Solarkollektoren: Auf die "inneren Werte" kommt es an
Die Marktargumentation für thermische Solaranlagen basiert vor allem auf langfristigen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen. Damit die prognostizierten Erträge auch noch nach vielen Betriebsjahren erreicht werden, muss gleichwohl nicht nur die Sonne, sondern auch die Technik "mitspielen". Auf "Nummer sicher" geht, wer sowohl beim Kollektor als auch bei den Leitungen für den Solarkreislauf auf den langlebigen, extrem temperaturbeständigen Werkstoff Kupfer setzt.
Das Herzstück einer Solaranlage ist der Kollektor. Einmal auf dem Dach installiert, muss er viele Jahre – möglichst mehrere Jahrzehnte – Wärme in den Solarkreislauf abgeben, um die Investitionskosten durch eingesparte Brennstoffkosten wieder einzuspielen.
Das Herzstück einer Solaranlage ist der Kollektor. Einmal auf dem Dach installiert, muss er viele Jahre – möglichst mehrere Jahrzehnte – Wärme in den Solarkreislauf abgeben, um die Investitionskosten durch eingesparte Brennstoffkosten wieder einzuspielen. Damit ist die Wahl des entsprechenden Fabrikats vor allem Vertrauenssache – denn die gesetzliche Gewährleistungsfrist von 24 Monaten oder auch auf fünf Jahre ausgedehnte Garantieverlängerungen schützen den Fachhandwerker und seinen Kunden zwar vor in den ersten Jahren auftretenden Problemen durch Material- und Verarbeitungsfehler, nicht aber vor nachlassenden Wirkungsgraden oder auch optischen Beeinträchtigungen durch Materialalterung.
Wer bereits nach zehn Jahren einen neuen Kollektor benötigt, kann das alte Gerät nicht reklamieren, wird aber beim Neukauf mit hoher Wahrscheinlichkeit ein anderes Fabrikat wählen – und wohl auch einen anderen Installateur beauftragen.
Extrembelastungen durch Temperaturunterschiede und Feuchtigkeit
Mit anderen Worten: Wer heute eine Solaranlage verkauft, sollte auch im eigenen Interesse sicherstellen, dass diese nicht nur überzeugende technische Daten, sondern auch eine möglichst hohe Lebenserwartung aufweist. Gerade die Solarkollektoren sind bekanntlich im Jahresverlauf extremen Witterungsunterschieden ausgesetzt. Die Bandbreite zwischen zweistelligen Minusgraden in Winternächten bis hin zu sommerlichen Rekordtemperaturen jenseits der 30 °C beschreibt nur die äußeren Rahmenbedingungen. Im Inneren können die Temperaturen während der Stagnation – d. h. wenn der Solarspeicher voll ist, die Solarpumpe stoppt und das Wärmeträgermedium im Kollektor stagniert – zeitweise auf bis zu 230 °C emporschnellen.
Hieraus resultieren nicht nur erhebliche thermische Belastungen für die Absorberrohre und -bleche, sondern auch hohe Druckbelastungen für den Kollektorkreislauf. Im ungünstigen Fall kann es sogar zu Dampfblaseneinschlüssen im Flüssigkeitsstrom kommen. Fallen diese Dampfblasen in sich zusammen, entstehen Kondensationsdruckschläge. Vor diesem Hintergrund raten Experten, dass die Komponenten der Solaranlage eine Druck-Sicherheitsreserve über die vorgegebenen Anlagendrücke hinaus aufweisen sollten.
Für die Hersteller von Solarabsorbern bietet KME das Kupferband "Tecstrip solar", das sich unter anderem durch eine auf modernste Beschichtungsverfahren abgestimmte Oberflächenqualität, enge Maßtoleranzen und extreme Planheit auszeichnet.
Aufbau eines Solarkollektors: Ein selektiv beschichtetes Kupferblech absorbiert die Sonneneinstrahlung und gibt die hierdurch entstehende Wärme an Kupferrohre im Kollektor ab. Durch die im Kollektor entstehende Wärme wird ein Wasser-/Glykolgemisch erhitzt, das zwischen Kollek-tor und Wärmetauscher des Solarspeichers zirkuliert.
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Theorie und Praxis
Die hohen thermischen Belastungen – auch unter Berücksichtigung von Temperaturschocks wie z.B. einem kalten Gewitterregen an einem zuvor extrem heißen Sommertag – sind nicht umsonst Bestandteil der strengen Prüfungen, denen Solarkollektoren nach DIN EN 12975 bzw. auch für das europäische Prüfzeichen KEYMARK unterzogen werden. Doch Papier ist bekanntlich geduldig, ein langjähriger Betrieb auf dem Dach z.B. eines Einfamilienhauses lässt sich mit dem besten Prüfverfahren nicht absolut realistisch simulieren.
Echte Langzeiterfahrungen liegen bisher nur für solche Solarkollektoren vor, in denen sowohl bei den Absorberblechen als auch bei den Absorberrohren Kupfer zum Einsatz kommt. In über 30 Jahren haben sich Hunderttausende Solarkollektoren auf Kupferbasis bewährt, mit seiner hohen Beständigkeit gegen Temperaturunterschiede als auch seiner Korrosionsfestigkeit hat dieser Werkstoff bereits eine ganze Generation von "Solarteuren" und ihren Kunden überzeugt.
"Kupfer ist im Hinblick auf seine Dauerfestigkeit und seinen günstigen Kriechwiderstand für die hohen Betriebs- und Stillstandstemperaturen der Solarkollektoren dauerhaft geeignet. Gerade die gängigen Schraubverbindungstechniken wie Klemmring und Bördel erfordern eine entsprechende Langzeitstabilität des Werkstoffs", erläutert Bernhard Metting, der für die Belieferung von Industriekunden zuständige Produktmanager Solar bei der KME Germany AG & Co. KG (Osnabrück), einem der weltweit führenden Hersteller von Kupferprodukten unter anderem für die Solartechnik. Hinzu komme bei diesem Werkstoff eine exzellente Alterungsbeständigkeit unter Wärme und der UV-Strahlung der Sonne, die er auch in vielen anderen Bereichen wie Heizungssystemen oder auch Bedachungen seit vielen Jahrzehnten unter Beweis stelle. "Kupfer hat eine Rekristallisationstemperatur (Erweichungstemperatur), die oberhalb der maximalen Stillstandstemperatur des Solarkollektors liegt, ergänzt KME-Experte Metting in diesem Zusammenhang.
Jahrzehntelange Erfahrung
KME beliefert etliche Hersteller von Solar-absorbern seit vielen Jahren mit bewährter Markenqualität sowohl bei Absorberblechen als auch bei Absorberrohren. Für die speziell beschichteten Absorber bietet das Unternehmen beispielsweise das Kupferband "Tecstrip solar", das sich unter anderem durch eine auf modernste Beschichtungsverfahren abgestimmte Oberflächenqualität, enge Maßtoleranzen und extreme Planheit auszeichnet. KME betreibt hier einen hohen Forschungs- und Entwicklungsaufwand, um den Herstellern von Solarabsorbern Beschichtung und Fertigung auf höchstem Niveau zu ermöglichen. "Tecstrip solar" eignet sich für alle üblichen Schweiß- und Löttechniken im Absorberbau und ist als Systemkomponente auf die Verarbeitung mit den ebenfalls bei KME gefertigten "Tectube solar"-Absorberrohren aus Kupfer abgestimmt. Die Absorberbleche werden an ihrer Rückseite mit den Kupferrohren verbunden, in denen die Solarwärme direkt an die im Rohrsystem zirkulierende Flüssigkeit übertragen wird. Entscheidend dafür, dass die im Solarkollektor gewonnene Wärme auch genutzt werden kann, sind die Verbindungen zwischen Absorberblech und -rohren. Hier sorgen die "Tectube solar"-Rohre mit hoher Sauberkeit für beste Verbindungsqualität. Die Rohre sind sowohl für das Ultraschall- als auch das Laser-Schweißen geeignet.
Die "Techtube solar"-Kupferrohre zeichnen sich durch hohe Sauberkeit für eine sehr gute Qualität der Verbindung zum Absorberband aus. Die Rohre sind sowohl für das Ultraschall- als auch das Laser-Schweißen geeignet.
Die Absorber werden an ihrer Rückseite mit den Kupferrohren verbunden, in denen die Solarwärme direkt an die im Rohrsystem zirkulierende Flüssigkeit übertragen wird.
"Tecstrip solar" eignet sich für alle üblichen Schweiß- und Löttechniken im Absorberbau und ist als Systemkom-ponente auf die Verarbeitung mit ebenfalls bei KME gefertigten "Tectube solar"-Absorberrohren aus Kupfer abgestimmt.
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Maximaler Ertrag pro Quadratmeter
Wie der Hersteller KME betont, verfügt Kupfer über die höchste Wärmeleitfähigkeit aller industriellen Werkstoffe. Hieraus resultiert bei komplett aus Kupfer gefertigten Absorbern ein besonders hoher energetischer Wirkungsgrad. Dies ist nicht zuletzt unter dem Aspekt interessant, dass die Berechnung von Fördermitteln von Ländern, Kommunen und Energieversorgern in der Regel auf Basis der Kollektorfläche erfolgt.
Durch Verwendung von Absorberblechen und -rohren aus einem einzigen Werkstoff werden zudem potenzielle Risiken, die aus der Verbindung von zwei Werkstoffen mit unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten bei Temperaturänderungen resultieren können, ausgeschlossen. Das gesamte Absorbersystem im Solarkollektor verfügt somit über ein einheitliches Ausdehnungsverhalten bei thermischer Beanspruchung. Hinzu kommt eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit des gesamten Solarabsorbers.
KME weist ergänzend darauf hin, dass Vollkupferabsorber nach Ende der Nutzungsdauer komplett recyclingfähig sind, d. h. Bänder und Rohre nicht aufwendig getrennt werden müssen. Dabei ist Kupfer ein hervorragend wieder verwertbarer Werkstoff von besonderer Reinheit und bleibendem hohen Materialwert.
Erwiesene Langlebigkeit
Technische Daten und Bauart eines Solarkollektors sind nicht die einzigen Kriterien, die bei der Auswahl des optimalen Fabrikats zu beachten sind. Wer auch auf die "inneren Werte", d. h. die einheitliche Verwendung von Kupfer für Absorberbleche und -rohre achtet, hat mit der vielfach erwiesenen Langlebigkeit dieses Werkstoffs ein zusätzliches schlagkräftiges Argument. Denn nicht zu unterschätzen ist der langfristige Image- und Weiterempfehlungseffekt für einen auf Solaranlagen spezialisierten Handwerksbetrieb, wenn Kunden auch nach vielen Betriebsjahren mit ihrer Anlage zufrieden sind.
KONTAKT
KME Germany AG & Co. KG
49074 Osnabrück
Tel. 0541 3214329
Fax 0541 3214320
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www.kme.com
