Teil 1: Qualitätsanforderungen an Solarkollektoren, Zertifikate für Solarkollektoren
Teil 2: Flachkollektor oder eventuell doch ein Röhrenkollektor?
Teil 3: Zur Marktentwicklung der Kollektortypen, Zusammenfassung der wichtigsten Punkte
Hilfreiche Quellen
Teil 2: Flachkollektor oder eventuell doch ein Röhrenkollektor?
Teil 3: Zur Marktentwicklung der Kollektortypen, Zusammenfassung der wichtigsten Punkte
Hilfreiche Quellen
Teil 1: Qualitätsanforderungen an Solarkollektoren, Zertifikate für Solarkollektoren 
Kurzbeschreibung: Ein Endkunde wählt üblicherweise nicht einen bestimmten Kollektor, sondern einen Gesamtsystemhersteller, oft über den Installateur/Haustechniker vorgegeben bzw. empfohlen. Mittlerweile unterscheiden sich geprüfte, am Markt verfügbare Kollektoren nicht mehr relevant. Wesentliche Prüfzertifikate sind das österreichspezifische "Austria Solar Gütesiegel", sowie auf internationaler Ebene das "Solar Keymark". Beispielhaft werden zwei wichtige Prüfkriterien für Kollektoren angeführt, die Temperaturbeständigkeit sowie Stabilität bei mechanischer Belastung. Auswahl von Solarkollektoren Eine Serie in drei Teilen
Teil 1: Qualitätsanforderungen an Solarkollektoren, Zertifikate für Solarkollektoren
In diesem Beitrag sollen folgende Fragen behandelt werden:
1. Welche sind relevante Qualitätsanforderungen an Solarkollektoren? Welche Zertifikate gibt es?
2. Flachkollektor oder Röhrenkollektor - welchen Kollektortyp soll ich wählen?
Zunächst zur Frage, inwieweit die Wahl eines Kollektors überhaupt für wen interessant bzw. relevant ist. Wer kommt in die Situation, einen Kollektor auswählen zu müssen?
Dazu Doris Hammermüller, Energieberaterin und ehemalige Geschäftsführerin des Verbandes Austria Solar:
Doris Hammermüller:
In Wirklichkeit werde ich sowieso keinen Kollektor auswählen. Ich wähle einen Installateur, oder ich wähle eine Anbieterfirma, und dann nennt mir diese Anbieterfirma den Installateur, und ich muss mir eigentlich das wählen, wo ich mich als Kundin am besten aufgehoben fühle, weil wir haben eh schon viel darüber geredet: Das größte und schwierigste Thema ist die ganze Integration, und da muss ich jemanden finden, der in der Lage ist, meine Bedürfnisse umzusetzen und einzubauen, und nach dem wähle ich und das Produkt, das diese Firma nutzt, das nutze ich dann auch. Das ist sicher das wichtigste Kriterium, um hohe Qualität zu kriegen. Die Hardware, da gibt es die Probleme eigentlich nicht. Die Hardware funktioniert überall, die ist überall geprüft und die hat alle ihre normalen Parameter, die sie braucht um zu funktionieren. Aber dass das Ganze als System funktioniert, das ist die Leistung von denen, die es einbauen in Wirklichkeit. Die können das umsetzen, was die Planer ihnen sagen, oder es gibt gar keine Planung und sie setzen das um, was sie sich selbst denken, aber das muss top funktionieren.
Der Endkunde selbst wird also in der Regel den Solarkollektor nicht auswählen und sich mit Details von technischen Spezifikationen und Prüfanforderungen befassen. Der Professionist sollte aber einen Überblick darüber haben, welche Anforderungen an hochwertige Kollektoren gestellt werden. Unabhängig von der konkreten Wahl des Kollektors ist wichtig, dass ein Kollektor ein Zertifikat aufweisen kann, um ein Mindestqualitätsniveau sicherzustellen. Es gibt dazu zwei wichtige Zertifikate, ein österreichisches und ein europäisches.In Wirklichkeit werde ich sowieso keinen Kollektor auswählen. Ich wähle einen Installateur, oder ich wähle eine Anbieterfirma, und dann nennt mir diese Anbieterfirma den Installateur, und ich muss mir eigentlich das wählen, wo ich mich als Kundin am besten aufgehoben fühle, weil wir haben eh schon viel darüber geredet: Das größte und schwierigste Thema ist die ganze Integration, und da muss ich jemanden finden, der in der Lage ist, meine Bedürfnisse umzusetzen und einzubauen, und nach dem wähle ich und das Produkt, das diese Firma nutzt, das nutze ich dann auch. Das ist sicher das wichtigste Kriterium, um hohe Qualität zu kriegen. Die Hardware, da gibt es die Probleme eigentlich nicht. Die Hardware funktioniert überall, die ist überall geprüft und die hat alle ihre normalen Parameter, die sie braucht um zu funktionieren. Aber dass das Ganze als System funktioniert, das ist die Leistung von denen, die es einbauen in Wirklichkeit. Die können das umsetzen, was die Planer ihnen sagen, oder es gibt gar keine Planung und sie setzen das um, was sie sich selbst denken, aber das muss top funktionieren.
Zunächst zum österreichischen Zertifikat: Österreich zählt trotz seiner kleinen Größe zu den führenden Kollektorherstellern Europas. Es gibt auch ein eigenes, österreichisches Gütesiegel, das Austria Solar Gütesiegel.
Doris Hammermüller:
Es gibt in Österreich das Austria Solar Gütesiegel, wo die wichtigsten Hersteller sich selbst einer sehr hohen Norm unterziehen, einem sehr hohen Standard unterziehen. Also das Austria Solar Gütesiegel ist in Österreich sicher vom Level her das höchste, dann gibt es das Solar Keymark, das international akzeptiert und angewandt ist und in dem Bereich sind aber eh fast alle Kollektoren, die am europäischen Markt sind. Es kommt manchmal auch etwas aus dem Asien, was da nicht reinpasst aber selbst die ziehen dann zumindest bis zum Solar Keymark irgendwann einmal nach, weil sie sonst auf dem europäischen Markt keine Chance haben. Aber Austria Solar Gütesiegel für die Topprodukte, und das Solar Keymark ist europaweit anerkannt.
Das zweite Zertifikat, jenes auf internationaler Ebene, ist das Solar Keymark. Ein Solar Keymark Zertifikat soll durch eine externe Prüfung gewährleisten, dass die einschlägigen Normen für Solarkollektoren für das jeweilige Produkt erfüllt werden. Geprüft werden Solarkollektoren in Europa in mehreren akkreditierten Prüfinstituten. Auch Österreich hat zwei derartiger Institute, das Austrian Institute of Technology in Wien, vormals als Arsenal Research bekannt sowie das Austria Solar Innovation Center (ASiC) in Wels. Ein wichtiger Teil der Prüfung ist die Leistungsprüfung, also wieviel Strahlung vom Kollektor in nutzbare Wärme umgewandelt wird. Zusammenfassende Datenblätter der Prüfung, in denen man vor allem die Ergebnisse der Leistungsprüfung ablesen kann, können frei von der Website downgeloadet werden. Geprüft werden übrigens nicht nur die Kollektoren selbst, sondern auch die Produktionsstätten. Ungefähr zwei Drittel aller in Europa verkauften Kollektoren tragen das Solar Keymark Siegel.Es gibt in Österreich das Austria Solar Gütesiegel, wo die wichtigsten Hersteller sich selbst einer sehr hohen Norm unterziehen, einem sehr hohen Standard unterziehen. Also das Austria Solar Gütesiegel ist in Österreich sicher vom Level her das höchste, dann gibt es das Solar Keymark, das international akzeptiert und angewandt ist und in dem Bereich sind aber eh fast alle Kollektoren, die am europäischen Markt sind. Es kommt manchmal auch etwas aus dem Asien, was da nicht reinpasst aber selbst die ziehen dann zumindest bis zum Solar Keymark irgendwann einmal nach, weil sie sonst auf dem europäischen Markt keine Chance haben. Aber Austria Solar Gütesiegel für die Topprodukte, und das Solar Keymark ist europaweit anerkannt.
Auf welche qualitativen Grundanforderungen an Kollektoren hat man sich im Laufe der Jahrzehnte geeinigt? Wie für alles Mögliche gibt es natürlich auch für Solarkollektoren eine europäische Norm, die EN 12975-1, mit dem Titel "Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile - Kollektoren".
In den sieben Kernseiten der Norm wird unter anderem die Überprüfung folgender Kriterien gefordert, anhand derer man sich auch ausmalen kann, welche Schäden an Kollektoren entstehen können, wenn diese Kriterien, z. B. bei nicht zertifizierten Produkten nicht erfüllt sind.
Dabei geht es im Grunde darum, dass der Kollektor definierte thermische und mechanische Belastungen aushalten muss.
Überdies wird seine thermische Leistungsfähigkeit beurteilt, also wieviel Nutzwärme er bei definierten Umweltbedingungen abgibt bzw. welche Wärmeverluste er aufweist. Bei den gezielten thermischen und mechanischen Belastungen steht der Kollektor gleichzeitig unter genauer Beobachtung. Innerhalb der Prüfbandbreiten darf nichts am Kollektor undicht werden, und natürlich schon gar nichts brechen. Bei Vakuumkollektoren ist auch der Druckverlust des Vakuums ein Thema. Was die Untersuchung der Temperaturbeständigkeit betrifft, geht es zunächst um die Hochtemperaturbeständigkeit. Z. B. können im Falle der Stagnation des Systems Kollektortemperaturen um die 200 Grad Celsius erreicht werden.
In diesem Zusammenhang steht auch die Ermittlung der sogenannten Stillstandstemperatur, also jener Temperatur, die der Kollektor erreicht, wenn die Sonne auf den Kollektor scheint, aber die Wärme nicht mehr abtransportiert werden kann, weil der Speicher schon vollbeladen ist. Ein Betriebszustand also, indem vom Kollektor keine Wärme mehr an das System selbst abgegeben kann.
Solche Stagnationszustände werden übrigens in einer konkreten Anlage umso wahrscheinlicher erreicht, je größer die Kollektorfläche im Verhältnis zum Speichervolumen ist. Vorsicht also bei Überdimensionierung einer Anlage! Aber auch tiefe Temperaturen können in unseren Breiten relevant sein, daher wird der Kollektor auch auf Frostbeständigkeit geprüft. Es geht aber nicht nur um absolute Temperaturen, wichtig ist auch die Widerstandsfestigkeit gegen Temperaturänderungen, nämlich gegen schnelle äußere oder innere Temperaturwechsel, also das Aushalten eines Temperaturschocks wie v. a. durch plötzliches Abkühlen, denn gerade dann können nämlich erhebliche thermische Materialspannungen auftreten.
Und, abgesehen von Temperaturschocks - welche mechanischen Tests haben sich die Autoren der europäischen Norm einfallen lassen? Inwieweit ist ein Testen der mechanischen Belastbarkeit relevant?
Zum Beispiel kann sich ein Dach mit der Zeit auch verbiegen, und die auf Schienen montierten Kollektoren können so unter mechanische Spannung geraten. Es wird aber auch nicht darauf vergessen, dass der Kollektor mit Flüssigkeit gefüllt ist und von dort Gefahr ausgehen kann. Konsequent wird daher auch die Stabilität des Kollektors bei erhöhtem Innendruck des Absorbers getestet. Dieser Druck der Sole ist bereits beim Befüllen der Anlage wichtig und kann sich natürlich bei den unterschiedlichen Betriebszuständen, wie eben bei der Stagnation, verändern. Kollektoren mit Abdeckung müssen auch gegen eindringendes Regenwasser geprüft sein.
Wenn wir einmal davon ausgehen, dass ein Kollektor über das eine oder das andere Zertifizikat verfügt, gibt es innerhalb der zertifizierten Kollektoren noch relevante Unterschiede?
Doris Hammermüller:
Nein, die haben sich extrem stark angenähert. Es gibt einen großen Kostendruck, und man kann da auch nicht Qualität so deutlich darstellen, das geht sich einfach auch finanziell nicht aus. Die sind alle auf einem ganz ganz ähnlichen Niveau.
Nein, die haben sich extrem stark angenähert. Es gibt einen großen Kostendruck, und man kann da auch nicht Qualität so deutlich darstellen, das geht sich einfach auch finanziell nicht aus. Die sind alle auf einem ganz ganz ähnlichen Niveau.
Teil 2: Flachkollektor oder eventuell doch ein Röhrenkollektor?
Kurzbeschreibung: Am österreichischen Markt dominieren Flachkollektoren, der Anteil von Vakuumröhrenkollektoren liegt im Bereich weniger Prozente. Der Begriff des Flächenwirkungsgrades und der jeweiligen Bezugsfläche wird beleuchtet (auf welche Fläche wird die solar gewonnene Energie bezogen – auf die gesamte Kollektorfläche, also die "Bruttokollektorfläche" oder nur auf die Absorberfläche.) Der Vakuumröhrenkollektor spielt seinen Effizienzvorteil nur bei höheren Temperaturdifferenzen zwischen der Kollektor- und Umgebungstemperatur aus, also z. B. an sehr kalten Tagen bzw. wenn das Kollektormedium sehr hoch aufgeheizt wird. Um ein Freischwimmbad aufzuheizen ist hingegen der Schwimmbadkollektor am geeignetsten, die teureren Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren hätten hier sogar eine geringere Effizienz. Es kommt daher auf den Einsatzzweck an, welcher Kollektor geeigneter ist. Auswahl von Solarkollektoren - Teil 2: Flachkollektor oder eventuell doch ein Röhrenkollektor?Die weitaus marktdominierende Gruppe in Österreich ist die Gruppe der Flachkollektoren, der Anteil von Vakuumröhrenkollektoren liegt im Bereich weniger Prozente. Vakuumröhrenkollektoren (oder abgekürzt Röhrenkollektoren) sind in Österreich aufgrund dieses Nischendaseins daher in der Regel teurer als Flachkollektoren.
Was zeichnet den Vakuumröhrenkollektor aus? Wenn wir ein Diagramm betrachten, in dem wir nach oben den Wirkungsgrad auftragen und nach rechts die Temperaturdifferenz zwischen Absorber- bzw. Kollektortemperatur und Außentemperatur betrachten, hält ein Vakuumröhrenkollektor, wenn wir nach rechts wandern. "sozusagen am längsten durch", das heißt er liefert auch noch bei höheren Temperaturdifferenzen zwischen der Kollektortemperatur und Außentemperatur, also z. B. an sehr kalten Tagen bzw. wenn das Kollektormedium sehr hoch aufgeheizt wird, mit einem noch akzeptablen Wirkungsgrad Wärme.
Bei den Kennlinien ist zu beachten, auf welche Fläche sie sich beziehen. Dazu Wolfgang Streicher, Universität Innsbruck.
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Zuerst einmal haben diese Kollektoren, die bei uns käuflich erwerblich sind, ein Testinstitut hinter sich, und diese Kennlinien sind in Prüfinstituten gemäß europäischen bzw. mittlerweile internationalen ISO-Normen ermittelt worden und wenn sie ein Solar Keymark haben, dann erreichen sie diese Kennlinien. D.h., man muss sich diese Kennlinien gut anschauen, wichtig ist auch, dass man bei der Kennlinien schaut, auf welche Fläche beziehen sich jetzt diese Kennwerte. D.h.: normalerweise beziehen wir unsere Wirkungsgrade auf die Bruttokollektorfläche. Was ist jetzt das? Die Bruttokollektorfläche ist im Prinzip die Fläche, die ich auf dem Dach brauche, also die Außenabmessungen von meinem Kollektor. Die eigentliche Absorberfläche meines Kollektors ist jetzt im Fall eines Flachkollektors vielleicht um 10 % kleiner, wo es einen Rahmenanteil gibt, und der Kollektor selber ein bisschen Rand zum Rahmen hat, damit er sich thermisch ausdehnen kann.
Bei einem evakuierten Röhrenkollektor mit so einer Doppelglasröhre und dazwischen einem Vakuum ist jetzt die Absorberfläche plötzlich viel viel kleiner als die Bruttokollektorfläche, weil ich hab erstens einmal die Vakuumglasfläche dazwischen ich habe einen Abstand dazwischen, das heißt bezogen auf die Bruttofläche ist einmal der Startwirkungsgrad bei 0 C Temperaturdifferenz von so einem Sydney-Röhrenkollektor viel viel schlechter als von einem Flachkollektor oder einem Schwimmbadkollektor. Wenn ich allerdings einen Röhrenkollektor mit Spiegel dahinter habe und Glasabdeckung, dann kann ich das verbessern, das wird aber wieder aufwändiger. Das ist also der Startwirkungsgrad bei Delta T Null.
Ein Vakuumröhrenkollektor hat also in Relation zur Bruttokollektorfläche eine geringere Absorberfläche und einen geringeren Startwirkungsgrad bei Null Grad Temperaturdifferenz zwischen Kollektortemperatur und Außentemperatur. Mit fortschreitender Temperaturdifferenz holt aber der Röhrenkollektor auf und überholt dann den Schwimmbad- und den Flachkollektor, was den Wirkungsgrad betrifft.Zuerst einmal haben diese Kollektoren, die bei uns käuflich erwerblich sind, ein Testinstitut hinter sich, und diese Kennlinien sind in Prüfinstituten gemäß europäischen bzw. mittlerweile internationalen ISO-Normen ermittelt worden und wenn sie ein Solar Keymark haben, dann erreichen sie diese Kennlinien. D.h., man muss sich diese Kennlinien gut anschauen, wichtig ist auch, dass man bei der Kennlinien schaut, auf welche Fläche beziehen sich jetzt diese Kennwerte. D.h.: normalerweise beziehen wir unsere Wirkungsgrade auf die Bruttokollektorfläche. Was ist jetzt das? Die Bruttokollektorfläche ist im Prinzip die Fläche, die ich auf dem Dach brauche, also die Außenabmessungen von meinem Kollektor. Die eigentliche Absorberfläche meines Kollektors ist jetzt im Fall eines Flachkollektors vielleicht um 10 % kleiner, wo es einen Rahmenanteil gibt, und der Kollektor selber ein bisschen Rand zum Rahmen hat, damit er sich thermisch ausdehnen kann.
Bei einem evakuierten Röhrenkollektor mit so einer Doppelglasröhre und dazwischen einem Vakuum ist jetzt die Absorberfläche plötzlich viel viel kleiner als die Bruttokollektorfläche, weil ich hab erstens einmal die Vakuumglasfläche dazwischen ich habe einen Abstand dazwischen, das heißt bezogen auf die Bruttofläche ist einmal der Startwirkungsgrad bei 0 C Temperaturdifferenz von so einem Sydney-Röhrenkollektor viel viel schlechter als von einem Flachkollektor oder einem Schwimmbadkollektor. Wenn ich allerdings einen Röhrenkollektor mit Spiegel dahinter habe und Glasabdeckung, dann kann ich das verbessern, das wird aber wieder aufwändiger. Das ist also der Startwirkungsgrad bei Delta T Null.
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Dass der Wirkungsgrad bezogen auf die Absorberfläche von einem Vakuumröhrenkollektor viel besser ist, weil er keine konvektiven Verluste hat und keine Leitungsverluste hat oder sehr viel geringer, ist vollkommen klar. Aber der optische Wirkungsgrad ist einmal der geringere, d.h. bei 0C Temperaturdifferenz: wieviel Strahlung kommt überhaupt auf die Absorberfläche. So und dann ist die Frage, wenn die Temperaturdifferenzen immer höher werden, dann hängt es davon ab, wie viele Verluste hat dieser Kollektor. Und da hat natürlich ein Schwimmbadkollektor plötzlich sehr große Verluste, weil er ist nicht gedämmt, der Wind streicht sofort über den Kollektor drüber, über Konvektion verliere ich sehr viel, ich habe auch strahlungsmäßig keine Bremse drinnen, d.h. der ist bei höheren Temperaturen ganz schlecht, hat aber den höchsten Wirkungsgrad bei Null Temperaturdifferenz. Weil ich dann keine Glasabdeckung habe, wo ich was verliere usw.
Dann der Flachkollektor ist natürlich schon viel besser, der hat die Konvektionsbremse mit der Scheibe drinnen, dann eine Wärmedämmung, es ist auch eine Strahlungsbremse, weil langwellige Strahlung vom Kollektor geht nicht durch die Scheibe durch, das ist schon viel besser.
Aber am besten von den Verlusten ist sicherlich der Röhrenkollektor.
Sprecher 1 / 2: Dass der Wirkungsgrad bezogen auf die Absorberfläche von einem Vakuumröhrenkollektor viel besser ist, weil er keine konvektiven Verluste hat und keine Leitungsverluste hat oder sehr viel geringer, ist vollkommen klar. Aber der optische Wirkungsgrad ist einmal der geringere, d.h. bei 0C Temperaturdifferenz: wieviel Strahlung kommt überhaupt auf die Absorberfläche. So und dann ist die Frage, wenn die Temperaturdifferenzen immer höher werden, dann hängt es davon ab, wie viele Verluste hat dieser Kollektor. Und da hat natürlich ein Schwimmbadkollektor plötzlich sehr große Verluste, weil er ist nicht gedämmt, der Wind streicht sofort über den Kollektor drüber, über Konvektion verliere ich sehr viel, ich habe auch strahlungsmäßig keine Bremse drinnen, d.h. der ist bei höheren Temperaturen ganz schlecht, hat aber den höchsten Wirkungsgrad bei Null Temperaturdifferenz. Weil ich dann keine Glasabdeckung habe, wo ich was verliere usw.
Dann der Flachkollektor ist natürlich schon viel besser, der hat die Konvektionsbremse mit der Scheibe drinnen, dann eine Wärmedämmung, es ist auch eine Strahlungsbremse, weil langwellige Strahlung vom Kollektor geht nicht durch die Scheibe durch, das ist schon viel besser.
Aber am besten von den Verlusten ist sicherlich der Röhrenkollektor.
Aufgrund dieser unterschiedlichen Charakteristik der Kollektortypen, gilt es den passenden Kollektor für den jeweiligen Einsatzzweck auszuwählen.
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Ob jetzt in einem System welcher Kollektor sich am besten darstellt, hängt davon ab, wie oft wird der Kollektor mit welchen Temperaturdifferenzen gegenüber der Umgebung betrieben. Und wenn ich jetzt zu einem Schwimmbadkollektor gehe, dann wird der meistens betrieben sogar mit tieferen Temperaturen als die Umgebung, weil wenn das Schwimmbad frisch eingelassen ist, dann ist es draußen sogar wärmer oder auch tagsüber im Sommer, wenn der Kollektor fährt, ist es meistens oder oft auch draußen wärmer als das Schwimmbad. D.h. der fährt sogar mit negativen Temperaturdifferenzen und kriegt auch noch über Konvektion und Leitung Wärme in den Kollektor hinein und verliert nicht. D.h. wenn der eine Dämmung hätte und eine Glasscheibe hätte, wäre das kontraproduktiv, weil dann wäre er ja gedämmt. Und er fährt sehr selten mit höheren Temperaturdifferenzen. D.h. für ein Schwimmbad ist der Schwimmbadkollektor der mit dem besten Wirkungsgrad, viel besser noch als ein Flachkollektor und viel besser als ein Röhrenkollektor.
Wenn ich zur Brauchwasserbereitung gehe nur im Sommer und im Winter eher weniger mache, dann haben wir draußen 20 C 25 C, wenn die Sonne scheint vielleicht nur 15C, wir wollen 50 produzieren, d.h. wir haben ein Delta T von 40 C vielleicht und d.h., das ist kein sehr großes Delta T, und jetzt ist die Frage: Ist der Flachkollektor besser als der Röhrenkollektor? Jetzt müsste man sich die Kennlinien anschauen: Der Startwirkunggrad vom Röhrenkollektor ist schlechter, d.h. erst ab einer bestimmten Temperaturdifferenz fängt dieser Röhrenkollektor an besser zu werden als der Flachkollektor. Und nachdem wir bei der Brauchwasserbereitung im Sommer meistens unter dieser Temperaturdifferenz sind, macht dort ein Röhrenkollektor keinen Sinn, weil er wieder einen schlechteren Wirkungsgrad hat. Ob jetzt in einem System welcher Kollektor sich am besten darstellt, hängt davon ab, wie oft wird der Kollektor mit welchen Temperaturdifferenzen gegenüber der Umgebung betrieben. Und wenn ich jetzt zu einem Schwimmbadkollektor gehe, dann wird der meistens betrieben sogar mit tieferen Temperaturen als die Umgebung, weil wenn das Schwimmbad frisch eingelassen ist, dann ist es draußen sogar wärmer oder auch tagsüber im Sommer, wenn der Kollektor fährt, ist es meistens oder oft auch draußen wärmer als das Schwimmbad. D.h. der fährt sogar mit negativen Temperaturdifferenzen und kriegt auch noch über Konvektion und Leitung Wärme in den Kollektor hinein und verliert nicht. D.h. wenn der eine Dämmung hätte und eine Glasscheibe hätte, wäre das kontraproduktiv, weil dann wäre er ja gedämmt. Und er fährt sehr selten mit höheren Temperaturdifferenzen. D.h. für ein Schwimmbad ist der Schwimmbadkollektor der mit dem besten Wirkungsgrad, viel besser noch als ein Flachkollektor und viel besser als ein Röhrenkollektor.
Erst wenn wir in die Raumheizung gehen oder die Hochtemperaturprozesswärme oder in die Mitteltemperaturprozesswärme, dann machen diese Röhrenkollektor natürlich Sinn. Vollkommen klar, weil dann sind wir quasi in einem Bereich, wo die geringeren Verluste den schlechteren Startwert bei weitem wettmachen. D.h. das hängt immer sehr stark von der Anwendung ab.
Der dritte Punkt ist, dass Röhrenkollektoren in Österreich bisher immer wesentlich teurer waren als Flachkollektoren, nur das Argument zählt heute nicht mehr, weil chinesische Röhrenkollektoren sind mittlerweile sehr billig. D.h. die werden sogar billiger als Flachkollektoren hergestellt, d.h. da kann sich sehr wohl auch in Österreich noch etwas verschieben, wir sind hier allerdings klassischerweise mit einem Flachkollektor verbunden, weil den auch unsere Hersteller herstellen und was weiß ich alles. Also auch da würde ich es nicht ganz so streng sehen, aber man sollte sich einfach technisch anschauen, was kostet es, was bringt es über das Jahr, und auch das lässt sich natürlich mit den Simulationsprogrammen hervorragend herausfinden.
Warum sind Vakuumröhrenkollektoren in China so billig?
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Ja, Glas ist billig, Glas zu schweißen ist relativ billig ich habe keinen Kupferpreis dahinter ich habe sehr vieles nicht, was ein Flachkollektor an Kosten hat, das heißt, wenn ich eine Massenproduktion mache, ist ein Röhrenkollektor eigentlich billig herzustellen. Es ist die Frage, ob jetzt die billigsten Röhrenkollektoren auch auf Dauer das Vakuum halten. Das ist dann eine zweite Frage. Es ist also einmal die Qualität. Ein hochwertiger Röhrenkollektor ist sicher auch nicht so billig wie der billigste, den ich aus China kriegen kann. Deshalb auch hier wieder Solar Keymark und auch chinesische Kollektoren, die ein Solar Keymark mit beschleunigten Alterungstests und was weiß ich alles hinter sich haben und natürlich Hageltests usw., die sollten eigentlich die Qualität auch aufweisen. Und es gibt aus China alle Qualitäten zu kaufen, auch sehr sehr gute nämlich.
Ja, Glas ist billig, Glas zu schweißen ist relativ billig ich habe keinen Kupferpreis dahinter ich habe sehr vieles nicht, was ein Flachkollektor an Kosten hat, das heißt, wenn ich eine Massenproduktion mache, ist ein Röhrenkollektor eigentlich billig herzustellen. Es ist die Frage, ob jetzt die billigsten Röhrenkollektoren auch auf Dauer das Vakuum halten. Das ist dann eine zweite Frage. Es ist also einmal die Qualität. Ein hochwertiger Röhrenkollektor ist sicher auch nicht so billig wie der billigste, den ich aus China kriegen kann. Deshalb auch hier wieder Solar Keymark und auch chinesische Kollektoren, die ein Solar Keymark mit beschleunigten Alterungstests und was weiß ich alles hinter sich haben und natürlich Hageltests usw., die sollten eigentlich die Qualität auch aufweisen. Und es gibt aus China alle Qualitäten zu kaufen, auch sehr sehr gute nämlich.
Teil 3: Zur Marktentwicklung der Kollektortypen, Zusammenfassung der wichtigsten Punkte
Kurzbeschreibung: Der Röhrenkollektor wird auch in Österreich wahrscheinlich an Marktanteil gewinnen und sich damit der internationalen Marktsituation annähern, bei der der Röhrenkollektor dominiert. Ein Detailproblem: Abschattung durch Schnee auf den Kollektoren. Es gibt keine relevanten Ertragsunterschiede zwischen Flachkollektor und Röhrenkollektor über das Jahr, die durch Schnee bedingt wären. Das Abrutschen des Schnees hängt auch von der Dachneigung - bzw. -ausführung ab. Persistentere Schneebedeckung auf dem Röhrenkollektor zeigt nur, dass er besser dämmt und daher auch weniger Verluste hat, wenn er in Betrieb ist. Ggf. muss man da oder dort beim Abrutschen nachhelfen. Auswahl von Solarkollektoren - Teil 3: Zur Marktentwicklung der Kollektortypen, Zusammenfassung der wichtigsten PunkteSprecher 1 / 2:
Die Dominanz der Flachkollektoren, die in Europa derzeit gegeben ist, könnte sich in Zukunft aufgrund der Preisentwicklung verändern. Dazu Doris Hammermüller:
Doris Hammermüller:
Eigentlich ist es nur in Europa so, dass Flachkollektoren der Standard sind. Weltweit sind Röhrenkollektoren der Standard, und da wird sich wahrscheinlich auch am österreichischen Markt noch mehr tun, weil die Importe irgendwann wesentlich stärker werden. Man merkt es schon jetzt manchmal, wenn man über die Messen geht. D.h. noch nicht, dass die Kundinnen das annehmen aber wenn ich einmal akzeptable Röhren zum gleichen Preis wie gute Flachkollektoren kriege, dann ist da sicher eine Verschiebung drinnen. Man kann ja auch ein bisschen kleinere Flächen machen, wenn man Röhrenkollektoren nimmt. Die Frage wird einfach sein, wann und wie werden die Röhrenkollektoren auf dem gleichen Level zertifiziert wie Flachkollektoren.
Der Vakuumröhrenkollektor liefert also bei entsprechenden Bedingungen, d.h. bei höheren Temperaturdifferenzen zwischen Kollektor- und Außentemperatur, unbestritten mehr Wärme. Eventuelle technische Nachteile des Röhrenkollektors sind hingegen eine eventuell höhere Hagelempfindlichkeit, dass das Vakuum im Laufe der Zeit einen Druckverlust erleiden wird und dass Schnee unter Umständen erst später abrutscht aufgrund der geringeren Wärmeverluste.Eigentlich ist es nur in Europa so, dass Flachkollektoren der Standard sind. Weltweit sind Röhrenkollektoren der Standard, und da wird sich wahrscheinlich auch am österreichischen Markt noch mehr tun, weil die Importe irgendwann wesentlich stärker werden. Man merkt es schon jetzt manchmal, wenn man über die Messen geht. D.h. noch nicht, dass die Kundinnen das annehmen aber wenn ich einmal akzeptable Röhren zum gleichen Preis wie gute Flachkollektoren kriege, dann ist da sicher eine Verschiebung drinnen. Man kann ja auch ein bisschen kleinere Flächen machen, wenn man Röhrenkollektoren nimmt. Die Frage wird einfach sein, wann und wie werden die Röhrenkollektoren auf dem gleichen Level zertifiziert wie Flachkollektoren.
Schnee auf den Kollektoren verhindert natürlich den solaren Eintrag. Was jetzt den Unterschied zwischen Röhren- und Flachkollektoren betrifft - täuscht der Eindruck, oder sieht man nicht manchmal noch Schnee gerade auf den Röhrenkollektoren liegen, und zwar oft auch dann, wenn er von den Flachkollektoren in der Region schon abgetaut oder -gerutscht ist? Was sagt Wolfgang Streicher dazu?
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Ja, aber das zeigt eigentlich nur, dass der Röhrenkollektor weniger Verluste hat. In dem Moment liefert er nichts, ja, auch beim Flachkollektor dauert es meistens einen Tag bis der Schnee abgerutscht ist. außer das Ding ist so aufgeständert, dass sich das am Dach dann rückstaut und gar nicht wegfließen kann. Das heißt, da kann ich beim Flachkollektor auch viele Fehler machen sowie bei anderen Systemen auch.
Das unterstützt auch Doris Hammermüller:Ja, aber das zeigt eigentlich nur, dass der Röhrenkollektor weniger Verluste hat. In dem Moment liefert er nichts, ja, auch beim Flachkollektor dauert es meistens einen Tag bis der Schnee abgerutscht ist. außer das Ding ist so aufgeständert, dass sich das am Dach dann rückstaut und gar nicht wegfließen kann. Das heißt, da kann ich beim Flachkollektor auch viele Fehler machen sowie bei anderen Systemen auch.
Doris Hammermüller:
Na klar, weil das Vakuum ja die beste Dämmung ist und das genau das funktioniert dann nicht. Auf der anderen Seite haben die Röhre den Vorteil, dass da gleich der Schnee hinunterrutschen kann. Also wenn es ganz viel und ganz dick schneit nicht. Mein Kollektor hat ja nur 35 Grad Neigung. Der ist auch nicht optimal zum Abrutschen. Ab 45 ist es gut, aber es sind nicht viele Dächer so richtig steil genug. Da muss man eh oft selbst nachhelfen. Manchmal passiert es auch mir, dass ich zwei, drei Tage, obwohl Sonne ist, den Kollektor nicht nutzen kann. Kommt sogar bei mir vor.
Auswahl von Solarkollektoren - das Wichtigste zusammengefasstNa klar, weil das Vakuum ja die beste Dämmung ist und das genau das funktioniert dann nicht. Auf der anderen Seite haben die Röhre den Vorteil, dass da gleich der Schnee hinunterrutschen kann. Also wenn es ganz viel und ganz dick schneit nicht. Mein Kollektor hat ja nur 35 Grad Neigung. Der ist auch nicht optimal zum Abrutschen. Ab 45 ist es gut, aber es sind nicht viele Dächer so richtig steil genug. Da muss man eh oft selbst nachhelfen. Manchmal passiert es auch mir, dass ich zwei, drei Tage, obwohl Sonne ist, den Kollektor nicht nutzen kann. Kommt sogar bei mir vor.
Es ist wichtig, einen Kollektor mit einem Gütesiegel auszuwählen. Die relevanten Gütesiegel sind das Austria Solar Gütesiegel und das Solar Keymark Gütesiegel.
Das Austria Solar Gütesiegel setzt sehr hohe Kriterien, das Solar Keymark Siegel ist europaweit bzw. international anerkannt.
Solarkollektoren werden u.a. auf thermische Leitstungsfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und mechanische Belastbarkeit geprüft.
Innerhalb der Kollektoren, die ein entsprechendes Gütesiegel aufweisen, gibt es nur geringe Qualitätsunterschiede.
Schwimmbadkollektoren, Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren unterscheiden sich in der Wirkungsgradlinie. Mit zunehmender Differenz zwischen Kollektor- und Außentemperatur weist der Röhrenkollektor aufgrund der geringen thermischen Verluste die höheren Wirkungsgrade auf.
Die Wahl des Kollektors ist also auf den Anwendungsfall anzupassen: Schwimmbadkollektoren eignen sich, wie der Name bereits sagt, hervorragend für die Erwärmung von Schwimmbädern, Flachkollektoren eignen sich sehr gut für die Brauchwassererwärmung, Vakuumröhrenkollektoren sind für die Anwendungsfälle Raumheizungsunterstützung und Prozesswärme die erste Wahl.
Flachkollektoren sind in Europa dominierend, diese Dominanz könnte sich aber in Zukunft ändern bzw. ist weltweit nicht gegeben. In China werden Vakuumröhrenkollektoren in Massenproduktion relativ billig hergestellt.
Hilfreiche Quellen
- Austria Solar Gütesiegel. url: http://www.solarwaerme.at/Hotels-Pensionen/Guetesiegel/
- Solar Keymark. url: http://www.solarkeymark.org/
- Österreichisches Normungsinstitut. ÖNORM EN 12975-1: Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile - Kollektoren - Teil 1: Allgemeine Anforderungen. 15. Juni 2013. url: https://shop.austrian-standards.at/action/de/public/details/475421/OENORM_EN_12975-1_2013_06_15