Leistungsbewertung eines Solarthermie Kollektors

Die Leistungsbewertung einer Solarthermieanlage ist ein oft diskutiertes Thema. Unabhängig von der allgemeinen Diskussion steht für viele aber die Betrachtung der eigenen Anlage im Mittelpunkt, da hier auch Frage nach der Effektivität immer wieder gestellt wird. Rein physikalisch kann man die Leistung eines Solarthermie Kollektors über die Multiplikation des Volumenstroms und der Temperaturdifferenz ( ΔT ) von Vor- und Rücklauf berechnen.

Temperaturkurve Solarthermie Anlage

Physikalische Betrachtung

Beispiel: Fließt die Solarflüssigkeit zum Kollektor mit 40°C und kommt anschließend mit 60°C wieder zurück, dann beträgt ΔT 20°C.

Um nun die Leistung der Kollektoren abzuschätzen, kann folgende Formel verwendet werden:

Für das oben genannte Beispiel ergibt sich bei einem Volumenstrom von 3 Liter pro Minute also

Dahinter steckt eine einfache Formel zur Leistungsberechnung:

Hierbei definiert c den spezifischen Wärmekoeffizienten, m steht für die Masse und t für die betrachtete Zeitspanne.

Temperaturen im Solarkreislauf

Oft wird angenommen, dass eine effiziente und gut funktionierende Anlage an hohen Temperaturen am Kollektor erkannt werden kann. Tatsächlich ist dies jedoch nur bedingt aussagekräftig wie schon die rein physikalische Betrachtung zeigte. Tatsächlich ist es so, dass in einer effizent arbeitenden Anlage das ΔT immer möglichst klein ist. Dies ist auch das Ziel, da Leistung und Wirkungsgrad der Kollektoren mit steigender Temperatur abnehmen (siehe auch Datenblätter und Testberichte der verschiedenen Solarthermie Kollektoren auf dem Markt).

Solarsteuerung setzen dieses Ziel in der Regelung einer Solarthermieanlage entsprechend um. Im Standardfall wird die Anlage beispielsweise aktiviert, wenn ΔT 8K (8°) beträgt. Bei steigendem ΔT wird nun versucht die Wärme am Kollektor mittels einer höheren Durchflussmenge schneller abzuführen und ΔT entsprechend wieder zu verringern. Sobald ΔT unter den hinterlegten Standardwert von z.B. 8K fällt, wird der Volumenstrom entsprechend wieder verringert.

Praxisbeispiel
Wenn das Brauchwasser auf 55°C erwärmt werden soll, dann beträgt die maximale Temperatur im Kollektor im optimalen Fall 63°C – je weniger, desto besser.

Grundsätzlich gilt: Eine Anlage, die bei einer Zieltemperatur des Speichers von 60°C eine Kollektortemperatur von 90°C und mehr erreicht, ist falsch eingestellt. In diesem Fall muss der Volumenstrom erhöht werden um ΔT wieder in den normalen Bereich abzusenken.

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