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Neue Materialien in der Solarthermie

Die Fertigung heutiger Flachkollektoren ist noch immer wenig oder nur teilweise automatisiert. Die verwendeten Materialien sind vorwiegend Kupfer, Aluminium und Glas, bei welchen insbesondere in jüngster Vergangenheit extreme Preisfluktuationen festzustellen waren. Beide genannte Aspekte (Prozessautomatisierung und Materialwahl) bergen daher noch erhebliches Potenzial zur Kostenreduktion. Es wird untersucht, in wie weit dieses Potenzial durch den Einsatz von neuen Materialien ausgeschöpft werden könnte.

 

Unter dem Begriff „neue Materialien“ sind neben den statischen Polymeren auch sogenannte Funktionspolymere, aber auch anorganische funktionale Schichten zu verstehen. Funktionspolymeren und funktionalen Schichten kommen in erster Linie nicht rein statische Aufgaben zu, sondern die speziellen Eigenschaften von Komponenten zu verbessern (z.B. Entspiegelungsschichten auf Abdeckungen) oder dynamisch zu verändern (z.B. Thermotrope). Im Rahmen dieses Projektes wird am SPF der Einsatz neuer Materialien in der Solarthermie insbesondere im Bereich der Kollektorentwicklung, auch unter dem Aspekt der Lebensdauer unter Berücksichtigung des spezifischen Einsatzes untersucht.

 

Mit praktischer Unterstützung der EMS Chemie wurde ein neues Kollektorkonzept ausgearbeitet und als Funktionsmuster aufgebaut. Dieses neue Design ermöglicht die Herstellung eines vollständig aus Kunststoff bestehenden Kollektors, der von einem endlos extrudierten Band auf beliebige Länge zugeschnitten und mit Endkappen versehen zu grossen Flächen aneinandergereiht werden kann. Zur Leistungssteigerung kann dieser Kollektor anstelle einer Kunststoffabdeckung auch mit einer Glasabdeckung hergestellt werden. Durch die Verwendung eines thermotropen Materials als Überhitzungsschutz sind auch thermisch weniger stabile und damit kostengünstige Polymere einsetzbar.

 

Um die hydraulische Verbindung von Kollektoren effizienter und kostengünstiger zu gestalten, werden neue Verbindungstechniken und –materialien eingesetzt. In Zusammenarbeit mit der Industrie wurde ein neues Prüfverfahrens für Verbindungen und Dichtungsmaterialien in der Kollektorkreisleitung in Angriff ausgearbeitet.

 

Zudem wurde eine neue Freibewitterungskampagne, diesmal mit dem Schwerpunkt „antireflex-Gläser“ gestartet. Expositionsorte sind, wie bereits bei der 2005 beendeten 20 jährigen Kampagne [3.1], Davos und Rapperswil.

 

Unter dem Namen „Task X Methode“ hat sich in den vergangenen Jahren eine Prüfmethode durchgesetzt, welche es mittels beschleunigter Alterungsuntersuchungen ermöglicht, Vorhersagen über die Beständigkeit anorganischer Solarabsorberschichten zu treffen. Diese Prozedur wurde nun auch auf neu entwickelte dickenunabhängige selektive Farben (TISS) auf PUR Basis angewendet und die Ergebnisse diskutiert.

Author:
S. Brunold, E. Frank, 2012
Publisher
SPF Institut für Solartechnik, Rapperswil
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