Foto der Eigenbau- Elektronik:
Oben die Anzeige und Überwachungseinheit mit fünf Digitalthermometern, darunter in einem flachen Wandschrank Stromversorgung, Schaltuhr, Relaisbaugruppe und später der Steuerungs- Mikrocomputer mit Batterie.

Erfahrungen von 1991 bis 1993

Die Anlage des Verfassers entstand 1991 ohne Mithilfe von Handwerkern in der Freizeit. Für die oben genannten Verbesserungen und zur Vermeidung von Fließgeräuschen mussten einige Rohre mehrmals modifiziert werden, um die Ursachen zu ergründen. Weil das Zweiwegeventil innerhalb der Boilerisolation untergebracht werden sollte, waren alle handelsüblichen Ausführungen zu groß. Relativ viel Zeit wurde mit nur befriedigendem Ergebnis in den Eigenbau eines kleinen Zweiwegeventils investiert, das mit großem Öffnungsquerschnitt nur wenig Strömungswiderstand einbringen sollte.

Im ersten Winter galt das Schwergewicht der Beobachtungen der Frostsicherheit. Dazu wurden zusätzliche Temperaturfühler installiert. Abgesehen von einem Rohr, das so durchhing, dass es sich nicht entleeren konnte, gab es keine Schwierigkeiten.

Überhitzungsproblemen ging der Verfasser mittels einer Schutzplane aus dem Wege. Weil diese Vakuumkollektoren durch Überhitzung eine bleibende Verschlechterung des Wirkungsgrades erleiden können, sollte nichts riskiert werden. Die verwendete starke LKW - Plane schützte die Kollektoren auch bei zwei Hagelunwettern, bei denen in der Nachbarschaft Fenster und Autos beschädigt wurden.

Nach dem ersten Jahr mussten alle Boiler, Pumpen und Rohre geduldig mit viel Leitungswasser durchgespült werden, weil das Umlaufwasser zu stinken und zu schäumen begonnen hatte. Schuld daran dürften wohl unsichtbare innere Verunreinigungen im Anlieferungszustand gewesen sein, denn es trat danach nie wieder auf. Bei dieser Gelegenheit wurden auch erste Kalkablagerungen beseitigt, die lediglich bei den Wärmetauschern der Vakuumrohre so dick waren, dass sie die Funktion beeinträchtigen konnten. Meistens waren sie wegen der großen dort vorkommenden Temperatursprünge jedoch abgeplatzt und von der starken Strömung weggespült worden.

Nach einem weiteren Jahr wurde diese Kontrolle wegen der Neubefüllung noch einmal durchgeführt. Danach war Kalk kein Thema mehr. Schäumen, innere Verschmutzung und erster Kalk hatten in der wegen vieler Betriebsunterbrechungen nur kurzen Betriebszeit des ersten Jahres noch keinen Schaden anrichten können, wie sich in den folgenden Jahren herausstellte. Erst langsam wurde dann eine Abnahme der Leistungsfähigkeit deutlich. Noch nicht in dieser Bilanz von 1993:

Der Verfasser hat sich das Experimentieren dadurch erleichtert, dass er die Kollektoren nicht auf dem Dach sondern in drei Meter Höhe über der Terrasse angebracht hat. So gab es auch sehr kurze Leitungen zum Boiler. Wegen der Verbesserungen musste die Anlage im ersten Jahr öfters stillgelegt werden. Daher wurden Sonnenscheindauer, Temperaturen und Verbrauch erst ab 1.1.93 protokolliert: Die Boilertemperatur überstieg 35 Grad im Januar an 12 Tagen und im Februar an nur 9 Tagen. Ab Mitte März war fast durchgehend Duschwasser zur Verfügung. Dabei erfolgte die Nutzung allerdings nur durch eine Person mit unregelmäßigem Verbrauch. Weil die Küche noch nicht angeschlossen ist, lag der Durchschnitt nur bei 1 kWh pro Tag. Das war weniger, als durch die Isolation verloren ging.

Die Ausführung der Anlage ist in zwei Punkten relativ schlecht gelungen: Die Speicherisolation könnte doppelt so wirksam sein, wenn beim Bau schon alle oben genannten Tips bekannt oder realisierbar gewesen wären. Zweitens ist noch keine elektronische Regelung für Pumpe und Zweiwegeventil installiert, die je nach Temperaturen und Sonne den richtigen Zeitpunkt für das Schalten ermittelt. Dieses erfolgt morgens und abends durch eine Schaltuhr und wurde nur gelegentlich manuell korrigiert.

Wenn Speicher und Regelung denselben Entwicklungsstand hätten, wie der Kollektor und der in diesem Bericht empfohlene Kreislauf mit selbsttätiger Entleerung im Ruhezustand, würde sich wohl die Zahl der Tage ohne Warmwasser halbieren. So kommt man der ganzjährigen Nutzung ohne Zusatzheizung schon recht nahe.

Hier endet die Zusammenfassung von 1993.

Das Ende der Geschichte
Aus Sicht von 2019 ist noch über einige Erkenntnisse zur Lebensdauer der Komponenten zu berichten. Alles zusammen mit den Kollektorröhren gelieferte Montagematerial war aus bester Edelstahl- Qualität und kann heute wieder für neue Projekte verwendet werden. Ebenso eigentlich auch alle Messing- Armaturen und Panzerschläuche. Diese waren allerdings mit Whitworth- Gewinde. Nicht nur bei Fittings und anderem Installationsmaterial, wo Zollmaße auch in Deutschland üblich sind, sondern auch an Stellen, wo ich improvisieren musste, weil mir die Baumärkte nicht weiterhelfen konnten. Soweit also weitgehend positiv. Ganz anders ist die Bilanz für die Vakuum- Kollektorröhren.

Als ich merkte, dass der Wirkungsgrad langsam aber stetig abnahm, beobachtete ich mit Misstrauen die Getter und die Farbe des Getterniederschlags auf der Innenseite der Glasröhren gegenüber vom Getter- Ring. Nach etwa 16 Monaten war dieser bei einer von den 40 Röhren tatsächlich weiß geworden. Diese hatte also Luft gezogen. Nach einigen Monaten hatte sich innen auch Feuchtigkeit angesammelt, Kondenswasser, und im Winter bei strengem Frost war sie in Scherben. Ich nutzte die frei gewordene wasserdichte Verschraubung als Durchführung für die Leitung eines zusätzlichen Temperaturfühlers im Wasserraum des Wärmetauscher- Gefäßes. Bei diesem einzigen Totalausfall einer Kollektorröhre blieb es über zehn Jahre lang.

Aber der Wirkungsgrad aller Röhren sank stetig weiter. Rein opisch war keine Ursache zu erkennen. Alles sah aus, wie frisch aus der Anlieferungs- Verpackung. Auch die Wärmetauscher hielt ich sauber, weil sich dort ein leichter Kalk- Niederschlag nicht ganz vermeiden ließ. Denn ab und zu musste das im 1000- Liter Wassertank verdunstete und nicht niedergeschlagene, sondern entwichene Wasser nachgefüllt werden. Weil der große Behälter nur im Hochsommer heiß wurde, aber andererseits auch nicht ausreichte, um einige verregnete Wochen zu überbrücken, wurde er ausgebaut. Obwohl nun Kalk kein Thema mehr war, änderte sich nichts an der weiteren Verschlechterung. Ich sah die Ursache nun in der speziellen schwarzen Lackierung, über die ich verschiedentlich gelesen hatte, dass man über deren Lebensdauer noch nicht genug weiß.

Noch bevor die Anlage ihr zwanzigjähriges Jubiläum feiern konnte, häuften sich die Ausfälle einzelner Röhren. Im Winter bei Reifniederschlag konnte man nach der ersten Sonne deutlich den Unterschied sehen. Bei einzelnen Röhren war der Reif in der Mitte schnell weggetaut, aber oben bei der Durchführung zum horizontalen Sammler blieb es eisig. Bei den noch funktionierenden dauerte es länger, bis der Reif von unten bis oben gleichmäß getaut war, weil der Wärmeleiter vom Blech zum Wärmetauscher in Betrieb ging. Auch durch den Reif hindurch funktionierte ein intakter Vakuumkollektor.

Im Sommer baute ich die tauben Röhren aus und zerlegte eine vorsichtig unter Beachtung aller Sicherheitsvorschriften im Umgang mit Vakuumröhren oder Fernseh- Bildröhren. Nicht nur Implosionsgefahr, sondern auch Passivierung und Entsorgung von Getter und Getter- Niederschlag sind dabei kritisch. Auch darüber steht nichts in der Montageanleitung. Vereinfacht gilt Ähnliches wie zu Quecksilber. Aber zurück zu den Heatpipes: In keinem Neigungswinkel gab es noch einen Rest von Wärmeleitung. Sie waren leer. Bei Zimmertemperatur entwich durch ein kleines Probeloch weder hörbar ein Gas noch sichtbar eine Flüssigkeit. Das Wärmeleitrohr enthielt keinen Alkohol mehr, oder was immer darin gewesen sein sollte. Es war einfach nur noch ein dünnwandiges Kupfer- oder Broncerohr. Nur noch die obersten Zentimeter der schwarzen Bleche konnten ihre Solarwärme ans Wasser abgeben. Mit den verbliebenen etwa 30 und, zwei Jahre später, etwa 14 voll funktionierenden Röhren konnte ich entsprechend schwächeren Betrieb machen.

Als nur noch zehn Röhren funktionierten, denen ich nur noch höchstens zwei Jahre gab, legte ich die Anlage still. Es lohnte sich nicht mehr, den Strom für die Umwälzpumpe zu investieren. Die Reste der Anlage blieben noch einige Jahre, immer weiter abgerüstet, über der Terrasse, weil ich mich nicht entscheiden konnte, ob ich die Installation im Keller nicht doch sinnvoll mit einem Nachfolge- Kollektor wieder in Betrieb setzen sollte. Schließlich zog ich aus optischen Gründen 2018 einen Schlussstrich, baute alles ab und verschrottete die Reste.

Das Problem Lebensdauer
In den 1990-er Jahren gab es wenige Dinge zu kaufen, die man zwanzig Jahre nutzen konnte. Ich erinnere mich an den unermüdlichen Kampf einiger Autoren, die Hersteller von Fernsehgeräten weg vom modischen Wegwerfgerät zu einem dauerhafteren und leichter zu reparierenden Einrichtungs- Gegenstand zu erziehen. Man war dann irgendwann mit einer Lebensdauer von rund zehn Jahren zufrieden. So ähnlich versuchte man es mit den Privat- PKWs, wo sich allerdings bis heute nichts richtig geändert hat. Besser war es nach guter alter Tradition fast nur bei all dem, was mit Haus und Grund zu tun hat. Türen, Fenster, aber auch Zentralheizung müssen für eine Generation nutzbar sein. Wenn irgendwo eine Mode aus dem Ruder lief, setzte sich auf Dauer nur wieder Altbewährtes durch.

Meiner Ansicht nach, sollten Warmwasser- Solarkollektoren als Zubehör der Zentralheizung mehr als zwanzig Jahre Lebensdauer aufweisen. War ich also das Opfer unausgereifter Technik geworden? Mir fehlen wichtige Daten, um das beurteilen zu können. Einige Jahre dürfte dieser Typ schon in Produktion gewesen sein. Nichts deutete auf Vorserie oder Kleinserie hin, und ich entdeckte in diesen Jahren drei weitere, neu errichtete Anlagen dieses Typs in Ulmer Vor- oder Nachbarorten. Die typischen schwarzen Sammler über den Vakuumröhren waren unverwechselbar. Aber nach dem nächsten Sommer waren sie vom Jahrhunderthagel vernichtet, und nur meine von der LKW-Plane geschützte war noch aktiv.

Hier und da entdeckte ich in den folgenden Jahren noch neu installierte Vakuumkollektoren. Meistens aber andere Fabrikate. Oder auf sehr viel steileren Dächern. Und damit komme ich zu dem wohl wichtigsten Grund für die Lebendauer- Reduktion. Der Wärmeleiter im Inneren der Röhre war ja die wichtigste Neuerung dieses Typs gegenüber den früheren Vakuumkollektoren gewesen. In der Beschreibung und Nutzungsanweisung waren nur die Vorteile genannt, aber keine Nachteile und zwingenden Einschränkungen. Nur die für alle Arten von Flachkollektoren gültige Empfehlung, dass der Neigungswinkel zwischen Kollektor und Horizontale zwischen 40 und 60 Grad die maximale Leistung bringen würde. Ein Bild zeigte bei null Grad, also horizontal immer noch 60% dieses Maximums. Soweit das allgemeine Kapitel Solarnutzung. Ich wählte die Version für Flachdach, die sich auf 30 bis 40 Grad einrichten ließ.

Das jedem Kollektorbausatz beiliegende Blatt mit Warnungen generell zum Umgang mit Vakuumröhren war nicht überraschend. Speziell war aber die folgende Formulierung etwas anders als in der Montageanleitung: "Der Neigungswinkel darf nicht 30/35' unterschreiten, da sonst niedrige Leistung." Im englischen und französischen Text stand jeweils nur 35'! Egal, ich hatte ja rund 35 Grad.

Weil nun die Lebensdauer aber durch die Heat-Pipes begrenzt worden war, muss ich vermuten, dass die Auswirkungen des Winkels doch stärker waren. Wenn aber die Wärmeleitung zwischen Kollektorblech und Wärmetauscher zum Wasserkreislauf nicht richtig funktioniert, wird das Blech zu heiß, und die Spezialbeschichtung verliert einen Teil der Güte. Bei dünnen Heatpipes ist der Rückfluss des im Wärmetauscher kondensierten Mediums (meist ein Alkohol) eine kritische Eigenschaft, die sicher auch vom Neigungswinkel abhängt. Eine Verschlechterung ist leichter zu erklären als der Totalausfall. Es bleibt eigentlich nur eine Undichtigkeit von Heatpipe und Wärmetauscher. Durch Überhitzung auf der gesamten Länge könnte sich der Druck im Inneren soweit erhöht haben, dass er an der schwächsten Stelle undicht wurde. Das dürfte an der Verschweißung des Wärmetauschers am wahrscheinlichsten sein. Wenn dort der Alkoholdampf vom vorbeiströmenden Wasser mit seinem Unterdruck wie bei einer Strahlpumpe herausgesaugt wird, ist die Heatpipe am Ende leer. Eine Bauart mit wasserdurchströmten Kollektorröhren für horizontale Montage würde heute wohl noch funktionieren.