Arbeitsgruppe Kollektoren

Ansprechpartner
Dr. Federico Giovannetti
Tel.: +49 (0)5151-999 501
E-Mail:

Untersuchungen an Solaranlagen mit heat pipes
(Links: Prototyp, Rechts: Standard)


Solarthermisches Glaspaneel


Die Arbeitsgruppe führt Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zu thermischen Sonnenkollektoren und zum Kollektorkreis durch. Im Fokus stehen dabei Ansätze zur Kostensenkung im System, die Erhöhung der Betriebssicherheit und die Integration in die Gebäudehülle. Weiterhin adressieren wir neue Anwendungsgebiete wie kombinierte Wärme- und Stromversorgung, solare Wärmenetze und industrielle Prozesswärme. Unsere Arbeit erfolgt sowohl auf der theoretischen als auch auf der experimentellen Ebene und umfasst die zwei wesentlichen Aspekte Leistungsfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Kollektoren.

Stagnationssichere Solaranlagen

Das Stagnationsverhalten von Solaranlagen hat eine entscheidende Bedeutung für ihre langzeitige Funktionssicherheit und ihre Wirtschaftlichkeit. Die Verdampfung des Kollektorwärmeträgers kann zu Schäden an temperaturempfindlichen Komponenten des Kollektorkreises führen und zusäztliche Kosten verursachen. Die Gruppe verfügt über eine langjährige Erfahrung mit der Analyse des Stagnationszustandes sowie mit der Erarbeitung von Strategien zur Risikominimierung. Aktuell werden neuartige Kollektoren entwickelt, die eine deutliche Senkung der Temperaturen im Solarkreis und einen dampffreien Betrieb der Anlagen versprechen. Dabei werden zwei unterschiedliche Konzepte verfolgt: Die Steuerung des zweiphasigen Wärmetransportes in Gravitationswärmerohren (heat pipes) und der Einsatz von Solarabsorbern mit temperaturabhängigen optischen Eigenschaften (thermochrome Schichten).

Solare Aktivierung der Gebäudehülle

Die Integration von Kollektoren in die Gebäudehülle ermöglicht architektonisch attraktive Lösungen sowie Kostenersparnisse durch Synergieeffekte. Sie stellt damit eine wichtige Voraussetzung für eine höhere Akzeptanz und eine erfolgreiche Verbreitung von Solaranlagen in der Baupraxis dar. Die Gebäudeintegration bzw. die solare Aktivierung der Gebäudehülle verlangt neuartige Designs: Zusätzlich zu den Fragen der Systemleistung müssen hier auch konstruktive, bauphysikalische und gestalterische Aspekte beachtet werden. In Kooperation mit Herstellern und Architekten erarbeiten wir Lösungen für die Fassaden von Wohn- und Nicht-Wohngebäuden sowie Konzepte zur Umgestaltung von Dächern als großflächige Sonnenkollektoren.

Neue Anwendungsgebiete

Neben der dezentralen Wärmeerzeugung für Raumheizung und Trinkwarmwasserbereitung bietet auch die solare Unterstützung von Wärmenetzten und industriellen Prozessen ein großes Potential zur Schonung der fossilen Energieträger und Senkung der Treibhausgasemissionen. Höhere Anwendungstemperaturen, größere Felder und sehr differenzierte Lastprofile erfordern angepasste Lösungen für Komponenten und Systeme. Die Gruppe befasst sich hierzu mit der Erarbeitung und Erprobung neuer Konzepte wie hocheffiziente Flachkollektoren sowie mit der Analyse und Optimierung des hydraulischen Verhaltens von Kollektorfeldern. Ein weiteres zentrales Forschungsgebiet stellt die kombinierte Strom- und Wärmeversorgung mit photovoltaisch-thermischen Kollektoren dar: In enger Kooperation mit weiteren Arbeitsgruppen der Abteilungen Solare Systeme und Photovoltaik richten wir hier unseren Fokus auf die Entwicklung nicht abgedeckter Module für eine effiziente Integration in Wärmepumpe-basierte Energieversorgungssysteme.