Solfångare används i ett ökande antal tyska hushåll. De absorberar solenergi och omvandlar den till värme. Oavsett om man ska generera varmvatten eller stödja uppvärmning - användningsområdena är olika och ett steg mot ett hållbart liv.
Solfångare (solvärme) och solceller (solceller) kan lagra solens energi och omvandla den till värme (solvärme) eller elektricitet (solceller). Detta är en stor prestation, för stjärnan i mitten av solsystemet är en enorm energikälla: Varje dag slår cirka 1,8 x 1 014 kilowatt jorden. Vi människor behöver inte ens så mycket energi - en energiproduktion på 1 010 kilowatt täcker redan globala krav och vi får cirka 10 000 gånger mer energi varje dag.
Även om användningen av solenergi började i antiken och föregångaren till dagens solfångare uppfanns på 1800-talet, började den verkliga användningen av solvärmeteknik i Europa först under oljekrisen 1973. Vid den tiden sökte man alternativ till eldningsolja, så bara några år sedan kom de första solpanelerna på marknaden. De flesta av dem var för dyra och tekniskt opålitliga.
Men mycket har hänt de senaste 45 åren. Solfångare finns nu på många hustak och de är ett bra sätt att generera extra värme.
Tack vare sitt diskreta utseende är solfångare nu lämpliga för alla arkitektoniska lösningar. Takintegrationen har bevisat sig under många år och erbjuder skydd mot vind och väder.
Solfångarens struktur och funktion
För att använda solenergins energi för uppvärmning av vatten eller för uppvärmning krävs ett solvärmesystem. Men var försiktig: en andra värmegenerator är alltid nödvändig, eftersom energin som genereras av solvärmesystemet inte är tillräcklig, särskilt inte på vintern. Dyrt men det enda alternativet: Du sparar solens värme med stora tankar på vintern.
Hjärtat i ett solsystem är samlaren. Inuti finns en absorberare som fångar upp solstrålning och värms upp under processen. Detta skapar värme som i sin tur överförs till ett värmeöverföringsmedium. Värmeöverföringsmediet är en vätska (solvätska), vanligtvis bestående av vatten och propylenglykol. Propylenglykolens huvudsyfte är att förhindra att vattnet fryser på vintern och blir för varmt på sommaren. Den uppvärmda vätskan pumpas genom rören genom absorbatorn och sedan in i solförvaringstanken. För det mesta är absorberaren isolerad på sidan och under för att förhindra värmeförlust.
Typer av solpaneler
Beroende på installationsutrymme och budget kan du välja mellan två grundmodeller: plattplåtsuppsamlaren och röruppsamlaren.
Flat plåt samlare
- absorbator
Flatplåtssamlaren används mycket ofta. Den innehåller en platt, kontinuerlig absorberare, till exempel tillverkad av svart metall, på vars baksida vattenrören är fästa så att de leder värme. Hur många solstrålar som absorberas av absorberaren beror på materialet, formen, rörens placering och beläggningen. Panelerna absorberar solens strålar bäst när materialet är så svart, tunt och värmeledande som möjligt.
- Värmeöverföringsmedium
Det cirkulerande vattnet berikas med frostskyddsmedel såsom propylen eller etylenglykol så att frysningstemperaturer inte spränger rören. Tillsatser bör dock vara miljöneutrala.
- Samlarhus
Absorberaren vilar i en tätt tillsluten låda som håller fukt och damm borta. Huset måste vara tillverkat av korrosionsbeständigt material.
- Isoleringsskikt
Huset är fodrat med ett lätt men starkt material. Den måste ha ett lågt U-värde och motstå de höga temperaturerna i kollektorn. Hårda skumpaneler i samband med mineralullsmattor, men även får- och stenull är utbredda. Var försiktig med utgasande ingredienser: De bildar en fällning på insidan av glaset och minskar förekomsten av ljus.
- Glasöverdraget
Samlarboxen är täckt med en glasplatta. Den så kallade överföringsgraden är viktig för valet av glas. Det visar hur mycket ljusstrålning glaset släpper igenom. Glaset bör nå ett värde av 0,9. För detta ändamål används härdat glas med låg järnhalt. Det är vanligtvis strukturerat så att det inte bländar. Under ett antal år har det funnits antireflekterande glasögon som har högre permeabilitet än strukturerade glasögon. Men de kostar lite mer.
Vakuumrörssamlare
Vakuumröruppsamlarna består av ett stort antal vakuumrör omgivna av metallreflektorer. Solljuset reflekteras således av reflektorerna in i röret. Dessa innehåller en mörk absorberare. Eftersom rören evakueras minimeras värmeförlusten. Dessutom uppstår högre temperaturer på ett mindre område. Samlaren fungerar effektivt även i diffust solljus. Röruppsamlare genererar till exempel lika mycket varmvatten på 3,5 kvadratmeter som plåtuppsamlare på ett område på fem kvadratmeter. På sommaren räcker det nästan för att värma upp vattnet i en familj på fyra. Under ett år uppfylls 60 procent av familjens varmvattenbehov. Nackdel: röruppsamlaren kostar dubbelt så mycket som en plåtuppsamlare.
När det gäller rörsamlare bör det noteras att det finns två olika typer som vi kommer att presentera nedan:
- Värmerörsprincip
Varje slutet rör bildar en sluten krets. Solens strålar som träffar absorberaren i röret får en speciell vätska att avdunsta. På toppen av röret svalnar ångan på ett värmeväxlarblock. Ångan försvinner igen. Vätskan i röret rinner ner igen - avdunstningen börjar igen. Värmen som frigörs under processen värmer upp cirkulationsvätskan som strömmar förbi värmeväxlaren. Värmerörssystemet kräver en minsta lutningsvinkel på cirka 30 procent för att kretsen ska fungera.
- Rör med direkt flöde
Med detta system värmer solen direkt värmeöverföringsvätskan i absorberröret mitt i röret. Värmeöverföringsmediet går genom flera rör. En stor fördel med detta system är att rören kan monteras vertikalt och horisontellt.
Vakuumrörsuppsamlare levererar optimala energiutbyten även när det är lite solstrålning och under den kalla årstiden.
Vilka förhållanden beror avkastningen på?
Den årliga avkastningen för en solfångare beror på flera faktorer:
- Klimatförhållandena: Det kan finnas stora skillnader mellan enskilda platser i Tyskland. Det finns platser med över 1000 kilowattimmar per kvadratmeter per år och platser med mindre än 900 kilowattimmar per kvadratmeter per år.
- Orienteringen: Det bästa är en orientering i söder och en lutningsvinkel på cirka 45 grader.
- Skuggor från andra byggnader eller träd.
- Förorening: Regn och snö tar vanligtvis bort en stor del av smutsen. Det är bäst att använda mjuka tvättmedel och en mjuk borste mot envisa fläckar. Undvik att använda högtrycksrengöringsmedel.
Storleken på samlarna för uppvärmning av vatten
Den som använder plåtsamlare behöver 1,5 kvadratmeter samlaryta per person i hushållet för att värma upp vattnet. För mer kraftfulla rörsamlare räcker 1 kvadratmeter per capita. Tumregel för vattenbehållarens storlek: Beräkna 40 liter 45 ° C varmt vatten per person och dagtider 2. Ett hushåll för 4 personer kan klara sig med 6 kvadratmeter platta eller 4 kvadratmeter röruppsamlare och en lagringstank med 300 liter. Kostnad: cirka 3 500 euro.
Uppvärmning med solvärme
För att använda solvärme för uppvärmning beräknar du 3 till 4 kvadratmeter samlararea per person i välisolerade hus. Förvaringstanken ska rymma cirka 60 liter per kvadratmeter kollektoryta, lite större för röruppsamlare. Kostnad: från cirka 6 000 euro. I ett välisolerat hus kan solvärmesystemet ge upp till 25 procent av energin för uppvärmning och varmvatten.
Effekt av snö
När solpanelerna är täckta av snö ger de vanligtvis inte längre någon avkastning. Ofta är det dock ingen avkastning i dessa dagar ändå, eftersom solstrålningen vanligtvis är för låg.
Med röruppsamlare är det dock fortfarande möjligt att få en god avkastning på klara, kalla dagar, så det är vettigt att ta bort snön.
Om solfångaren är täckt av snö absorberar den vanligtvis inget solljus och kan därför inte lagra energi i form av värme.
Effektiviteten hos solfångare och solceller i jämförelse
Vad mer är - solfångare eller solceller? Erfarenheten har visat att solfångare är betydligt effektivare än solcellsmoduler. Solfångare uppnår effektivitet på cirka 90 procent med värmeförluster på knappt 50 procent. Detta är emellertid fortfarande bättre än effektiviteten hos ett solcellssystem med en verkningsgrad på endast 20 procent. Anledningen till detta är att solljus täcker ett brett spektrum. Alla typer av strålning kan omvandlas till värme. Dock kan solcellssystem bara omvandla en liten del av strålningen till el.