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In einem Vergleichstest mit der Simulationssoftware Polysun 5.0 wurden Röhrenkollektoren eines österreichischen Produzenten und TiSUN Modulkollektoren verglichen (1). Das Ergebnis war in Bezug auf die Effizienz klar: Röhrenkollektoren haben einen ca. 7 % erhöhten Deckungsgrad, sind in der Anschaffung im Vergleich aber bis zu 50 % teurer.
Die Simulation ergab, dass der Flachkollektor vom Solarthermie-Spezialisten TiSUN jährlich 580 Liter Heizöl einspart, der Vakuumröhrenkollektor ca. 784 Liter. Die Überraschung: Man spart mit den derzeitigen Heizölpreisen mit dem Vakuum-Röhrenkollektor über zehn Jahre (2) um 1.020,-- Euro mehr, die Anschaffungskosten liegen aber rund 2.000,-- Euro über denen der Flachkollektoren für die installierten 15m2 Kollektorfläche (3). Der Vakuumkollektor muss in diesem Fall maximal um den Faktor 1,24 (Listenpreise) teurer sein, um dem Kosten-Nutzen-Vergleich stand zu halten.
Was für den Vakuumröhrenkollektor spricht, spricht gleichzeitig gegen ihn: Durch die gute Isolierung ist der Röhrenkollektor effizienter, das Vakuum verhindert aber auch das Abschmelzen des Schnees, der bei Flachkollektoren durch die abgestrahlte Wärme schneller wieder von den Kollektoren rutscht. Tritt der Vakuum-Röhrenkollektoren bei hohen Temperaturen in die Stagnation, so bleibt dieser Zustand durch die gute Isolierung länger als beim Flachkollektor erhalten und die hohen Temperaturen können nicht abgeschöpft werden. Bei Anlagen mit hohen Betriebstemperaturen und langen und häufigen Stagnationszeiten müssen Frostschutzmittel mit hoher Temperaturbeständigkeit eingesetzt werden, die kostenintensiv sind und eine begrenzte Lebensdauer haben. Das Glas der Vakuumkollektoren ist in der Regel bei Hagel und Frost empfindlicher.
Fazit: Der Wirkungsgrad der Vakuum-Röhrenkollektoren begünstigt den Einsatz für industrielle Prozesswärme, wird die Solarthermische Anlage aber für Heizungsunterstützung, Warmwassererzeugung oder Schwimmbaderwärmung benötigt, sprechen viele Gründe für Flachkollektoren, nicht zu letzt die Arbeitsplatzsicherung in der heimischen Solarthermie-Produktion.
Im Jahr 2008 wurden in Europa (EU 27 + CH) 4.320.684 m2 Flachkollektoren und 442.114 m2 Vakuum-Röhrenkollektoren installiert, das entspricht 3.024.480 bzw. 309.479 kW jährlicher Leistung (4).
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(1) Es wurden die gleichen Parameter verwendet: Standort Kitzbühel (Tirol, Ö), Bruttogesamtfläche 15,3 m2 FK und 15,42 m2 VK, Einfamilienhaus mit 148 m2 beheizte Wohnfläche
(2) Diese Zeitspanne wurde gewählt, da dies der Gewährleistungsdauer der meisten Hersteller für Kollektoren entspricht
(3) Grundlagen der Berechnung: Preis für 1 Liter Heizöl Extra € 0,50; Preis/m2 Flachkollektor (TiSUN FM-S) entspricht € 284,31 (Listenpreis), Preisunterschiedsfaktor zu einem Röhrenkollektor entspricht 1,5
(4) Zahlen / Berichte aus European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF)
In a comparison using the support of the Polysun 5.0 solar simulation software, vacuum tube collectors made by an Austrian producer and TiSUN flat plate collectors were pitted against each other (1). The result regarding the efficiency was predictable: Vacuum tube collectors have an higher efficiency of about 7 per cent, but they also cost up to 50 per cent more.
The simulation revealed that the flat plate collectors made by the solar specialist TiSUN resulted in savings of 580 litres heating oil per year while the vacuum tube collectors saved 784 litres. The surprise of the test was: Considering the actual price for heating oil, the vacuum tube collector only saved 1,020 Euros more in ten years (2), but the purchase price is about 2,000 Euros higher than the price for 15 m2 of flat plate collectors (3). To overcome the cost-benefit comparison the vacuum collectors may be more expensive than a maximum of the factor 1.24 (list prices).
What counts for the vacuum tube collector also is against it: Through the perfect insulation it is more efficient but the vacuum prevents the melting of the snow which drop easily from the flat plate collector by the radiating heat. When the vacuum collector is stagnating due to the insulation it remains longer in this state longer than the flat plate collector and the high temperatures can not be harvested. For large installations with high operating temperatures and long and frequent times of stagnation, antifreeze with high temperature resistance has to be used, which is very expensive and has only a limited lifetime. In addition, the glass of vacuum tube collectors is more sensitive to hail and frost.
Summary: The effectiveness of vacuum tube collectors favours the use for industrial process heating. If the solar thermal system is used for domestic hot water, heating support or pool heating there are more reasons for flat plate collectors which last longer, but not least save workplaces in the European solar thermal industry.
In 2008 4.320.684 m2 flat plate collectors and 442.114 m2 vacuum tube collectors have been installed in Europe (EU 27 + CH) which corresponds to 3.024.480 and 309.479 kW annual capacity (4).
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(1) The following parameters were used: Test site Kitzbuehel (Tirol, A), gross sizes 15,3 m2 flat plate collector and 15,42 m2 vacuum tube collectors, single family house with 148 m2 heated living space
(2) This period has been chosen as the warranty period of most producers ends after 10 years
(3) Basis for the calculation: Prize per 1 litre heating oil extra € 0,50; Prize/m2 flat plate collector (TiSUN FM-S) corresponds € 284,31 (list price), price difference factor to vacuum tube collectors corresponds to 1,5
(4) Figures of Market Statistics 2008, European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF)
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