Vakuumrohre made in Germany

NARVA hat Mitte 2007 den Schritt in die Solar-Technik vollzogen.
Mit einer neuen Anlage können pro Schicht und Jahr rund eine Million Vakuumrohre hergestellt werden.
Möglich wurde die sehr schnelle Realisierung der Produkte und Verfahren durch die 40jährige Erfahrung von NARVA auf dem Gebiet der Glasherstellung und Verarbeitung, weitreichender Kenntnisse über Beschichtungs- und Vakuumprozesse sowie im Bereich von Glas-Metall-Verbindungen.

Technologie

Erklärtes Ziel der NARVA-Verfahrensentwicklungen war es, Kenntnisse modernster Glasverarbeitung und der Herstellung von Leuchtstofflampen auf die Produktionsprozesse zur Herstellung von Vakuumrohren zu übertragen. Dies betraf die Rohrproduktion im eigenem Glaswerk, die Beschichtungstechnologien, die Herstellung des Vakuumrohres, das Evakuierungsverfahren sowie Logistik- und Handhabungstechnologien.

Die Fertigungstiefe wurde optimal gestaltet, um schwierige und teure Verpackungsaufwendungen und Transporte zu vermeiden. So wird im Hause NARVA auch die Finne selbst produziert (Absorberblech, Wärmeträgerrohr, Glas-Metallverbindung). Diese optimale Fertigungstiefe ist Voraussetzung, Kundenwünsche flexibel umzusetzen.

Die Beschichtung des Hüllrohres verhindert darüber hinaus Verwitterungen an der Glasoberfläche, die bei ungünstigen klimatischen Bedingungen auftreten können und homogenisiert die Festigkeit des Glases durch Verschluss von Mikrorissen.

Durch die verhältnismäßig große Wandstärke des NARVA-Vakuumrohres und durch die Beschichtung erreicht das Rohr eine hohe Hagelschlag-festigkeit, die in der Hagelschlagprüfung nach ­EN 12975-2 beim TÜV Rheinland mittels Eiskugeltest nachgewiesen wurde. Die Hüllrohre widerstehen darüber hinaus dem Aufprall einer 150 g schweren Stahlkugel aus einer Höhe von 40 cm zu 100% und aus 60 cm zu nahezu 80%.

Durch diese Oberflächenbehandlung wird das Rohr im Falle einer gewaltsamen Zerstörung so verändert, dass es sich wie Sicherheitsglas verhält: Die entstehenden Scherben sind relativ klein und werden nicht in die Umgebung geschleudert.

Das Spezialglas des Vakuumrohrs besitzt gegenüber den häufig verwendeten Borosilikat-Gläsern eine deutlich geringere Durchlässigkeit für Wasserstoff und Helium. Damit bleibt das sehr hohe Vakuum des Rohres auch über einen Zeitraum von 20 Jahren erhalten.

Glas-Metall-Verbindung

Für das NARVA-Vakuumrohr wurde eine neuartige sehr robuste Glas-Metall-Verbindung entwickelt. Ziel der Forschungs und Entwicklungs-Arbeiten war es, die Bruchanfälligkeit der bekannten Lösungen zu vermeiden. Dies gelang dadurch, dass die Glas-Metall-Verbindung so gestaltet wurde, dass sie das Glas nicht auf Zug beansprucht.
Die Glas-Metall-Verbindung widersteht deshalb starken Axial- und Querkräften mühelos.
Die NARVA-Lösung wurde international patentrechtlich geschützt:

Internationalen Patentanmeldung:
PTC/DE2006/001244 vom 13.07.2006

Int. Veröffentlichungsnummer:
WO 2007/033630

Das Wärmeträgerrohr durchdringt den gesickten Metalldeckel der Glas-Metall-Verbindung, der aus einer Speziallegierung hergestellt ist. Diese Konstruktion widersteht in Prüfung nach EN 12975-2 sowohl Kavitationsschlägen aber auch den Temperaturwechselbelastungen durch Kaltwasserberegnung aus dem Stagnationszustand ohne Probleme. Auch Quer- und Rüttelkräfte durch Windlasten und Dehnungen zerstören die neuartige Glas-Metall-Verbindung nicht, da die Konstruktion Biegemomente, die vom Wärmeausleitrohr übertragen werden, im Metall aufnimmt und damit das Glas praktisch nicht belastet wird.
Darüber hinaus wurde ein Material für die metallische Komponente der Glas-Metall-Verbindung gewählt, dass eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, was Wärmeverluste, die vom Wärmeträgerrohr ausgehen könnten, minimiert .

Absorber

Im NARVA-Vakuumrohr werden die modernsten Absorberbleche aus Kupfer, die auf dem Markt verfügbar sind, eingesetzt. Das Absorbermaterial besteht aus Titan-Oxid-Nitrid.

Das Absorberblech wird mittels Ultraschallschweißverfahren auf das Wärmeträgerrohr aufgebracht, was auch im Vakuum sichert, dass es zu keinem messbaren Temperaturabfall zwischen den beiden Teilen kommt und der Wirkungsgrad eta 0 des Rohres einen sehr hohen Wert erreicht.
Im Zusammenwirken mit den modernen Evakuierungstechnologien, die bei NARVA bei der Herstellung des Vakuumrohres zum Einsatz gelangen und durch die Verwendung von Getter, wird ein hohes Endvakuum in den Kollektoren erreicht. Durch den Schutz, den das Vakuum innerhalb des Kollektor-Rohres bietet, werden Degradationen des Absorbers vermieden und die Absorberschicht zeigt auch bei einer Lebensdauer von 20 Jahren keine Verschlechterung der Eigenschaften (siehe SPF-Report, 2004).

Die Absorberbleche stehen mit einseitiger und beidseitiger Beschichtung zur Verfügung. Beidseitige Beschichtung kommt bei Kollektoren zum Einsatz, die mit Spiegelsystemen ausgestattet sind. Je nach Ausführung kann damit bis zu 30 % mehr Leistung je Rohr erzielt werden.

Heatpipe-Vakuumrohr

Vakuumrohre mit einer Wärmeausleitung über ein Wärmerohr (Heatpipe) besitzen gegenüber direkt durchströmten Vakuumrohren viele Vorteile, so dass die Nachfrage nach solchen Produkten ständig steigt. Neben der einfachen Montage der Rohre ist vor allem die Möglichkeit hochinteressant, die maximal im Verteiler auftretende Temperatur zu begrenzen. Um dies zu erreichen werden zum Beispiel Ventile in den Kondensator eingebaut. Aber auch hier folgten die NARVA-Entwickler dem Prinzip, dass eine robuste und einfache Lösung eines Problems immer die Beste ist. NARVA wählte deshalb für das Wärmerohr eine Konstruktion, bei der auf ein Ventil im Kondensator verzichtet werden kann. Eine Ventilkonstruktion, die 20 Jahre störungsfrei funktioniert, ist nur mit sehr hohem technischen Aufwand und entsprechenden Kosten zu realisieren.
Die Temperatur am Kondensator des NARVA-Heatpipe-Vakuumrohres überschreitet 160°C auch im Stagnationsfall nicht. Damit besitzt eine Anlage Eigensicherheit. Das heißt, wenn keine Energie entnommen wird und der Kollektor in Stagnation geht, wird das Frostschutzmittel nur mit einer Temperatur von maximal 160°C belastet.

Herrscht darüber hinaus am Kollektor ein Überdruck von 8 bar, wird kein Dampf produziert, an der Anlage sind keine Schäden durch Dampf zu erwarten. Das Verdampferfluid im NARVA-Wärmerohr wurde so gewählt, dass weder Frostschäden eintreten können noch Zersetzungen des Fluides im Laufe von 20 Jahren zu erwarten sind.
Der Kondensator wurde in seiner Größe optimiert, um auch bei relativ kleiner Geometrie hohe Wirkungsgrade zu erreichen und einen sehr großen Arbeitsbereich hinsichtlich der Neigung des Kollektors zu ermöglichen. Senkrecht gestellt und bis zu einem Winkel von 20° arbeitet der Kollektor mit voller Leistung.

NARVA Vakuumrohre werden in den Nennlängen 2.000 mm, 1.775 mm, 1.500 mm und 800 mm sowohl direkt durchströmt als auch als Heatpipe angeboten. Der Rohrdurchmesser beträgt 56 mm, das Glas des Hüllrohres hat eine Wandstärke von 1,8 mm.

Die Absorber stehen mit einseitiger Beschichtung (Standard) und beidseitiger Beschichtung (Power) für alle Varianten zur Verfügung.

Beidseitige Beschichtung kommt bei Kollektoren zum Einsatz, die mit Spiegelsystemen ausgestattet sind. Je nach Ausführung kann damit bis zu 30% mehr Leistung je Rohr erzielt werden. Selbst bei reflektierendem Blechdach ( Zink; Ekotal ) tritt eine Ertragserhöhung ein.

Dass NARVA Absorberfinnen anbietet, die nur einseitig mit Tinox beschichtet sind
(Standard ist nur vorne beschichtet, Power aber auch hinten) finde ich etwas seltsam - also beidseitige Beschichtung mit Tinox wählen.

Der Witz an Tinox ist ja die Abstrahlung (Schwarz wird genauso heiss wie Tinox, strahlt bei hohen Temp. aber enorm mehr ab)
Vakuumrohre sind ja auch Hinten offen, hier findet ja auch Abstrahlung statt, im Gegensatz zu einem Flachkollektor,
bei dem die Abstrahlung nach Hinten durch die Isolation verhindert wird.

Der Spiegel sendet die Verluststrahlung ja wieder zur Sonne?

20110221 Hans Streuli

NARVA-Solar

Technische Daten

Vertrieb durch westech-solar

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