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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Absorbers für einen Solarkollektor einer Solarthermieanlage. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Absorber für einen Solarkollektor, der mit einem solchen Verfahren hergestellt ist, sowie einen Solarkollektor mit einem derartigen Absorber.
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Eine Solarthermieanlage dient der thermischen Nutzung von Sonnenstrahlung durch deren Umwandlung in Wärme. Dies kann sowohl passiv, z. B. durch die Nutzung einfallender Sonnenstrahlung zur Erwärmung von Gebäuden mittels großer Fensterflächen und transparenter Wärmedämmung, als auch aktiv, z. B. durch die Verwendung von Solar- oder Sonnenkollektoren erfolgen.
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Bei der aktiven Nutzung, also beim Einsatz eines Solarkollektors, wird die einfallende Sonnenenergie in dem Solarkollektor auf ein Wärmeträgermedium übertragen und so nutzbar gemacht. Dabei kann fast das gesamte Strahlungsspektrum des Sonnenlichtes in thermische Nutzenergie umgewandelt werden. Die eingesetzten Solarkollektoren nutzen hierzu das Absorptionsvermögen der in einem Solarkollektor eingesetzten Absorber aus.
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Die auf einen Absorber eines Solarkollektors auftreffende Strahlung wird an der Absorberoberfläche in Wärme umgewandelt und über Wärmeleitung an ein kühleres Wärmeträgermedium abgegeben. Wieviel Wärme an das Wärmeträgermedium abgegeben werden kann, ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Absorbermaterials und von der Wärmekapazität des Wärmeträgermediums.
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Wegen des hohen Absorptionsgrads insbesondere auch im sichtbaren Spektralbereich erscheinen Absorberoberflächen üblicherweise schwarz. Zur Erzielung des hohen Absorptionsgrades sind insbesondere geeignete Beschichtungen des Absorbers eingesetzt, die selbst oder im Zusammenspiel mit der Unterlage in der Lage sind, auftreffendes Sonnenlicht in einem weiten Spektralbereich mit einem möglichst hohen Anteil zu absorbieren. Neuere EnGWicklungen setzen auf Beschichtungen auf Titanbasis, die meist bläulich schimmern. Derartige Beschichtungen werden in einem Vakuum-Verfahren aufgedampft und zeichnen sich zusätzlich durch einen sehr niedrigen Emissionsgrad für Wärmestrahlung aus.
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Aus der
WO 95/17533 ist als ein Beschichtungsmaterial beispielsweise ein Material bekannt, welches chemische Verbindungen zwischen einem oder mehreren Metallen der Gruppe IV A des Periodensystems, Stickstoff und Sauerstoff umfasst. Das Metall der Gruppe IV A des Periodensystems kann beispielsweise Titan sein, welches als dünne Schicht auf einem metallischen Substrat aus Molybdän, Silber, Gold, Kupfer, Aluminium, Wolfram, Nickel, Chrom, Zirkonium, Titan, Hafnium, Tantal, Niob, Vanadium, Eisen und deren Legierungen aufgebracht sein kann. Das Material wird hierbei als dünne Schicht auf eine metallische Unterlage beliebiger Geometrie aufgebracht, wobei die Schichtdicke derart gewählt ist, dass die Kombination aus dünner Schicht und Substrat bestimmte Wellenlängen als selektiver Absorber absorbiert und die eingestrahlte Strahlung in Wärmeenergie umwandelt.
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Eine anderes Beschichtungsmaterial ist aus der
DE 10 2006 010 578 B3 bekannt. Hier ist ein Solarkollektor mit effizienten Wärmeübertragungseigenschaften offenbart, der einen Absorber und mit diesem thermisch in Kontakt stehende, ein Wärmeträgermedium führende Rohre umfasst. Der Absorber ist hierbei mehrschichtig aus einer Absorberfolie mit einer Graphitfolie als Trägerfolie und einer Wärme absorbierenden Folie ausgebildet. Die die Solarstrahlung absorbierende Folie ist hierbei als Aluminiumfolie ausgebildet ist und es können zusätzlich zu dieser eine oder mehrere funktionale Absorptionsschichten vorgesehen sein.
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Die
DE 20 2009 015 334 U1 offenbart ein Verbundmaterial zur Verwendung als selektiver Solarabsorber, umfassend eine Trägerschicht aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder Edelstahl, wobei auf einer Seite der Trägerschicht eine Reflexionsschicht aus einem Metall oder einer Metalllegierung, eine Absorberschicht, und eine dielektrische und/oder oxidische Antireflexschicht, die sich oberhalb der Absorberschicht befindet, angeordnet sind. Hierbei befindet sich zwischen der Absorberschicht und der Reflexionsschicht eine weitere Schicht aus einem Nitrid, einem Carbid oder einem Carbonitrid eines Metalls oder einer Mischung zweier oder mehrerer Metalle. Zusätzlich befindet sich zwischen der Absorberschicht und der dielektrischen Antireflexschicht eine optisch aktive Schicht aus einer Metallverbindung.
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Mit der Herstellung einer entsprechenden Absorberoberfläche durch eine Beschichtung oder durch auf den Absorbergrundkörper aufgebrachte Absorberfolien sind vergleichsweise hohe Zusatzkosten verbunden.
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Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem sich ein zum Einsatz in einem Solarkollektor einer Solarthermieanlage vorgesehener Absorber möglichst einfach und kostengünstig herstellen lässt.
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Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit einem entsprechenden Verfahren möglichst wirtschaftlich herstellbaren Absorber für einen Solarkollektor einer Solarthermieanlage anzugeben.
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Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst kostengünstigen Solarkollektor mit einem entsprechenden Absorber anzugeben.
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Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Absorbers für einen Solarkollektor einer Solarthermieanlage, wobei Laserpulse mit einer Pulsdauer zwischen 1 ps und 800 ps und mit einer Intensität zwischen 10 GW/cm2 und 200 GW/cm2 auf die Oberfläche eines metallischen Absorbergrundkörpers gerichtet werden, wobei sich das Reflexionsvermögen der Oberfläche durch die Laserpulse in dem bestrahlten Bereich der Oberfläche dauerhaft verringert und hierdurch Absorberoberfläche gebildet wird.
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Die Erfindung geht in einem ersten Schritt von der Erkenntnis aus, dass ein Absorber, der in einem Solarkollektor eingesetzt werden soll, eine Absorberoberfläche aufweisen muss, die sich in einem breiten Spektralbereich durch ein vergleichsweise hohes Absorptionsvermögen auszeichnet. Bei dem Einsatz eines metallischen Absorbergrundkörpers, der sich insbesondere aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit gut für den Einsatz als Absorbermaterial eignet, ist es gängig, dessen Oberfläche mit einer Beschichtung zu versehen, die diese Anforderungen erfüllt.
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In einem zweiten Schritt erkennt die Erfindung, dass es möglich ist, einen Absorber mit einer entsprechend ausgebildeten Absorberoberfläche überraschend einfach dadurch herzustellen, dass die Oberfläche eines metallischen Absorbergrundkörpers durch Bestrahlung mittels Pikosekunden-Laserpulsen modifiziert wird, wobei sich das Reflexionsvermögen der Oberfläche im bestrahlten Bereich dauerhaft verringert und hierdurch die Absorberoberfläche gebildet wird.
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Durch den Einsatz eines solchen Verfahrens, bei welchem die Oberfläche mittels Laserpulsen modifiziert statt, wie bislang üblich, selektiv beschichtet wird, kann ein Absorber einfach und kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere kann zur Behandlung der Oberfläche auf etablierte Verfahren zur Beschriftung oder Markierung von Oberflächen zurückgegriffen werden, wobei der eingesetzte Laserstrahl über eine entsprechende Optik über die zu behandelnde Oberfläche geführt wird. Im mit Pikosekunden-Laserpulsen behandelten Bereich der Oberfläche entsteht unmittelbar eine Absorberoberfläche mit einem hohen Absorptionsgrad. Auf eine Beschichtung der Oberfläche des Absorbergrundkörpers zur Ausbildung einer Absorberoberfläche kann verzichtet werden. Es zeigt sich, dass eine derart behandelte metallische Oberfläche den Anforderungen an das für einen Solarkollektor benötigte hohe Absorptionsvermögen gerecht wird.
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Durch eigene Untersuchungen konnte die Erkenntnis gewonnen werden, dass durch den Einsatz von Laserpulsen mit einer Pulsdauer im Pikosekunden(ps)-Bereich (1 ps = 1·10–12 Sekunden) eine Modifikation einer metallischen Oberfläche erzeugt wird, die eine optisch erkennbare Änderung der Oberfläche bewirkt. Bei der Verwendung von Laserpulsen mit einer Pulsdauer im ps-Bereich ist die auftretende optisch wirksame Modifikation mit einem gegenüber der unbehandelten Oberfläche deutlich verringerten Reflexionsvermögen verbunden, so dass die Oberfläche im behandelten Bereich gegenüber der Oberfläche in der Umgebung dunkler bis schwarz erscheint. Die behandelte Oberfläche weist ein deutlich vergrößertes Absorptionsvermögen über einen weiten Spektralbereich auf.
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Weitergehende experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die beschriebene Modifikation einer metallischen Oberfläche am wirkungsvollsten mit Laserpulsen mit einer Pulsdauer zwischen 1 ps und 800 ps und mit einer Intensität zwischen 10 GW/cm2 und 200 GW/cm2 erzielen lässt. Die Dunkelfärbung der behandelten Oberfläche ist dabei im Wesentlichen unabhängig von der Art des eingesetzten Metalls oder von der Beschaffenheit seiner Oberfläche.
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Die mit Laserpulsen mit einer Pulsdauer im ps-Bereich erzeugte Modifikation der Oberfläche eines Metalls ist unabhängig vom Betrachtungswinkel und unabhängig von der Wellenlänge des Betrachtungslichts stets signifikant und gleich gut erkennbar. Der Absorptionsgrad bzw. das Absorptionsvermögen der erzeugten Modifikation ist unabhängig vom Betrachtungswinkel bzw. zeigt keine oder eine nur sehr geringe Winkelabhängigkeit. Insbesondere diese Eigenschaften sind vorteilhaft für den Einsatz der modifizierten Oberfläche als eine Absorberoberfläche für einen Solarkollektor.
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Die bislang erhaltenen experimentellen Daten lassen nach derzeitigem Erkenntnisstand darauf schließen, dass durch die Behandlung der Oberfläche eines Metalls mit Laserpulsen mit einer Pulsdauer im ps-Bereich lokal Nanostrukturen entstehen, die das Reflexionsvermögen der Oberfläche vermutlich nach dem Prinzip des sogenannten Mottenaugeneffekts verändern. Durch die Nanostrukturen wird auf der Oberfläche des Metalls ein gleitender Übergang des Reflexionsvermögens erreicht, so dass keine optische Grenzfläche und damit keine Reflexion mehr auftritt bzw. diese verringert ist.
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Die Nanostrukturen entstehen gegebenenfalls dadurch, dass zwar im Bereich der Laserpulse enorm hohe Feldstärken herrschen, eine thermische Ankopplung über die Anregung von Phononen an das Metall jedoch aufgrund der kurzen Pulsdauern nicht ermöglicht ist. Das Gefüge der entstehenden Nanostrukturen als solches ist im Vergleich zum übrigen Metall nicht modifiziert. Besonders von Vorteil ist hierbei, dass in Ermangelung einer Gefügeänderung eine korrosionsfeste Absorberoberfläche erzeugt werden kann. So können beispielsweise korrosionsfeste Absorberoberflächen auf rostfreien Stählen erzeugt werden.
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Das angegebene Verfahren eignet sich grundsätzlich zur Behandlung der Oberfläche verschiedenster Metalle. Der Absorbergrundkörper ist hierbei zweckmäßigerweise aus einem Metall gefertigt, das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe, die Edelmetalle und Edelstahl enthält. Derartige Metalle haben eine gute Wärmeleitfähigkeit und sind ausreichend form- und temperaturbeständig.
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Vorteilhafterweise sind die Laserpulse mit einer Pulsdauer zwischen 5 ps und 500 ps gewählt. Das sichtbare Ergebnis kann weiter verbessert werden, wenn die Laserpulse mit einer Pulsenergie zwischen 1 μJ und 1 mJ, bevorzugt zwischen 20 μJ und 1 mJ, gewählt sind.
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Bevorzugt wird zum Erreichen der Pulsenergien zur Erzeugung der Laserpulse ein mit einer Repetitionsrate zwischen 10 kHz und 10 MHz betriebener Kurzpulslaser verwendet. Ein derartiger Kurzpulslaser zur Erzeugung von Laserpulsen im ps-Bereich wird üblicherweise als Ultra-Kurzpulslaser bezeichnet. Der Ultra-Kurzpulslaser wird zweckmäßigerweise mit einer mittleren Leistung zwischen 0,5 Watt und 50 Watt betrieben.
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Zur Behandlung der metallischen Oberfläche werden bevorzugt Laserpulse mit einer Wellenlänge zwischen 500 nm und 1400 nm eingesetzt. Um etablierte Festkörperlaser wie beispielsweise Nd:YAG-Laser verwenden zu können, werden insbesondere Laserpulse mit einer Wellenlänge von 532 nm oder von 1064 nm zur Erzeugung der Modifikation der Oberfläche herangezogen.
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Um die zur Erzeugung der Nanostrukturen erforderlichen Feldstärken zu erreichen, werden die Laserpulse vorteilhafterweise auf der Oberfläche des Metalls auf eine Fläche zwischen 10 μm und 200 μm im Durchmesser fokussiert.
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Um ein besonders hohes Absorptionsvermögen des Absorbers zu erreichen, wird der bestrahlte Bereich des Absorbergrundkörpers zur Ausbildung der Absorberoberfläche mit den Laserpulsen vollflächig überstrichen. So kann auf einfache Weise eine gleichmäßig und vollständig modifizierte Absorberoberfläche bereitgestellt werden
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Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Absorber für einen Solarkollektor einer Solarthermieanlage, umfassend einen metallischen Absorbergrundkörper mit einer Absorberoberfläche, wobei die Absorberoberfläche durch die Modifikation der Oberfläche des Absorbergrundkörpers mittels Laserpulsen mit einer Pulsdauer zwischen 1 ps und 800 ps und mit einer Intensität zwischen 10 GW/cm2 und 200 GW/cm2, insbesondere entsprechend dem vorbeschriebenen Verfahren, gebildet ist, und hierdurch ein dauerhaft verringertes Reflexionsvermögen aufweist.
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Ein solcher Absorber bzw. die entsprechend ausgebildete Absorberoberfläche ermöglicht die Aufnahme eines hohen Anteils der Sonnenstrahlung und deren Umwandlung in Wärme. Weiterhin lässt sich ein solcher Absorber einfach und wirtschaftlich herstellen. Auf eine aufwändige Beschichtung der Oberfläche des Absorbers kann verzichtet werden.
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Die Absorberoberfläche zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie einen gelitenden Übergang des Reflexionsvermögens in das Innere aufweist.
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Vorteilhafterweise besteht der Absorbergrundkörper aus einem Metall, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Edelmetalle und Edelstahl enthält.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für den Absorber ergeben sich aus den auf das Verfahren zur Herstellung eines Absorbers gerichteten Unteransprüchen. Die für das Verfahren benannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf den Absorber übertragen werden.
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Die dritte Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Solarkollektor für eine Solarthermieanlage, umfassend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten vorbeschriebenen Absorber sowie ein mit dem Absorber verbundenes Wärmeübertragungssystem.
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Ein solcher Solarkollektor ermöglicht aufgrund des eingesetzten Absorbers die gewünschte Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung. Weiterhin ist ein derartiger Solarkollektor mit einem entsprechend ausgebildeten Absorber kostengünstig und einfach in der Herstellung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Solarkollektor ein Wärmedämmelement und/oder ein Abdeckelement, insbesondere aus einem geeignet transparenten Glas, zur Abdeckung der Absorberoberfläche.
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Der Solarkollektor kann beispielsweise auf einem Hausdach oder an einer Fassade montiert werden. Die Sonnenstrahlung trifft auf den in einem Gehäuse angeordneten Absorber, wo Sonnenlicht eines breiten Spektralbereichs mit einem hohen Grad absorbiert wird. Die durch die Absorption entstehende Wärme wird insbesondere durch das bevorzugt umfasste Abdeckelement und durch das bevorzugt umfasste Wärmedämmelement im Solarkollektor gehalten bzw. gesammelt. Der erhitzte Absorber überträgt die Wärme insbesondere auf ein geeignetes Wärmeträgermedium, das durch das mit dem Absorber verbundene Wärmeübertragungssystem fließt. Das Wärmeübertragungssystem ist optimalerweise derart mit dem Absorber verbunden, dass eine optimale Wärmeübertragung auf das Wärmeträgermedium gewährleistet ist. Über das Wärmeträgermedium wird die aufgenommene Wärme zu einem Wärmespeicher oder unmittelbar zu einem Verbraucher transportiert, dort abgegeben und entsprechend genutzt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Solarkollektor als ein Flachkollektor ausgebildet. Ein Flachkollektor umfasst üblicherweise einen Absorber, eine transparente Abdeckung, ein Gehäuse und eine Wärmedämmung. Als transparente Abdeckung kommt meistens eisenarmes Solarsicherheitsglas zum Einsatz, das sich durch einen hohen Transmissionsgrad für den kurzwelligen Spektralbereich auszeichnet. Gleichzeitig gelangt nur wenig der Wärmeabstrahlung vom Absorber durch die Glasabdeckung hindurch. Außerdem verhindert die transparente Abdeckung den Wärmeentzug vom Absorber durch vorbeistreichende kältere Luft (Konvektion). Gemeinsam mit dem Gehäuse schützt die Abdeckung den Absorber vor Witterungseinflüssen. Typische Gehäusematerialien sind Aluminium und verzinktes Stahlblech, manchmal wird auch glasverstärkter Kunststoff verarbeitet. Durch die Wärmedämmung auf der Rückseite des Absorbers und an den Seitenwänden werden Wärmeverluste durch Wärmeleitung vermindert. Als Dämmmaterialien werden hauptsächlich Polyurethan-Schaum und Mineralwolle bevorzugt, in seltenen Fällen auch Mineralfaser-Dämmstoffe wie Glaswolle, Steinwolle, Glasfaser oder Fiberglas. Die Wärmeübertragung erfolgt durch ein Wärmeträgermedium, welches üblicherweise Wasser oder ein Wasser/Glykol-Gemisch ist.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist der Solarkollektor als ein Röhrenkollektor ausgebildet. Allgemein dient bei Röhrenkollektoren das von einem Wärmeträgermedium durchflossene Rohr selbst als Absorber. Manchmal befindet sich lediglich zusätzlich eine schmale Absorberfläche auf den Röhren. Die Wärmeübertragung erfolgt wie beim Flachkollektor auch beim Röhrenkollektor durch das Wärmeträgermedium.
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Eine spezielle Bauweise eines Röhrenkollektors ist ein Vakuumröhrenkollektor. Ein Vakuumröhrenkollektor besteht grundsätzlich aus Glasröhren, die ein Vakuum umschließen, der Zwischenraum zwischen den Röhren ist somit evakuiert. Der Absorber kann hierbei in Form eines oberflächenmodifizierten Blechstreifens an der inneren Glasröhre eingesetzt sein. Die aufgefangene Wärmeenergie kann durch ein Rohr abtransportiert werden, das von dem Wärmeträgermedium durchflossen wird. Die Dämmwirkung wird bei Vakuumröhrenkollektoren durch das Vakuum im Zwischenraum der konzentrisch angeordneten Glasröhren erreicht. Vakuumkollektoren bieten den Vorteil, dass sie auch bei hohen Absorbertemperaturen und bei niedrigen Einstrahlungen mit einem guten Wirkungsgrad arbeiten.
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In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist der Solarkollektor als ein Solarluftkollektor ausgebildet. Der Aufbau eines Solarluftkollektors entspricht im Wesentlichen dem eines Flachkollektors. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass ein Solarluftkollektor Luft anstatt einer Flüssigkeit als Wärmeträgermedium verwendet. Die im Kollektor erwärmte Luft kann zum Heizen und Lüften mithilfe eines Ventilators direkt in ein Gebäude eingeblasen werden. Alternativ gibt die erhitzte Luft zunächst nicht benötigte Wärme über einen Wärmetauscher an ein Speichermedium, wie beispielsweise Wasser ab und die abgekühlte Luft wird in ein Gebäude eingeblasen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für den Solarkollektor ergeben sich aus den auf das Verfahren zur Herstellung eines Absorbers und auf den Absorber gerichteten Unteransprüchen. Die für das Verfahren und den Absorber benannten Vorteile können sinngemäß auf den Solarkollektor übertragen werden.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Aufbau zur Durchführung eines Verfahrens zur Modifikation der Oberfläche eines Absorbergrundkörpers mittels Laserpulsen, sowie
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2 eine schematische Darstellung eines Solarkollektors mit dem mittels des Verfahrens gemäß 1 hergestellten Absorber.
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1 zeigt einen schematischen Aufbau 1 zur Modifikation der Oberfläche 3 eines aus Edelstahl bestehenden Absorbergrundkörpers 5. Die Oberfläche 3 des Absorbergrundkörpers 5 wird mittels des gezeigten Verfahrens derart modifiziert, dass ein in einem Solarkollektor einsetzbarer Absorber 6 entsteht.
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Die Modifikation erfolgt mit einem Ultra-Kurzpulslaser 7 sowie mit einer optischen Fokussierungs- und Ablenkeinrichtung 9. Gepulste Laserstrahlung 11 wird mittels eines strahlerweiternden Teleskops 13 auf einen Scanner 15 gelenkt. Im Scanner 15 lenkt ein Umlenkspiegel 17 den Strahl um. Die Laserstrahlung 11 wird dann durch eine Planfeldlinse 19 auf die Oberfläche 3 des Absorbergrundkörpers 5 fokussiert.
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Die eingesetzten Laserpulse weisen eine Wellenlänge von 1064 nm, eine Pulsdauer von 10 ps und eine Pulsenergie von 100 μJ auf. Die Fokusfläche auf der Oberfläche 3 beträgt 100 μm im Durchmesser. Entsprechend beträgt die Intensität im fokussierten Laserpuls 100 GW/cm2. Der Ultra-Kurzpulslaser 7 wird mit einer Repetitionsrate von 100 kHz betrieben.
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Um ein besonders hohes Absorptionsvermögen zu erreichen, wird die Oberfläche 3 des Absorbergrundkörpers 5, die die Absorberoberfläche 21 ausbilden soll, mit den fokussierten Laserpulsen vollflächig überstrichen.
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Die resultierende Absorberoberfläche 21 ist in der Lage, auftreffendes Sonnenlicht in einem breiten Spektralbereich mit einem Grad und insbesondere im Wesentlichen winkelunabhängig zu absorbieren.
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In 2 ist eine schematische Darstellung eines Solarkollektors 31 mit einem Absorber 6 gemäß 1 gezeigt. Der Solarkollektor 31 ist vorliegend als ein Flachkollektor ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 35, in dem der Absorber 6 angeordnet ist. Mit dem Absorber 6 ist ein Wärmeübertragungssystem 37 verbunden, welches aus einer Rohrschlange aus Kupfer besteht, in dem ein Wärmeträgermedium 39 fließt. Hierzu ist Wasser eingesetzt, welches dem Wärmeübertragungssystem 37 über einen Zulauf 41 zugeführt wird und nach dem Durchlaufen der Rohrschlange 37 über einen Ablauf 43 entnommen wird.
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Nach außen ist das Gehäuse 35 mittels eines Abdeckelements 45 aus einem entsprechend geeigneten Glas verschlossen. Weiterhin ist in dem Gehäuse 35 Mineralwolle als Wärmedämmelement 47 angeordnet. Das Wärmedämmelement 47 ist auf der Rückseite und an den Seiten des Absorbers 6 angeordnet und verhindert Wärmeverluste durch Wärmeleitung.
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Der Absorber 6 selbst umfasst einen Absorbergrundkörper 5 aus Edelstahl. Die Absorberoberfläche 21 ist vor dem Einsatz des Absorbers 6 mittels Pikosekunden-Laserpulsen derart modifiziert worden, dass sie zur vollflächigen Absorption von Licht ein dauerhaft verringertes Reflexionsvermögen aufweist.
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Hierzu wurde die Oberfläche 3 des Absorbergrundkörpers 5 mittels des in 1 beschriebenen Verfahrens mittels Laserpulsen modifiziert. Die Fokusfläche auf der Oberfläche 3 beträgt 100 μm im Durchmesser, wobei die Laserpulse die Oberfläche 3 des Absorbergrundkörpers 5 vollständig überstrichen haben. Die Oberfläche 3 des Absorbergrundkörpers 5 weist keine separate Beschichtung auf.
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Beim Einsatz des Solarkollektors 31, der beispielsweise auf einem Hausdach angebracht ist, trifft Sonnenstrahlung durch das Glas 45 auf den Absorber 6, bzw. auf die entsprechend bereitgestellte Absorberoberfläche 21. Die durch Absorption entstehende Wärme wird im Flachkollektor 31 gefangen. Ist der Absorber 6 erhitzt, überträgt er die Wärme auf das Wärmeträgermedium 39, welches durch das mit dem Absorber 6 verbundene Wärmeübertragungssystem 37 fließt. Die Wärme wird dann über den Ablauf 43 zu einem nicht gezeigten Wärmespeicher oder einem Verbraucher transportiert und dort entsprechend genutzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufbau
- 3
- Oberfläche
- 5
- Absorbergrundkörper
- 7
- Laser
- 9
- Fokussierungs- und Ablenkeinrichtung
- 11
- Laserstrahlung
- 13
- Teleskop
- 15
- Scanner
- 17
- Umlenkspiegel
- 19
- Planfeldlinse
- 21
- Absorberoberfläche
- 31
- Solarkollektor
- 35
- Gehäuse
- 37
- Wärmeübertragungssystem
- 39
- Wärmeträgermedium
- 41
- Zulauf
- 43
- Ablauf
- 45
- Abdeckelement
- 47
- Wärmedämmelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 95/17533 [0006]
- DE 102006010578 B3 [0007]
- DE 202009015334 U1 [0008]
