sachen Vakuumröhrenkollektoren. Das können Sie hier nachlesen – in den Worten des chinaerfahrenen Erneuerbare-Energien-Experten Sven Tetzlaff.

  6. Daniel Jansen

    Lieber „Thermo Solarus“,

    Unter dem Deckmäntelchen der Anonymität lässt es sich leicht solch einen unhaltbaren Unfug schreiben. Das ist sehr schwach. Erfahren wir hier auch noch Ihre wahre Identität??

    Sonnige Grüsse

    Daniel Jansen

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