Thermische Solaranlagen

Warmes Wasser oder Wärme die im Winter in den Häusern benutzt wird kommt nicht einfach aus der Leitung oder aus dem Heizkörper. Energie muss entstehen um Wärme zu schaffen oder Wasser zu erhitzen. Damit dazu nicht die Ressourcen an Erdöl, Erdgas oder anderen begrenzt vorhandenen Rohstoffen verbraucht werden geht der Trend immer mehr in Richtung alternative Energie. Dazu bieten thermische Solaranlagen neben Brauchwasser-Wärmepumpen eine gute Möglichkeit Wärme auf andere Weise als mit herkömmlichen Rohstoffen zu erzeugen.

Thermische Solaranlagen nutzen das Sonnenlicht zur Wärme Gewinnung. Dabei gibt es zwei verschiedene Wirkweisen von Thermischen Solaranlagen. Die eine ist die passive Nutzung von Solarenergie und die andere die aktive Nutzung. Verfügt das Haus dabei noch über eine gute Wärmedämmung, so ist es möglich durch passive Nutzung von Solarenergie ein Haus ohne herkömmliche aktive Heizanlage zu beheizen.

Von aktiver Nutzung hingegen spricht man dann, wenn zur Wärmegewinnung ein bestimmtes Medium eingesetzt wird. Die Sonnenstrahlen werden also von Absorberoberflächen, zum Beispiel von Solarzellen die auf Dächern angebracht werden, aufgenommen und mit Hilfe eines Mediums an Wärmespeicher weitergeleitet. Dabei ist darauf zu achten, das die Solarkollektoren immer zur Sonne gewand aufgestellt werden und die Sonneneinstrahlung auch nicht durch einen Schornstein oder Kamin behindert wird.

Diese Art der Wärmegewinnung mittels einer Solaranlage über Solarkollektoren wird vorzugsweise zur Erhitzung von Trink- bzw. Brauchwasser in den Haushalten verwendet. Dazu nehmen die Solarkollektoren die Wärme auf und erhitzt somit die Solarflüssigkeit. Diese wird dann zu einem Wärmetauscher im Speicher geleitet und somit wird das Wasser erwärmt. Die abgekühlte Solarflüssigkeit fließt innerhalb ihres Kreislaufes wieder zurück in die Solarkollektoren, wo sie erneut aufgeheizt wird. Dieser Kreislauf wird durch die Kollektoren bei Sonnenlichteinfall gesteuert.

Für den Fall, dass die Sonne nicht scheint und das Wasser bis zu 60 °C aufheizen kann, springt die Solaranlage nicht sondern wird in der Regel von dem Heizkessel für die Brauchwassererzeugung unterstützt.

Diese Solarflüssigkeit besteht aus bestimmten chemischen Substanzen, so dass sie besondere Eigenschaften besitzt, die es ihr ermöglichen eine größere Wärme zu speichern als Wasser um somit gleich ähnlich hohe Temperaturen wie eine herkömmliche Heizanlage erzeugen zu können. Die Siedetemperatur bis zu der die thermischen Solaranlagen arbeiten können betragen ca. 130 °C, sollte die erreichte Temperatur höher liegen, stellen die Solarkollektoren ihren Betrieb automatisch ein um nicht beschädigt zu werden. Ebenso ist die Solarflüssigkeit aber so zusammengesetzt, dass sie auch bei hohen Minusgraden ihr Volumen bei Gefrieren nicht vergrößert und somit die Leitungen vor Zerbrechen, durch zu großen Druck, geschützt sind.

Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Formen von Solarkollektoren.

Die Flachkollektoren und die Röhrenkollektoren.

Die am häufigsten in Deutschland verwendeten Kollektoren sind Flachkollektoren, die zwar im Gegensatz zu Röhrenkollektoren nur über herkömmlichen Dämmschutz verfügen und daher vergleichsweise mehr Wärme verlieren und somit größere Flächen Flachkollektoren aufgestellt werden müssen. Allerdings neigen Röhrenkollektoren dazu, das sie schneller undicht werden aufgrund Ihres Vakuums, durch Mikrorisse oder Diffusion. Der Vorteil von Röhrenkollektoren jedoch liegt darin, dass sie die einfallende Sonnenenergie besser speichern können als Flachkollektoren, dadurch das die Isolationswirkung durch das Vakuum eines Röhrenkollektors nahezu 100% beträgt. Die Verwendung von Röhrenkollektoren ist dort sinnvoll, wo hohe Mengen an Energie, zum Beispiel in der Industrie, benötigt werden, oder aufgrund von geringen Platzverhältnissen die Möglichkeit zur Nutzung von Flachkollektoren nicht ausreicht.

Ein großer Nachteil von Röhrenkollektoren ist, dass Sie bei 10% Vakuumverlust bis zu 80% ihrer Leistung verlieren können!

Es besteht aber nicht nur die Möglichkeit durch thermische Solaranlagen mittels Kollektoren, Hitze zu erzeugen, sondern auch ein Gebäude zu kühlen. Hierbei nutzt man die Thermik, das bedeutet aufsteigende warme Luft, die durch Sonneneinstrahlung entsteht. Durch eine spezielle Bauweise kann so eine natürliche Klimaanlage gebaut werden. Dazu werden in einem Gebäude die Außenwände mit Luftkanälen durchzogen, Kuppeldächer und Windfänger. Dabei ändert sich der Luftdruck in den unterschiedlichen Stockwerken, wodurch die Luft dann anfängt durch die eingebauten Luftkanäle zu zirkulieren.

Um Solarenergie in thermischen Solaranlagen für industrielle Zwecke benutzen zu können werden die dort einfallenden Sonnenstrahlen zusätzlich mit Linsen gebündelt um die so entstehende Energie noch zu vergrößern. Diese großen Mengen an Energie werden entweder in einem Dampfkraftwerk oder mit Hilfe eines Stirlingmotors in mechanische Energie umgewandelt, die dann durch einen Stromgenerator in elektrische Energie umgewandelt wird.

Thermischer Solaranlagen sind also eine umweltbewusste, gute und günstige Alternative zu herkömmlicher Wärmegewinnung mittels Heizanlagen.

Wie wird eine Solaranlage auf dem Dach montiert? »