Stagnation

Der Zustand einer Solaranlage bei hoher Sonneneinstrahlung und ausgeschalteter Kreislaufpumpe wird mit Stagnation bezeichnet. Der Transport von Nutzenergie aus dem Kollektorfeld ist unterbrochen und die Kollektoren werden auf hohe Temperaturen aufgeheizt, was in der Regel mit Dampfbildung verbunden ist. In den folgenden Abschnitten werden zunächst die Ursachen und die Bedeutung der Stagnation für die Betriebssicherheit der Anlage diskutiert. Basierend auf qualitativen Überlegungen werden Regeln für die stagnationssichere Gestaltung von Solaranlagen definiert. Anhand verschiedener Literaturquellen wird gezeigt, dass außer diesen qualitativen Regeln auch physikalische Modelle erforderlich sind, mit denen sich die beiden für die Dimensionierung wesentlichen Größen quantitativ bestimmen lassen: die Dampfreichweite und das Dampfvolumen. Der empirische Ansatz nach Scheuren (2008) wird vorgestellt. Anschließend wird die thermohydraulische Methode dargestellt, mit der die Stagnation als transientes Zweiphasen-Strömungsphänomen beschrieben und numerisch simuliert werden kann. Schließlich wird die thermohydraulische Betrachtungsweise so weit vereinfacht, dass auch analytische Lösungen möglich sind.