Pumpen
Das Polysun Pumpen-Modell basiert auf einer Pumpenkennlinie und prägt den in der Kennlinie vorgegebenen Volumenstrom in den Fluidkreislauf ein. In einem Fluidkreislauf kann nur eine Pumpe angebracht sein. Die Pumpe sperrt, wenn sie nicht läuft.
Die Pumpen können in verschiedene Typen eingeteilt werden, je nachdem welcher Mechanismus den Durchsatz bestimmt:
- Durchsatz bestimmt durch Kreislauf-Druckverlust. Entsprechend der Pumpenkennlinie wird der Volumenstrom ausgerechnet und in den Fluidkreislauf eingeprägt
- Fixer Durchsatz: Ein fix vorgegebener Durchsatz wird in den Fluidkreislauf eingeprägt
- Geregelter Durchsatz: Eine Steuerung regelt den Pumpendurchsatz
Solaranlagen, bei denen der Kollektor auf dem Dach und der Speicher im Keller sind, benötigen eine Umwälzpumpe. Denn der Schwerkraft folgend würde das erhitzte Fluid im Kollektor oben und das kalte Fluid im Speicher unten bleiben. Anlagen, bei denen der Kollektor unterhalb des Speichers montiert ist, kommen ohne eine Pumpe aus. Solche, sogenannten Thermosiphon-Systeme, benötigen zur Vorgabe der Flussrichtung nur Rückschlagklappen. Sie besitzen nebst der Einsparung einer Pumpe, die auch mit Kosten für die elektrische Energie verbunden ist, eine inhärente, physikalische Steuerung, die bei starker Sonneneinstrahlung das Fluid schneller zirkulieren lässt, als bei geringer.
Oft befindet sich der Kollektor über dem Speicher. Somit ist eine aktive Umwälzung des Fluids erforderlich. Der Betrieb der Pumpe kann aber einen beachtlichen Energieverbrauch mit sich bringen. Da eine Solaranlage 2000-3000 Stunden pro Jahr in Betrieb ist (das Jahr hat 8760 Stunden), kann alleine die Energieaufnahme der Pumpe einige Prozent der gewonnenen Sonnenenergie ausmachen. Bei gut konzipierten grossen Anlagen liegt der Energieverbrauch der Pumpe aber unter einem Prozent des Sonnenenergieertrages.
Der spezifische Durchsatz eignet sich gut als Mass für die Durchsatzdefinition, da damit auch die maximale Temperaturspreizung (Fluiderwärmung über dem Kollektor) direkt verbunden ist. Z.B. ist eine Fluiderwärmung von 20 °C auf 60 °C nur bei voller Einstrahlung, hohen Aussentemperaturen und einem tiefen Durchsatz möglich. Bei höherem Durchsatz ist mit einer kleineren Temperaturspreizung zu rechnen. Die beiden Strategien werden als „Low-Flow“ (10-20 l/m2/h) und „High-Flow“ (30-40 l/m2/h) bezeichnet.
Die Pumpenleistung hängt unter anderem vom Druckverlust im Kollektorkreis und der Kollektorfläche ab, wächst aber deutlich weniger als linear mit diesen. Ein Teil der Pumpenabwärme (25-90 %) wird an das Fluid abgegeben und kommt der Wärmebilanz der Solaranlage zugute. Allerdings ist dieser Energiegewinn skeptisch zu bewerten, da die verbrauchte elektrische Energie teuer und selten ökologisch unbedenklich erzeugt wurde.