Sonnenkollektoren sind Geräte, die die Wärme der Sonne aufnehmen, um Aufgaben zu erfüllen, im Gegensatz zu Photovoltaikmodulen, die das Sonnenlicht nutzen. Eine übliche Verwendung für einen Sonnenkollektor ist die Bereitstellung von Warmwasser in Wohngebäuden, er kann jedoch auch warme Luft zum Heizen von Häusern bereitstellen oder sogar Materialien zur Stromerzeugung überhitzen. Obwohl viele verschiedene Solarkollektor-Designs existieren, fallen sie in drei große Kategorien.
Flachkollektoren
Die einfachste Art stellt ein Flachkollektor dar, der aus einem rechteckigen Kasten mit einer Glasabdeckung und einer wärmeabsorbierenden Bodenschicht besteht. Sonnenlicht dringt durch das Glas und erwärmt das Innere, und eine Reihe von Rohren oder Kanälen lässt Wasser oder Luft durch das Gerät strömen und die Umgebungswärme absorbieren. Unverglaste Flachkollektoren lassen das Glas und den geschlossenen Kasten weg und verlassen sich einfach auf die Sonnenwärme, die die Rohre selbst erwärmt. Eine weitere Variante ist ein auf dem Dach montierter Wassertank, der zur Aufnahme von Sonnenwärme lackiert ist. Diese Kollektortypen eignen sich am besten für warme Klimazonen, da bereits die Ausführung mit geschlossener Box die gesammelte Wärme problemlos in die kalte Luft entweichen lässt.
Vakuumröhrenkollektoren
Für kältere Klimazonen oder Anwendungen, die höhere Wassertemperaturen erfordern, bietet ein Vakuumschlauchsystem eine bessere Isolierung. Bei diesen Kollektoren verläuft jedes Rohr durch ein versiegeltes Glasrohr ohne Luft im Inneren. Dadurch kann das Rohr wie eine Thermoskanne funktionieren, wodurch die Wärmeübertragung vom beheizten Innenrohr an die Außenumgebung minimiert wird. Vakuumröhrenkollektoren können Wassertemperaturen von mehr als 50 Grad Celsius (122 Grad Fahrenheit) über der Umgebungstemperatur halten.
Solarkonzentratoren
Wenn Sie ein System benötigen, das konstant sehr heißes Wasser liefern kann, ist ein Solarkonzentrator die beste Wahl. Konzentratoren verwenden Spiegel, um die Sonnenenergie auf Wasserleitungen zu reflektieren und zu konzentrieren, wodurch die Temperatur des Wassers stark erhöht wird. Da sich die Spiegel in Solarkonzentratoren krümmen, um die Sonnenstrahlen zu bündeln, funktionieren sie am besten, wenn sie darauf ausgerichtet sind direkt an der Sonne und beinhalten oft Nachführsysteme, um der Sonne maximal über den Himmel zu folgen Exposition. Solarkonzentratoren sind in großen Solarkraftwerken üblich, die große Felder von trogförmigen Spiegeln enthalten, die ein Netzwerk von Wasserrohren erhitzen, um Dampf zu erzeugen. Dieser Dampf treibt eine Turbine an und erzeugt Strom.
Solartürme
Eine Variante des Solarkonzentratordesigns ist der Solarturm. Anstelle eines Feldes von Konzentratoren, von denen jeder einen Abschnitt eines Netzwerks von Wasserleitungen erwärmt, verwendet ein Solarturmsystem ein Feld von Spiegeln, die alle ihre Energie auf einen einzigen zentralen Turm konzentrieren. Dadurch wird die Temperatur am Brennpunkt so hoch angehoben, dass der Turm anstelle von Wasser Feststoffe wie Salz enthalten kann, das unter der starken Hitze schmilzt. Durch die Struktur verlaufen Wasserrohre, die Wärme aus der geschmolzenen Substanz aufnehmen, und der bereitgestellte Dampf treibt eine Turbine zur Stromerzeugung an. Flüssigsalzsysteme haben gegenüber herkömmlichen Solarkonzentratoren einen erheblichen Vorteil, da das Salz noch lange nach Sonnenuntergang heiß genug bleibt, um Dampf zu erzeugen. So kann eine Solaranlage 24 Stunden am Tag Strom erzeugen, anstatt nachts zu ruhen.