Die Detailansicht zeigt einen Stahlabsorber mit Sammelkanal und sogenannten Steigrohren. Den zwei Quadratmeter großen Demonstrator-Absorber entwickelten Forscher im Projekt Sapres. © Fraunhofer ISE Günstiges Herstellungsverfahren für Solarabsorber 06.05.2015 Stahl schlägt Kupfer Im Vergleich: Oben ist der aus zwei Halbschalen gefertigte und doppelseitig geprägte Absorber und unten ein Standard-Absorber zu sehen. © Fraunhofer ISE Vergleich: Die Grafik zeigt die gemessenen Leistungskurven des Demonstrator-Solarabsorbers aus Stahl und des Referenz-Absorbers im gleichen Kollektorgehäuse bei 1.000 Watt pro Quadratmeter (W/m²). © Fraunhofer ISE Das sogenannte Hohlpräge-Streckziehverfahren ist bei der Heizkörper-Herstellung etabliert. Forscher passten dieses Verfahren nun für die Fertigung von Solarabsorbern an. Mit diesem lässt sich anstelle des teuren Kupfers auch Stahl und Aluminium in großen Stückzahlen und flexiblen Längen verarbeiten. Ein angepasstes Kanaldesign gleicht die niedrigere Wärmeleitfähigkeit des Stahls aus. So erzielen sie die gleichen thermischen Wirkungsgrade wie herkömmliche Absorber – und sparen zudem Geld. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und das Maschinenbauunternehmen Gräbener Pressensysteme wollen die Kosten von Solarabsorbern reduzieren. Zum einen können mit dem sogenannten Hohlpräge-Streckziehverfahren (Abb. links unten) große Stückzahlen von Solarabsorbern gefertigt werden. Das Verfahren wird normalerweise bei der Produktion von Heizkörpern eingesetzt. Der Aufbau eines Absorbers aus zwei geprägten Halbschalen weist einige Unterschiede zu dem eines Standard-Absorbers auf. Innerhalb des Projekts wollen die Wissenschaftler die Vor- und Nachteile analysieren und die Zukunftsfähigkeit dieser Bauart anhand eines Musterabsorbers demonstrieren. Zum anderen ersetzen die Forscher das bisher für Solarabsorber verwendete teure Kupfer durch Stahl und Aluminium. Allerdings hat Stahl eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit. Daher passten die Wissenschaftler das Kanaldesign des Absorbers an. Dafür verwenden sie nicht wie üblich 10, sondern 20 oder mehr Steigrohre, durch die das Wärmeträgermedium später fließt. „Das kompensiert die Leitfähigkeit und es kann ein Kollektorwirkungsgradfaktor vom Stand der Technik erzielt werden“, sagt Projektleiterin Lotta Koch vom Fraunhofer ISE. Neben der guten thermischen Leistungsfähigkeit ermöglicht dieses Herstellungsverfahren auch ein hydraulisch verbessertes Design, was keine Mehrkosten verursacht. „Der Absorber wird zwar günstiger, das wirkt sich aber bei kleinen Anlagen nicht so stark auf den Endpreis „Der Absorber wird zwar günstiger, das wirkt sich aber bei kleinen Anlagen nicht so stark auf den Endpreis inklusive Installation aus. Dies hängt auch vom dreistufigen Vertriebsweg ab“, erklärt die Projektleiterin. Die Leistungsfähigkeit bleibt allerdings gleich und kann noch weiter verbessert werden. „Die flexiblen Längen innerhalb einer Massenfertigung sind ein weiterer Vorteil des Konzepts“, fügt Koch hinzu. Weiterentwicklung des Kollektordesigns Das Fraunhofer ISE möchte weiter daran arbeiten, das Kollektor-Konzept auch für sehr große solarthermische Anlagen anzupassen. Die Experten erwarten dabei deutlich höhere Kostenvorteile – vor allem, wenn sie ein schlüssiges Gesamtkonzept inklusive Gehäuse, Aufständerung und System entwickeln. Zudem gibt es bei großen Anlagen keinen dreistufigen Vertriebsweg. Der Anteil der Absorber- und Kollektorkosten an den Gesamtkosten ist wesentlich höher. Daher spielen die Kostenvorteile des neuen Konzepts eine größere Rolle. Zusätzlich wollen die Forscher die Einsatzmöglichkeiten des neuen Absorbers in PVT-Kollektoren prüfen, um sowohl Wärme als auch Strom zu gewinnen. Zurzeit laufen die ersten Probeversuche. (ad)