Optimierte Herstellung von Solarabsorbern

Enorme Energie-Einsparpotentiale und höhere Festigkeiten verspricht ein neues Laserschweißverfahren zur Herstellung von Solarabsorbern. Zentraler Baustein ist ein Diodenlaser, der anstelle der herkömmlich eingesetzten Festkörperlaser die Kupferrohre mit dem Aluminium-Absorberblech verbinden soll.

Erste erfolgreiche Ergebnisse des AiF-geförderten Forschungsprojektes stellte das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) Ende Oktober auf der Euroblech 2010 vor.

Solarabsorber stehen für Energiesparen. Als Hauptbestandteil in Solarkollektoren wärmen sie an schönen Tagen allein durch Sonneneinstrahlung unser Wasser auf und entlasten so die Heizungssysteme. Doch im Produktionsprozess von Absorbern wird eine Menge Energie eingesetzt.

In den meisten Betrieben verschweißen heute zwei gepulste Festkörperlaser mit einer jeweiligen Spitzenleistung von bis zu 6 kW Kupferrohre und Absorberbleche zu festen Elementen. Die blitzlampengepumpten Laser erreichen dabei äußerst geringe Wirkungsgrade, was den Laserprozess sehr energieintensiv macht.

Die Gruppe Fügen und Trennen von Metallen der Abteilung Werkstoff- und Prozesstechnik am LZH setzt für diesen Schweißprozess dagegen auf nur einen 4 kW-Diodenlaser, der einen deutlich höheren Wirkungsgrad aufweist.

Außerdem wird der benötigte Energieeinsatz durch die besseren Absorptionseigenschaften von Aluminium und Kupfer bei den für Diodenlaser typischen Wellenlängen von 800 bis 980 nm zusätzlich verringert. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Schweißpunkte zu verbreitern und somit die Stabilität der Verbindung zu erhöhen. Wichtig dabei ist, einen zu hohen Wärmeeintrag zu verhindern, da dieser die spezielle Absorberschicht beschädigen kann.

Das Kooperationsprojekt der Hannoveraner Laserforscher und dem Metallbearbeiter Flexxibl GmbH aus Braunschweig geht jetzt in die entscheidende Phase. Nach der überaus positiven Resonanz auf die bisherigen Schweißergebnisse während der EuroBlech, will man nun bis zum Frühjahr 2011 einen speziellen Bearbeitungskopf entwickeln, der der Absorberindustrie das Schweißen mittels Diodenlaser ermöglicht.

Das Projekt mit dem Förderkennzeichen KF2186401AB9 wird von der industriellen Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V (AiF) noch bis Ende Februar 2011 gefördert.

Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Michael Botts
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Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des Niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.