Definition von Wärmeübertrager

Ein Wärmeübertrager (auch Wärmetauscher genannt) ist ein technisches Gerät, das Energie in Form von Wärme von einem Medium (Flüssigkeit, Gas oder festem Stoff) auf ein anderes überträgt. Dabei kommen die Medien entweder direkt miteinander in Kontakt oder werden durch eine Trennwand voneinander isoliert.

Im Kontext der Solarenergie, speziell bei solarthermischen Anlagen, sind Wärmeübertrager von großer Bedeutung. Sie tragen dazu bei, die von der Sonne gewonnene Wärme effizient zu nutzen, indem sie sie von einem Speicher- oder Übertragungsmedium auf das zu erwärmende Nutzmedium, beispielsweise Raumluft oder Brauchwasser, übertragen.

Anwendungsgebiete in der Photovoltaik

In einem Photovoltaiksystem sind Wärmeübertrager in der Regel nicht direkt beteiligt, da dort die Energieumwandlung direkt von Sonnenlicht in elektrischen Strom stattfindet. Allerdings können sie in sogenannten Hybridsystemen zum Einsatz kommen, welche Photovoltaik und Solarthermie kombinieren.

In solchen Anlagen können Wärmeübertrager genutzt werden, um überschüssige Wärme aus den Photovoltaik-Modulen abzuleiten und zu einem Verbraucher zu transportieren. So kann beispielsweise die Abwärme einer Photovoltaikanlage genutzt werden, um Wasser zu erwärmen.

Funktion von Wärmeübertragern

Wärmeübertrager nutzen einen von drei Arten von Wärmeübertragung: Leitung, Konvektion oder Strahlung. Die meisten Wärmeübertrager arbeiten jedoch nach dem Prinzip der Leitung und Konvektion.

• Leitung: Hier wird Wärme durch direkten Kontakt von einem wärmeren Medium zu einem kühleren übertragen.
• Konvektion: Bei dieser Art der Wärmeübertragung wird Wärme durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium übertragen.
• Strahlung: Hier wird Wärme in Form von elektromagnetischen Wellen übertragen.

In solarthermischen Anlagen werden Wärmeübertrager verwendet, um die in einem Wärmeträgermedium (z. B. Solar- oder Thermoöl) gespeicherte Wärme auf das Zielsystem zu übertragen, beispielsweise einen Warmwasserspeicher.

Gängige Bauformen von Wärmeübertragern

Rohrbündel-Wärmeübertrager

In einem Rohrbündel-Wärmeübertrager fließt das wärmeres Medium durch die Innenrohre, während das kühleres Medium durch den Raum zwischen Außen- und Innenrohren fließt.

Platten-Wärmeübertrager

Im Platten-Wärmeübertrager fließen die beiden Medien abwechselnd durch dünne, parallele Kanäle und tauschen durch die trennende Metallplatte Wärme aus.

Lamellen-Wärmeübertrager

Im Lamellen-Wärmeübertrager sind die Wärmeübertragungsflächen durch Metalllamellen vergrößert, um eine effizientere Wärmeübertragung zu ermöglichen.

Fazit

Während Wärmeübertrager in reinen Photovoltaikanlagen eher eine untergeordnete Rolle spielen, sind sie in solarthermischen Anlagen oder kombinierten Systemen unverzichtbar für eine effiziente Nutzung der durch die Sonne bereitgestellten Wärmeenergie.