Kollektorverglasung aus Kunststoff Chancen und Risiken

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1 Kollektorverglasung aus Kunststoff Chancen und Risiken Stefan Brunold Institutsleiter Stv. SPF Institut für Solartechnik Hochschule für Technik HSR Rapperswil 1

2 Preis & Leistung Klassifizierung Polymere > 260 C Hochleistungs Kunststoffe (0.25 Mio t/a) 150 C FEP PEEK ETFE PTFE PES PVF PPS PPSU Preise (pro kg) > 50 /kg 7 /kg Technische Kunststoffe (6 Mio t/a) 100 C Standard Kunststoffe (130 Mio t/a) PPO ABS PS PVC amorph PA PC PMMA UP SAN PET POM PP PA PBT PE-HD PE-LD (teil-)kristallin 3 /kg < 1 /kg 2

3 Preis & Leistung transparente Polymere > 260 C Hochleistungs Kunststoffe (0.25 Mio t/a) 150 C FEP ETFE PVF Preise (pro kg) > 50 /kg 7 /kg Technische Kunststoffe (6 Mio t/a) PC PET 100 C PMMA 3 /kg Standard Kunststoffe (130 Mio t/a) PVC amorph UP (teil-)kristallin < 1 /kg 3

4 Preis & Leistung transparente Polymere > 260 C Hochleistungs Kunststoffe (0.25 Mio t/a) 150 C FEP ETFE PVF Preise (pro kg) > 50 /kg 7 /kg Technische Kunststoffe (6 Mio t/a) PC PET 100 C PMMA 3 /kg Standard Kunststoffe (130 Mio t/a) PVC amorph UP (teil-)kristallin < 1 /kg Glas 4

5 Preis / Leistung Material Dicke [mm] Gewicht [kg/m 2 ] Kosten [ /m 2 ] sol. Trans. [1] Glas (lo Fe) % Glas % spez. Kosten (Kollektor) FEP % ETFE % PVF % 5

6 Preis / Leistung Material Dicke [mm] Gewicht [kg/m 2 ] Kosten [ /m 2 ] sol. Trans. [1] Glas (lo Fe) % Glas % spez. Kosten (Kollektor) FEP % ETFE % PVF % 6

7 Preis / Leistung Material Dicke [mm] Gewicht [kg/m 2 ] Kosten [ /m 2 ] sol. Trans. [1] Glas (lo Fe) % Glas % spez. Kosten (Kollektor) PC % PC (SdP) % PMMA % PMMA (SdP) % 7

8 Preis / Leistung Material Dicke [mm] Gewicht [kg/m 2 ] Kosten [ /m 2 ] sol. Trans. [1] Glas (lo Fe) % Glas % spez. Kosten (Kollektor) UP % PET % PVC % 8

9 20 Jahre Freibewitterung Gläser: (16) -strukturierte Oberfläche (low Fe,Fensterglas) -glatte Oberfläche PMMA: (15) -flache Platten -Stegdoppelplatten -faserverstärkt PC: (13) -flache Platten -Stegdoppelplatten -Folien Fluoropolymere (6) -Folien (PVF, FEP, ETFE) Andere Polymere (8) -flache Platten (PVC, PET, UP) -Folien -faserverstärkt 9

10 Präparation Proben 700 Minikollektoren Aufständerung: 60, Süd 10

11 Standorte Rapperswil 417 m ü.m. Standort SPF Klima des Schweizer Mittellandes Suburban Bahnhof und wenig Industrie Davos 1556 m ü.m. Alpiner Standort Ländlich Charakter Geringe Luftverschmutzung Tiefere Temperaturen Höhere Einstrahlung 11

12 Glas (lo Fe) Glas PMMA PC PVF FEP ETFE PET UP PVC Solare Transmission Resultate im Überblick 1 Davos Ref 3 Jahre 10 Jahre 20 Jahre

13 Glas (lo Fe) Glas PMMA PC PVF FEP ETFE PET UP PVC Solare Transmission Resultate im Überblick 1 Rapperswil Ref 3 Jahre 10 Jahre 20 Jahre

14 Als Glasersatz. in Frage kommen: Fluorpolymere (in Form von Folien) PMMA (bedingt) PC (mit Schutzschicht) nicht in Frage kommen: PVC PET UP PMMA faserverstärkt 14

15 Folie als Aussenabdeckung - Hagelschaden 15

16 Folie als Aussenabdeckung - Vogelschaden 16

17 Folie als Aussenabdeckung - Vogelschaden 17

18 Folie als Konvektionsbremse - Einbaumängel 18

19 Folie als Konvektionsbremse - Einbaumängel 19

20 Folie als Konvektionsbremse - Einbaumängel 20

21 Folie als Konvektionsbremse - Einbaumängel 21

22 Folie als Konvektionsbremse - Einbaumängel 22

23 Folie als Konvektionsbremse - Einbaumängel 23

24 Folie als Konvektionsbremse - Einbaumängel 24

25 PC Scheibe - Einbaumängel 25

26 PC Scheibe - Einbaumängel 26

27 Stegdoppelplatte Einbaumängel (Rand) 27

28 Stegdoppelplatte Einbaumängel (Rand) 28

29 Stegdoppelplatte Einbaumängel (Rand) 29

30 Zusammenfassung Es existieren Polymere die hinreichend Langzeitstabil sind Polymere bieten Vorteile bzgl. Gewicht und Flexibilität der Grösse Den mechanischen Eigenschaften der Polymere ist beim Einbau unbedingt Rechnung zu tragen, d.h. es müssen angepasste Befestigungstechniken entwickelt werden 30

31 Schlussfolgerung Ein einfacher Ersatz des Glases durch Kunststoffe bietet beim Kollektorbau keine wesentlichen Vorteile. Nur bei einer konsequenten Nutzung polymerspezifischer Vorteile in der Kollektorproduktion kann der Einsatz von Kunststoffen Vorteile bieten. 31

32 Vorteil Polymer (Beispiel) unterschiedliche Materialien & Bauteile = komplexe Produktion = hohe Kosten 32

33 Vorteil Polymer (Beispiel) minimierte Materialien & Bauteile =einfache Produktion = geringe Kosten unterschiedliche Materialien & Bauteile = komplexe Produktion = hohe Kosten 33

34 Danke. Stefan Brunold, Stv. Institutsleiter SPF 34

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