Solarkollektoren, auch Solarkollektoren genannt solarthermische Kollektoren, dienen dazu, die Wärme des Sonnenlichts zu sammeln. Diese Technologie wird typischerweise zum Erhitzen von Wasser verwendet, manchmal jedoch auch zum Erhitzen von Luft oder zum Kochen und in einigen Anwendungen zur Stromerzeugung. Dieser Artikel bietet Orientierungshilfen bei der Auswahl des richtigen Kollektors für Ihre Anforderungen und befasst sich mit einigen der besten Optionen, die heute auf dem Markt erhältlich sind.
Inhaltsverzeichnis
Das Wachstum des Solarkollektormarktes
Eine Einführung in Solarkollektoren
Flachkollektoren
Vakuumröhren-Solarkollektoren
Andere Arten von Solarkollektoren
Abschließende Gedanken
Das Wachstum des Solarkollektormarktes
Der Markt für Solarthermiekollektoren verzeichnet bis 2031 ein gesundes Wachstum, was vor allem auf die steigende Nachfrage nach alternativen Energiequellen und die steigenden Preise für die Versorgung durch nationale Stromversorger zurückzuführen ist. Die Warmwasserversorgung ist für viele Menschen eine Notwendigkeit, insbesondere in Ländern mit kaltem Klima, während die Schwimmbadheizung eine praktische und kostengünstige Option für den Luxusmarkt darstellt.
Zwischen 2022 und 2031 die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) wird auf 5.1 % prognostiziert von einem 2021 Wert von 21.5 Milliarden US-Dollar zum 2031 Wert von 35.3 Milliarden US-Dollar.
Wenn dieses Wachstum nach Solarkollektortyp aufgeschlüsselt wird, ergibt sich das gleiche Forschung zeigt, dass die Vakuumröhrentechnologie das Wachstum von Flachkollektoren übertreffen wird, während andere Technologien von unverglasten Wasserkollektoren und Luftkollektoren einen geringeren Anteil und ein geringeres Wachstum haben werden.
Der Hauptmarktanteil wird durch die Wohnnutzung bestimmt, gefolgt von der gewerblichen und industriellen Nutzung. Im asiatisch-pazifischen Raum wird voraussichtlich die größte Nachfrage zu verzeichnen sein, insbesondere in China und Indien aufgrund ihrer schnell wachsenden Bevölkerung, des hohen Strombedarfs und der staatlichen Unterstützung für erneuerbare Energiesysteme.
Eine Einführung in Solarkollektoren
Solarkollektoren sind so konzipiert, dass sie die Wärme der Sonnenstrahlen einfangen und diese Wärme so effizient wie möglich an eine Heizanwendung übertragen. Am häufigsten werden sie zur Warmwasserbereitung, zur Warmwasserversorgung eines Hauses oder zur Beheizung eines Schwimmbades eingesetzt. Innerhalb von Warmwasserbereitungssystemen für PrivathaushalteDas erwärmte Wasser vom Solarkollektor wird zum Hauptwarmwasserbereiter geleitet und dort gespeichert, um das Warmwasserbereitungssystem des Hauses zu ergänzen. In Ländern mit inkonsistenter Stromversorgung kann das Haus trotzdem tagsüber Warmwasser produzieren und die Warmwasserbereitung ergänzen, wenn Strom aus dem Hauptnetz verfügbar ist.
Es gibt zwei Haupttypen:
- Flachkollektoren, die eine Reihe wassergefüllter Rohre enthalten, um entweder das nutzbare Wasser direkt zu erwärmen oder Wärme zu sammeln und zu übertragen.
- Vakuumröhrenkollektoren, die ein Wärmekollektormedium verwenden, das in einer vakuumgefüllten Glasröhre gehalten wird, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern und den Wärmeverlust zu reduzieren.
Einige einfache Überlegungen zur Auswahl sind:
- Vakuumröhrenkollektoren gelten aufgrund ihrer effizienten Wärmeerfassung als die besten Systeme für kältere Klimazonen. Für tropische und subtropische Klimazonen sind Flachkollektoren eine häufigere Wahl.
- Vakuumröhren-Solarkollektoren erhitzen Wasser schnell, bis zu etwa 200 Grad Fahrenheit, während Flachkollektoren langsamer aufheizen und ein Maximum oder etwa 140 Grad Fahrenheit erreichen.
- Flachkollektoren sind in der Regel günstiger als Vakuumröhrenkollektoren, die Mehrkosten können jedoch durch eine höhere Effizienz der Wärmeerzeugung ausgeglichen werden.
Der Wirkungsgrad verschiedener Solarkollektoren wird normalerweise mit mathematischen Modellen gemessen, die eine Reihe von Faktoren verwenden, darunter die Oberfläche, die Umgebungstemperatur und verschiedene andere Faktoren wie das Reflexionsvermögen. Die Hauptfaktoren lassen sich jedoch als die Menge der Wärmeabsorption angesichts der verfügbaren Sonnenenergie zusammenfassen, um einen Wirkungsgradprozentsatz zu ermitteln. Ein Bereich von 60 % bis 80 % ist wünschenswert.
Diese Nummern sind bei Verkäufern nicht ohne weiteres erhältlich, aber ein Käufer kann diese Informationen anfordern. Weitere Auswahlfaktoren basieren auf der gewünschten Anwendung, dem Standort/der Position des Kollektors und den typischen Sonneneinstrahlungsbedingungen. Der Benutzer muss den verfügbaren Platz ausmessen, um zu entscheiden, wie groß und wie viele Einheiten installiert werden können.
Bitte beachten Sie, dass sich Solarkollektoren von Solarzellenmodulen oder Photovoltaikmodulen unterscheiden, die eine Reihe von Photovoltaikzellen (PV) verwenden, die Elektronen anregen. Diese angeregten Elektronen werden dann durch einen Stromkreis geleitet, um Gleichstrom zu erzeugen, der direkt zur Stromversorgung von Geräten verwendet oder zur späteren Verwendung in Batterien gespeichert werden kann.
Flachkollektoren
Flachkollektoren sind eine sehr verbreitete Wahl für solarthermische Kollektoren, da ihr Flachpaneel auf schrägen Dächern angebracht werden kann, ohne dass ein unebenes Profil entsteht.
Flachkollektoren bestehen aus:
- Ein flaches Panel mit einer vorderen Absorberplatte, dunkel getönt für beste Wärmeabsorption.
- Eine durchsichtige Schutzhülle, die das Sonnenlicht bis zur Absorberplatte durchdringen lässt. Diese sind in der Regel nicht reflektierend und können spezielle Materialien wie gehärtetes Kalknatronglas enthalten.
- Ein Zirkulationssystem aus Kupferrohren, das eine Flüssigkeit durch die Platte zirkulieren lässt, um Wärme von der Platte abzuführen und zu absorbieren. In heißen Klimazonen ist diese Flüssigkeit normalerweise Wasser, in kalten Klimazonen kann es sich dabei um eine Frostschutzmischung handeln. Wenn anstelle von Wasser eine frostschutzähnliche Flüssigkeit verwendet wird, wird die gesammelte Wärme an den Warmwasserspeicher übertragen, um das Wasser zu erhitzen.
- Isolierung rund um die Platte, um Wärmeverluste zu reduzieren.
Vakuumröhren-Solarkollektoren
Vakuumröhren-Solarkollektoren sind weltweit die beliebtesten Arten von Solarthermiekollektoren. Diese Kollektoren verwenden parallel angeordnete Glasröhren mit zwei ineinander liegenden Glasröhrenschichten. Zwischen den beiden Glasröhren entsteht ein Vakuum, das den Wärmeverlust reduziert. Im Inneren des Innenrohrs befindet sich ein absorbierendes Medium, das Wärme aufnimmt und an das Wassersystem überträgt.
Vakuumröhrensysteme absorbieren und speichern die Wärme der Sonnenenergie hocheffizient und sind im Allgemeinen effizienter als Flachkollektoren.
Andere Arten von Solarkollektoren
Parabolische solarthermische Kollektoren
Parabolkollektoren sind solarthermische Kollektoren, die mithilfe eines polierten Metallspiegels, der in einer Wannen- oder Schalenform angeordnet ist, die Sonnenstrahlen direkt auf einen zu erwärmenden Punkt fokussieren.
Parabolrinnen-Solarkollektoren sind entlang einer Ebene gekrümmt, um die Sonnenenergie auf ein Rohr zu bündeln, das in der Mitte der Wanne verläuft. Die Flüssigkeit in der Röhre wird durch die fokussierten Strahlen erhitzt und dann durch Rohrleitungen als Wärmequelle genutzt. Im obigen Beispiel berechnet der Verkäufer die Preise pro Quadratmeter und liegt je nach Bestellmenge zwischen 3 US-Dollar pro Quadratmeter und 6 US-Dollar pro Quadratmeter.
Parabolrinnen sind ortsfest, auf den optimalen Sonneneinstrahlungspunkt ausgerichtet und benötigen in Längsrichtung Platz für das Array. Sie werden in der Regel nicht für den Heimgebrauch gekauft, sondern eher für landwirtschaftliche Betriebe und andere kommerzielle Zwecke eingesetzt.
Parabolische Sonnenkollektoren haben, wie der Name schon sagt, die Form einer Schale und verwenden eine polierte Spiegeloberfläche, um die Sonne auf einen einzigen Punkt vor der Schale zu fokussieren. Sie werden typischerweise zum Erhitzen und Kochen von Wasser verwendet, wie im obigen Beispiel, das einen Wasserkocher zeigt, der im Mittelpunkt des Gerichts steht.
Bei diesen Kollektoren ist die Hauptauswahl für den Käufer die Größe der Parabolschüssel, wobei das obige Beispiel eine Schüssel mit 1.5 m Durchmesser zeigt, die für etwa 23 US-Dollar verkauft wird. Diese Modelle werden als beschrieben Solarkocher für die Küche, müssten aber dort platziert werden, wo sie ausreichend Sonnenlicht bekommen. Sie sind klein genug, um leicht bewegt zu werden, und können für den Ad-hoc-Einsatz schnell zusammengebaut werden.
Fortgeschrittenere Modelle verwenden eine Schüssel mit fester Basis, verfügen jedoch über ein Tracking-System, um die Schüssel so zu drehen und zu neigen, dass sie dem Lauf der Sonne folgt. Diese Modelle sind keine einfachen Kochgeschirre, sondern sammeln und leiten die gesammelte Wärme.
Unglasierte Wassersammler und Luftsammler
Diese Solarkollektoren verwenden einen Absorber wie Flachkollektoren, jedoch ohne verglaste Abdeckung. Dabei handelt es sich um vereinfachte Methoden zur Wärmegewinnung für Wasser oder zur Weiterleitung erwärmter Luft in ein Wohn- oder Gewerbegebäude.
Abschließende Gedanken
Solarthermische Kollektoren erfreuen sich zunehmender Beliebtheit bei der Anschaffung im privaten und gewerblichen Bereich. Diese Systeme sind günstig in der Anschaffung und Installation und nutzen die leicht verfügbare erneuerbare Energiequelle Sonne. Sie nutzen Sonnenenergie direkt aus dem Sonnenlicht und leiten diese Energie entweder direkt zur Erwärmung von Wasser, Luft oder sogar Lebensmitteln oder leiten die Energie an ein Wärmesammelmedium, das dann in Heizsystemen verwendet wird.
Für die häufigste Verwendung von Heizwasser für den häuslichen Gebrauch, für Bäder, Duschen und die Beheizung von Schwimmbädern sind die Hauptauswahl Solarthermie-Flachkollektoren oder Vakuumröhren-Solarthermiekollektoren.
Da die Vakuumröhrentechnologie einen Vakuumraum nutzt, um die Wärmeerfassung zu verbessern und Strahlungswärmeverluste zu reduzieren, gelten sie als effizienter als Flachkollektoren. Sie erwärmen sich schneller auf eine höhere Temperatur und speichern die Wärme effizienter. Im Vergleich dazu kosten sie zwar mehr als Flachkollektoren, aber auf Dollarbasis pro thermischer Einheit kann man davon ausgehen, dass sie sehr wettbewerbsfähig sind.
Potenzielle Käufer möchten je nach Bedarf auch andere verfügbare Optionen wie Parabolsolarkollektoren oder vereinfachte Luftkollektoren erkunden. Weitere Informationen zur großen Auswahl an auf dem Markt erhältlichen Solarthermiekollektoren finden Sie im Online-Showroom unter Chovm.com.
