Solfangere er i bruk i et økende antall tyske husholdninger. De absorberer solenergi og omdanner den til varme. Uansett om det brukes til å produsere varmt vann eller for å støtte oppvarming - bruksområdene er forskjellige og et skritt mot bærekraftig levebrød.
Solfangere (solvarme) og solceller (solceller) kan lagre solens energi og konvertere den til varme (solvarme) eller elektrisitet (solceller). Dette er en stor prestasjon, fordi stjernen i sentrum av solsystemet er en enorm energikilde: Hver dag rammer jorden rundt 1,8 x 1014 kilowatt. Vi mennesker trenger ikke engang så mye energi - en energiuttak på 1010 kilowatt dekker allerede globale krav, og vi får rundt 10 000 ganger mer energi hver dag.
Selv om bruken av solenergi begynte i antikken og forløperen til dagens solfangere ble oppfunnet på 1800-tallet, begynte den virkelige bruken av termisk solteknologi i Europa først i tiden for oljekrisen i 1973. På den tiden ble det søkt etter alternativer til fyringsolje, slik at bare noen få år så kom de første solcellepanelene på markedet. De fleste av dem var for dyre og teknisk upålitelige.
Men mye har skjedd de siste 45 årene. Solfangere kan nå finnes på mange hustak, og de er en god måte å generere ekstra varme på.
Takket være sitt diskrete utseende er solfangere nå egnet for enhver arkitektonisk løsning. Takintegrasjonen har bevist seg gjennom mange år og gir beskyttelse mot vind og vær.
Struktur og funksjon av solfangeren
For å bruke solens energi til oppvarming av vann eller til oppvarming, kreves et solvarmesystem. Men vær forsiktig: en annen varmegenerator er alltid nødvendig, fordi energien som genereres av solvarmesystemet ikke er tilstrekkelig, spesielt om vinteren. Dyrt, men eneste alternativ: Du sparer solvarmen med store tanker for vinteren.
Hjertet i et solsystem er samleren. Inne er det en absorber som fanger opp solstråling og varmes opp i prosessen. Dette skaper varme, som igjen overføres til et varmeoverføringsmedium. Varmeoverføringsmediet er en væske (solvæske), vanligvis bestående av vann og propylenglykol. Hovedformålet med propylenglykol er å forhindre at vannet fryser om vinteren og for varmt om sommeren. Den oppvarmede væsken pumpes gjennom rørene gjennom absorberen og deretter inn i solcellebeholderen. Det meste av tiden er absorberen isolert på siden og under for å forhindre varmetap.
Typer solcellepaneler
Avhengig av installasjonsplass og budsjett, kan du velge mellom to grunnleggende modeller: flatplatesamleren og røropsamleren.
Flat platesamler
- absorber
Flatplatesamleren brukes veldig ofte. Den inneholder en flat, kontinuerlig absorberer, for eksempel laget av svertet metall, på baksiden som vannrørene er festet slik at de leder varme. Hvor mange solstråler som absorberes av absorbatoren, avhenger av materialet, formen, rørarrangementet og belegget. Panelene absorberer solstrålene best når materialet er så svart, tynt og varmeledende som mulig.
- Varmeoverføringsmedium
Det sirkulerende vannet er beriket med frostvæske som propylen eller etylenglykol, slik at frysetemperaturen ikke sprekker rørene. Tilsetningsstoffer bør imidlertid være miljønøytrale.
- Samlerhus
Absorbenten hviler i en tett lukket boks som holder fuktighet og støv borte. Huset må være laget av korrosjonsbestandig materiale.
- Isolasjonslag
Huset er foret med et lett, men sterkt materiale. Den må ha en lav U-verdi og tåle de høye temperaturene i samleren. Hardskumplater i forbindelse med mineralullsmatter, men også sau og steinull er utbredt. Vær forsiktig med utgassing av ingredienser: De danner et bunnfall på innsiden av glasset og reduserer forekomsten av lys.
- Glassdekselet
Samlerboksen er dekket med en glassplate. Den såkalte overføringsgraden er viktig for valget av glasset. Det indikerer hvor mye lysstråling glasset slipper igjennom. Glasset skal nå en verdi på 0,9. For dette formål brukes herdet glass som har lite jern. Det er vanligvis strukturert slik at det ikke blender. I en årrekke har det vært antireflekterende briller som har høyere permeabilitet enn strukturerte briller. Imidlertid koster de litt mer.
Vakuumrørsamler
Vakuumrørsamlerne består av et stort antall vakuumrør omgitt av metallreflektorer. Sollyset reflekteres dermed av reflektorene inn i røret. Disse inneholder en mørk absorber. Fordi rørene er evakuert, minimeres varmetapet. I tillegg oppstår høyere temperaturer på et mindre område. Samleren fungerer effektivt selv i diffust sollys. Rørsamlere genererer for eksempel like mye varmt vann på 3,5 kvadratmeter som flate platesamlere på et område på fem kvadratmeter. Om sommeren er dette nesten helt nok til å varme opp vannet til en familie på fire. I løpet av et år blir 60 prosent av familiens varmtvannsbehov dekket. Ulempe: Rørsamleren koster dobbelt så mye som en flat platesamler.
Når det gjelder rørsamlere, bør det bemerkes at det er to forskjellige typer som vi vil introdusere nedenfor:
- Varmeledningsprinsipp
Hvert lukket rør danner en lukket krets. Solstrålene som treffer absorberen i røret får en spesiell væske til å fordampe. På toppen av røret kjøler dampen seg ned på en varmevekslerblokk. Dampen blir flytende igjen. Væsken i røret strømmer ned igjen - fordampningen starter igjen. Varmen som frigjøres i prosessen varmer opp sirkulasjonsfluidet som strømmer forbi varmeveksleren. Varmeledningssystemet krever en minimum hellingsvinkel på rundt 30 prosent for at kretsen skal fungere.
- Rør med direkte flyt
Med dette systemet varmer solen direkte opp varmeoverføringsvæsken i absorberrøret midt i røret. Varmeoverføringsmediet går gjennom flere rør. En stor fordel med dette systemet er at rørene kan monteres vertikalt og horisontalt.
Vakuumrørsamlere leverer optimale energiutbytter selv når det er lite solstråling og i den kalde årstiden.
Hvilke forhold avhenger avkastningen?
Den årlige avkastningen til en solfanger er avhengig av flere faktorer:
- Klimatiske forhold: Det kan være store forskjeller mellom individuelle steder i Tyskland. Det er lokasjoner med over 1000 kilowattimer per kvadratmeter per år og steder med mindre enn 900 kilowattimer per kvadratmeter per år.
- Orienteringen: den beste er en orientering mot sør og en hellingsvinkel på rundt 45 grader.
- Skygger fra andre bygninger eller trær.
- Forurensning: Regn og snø fører vanligvis med seg en stor del av skitten. Det er best å bruke milde vaskemidler og en myk børste mot vanskelige flekker. Unngå å bruke høytrykksrengjøringsmidler.
Størrelsen på samlerne for oppvarming av vann
Alle som bruker flate platesamlere trenger 1,5 kvadratmeter samleflate per person i husstanden for å varme opp vannet. For kraftigere rørsamlere er det tilstrekkelig med 1 kvadratmeter per hode. Tommelfingerregel for størrelsen på vannlagertanken: Beregn 40 liter 45 grader Celsius varmt vann per person og dagtider 2. En husholdning med 4 personer kan klare seg med 6 kvadratmeter flate eller 4 kvadratmeter rørsamlere og en lagringstank med 300 liter. Kostnad: rundt 3.500 euro.
Oppvarming med solvarme
For å bruke solvarme til romoppvarming, beregne 3 til 4 kvadratmeter samlerareal per person i godt isolerte hus. Oppbevaringstanken skal holde rundt 60 liter per kvadratmeter samleoverflate, litt større for rørsamlere. Kostnad: fra rundt 6000 euro. I et godt isolert hus kan solvarmesystemet gi opptil 25 prosent av energien til oppvarming og varmt vann.
Effekt av snø
Når solcellepanelene er dekket av snø, gir de vanligvis ikke lenger noe utbytte. Ofte er det uansett ingen avkastning i disse dager uansett, fordi solstrålingen vanligvis er for lav.
Med rørsamlere er det imidlertid fortsatt mulig å gi et godt utbytte på klare, kalde dager, så det kan være nyttig å fjerne snøen.
Hvis solfangeren er dekket av snø, absorberer den vanligvis ikke noe sollys og kan derfor ikke lagre energi i form av varme.
Effektiviteten til solfangere og solceller i sammenligning
Hva mer er - solfangere eller solceller? Erfaringen har vist at solfangere er betydelig mer effektive enn solcellemoduler. Solfangere oppnår effektivitet på rundt 90 prosent, med varmetap på i underkant av 50 prosent. Dette er imidlertid fortsatt bedre enn effektiviteten til et solcelleanlegg med en effektivitet på bare 20 prosent. Årsaken til dette er at sollys dekker et bredt spekter. Enhver form for stråling kan omdannes til varme. Imidlertid kan solcelleanlegg bare konvertere en liten del av strålingen til elektrisitet.
