Neuartiger Überhitzungsschutz für solarthermische Anlagen
Problem hochselektiver „blauer“ Absorber gelöst.
Das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) ist für die Entwicklung einer Beschichtung für Solarkollektoren ausgezeichnet worden, die die Firma Viessmann ab Herbst 2015 schrittweise in den Markt einführen wird. Die Juroren des „25. Symposiums Thermische Solarenergie“ haben mit dem 1. Preis einen Poster-Beitrag prämiert, der einen technologischen Durchbruch für solarthermische Systeme signalisiert. Das Symposium, das im Kloster Banz bei Bad Staffelstein jährlich stattfindet, ist mit über 300 Teilnehmern die wichtigste deutschsprachige Tagung in diesem Fachgebiet.
Abb.: Übergabe des 1. Preises an Dr.-Ing. Sebastian Föste, ISFH, und Dr. Bernd Hafner, Viessmann. (Bild: Otti)
Die neue, Solarstrahlung absorbierende Beschichtung hat unter normalen Betriebsbedingungen nahezu die gleichen technischen Eigenschaften wie die aktuell eingesetzten hochselektiven „blauen“ Absorber. Sobald jedoch eine kritische Temperatur überschritten wird, verändert sich die Schicht und gibt überschüssige Energie als Wärmestrahlung an die Umgebung ab.
Mit dieser Technologie wird das seit über zehn Jahren für hochselektive „blaue“ Absorber bekannte Problem hoher Stillstands-Temperaturen gelöst. Besteht im Sommer kein Wärmebedarf, erreichen handelsübliche Flachkollektoren Temperaturen von über 200 °C. Damit hat der Solarkreis wegen der in solchen Fällen eintretenden Dampfbildung sehr große Volumenänderungen aufzufangen und ist hohen Temperatur-Belastungen ausgesetzt. In der Regel sind kostspielige Maßnahmen nötig, um die Dampfbildung bei Stagnation zu beherrschen. Ferner muss das Frostschutzmittel im Wärmeträger regelmäßig überprüft oder ausgetauscht werden, da es bei Temperaturen über 180 °C merklich altert. Mit der neuen Technologie wird die Stillstands-Temperatur auf 150 °C gesenkt, ohne die Leistungsfähigkeit im üblichen Arbeitsbereich einer Solaranlage nennenswert zu beeinträchtigen.
Abb.: Blick auf das in einem Si-Wafer gespiegelte ISFH mit Solarthermieanlage. (Bild: ISFH)
Das Herstellungsverfahren der neuen Absorberschicht, die auf Vanadium basiert, unterscheidet sich nicht grundsätzlich von den Verfahren anderer selektiver Schichten. Die Anlagenkosten bewegen sich in der gleichen heute üblichen Größenordnung. Der höhere Materialpreis von Vanadium gegenüber dem verbreiteten Chrom führt zu Mehrkosten im Material von weniger als 1€/m². Vanadium wird wie Chrom bei der Legierung von Stahl in großen Mengen eingesetzt. Mit einer Verknappung des Metalls durch die Verwendung in Solarkollektoren ist daher nicht zu rechnen.
ISFH / LK
