Wann und wie kommt es zu Korrosion in der Solar­thermie-Anlage?

Immer wieder taucht im Zusammenhang mit dem Thema Solarrohre für eine Solarthermie-Anlage der Begriff Korrosion auf. Ich hab mir den mal geschnappt und geschaut, was es damit auf sich hat.

Heute geht es mir um die Frage, unter welchen Umständen es in der Solarthermie-Anlage überhaupt zu Korrosion kommt und wie genau das geschieht. Der erste Blick bei der Suche nach Antworten führt mich in Richtung Solarrohre und ihre materialspezifische Beschaffenheit: Wenn es um Rohre für den Solarkreis einer Solarthermie-Anlage geht, dann sind in der Regel Verrohrungen aus den Werkstoffen Kupfer oder Edelstahlwellrohr gemeint. Die Eigenschaften beider Materialien habe ich euch hier auf dem Blog bereits ausführlich vor- und zum Vergleich einander gegenüber gestellt. Näheres dazu auszuführen, das kann ich mir an dieser Stelle also getrost sparen.

Wie entsteht Korrosion in der Solarthermie-Anlage?

Der Solarthermie-Experte Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Roger Corradini beantwortet die Frage, wie Korrosion in einer Solarthermie-Anlage entsteht,  in seinem Solarthermie-Buch (siehe ausführliche Details zum Buch unten) so:

Solarabsorber bestünden Corradini zufolge meist aus Kupfer. Ein Werkstoff, der die solare Wärme dank seiner hohen Wärmeleitfähigkeit gut an die Solarflüssigkeit abgeben könne. Daneben komme auch das Leichtmetall Aluminium teilweise als Absorber zum Einsatz. Kämen noch die Solarleitungen aus üblicherweise Edelstahlwellrohren hinzu, stünden so bis zu drei verschiedene Metalle in Kontakt. Ist die Kombi verschiedener Metalle der Grund dafür, dass es zu Korrosion in der Solarthermie-Anlage kommt?

Nein, sagt Corradini: Trotz der sogenannten Potenzialdifferenz dieser Metalle komme es, so schreibt der Solarthermie-Experte, noch zu keiner nennenswerten Korrosion. Seine Einschätzung begründet er damit, dass Aluminium durch Oxidation eine passive Schutzschicht auf seiner Oberfläche bilde. Auch die Kombination von Kupfer und Edelstahl bewertet Corradini als sehr günstig: Denn zwischen den beiden Metallen würde sich demnach nur eine sehr geringe Kontaktspannung ausbilden. Die Verbindung dieser gängigen Metallrohre stelle demnach keine Schwierigkeit dar – vielmehr hätte das Vorhandensein von Sauerstoff im Heizungssystem einen großen Einfluss auf die stattfindende Korrosion. Sauerstoff in der Solarthermie-Anlage, das Thema hatte ich hier auf dem Blog schon mal am Wickel, wenn auch in einem anderen Zusammenhang. Wen’s interessiert, der klickt auf: „Luft in der Solarthermie-Anlage: das Solarfluid macht einen Unterschied“.

Zurück zu unserer Suche nach der Ursache von Korrosion in der Solarthermie-Anlage: Laut Corradini käme es darin zu folgendem Vorgang: Stagniere die Anlage, verdränge der sich dabei bildende Dampf unter Umständen die gesamte Flüssigkeitsmenge aus den Solarthermie-Kollektoren in die Rohrleitungen hinein. Sei das zum Solarkreis gehörige MAG zu klein dimensioniert, komme es zum Ansprechen des Sicherheitsventils (Abblasen), infolgedessen die Flüssigkeitsmenge im System sinke. Kühle das Kollektorfeld in den Abendstunden wieder ab, würden sich die Kollektoren wieder mit dem Wärmeträgermedium füllen und in den Rohrleitungen könne ein Unterdruck entstehen. Der sei ein Grund dafür, dass Sauerstoff in das System eindringe, der langfristig zu Korrosion führe.

Da habe ich sie, die Antwort auf meine Frage. Danke Dr. Corradini!

Wie schadet Korrosion der Solarthermie-Anlage?

Bleibt noch zu klären, was diese Art von Korrosion in der Anlage bewirkt. Inwieweit schadet sie den Komponenten und welchen Einfluss hat das auf die Funktionalität der Anlage als Ganzes? Auch dazu finde ich Antworten in Corradinis Buch. Er schreibt: „Das Schadensbild durch Korrosion an einer Rohrleitung stellt sich als Verfärbung und Materialschwund des Kupfers dar.“

Die folgende Grafik zeige demnach den Korrosionsvorgang schematisch für Eisen:

Vergleichbare Vorgänge liefen jedoch auch bei der Kupferkorrosion ab. Dabei entstünde Rostschlamm, der Funktionsstörungen im System verursachen könne, darunter:

• an Wärmemengenzählern,
• an Thermostatventilen, an
• Umwälzpumpen
• und an Wärmetauschern.

Corradini schließt seine Ausführungen zur Korrosion in der Solarthermie-Anlage mit der Einschätzung: „Wird dieser Sachverhalt nicht festgestellt (beispielsweise durch regelmäßige Wartung), reduziert sich der Ertrag einer Solarthermie-Anlage.“

Da habt ihr’s: Korrosion kann, so sie denn unbemerkt und unbekämpft in der Solaranlage abläuft, deren Leistung schmälern. Grund genug, das Thema auf dem Schirm zu behalten, oder?

Infos zum Buch des Solarexperten Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Roger Corradini: “SOLARTHERMIE – Technik, Potenziale, Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz für solarthermische Systeme in Einfamilienhäusern”, Roger Corradini et al.; Wüstenrot Stiftung, Ludwigsburg (Hrsg.) 2014; Bezug über: www.solarthermie-potenziale.de/buch oder info@nullwuestenrot-stiftung.de; ISBN: 978-3-933249-89-0

Foto: glückimwinkl / photocase, Grafik: R. Corradini