Die Heatpipe, auch Wärmerohr genannt, wird in Vakuumröhrenkollektoren der Solarthermie eingesetzt. Als Bestandteil eines Röhrenkollektors sorgt sie für den Transport der Wärme von der Röhre zum Solarkreis. Wichtig zur Einordnung: Ein Vakuumröhrenkollektor gewinnt Wärme, nicht Strom. Die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom übernimmt die Photovoltaik, während die Solarthermie mit Heatpipe-Technik die Sonnenwärme für Warmwasser und Heizung nutzbar macht. Wir erklären Funktion, Kosten und Bedeutung der Heatpipe für die Solarenergie.

Funktionsweise der Heatpipe

Eine Heatpipe besteht aus zwei Bereichen, einer warmen und einer kalten Zone. Die warme Zone nimmt die Solarwärme auf und erwärmt die enthaltene Flüssigkeit, die häufig aus destilliertem Wasser oder Alkohol besteht. Die Flüssigkeit verdampft, und der Dampf steigt nach oben in die kalte Zone. Dort gibt er über einen Wärmetauscher seine Wärme an den Solarkreis ab, kondensiert und fließt durch die Schwerkraft oder Kapillarwirkung zurück in die warme Zone, wo der Kreislauf von vorn beginnt. Ein Nachfüllen des Mediums ist bei ordnungsgemäßem Betrieb nicht nötig.

Der Vakuumröhrenkollektor

Im Vakuumröhrenkollektor wird die Wärmeträgerflüssigkeit durch die Sonneneinstrahlung erhitzt. Die Sonnenkollektoren werden auf dem Dach oder anderen freien Flächen montiert. Das Besondere ist das Vakuum, das den Absorber umgibt und die Wärmeverluste stark reduziert. Moderne Systeme haben zahlreiche Anfangsprobleme gelöst: Ein Kollektor mit Heatpipe ist gegen das Einfrieren im Winter geschützt, da bei der Heatpipe-Bauart die Röhren nicht direkt vom Solarmedium durchströmt werden. Damit ist die Heatpipe eine effektive Möglichkeit, regenerative Wärme zu gewinnen.

Das Heatpipe-Prinzip im Detail

Beim Wärmerohr-System wird die Röhre nicht direkt vom Solarmedium durchflossen. Stattdessen zirkuliert ein Trägermedium in einem gesonderten Absorber, das bei Sonneneinstrahlung verdampft. Die Wärme wird über einen Wärmetauscher am oberen Ende an das Solarmedium übergeben. Für die Verdampfung sind keine hohen Temperaturen nötig: Bereits geringe Sonneneinstrahlung genügt, um das Medium zum Verdampfen zu bringen. Durch die Kondensation wird die Wärme am oberen Ende übertragen, und die abgekühlte Flüssigkeit fließt zurück. Dieser selbsttätige Kreislauf macht die Heatpipe zuverlässig und wartungsarm.

Preis

Die Kosten hängen von der Anzahl der Röhren und der Ausführung ab. Ein Heatpipe-Röhrenkollektor mit rund 30 Röhren ist für etwa 850 Euro erhältlich, wobei das Montageset für die Dachbefestigung häufig enthalten ist. Für eine komplette Solarthermieanlage kommen die Kosten für Speicher, Solarleitungen, Pumpe und Montage hinzu. Da hochwertige Kollektoren über viele Jahre zuverlässig Wärme liefern und Brennstoffkosten einsparen, rechnet sich die Investition langfristig, besonders in Verbindung mit der staatlichen Förderung für Solarthermie.

Vorteile der Heatpipe-Technik

Die Heatpipe-Bauart bietet mehrere Vorteile. Da das Solarmedium die Röhren nicht direkt durchströmt, ist das System gut gegen Frost geschützt und einzelne Röhren lassen sich bei vielen Modellen austauschen, ohne den gesamten Kollektor zu entleeren. Der selbsttätige Verdampfungs- und Kondensationskreislauf arbeitet ohne bewegliche Teile im Rohr und ist daher robust und wartungsarm. Durch das Vakuum sind die Wärmeverluste gering, sodass die Kollektoren auch bei niedrigen Außentemperaturen und diffusem Licht effizient arbeiten. Diese Eigenschaften machen die Heatpipe zu einer bewährten Technik für die Solarthermie in privaten Haushalten.

Bedeutung für die Solarenergie

Die Heatpipe ist ein gutes Beispiel dafür, wie durchdachte Technik die Nutzung erneuerbarer Energie effizienter macht. Durch die geringen Wärmeverluste und den Frostschutz eignet sich die Technik gut für das mitteleuropäische Klima. In Verbindung mit einem gut dimensionierten Speicher kann eine Solarthermieanlage mit Heatpipe-Kollektoren einen erheblichen Teil des Warmwasserbedarfs decken und die Heizung unterstützen. So trägt die Technik dazu bei, den Verbrauch fossiler Brennstoffe und die damit verbundenen Emissionen zu senken, und leistet einen Beitrag zur Wärmewende im eigenen Haus.

Heatpipe im Vergleich zu direkt durchströmten Kollektoren

Neben der Heatpipe-Bauart gibt es direkt durchströmte Vakuumröhrenkollektoren, bei denen der Wärmeträger unmittelbar durch die Röhren fließt. Beide Varianten haben ihre Stärken. Die Heatpipe punktet mit dem guten Frostschutz und der einfachen Austauschbarkeit einzelner Röhren, benötigt aber eine bestimmte Mindestneigung, damit die kondensierte Flüssigkeit zurückfließen kann. Direkt durchströmte Kollektoren lassen sich flexibler ausrichten und eignen sich auch für flache oder ungewöhnliche Montagesituationen. Welche Bauart die richtige ist, hängt von der Dachneigung und den Anforderungen ab und sollte mit einem Fachbetrieb geklärt werden.

Einbindung in die Solarthermieanlage

Die Heatpipe entfaltet ihren Nutzen nur als Teil einer gut geplanten Solarthermieanlage. Neben den Kollektoren gehören dazu ein passend dimensionierter Speicher, gut gedämmte Solarleitungen, eine Umwälzpumpe und eine Regelung, die die Solarwärme vorrangig nutzt. Erst das Zusammenspiel aller Komponenten sorgt dafür, dass die gewonnene Wärme mit geringen Verlusten im Haushalt ankommt. Eine fachgerechte Auslegung stellt sicher, dass die Anlage einen möglichst großen Anteil des Warmwasserbedarfs deckt und die Heizung in der Übergangszeit unterstützt.

Fazit

Die Heatpipe ist ein wartungsarmes Wärmerohr, das in Vakuumröhrenkollektoren die Sonnenwärme effizient überträgt und dabei vor Frost schützt. Sie erzeugt Wärme, keinen Strom, und ist damit Teil der Solarthermie. Dank des Vakuums und des selbsttätigen Kreislaufs arbeiten die Kollektoren auch bei geringer Sonneneinstrahlung zuverlässig. In Kombination mit einem passenden Speicher und der staatlichen Förderung ist die Heatpipe-Technik eine langlebige und umweltfreundliche Lösung zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung.