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Grundlagen der Solarenergie

Das Zweikreisverfahren einer Solaranlage besteht aus zwei getrennten Rohrsystemen die mit einen Wärmetauscher gekoppelt sind. Im Primärkreis wird mit einer Umwälzpumpe das Frostschutzmittel durch den Kollektor gepumpt. Das so erhitzte Wasser fliesst durch den Oberflächenwärmetauscher im Solarpufferspeicher.

Solarpanel

Je größer die Oberfläche des Wärmetauschers ist desto besser kann die Energie an das Wasser im zweiten Kreis abgegeben werden. Der Kollektor besteht aus einer Verglasung, einem Absorber- Kupferblech mit Schwarzchrom. Unter dem Absorberblech werden Kupferrohre durchgeschleift. Die Wärmedämmung des Kollektors besteht aus Polyurethan.

Die Sonnenstrahlung erhitzt das Absorberblech und das Wasser, das durch die Kupferrohre gepumpt wird. Die Kupferrohre sind an die Absorberbleche angebunden. Am Kollektor ergibt sich zum Beispiel eine Temperatur von 80 ° C , das erhitzte Wasser gibt diese Temperatur über den Wärmetauscher an das Wasser im Solarpufferspeicher ab. Ist der Pufferspeicher aufgeladen ( typische Wassermenge sind 300 bis 900 Liter ) wird die Energie an den Heizungskreis und an das Brauchwasser abgegeben. Die Regelung entscheidet je nach Aussentemperatur und Ladezustand des Pufferspeichers ob die Energie aus dem Solarkreis genommen wird oder aus der Öl bzw. Gasheizung.

Die elektronische Regelung ist mit einem Mikrocontroller aufgebaut. Ein Mikrocontroller ist ein 16 bit oder sogar 32 bit Rechner mit 40 MHz bis 100 MHz Taktfrequenz. Diese Controller wurden genau für Regelungsaufgaben entwickelt. Die Regelungssoftware ist in den Flashspeicher des Controllers programmiert. Über analoge Eingänge des Mikrocontrollers werden die Temperaturfühler eingelesen. Über Ausgänge des Controllers werden die Mischventile angesteuert. Eine galvanische Trennung zwischen der Elektronik und den Ventilen ist notwendig. Die Elektronik arbeitet mit 5V oder 3.3V DC und die Ventile meistens mit 230V AC. Eine sogenannte galvanische Trennung wird mit Optokopplern erreicht. Ein Optokoppler ist eine Kombination aus Lichtsender und Lichtempfänger.

Die Leistungsfähigkeit einer Solaranlage hängt sehr stark von der Wärmedämmung des Kollektors ab. Bei niedrigen Aussentemperaturen nimmt automatisch der Wirkungsgrad des Kollektors ab. Warum? Ist die Wärmedämmumg des Kollektors nicht optimal ausgelegt wird, zu viel Wärme mit der Umgebung ausgetauscht und geht dem System verloren. Eine professionelle Isolierung ist Grundvorrausetzung für eine funktionierende Anlage.

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