Lang lebt der Kollektor

Am tropischen Teststand im indischen Kochi mussten Kollektoren und Komponenten mit dem feuchtheißen Klima fertig werden. (Foto: SpeedColl)
Am tropischen Teststand im indischen Kochi mussten Kollektoren und Komponenten mit dem feuchtheißen Klima fertig werden. (Foto: SpeedColl)
09.11.2015

Was passiert mit einem Solarkollektor, der tagein, tagaus der Witterung ausgesetzt ist? Verliert er über die Jahre signifikant an Leistung oder zerbröselt gar irgendwann der Rahmen? Nichts von alledem konnten Forscher feststellen. Moderne, industriell gefertigte Solarkollektoren halten stand. Und das nicht nur im gemäßigten Klima Deutschlands sondern auch unter extremen Bedingungen wie im feuchttropischen Indien.

Erstmals hat ein Konsortium aus Forschung und Industrie systematisch und umfassend die Alterung von Flachkollektoren und ihrer Bestandteile Wärmedämmung, Glas, Absorberbeschichtung und Kleber untersucht. Neben den Forschungsinstituten ITW von der Uni Stuttgart und dem Freiburger Fraunhofer ISE haben sich Hersteller von Flachkollektoren und Zulieferer der Komponenten am Projekt SpeedColl beteiligt.

Solarkollektoren auf dem Berg, am Meer und in der Wüste

Drei Jahre lang waren Flachkollektoren und Komponenten an mehreren Standorten weltweit der Witterung ausgesetzt. Alle auch noch so geringfügigen Veränderungen wurden akribisch dokumentiert. Besonders hart waren die Bedingungen mit Hitze und Feuchtigkeit in der indischen Stadt Kochi und der trocken-staubigen Negev-Wüste in Israel. Das maritime Klima Gran Canarias setzte den Prüflingen mit Wind und Salz zu.

Auf der Zugspitze war die Belastung mit UV-Strahlung besonders hoch. Die Zugspitze war auch der Standort, wo die niedrigste und die größte Absorbertemperatur zu verzeichnen war. Dass die Temperatur hier höher als an den südlicheren Standorten war, überraschte die Forscher, wie Stephan Fischer vom ITW einräumt und liegt seiner Einschätzung nach vor allem an der Schneedecke, die viel Licht reflektiert.

Oft hilft schon eine Reinigung

Äußerlich sahen die Solarkollektoren, die auf Gran Canaria Wind und Wetter ausgesetzt waren, am schlimmsten aus. Der Konversionsfaktor lag nach der Freibewitterung um 3,4 bis 4,3 Prozentpunkte unter dem Ausgangswert. Doch bei einer erneuten Messung nach der Reinigung der Glasscheibe kam heraus, dass der Konversionsfaktor nicht mehr signifikant von Ausgangswert abwich.

Nur an den Standorten Negev und Kochi ließen sich die Gründe für die Abnahme des Konversionsfaktors nicht bei allen Prüflingen abwaschen. Denn am Wüstenstandort drang Sand in das Innere des Kollektors. In Indien schlug sich ein Schlierfilm auf der Innenseite des Glases ab. Dennoch sank der Konversionfaktor je nach Kollektormodell nach der Reinigung nur um 0,2 bis 5,3 Prozentpunkte ab. Bei den in Stuttgart exponierten Kollektoren, war gar keine Reinigung nötig. Hier gingen die Konversionsfaktoren gar nicht in die Knie.

An klimatisch extremen Standorten ist also nicht die Degradation der Absorberbeschichtung oder der Glasscheibe ein Problem sondern Dreck. Robert von Beulwitz von der Beschichtungsfima DSM Advanced Surfaces sieht daher in der Entwicklung von schmutzabweisenden Schichten für das Solarglas Potenzial.

Zulassung von Solarkollektoren

Wie heiß im Stagnationsfall ein Zweikomponeten-Silikonkleber wird, der Rahmen und Glas zusammenhält, war bisher unbekannt. Die Forscher konnten nun feststellen, dass es nie mehr als 85 °C sind. Daraus haben sie zwei Prüfverfahren entwickelt. Teil A bestimmt die Alterung des Klebers bei 85 °C und 10 % Luftfeuchtigkeit, Teil B bei 40 °C und 95 % Luftfeuchtigkeit. Denn das SpeedColl-Projekt hat ebenfalls ergeben, dass es im Inneren des Kollektors nie gleichzeitig heiß und feucht ist. „Je nachdem was kritischer ist, wird in Teil C mit einer mechanischen Belastung kombiniert“, sagt Thomas Kaltenbach vom Fraunhofer ISE. Dieses Prüfverfahren soll für die Zulassung von Kollektoren durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) angewendet werden und befindet sich zurzeit in der Abstimmung mit den Experten des DIBt.

Das Konsortium hat auch weitere Tests wie eine Salzsprühnebel- und eine UV-Prüfung für Solarkollektoren angedacht. All diese beschleunigten Alterungsprüfungen sollen einmal die Gebrauchsdauer von Solarkollektoren bestimmen. Halten sie 20, 30 oder sogar 40 Jahre durch?

Diese Frage können die Tests heute noch nicht beantworten, denn die Veränderungen durch die Freibewitterung waren an den Prüflingen bisher viel zu gering. Um die Alterungsmodelle mit der Wirklichkeit abgleichen zu können, bedarf es eindeutig messbarer Veränderungen. Daher ist geplant, das SpeedColl-Projekt zu verlängern und Kollektoren wie Komponenten weiterhin Wind und Wetter auszusetzen. Außerdem wollen die Forscher die Einflüsse von Schadgasen in der Atmosphäre auf den Solarkollektor genauer unter die Lupe nehmen.

Weitere Informationen unter www.speedcoll.de

Jens Peter Meyer

Google+