Der Sonnenkollektor ist das Herzstück einer thermischen Solaranlage . Sein wichtigstes Element ist der Solarabsorber: Das Element, das die auftreffende Sonnenstrahlung durch Absorption in thermische Energie umwandelt.
Der Absorber eines Solarkollektors ist die bestrahlte Fläche, auf die das Sonnenlicht auftrifft und die durch diese Energie erwärmt wird. In einem modernen Solarkollektor befindet sich der Absorber unter der lichtdurchlässigen Glasabdeckung. Der Absorber wird von Solarflüssigkeit durchströmt, die die Wärmeenergie aufnimmt und an die Verbrauchsstelle weiterleitet.
Aufbau und Funktion eines Solarabsorbers
Die einfachste Bauform eines Solarabsorbers ist ein wassergefüllter Behälter, vorzugsweise mit dunkler Oberfläche. Er wird von der Sonne bestrahlt und die Flüssigkeit im Inneren direkt erwärmt. Das einfachste Beispiel ist ein Wasserschlauch, der im Sommer im Gras liegt. Ähnlich funktionieren Schwimmbadabsorber oder Thermosiphonanlagen mit offenem Wasserkreislauf. Letztere finden in südlichen Ländern weite Verbreitung. In einem modernen Solarkollektor dient als Absorber eine dunkel gefärbte Schicht aus gut wärmeleitendem Aluminium oder Kupfer. Als Solarflüssigkeit kommt eine unbedenkliche Wasser/Glycol-Mischung, Öl oder Sole zum Einsatz. Sie zirkuliert in flächig fest verbundenen Röhren, die eine Wärmeträgerflüssigkeit führen. Hydraulisch getrennt garantieren diese Anlagen hygienische Wasserqualität und funktionieren auch bei Temperaturen unter Null.
Wärmeverluste verhindern
Der dunkel gefärbte Absorber nimmt fast das gesamte Spektrum des Lichts auf und wandelt die Lichtenergie in Wärme um. Diese soll möglichst komplett an die durchströmende Flüssigkeit des Primärkreislaufs abgegeben werden. Allerdings strahlt der Absorber im erwärmten Zustand auch Energie ab.
Eine wellenlängenselektive Absorberbeschichtung ermöglicht eine hohe Ausbeute und reduziert zugleich sehr stark die infraroten Emissionen . Die Glasabdeckung vermindert ebenfalls die Wärmeabstrahlung. Flachkollektoren sind allseitig gedämmt, um möglichst wenig der Wärmeausbeute zu verlieren. Vakuumröhren unterbinden die Konvektionsverluste durch zirkulierendes Gas vollständig. Diese Bauweise ist effizienter, aber auch kostspieliger.