Solarthermie und Solarkollektoren

Heizkosten senken mit der Kraft der Sonne. 

Der Trend der steigenden Energiepreise hält weiterhin an und politische wie auch ökologische Faktoren begünstigen den Trend für erneuerbare Energien. Eine mögliche Technologie für die Nutzung der kostenlos zur Verfügung stehenden Sonnenstrahlen bzw. Wärme sind Solarthermie Kollektoren. Alle Solarthermie-Kollektoren sammeln die Solarwärme, die dann zur Heizung oder Warmwassererzeugung genutzt werden kann. Solarthermie im Winter kann ebenfalls genutzt werden.
In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was Solarthermie und Solarkollektoren bedeuten, wie diese funktionieren, wo die Unterschiede zur Photovoltaik liegen und worauf man beim Kauf einer Solarthermie Anlage unbedingt achten sollte.

Wo liegt der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?

Zur Nutzung von Sonnenenergie als regenerative Energiequelle gibt es mittlerweile eine große Anzahl an guten Konzepten. Entscheidet man sich, diese kostenlose Energiequelle zu nutzen, sollte man grundlegende Dinge und Unterschiede kennen, um sein Konzept für seine Bedürfnisse und Möglichkeiten entwickeln zu können. Fachleute helfen dabei.

Die beiden wichtigsten technischen Begriffe sind Photovoltaik und Solarthermie. Beide Technologien dienen der Energieerzeugung, aber auf unterschiedliche Art und Weise. Photovoltaik produziert Strom, Solarthermie erzeugt Wärme. Mit diesen Begrifflichkeiten ist aber lediglich der grundsätzliche Unterschied beschrieben.
In Photovoltaikanlagen wird die Strahlung der Sonne in sogenannten Solarpanels zu elektrischem Strom umgewandelt, der anschließend selbst genutzt und/oder an Energieversorger abgegeben werden kann.

Anders als in Photovoltaikanlagen fangen in solarthermischen Anlagen Sonnenkollektoren die Sonnenstrahlung ein und übertragen die nutzbare Wärmestrahlung auf eine Solarflüssigkeit. Die so entstandene solare Wärme wird anschließend über einen geschlossenen Kreislauf zu einem Speicher im Haus weitergeleitet, wo sie sowohl zur Warmwasserbereitung als auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden kann.

Möglich ist auch eine Kombination aus beiden Systemen, um Strom für den Betrieb der thermischen Solaranlage zu nutzen.

Wie funktioniert Solarthermie?

Sonnenkollektoren einer thermischen Solaranlage nehmen die Strahlung der Sonne auf und wandeln sie in thermische Energie um, indem sie diese auf ein sogenanntes Solarmedium übertragen. Je nach Art der Anlage fördert eine Pumpe das erwärmte Medium durch einen Wärmetauscher im Warmwasserspeicher oder einem Pufferspeicher der Anlage. Warmwasserspeicher finden Verwendung, wenn die Solarthermie lediglich der Warmwasserbereitung dient.

Soll die Solarthermie Anlage auch die Heizung unterstützen, wird sie mit einem multivalenten Pufferspeicher verbunden, aus dem sowohl die Heizungsseite als auch die Warmwasserbereitung gespeist wird. Beide Speicherarten nehmen die thermische Energie der Solaranlage auf und bevorraten diese bis zur weiteren Verwendung.

Mit Solarthermie im Winter heizen: Heizen mit Solar im Winter, geht das?

Viele Skeptiker denken, dass im Winter mit Solarthermie Wärme zu erzeugen, schwierig ist. Es ist zwar unlogisch, dass für Solarthermieanlagen Sonnenenergie im Winter, wenn die Sonne weniger scheint, benötigt wird, während im Sommer keine Heizungsunterstützung notwendig ist, wenn die Sonne deutlich häufiger und intensiver scheint. Doch weit gefehlt, auch in den Wintermonaten und bei schlechten Witterungsverhältnissen lässt sich eine Solarthermie Anlage noch sinnvoll und damit ganzjährig zur Nutzung von Sonnenenergie betreiben.

Hier einige Beispiele für Kollektorleistungen in Abhängigkeit vom Wetter:

• 1000 W/m² – bei wolkenlosem Himmel
•   600 W/m² – bei leichter Bewölkung
•   300 W/m² – bei schwachem Sonnenschein durch Wolkendecke
•   100 W/m² – bei trübem Wetter ohne Sonnenschein

So wie eine thermische Solaranlage im Winter auch weiterhin die Heizungsanlage und Warmwasserbereitung unterstützen kann, liefert eine Photovoltaikanlage auch weiterhin Strom. Allerdings liegt es in der Natur der Sache, dass die Effizienz solcher Solarthermie Anlagen in der kalten und dunklen Jahreszeit deutlich abnimmt. Ferner kann man Sonnenkollektoren der thermischen Solaranlage und Solarpanels der Photovoltaik intelligent kombinieren, um zusätzlich auch im Winter konventionelle Brennstoffe einsparen zu können.

Hier einige Beispiele für Solarpanelleistungen in Abhängigkeit der Jahreszeit:

• ca. 72 % der Jahresleistung werden über die Sommermonate erwirtschaftet
• ca. 28 % der Jahresleistung werden über die Wintermonate erwirtschaftet

Ausschlaggebend hierfür ist u. a. die Höhe der Globalstrahlung, die Anzahl der solaren Kilowattstunden je Quadratmeter, der konkrete Standort sowie das jeweilige Wetter.

Kann man Solarthermie nachrüsten?

Arbeitet die bestehende Heizungsanlage zuverlässig, kann sie grundsätzlich mit Solarthermie nachgerüstet werden, um regenerative Energie in das bestehende Heizkonzept zu integrieren. Die Technik erlaubt kostenfreie Sonnenenergie im Haus nutzbar zu machen und hilft Energiekosten zu sparen. Für alle Fragen rund um eine Nachrüstung eine Solarthermie Anlage, wie

• wann sie sich lohnt,
• wie groß sie sein sollte
• welche Kosten entstehen

stehen kompetente Fachleute zur Verfügung, die hierzu gerne beraten. Wenn Solarthermie nachgerüstet werden soll, empfiehlt sich die Nachrüstung der Anlage individuell planen und kalkulieren zu lassen. 

Der Solarthermie Kollektor: Welche Bauweisen von Solarkollektoren gibt es?

Grundsätzlich bilden die Solarkollektoren den funktionalen Kern einer thermischen Solarthermie Anlage. Wie der Name bereits verrät, sammeln Kollektoren die Sonnenenergie in Form von Sonnenstrahlen ein, um diese in nutzbare Wärme umzuwandeln und für die Warmwasserbereitung und/oder für die Heizungsunterstützung nutzbar zu machen. Damit werden nicht nur Energiekosten eingespart, sondern aktiv zur CO₂-Reduzierung durch Verbrennung fossiler Brennstoffe beigetragen, dass nicht mehr in die Atmosphäre gelangt.

Sieht man von einigen technischen Sonderlösungen ab, werden in Deutschland in der Regel Kollektoren verwendet, in denen ein Wärmeträgermedium zirkuliert. Hierbei handelt es sich meist um ein definiertes Gemisch aus Wasser und dem Frostschutzmittel Glykol. Dieses Medium befindet sich in Röhren, die je nachdem, wie sie verbaut sind, Kollektortypen wie Röhren- und Flachkollektoren unterscheidet. Bei beiden Kollektorarten wird über einen Absorber die Sonnenenergie in nutzbare Wärme umgewandelt. Das Wärmeträgermedium nimmt die so erzeugte Wärme auf und leitet sie vom Kollektor über einen geschlossenen Kreislauf ab. Dieser Vorgang findet in jedem Kollektor statt.

Größe der Anlage und Höhe: Wie groß müssen Solarkollektoren sein?

Solarkollektoren haben in Solarthermie Anlagen die Aufgabe, Sonnenenergie in nutzbare Wärme zu überführen. Bei der Frage, ob Solarkollektoren in Form von Flach- oder Röhrenkollektoren besser sind, scheiden sich regelmäßig die Geister. Je nach Anlagenplanung, örtlichen Gegebenheiten und Anwendungsgebiet, haben beide Arten Ihre Berechtigung und Vorzüge.

Der Flachkollektor

Eine spezielle Wärmedämmung unter dem Kollektor und eine Glasscheibe auf der Oberseite wird gezielt ein Wärmeverlust über die Luft verhindert.
Von großem Vorteil, nicht nur bei Neubauten, ist die nahtlose Integration der Flachkollektoren ins Dach. Als Faustformel gilt hier eine Kollektorfläche von 1,2 – 1,5 m² / Person für die reine Warmwassererzeugung und 0,8 – 1,1 m² / 10 m² Wohnfläche.

 

Der Röhrenkollektor

In jeder dieser Röhren befinden sich wie beim Flachkollektor ein Absorber.
Wie der Name Vakuumröhrenkollektor aussagt, befindet sich in den Glasröhren ein Vakuum zur Erhöhung der Effizienz. Je nach Modell sind die verwendeten Kollektoren direkt oder indirekt durchströmt. Als Faustformel gilt hier eine Kollektorfläche von 0,8 – 1,0 m² / Person für die reine Warmwassererzeugung und 0,5 – 0,8 m² / 10 m² Wohnfläche.

Was versteht man unter Flachkollektoren?

 

In der Regel bestehen Flachkollektoren aus einem Gehäuse, in dem sich ein Metallblech als Absorber befindet. Eine dunkle Absorberschicht gewährleistet eine effiziente Absorption der auftreffenden solaren Sonnenstrahlung und wandelt diese in nutzbare Wärme um. Auf der Rückseite des Absorbers verlaufen mäander- oder harfenförmig verlegte Rohre, in denen die Solarflüssigkeit als Wärmeträger fließt. Abgedeckt wird der Körper des Solarkollektors mit einem speziellen Solar- und Sicherheitsglas, das sehr stabil und hochtransparent ist, damit möglichst viel Strahlungsenergie der Sonne über den Absorber in Wärme umgewandelt werden kann.
Die Gehäuse der Flachkollektoren sind allesamt wärmegedämmt, um mögliche Wärmeverluste zu reduzieren.

Aber, Flachkollektor ist nicht gleich Flachkollektor. So gibt es nicht nur unterschiedliche Gehäusewerkstoffe, auch für die Verbindung der Rohre mit dem Absorber und bei der Verlege Art der Rohre sind unterschiedliche Varianten möglich. Weit verbreitet ist Aluminium als Gehäusewerkstoff. Aber auch Edelstahl, Kunststoff oder sogar Holz werden verarbeitet.

Als Absorber werden sogenannte Vollflächenabsorber oder Absorber Streifen aus Stahl-, Edelstahl-, Kupfer oder Aluminiumblechen verwandt, in die für den Wärmeträger Kupferrohre eingepresst, aufgelötet oder geschweißt werden. Auch die Technik von Absorberschichten entwickelte sich immer weiter. Heutige Flachkollektoren werden mit speziellen, sogenannte hochselektive Schichten beschichtet, die sich durch einen hohen Absorptionsgrad auszeichnen.

Welche Vorteile haben Flachkollektoren?

Flachkollektoren werden in den meisten Solarthermie Anlagen in Deutschland verwendet. Größter Vorteil von Flachkollektoren ist ihr oft perfektes Preis-Leistung-Verhältnis. Flachkollektoren lassen sich einfach und schnell aufbauen. Ferner können sie vollständig ins Dach integriert werden, werden so zu einem Teil der geschlossenen Dacheindeckung und sehen für sich fast wie Dachfenster aus. Zudem beinhalten Flachkollektoren hochwertige Materialien, sind dadurch robust und langlebig und erreichen einen relativ hohen Wirkungsgrad. Auch die Reinigung der Abdeckungen in Form einer Scheibe aus Spezialglas ist einfacher.

Was versteht man unter Vakuumröhrenkollektoren?

Eine der Kollektorgesamtleistung entsprechende Anzahl an Vakuumkollektorröhren sind in einem aufwändig isolierten Sammler zusammengefasst und verbunden. Sie ergeben so montiert den Röhrenkollektor. Das Vakuum der Glasröhren besitzt besonders gute Wärmedämmeigenschaften, da es Verluste weder durch eine Wärmeableitung noch durch Konvektion zulässt.
Durch diese ausgezeichneten Eigenschaften sind Vakuumröhrenkollektoren wesentlich effizienter als Flachkollektoren. Bei Vakuum-Röhrenkollektoren unterscheidet man die Bauformen der direkt und nicht direkt durchströmten Röhrenkollektoren.

Wärme für Heizung und Warmwasser: Sind Röhrenkollektoren hierfür geeignet?

Eine konkrete Antwort auf diese Frage hängt neben dem Einsatzbereich sowohl von verschiedenen technischen Faktoren wie örtlichen Gegebenheiten, Ausrichtung der Installationsflächen, Neigung zur Sonne und Verschattung ab. Entscheidend sind aber die konkreten Wünsche und Erwartungen der Nutzer an eine solche Anlage. Daher ist es ratsam einen Planer oder Fachhandwerker zurate zu ziehen, der die konkrete Situation vor Ort untersucht, individuell einschätzt und alle Dinge zu einem sinnvollen Ganzen zusammenfügen kann.
Überschlägige Richtwerte können den folgenden Abschnitten entnommen werden.

Röhrenkollektoren zur Warmwasserbereitung

Geht es lediglich um eine Warmwasserbereitung, genügen schon kleine Kollektorflächen, um einen hohen Deckungsgrad zu realisieren. Solaranlagen für die Warmwasserbereitung sind in der Regel kleiner als Solaranlagen für die Heizungsunterstützung. Die Größe der Röhrenkollektoren liegt im Durchschnitt bei einem Quadratmeter pro Person. Ebenso benötigt man einen Speicher, der etwa den doppelten Tagesbedarf an Warmwasser bevorraten kann. Pro Person entspricht das etwa 80 Litern.

Röhrenkollektoren zur Heizungsunterstützung

Soll die Solarthermie auch die Zentralheizung unterstützen, ist eine größere Kollektorfläche als bei der Warmwasserbereitung erforderlich. Überschlägig kann man hier von 0,8 Quadratmeter pro zehn Quadratmeter beheizter Gebäudefläche rechnen, um einen vernünftigen Deckungsgrad zu erreichen. Ansonsten benötigt man einen Pufferspeicher, der mindestens 50 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche beinhalten sollte.

Röhrenkollektoren bei bivalenten Betrieb

Sollen Heizungsanlagen und Warmwasserbereitung mit solarer Wärme unterstützt werden, muss möglichst genau gerechnet werden, damit ein effizienter Betrieb und hoher Nutzen möglich wird.

Wo werden Röhrenkollektoren genutzt?

 Röhrenkollektoren leisten beispielsweise bei schlechten Lichtverhältnissen mehr, als so manche andere Bauform. Sie sind technisch besser ausgerüstet und können selbst diffusen Strahlung noch verarbeiten. Natürlich hat das alles seinen Preis. Die Kosten für Röhrenkollektoren sind zwar etwas mehr, gleichen aber die höheren Anschaffungskosten über einen höheren Wirkungsgrad wieder aus.

Leistung von Solarthermie: Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren

Erklärtes Ziel aller führenden Solarkollektorhersteller von Vakuumröhrenkollektoren ist, die Sonnenwärme so effektiv wie möglich zu nutzen.
Daher wurden Röhrenkollektoren entwickelt, die in der Lage sind, auch geringe Sonneneinstrahlungen noch in nutzbare Wärme umzuwandeln.
Hochselektiv beschichteten Absorber sorgen jederzeit für einen sehr hohen Wirkungsgrad. Eine besonders technisch ausgeklügelte und wirkungsvolle Wärmedämmung wird hierbei durch ein Vakuum in den Vakuumröhren gewährleistet. Es entstehen zwischen Glasröhren und Absorber und ist nahezu verlustfrei.
Derartige Kollektoren können auch geringe Sonneneinstrahlung noch in nutzbare Wärme umwandeln. Besonders in der Übergangszeit und in den Wintermonaten, bei niedrigen Außentemperaturen, nutzen die Vakuumröhrenkollektoren die zur Verfügung stehende Solarstrahlung besonders effizient.

Ist ein Flachkollektor oder ein Röhrenkollektor besser?

Hochleistungsfähige Solarkollektoren haben in Solarthermie Anlagen alleinig die Aufgabe, möglichst viel Sonnenenergie in nutzbare Wärme umzuwandeln. Die Frage, ob Solarkollektoren in Form von Flachkollektoren oder Röhrenkollektoren die bessere Wahl sind, scheiden sich regelmäßig die Geister. Je nach Anlagenplanung, örtlichen Gegebenheiten und Anwendungsgebiet, spielen beide Kollektorarten Ihre Stärke, Berechtigung und Vorzüge aus.

Flachkollektoren bieten ein optimales Preis-Leistungs-Verhältnis und kommen immer dann zum Einsatz, wenn alle wesentlichen Voraussetzungen zur Montage und zum Betrieb einer Solarthermie Anlage erfüllt werden. 

• Ausrichtung des Hauses
• genügend Dachfläche
• geeignete Dachneigung
• in Dach- oder auf Dachmontage
• usw.
•  

Röhrenkollektoren erreichen auf gleicher Fläche einen höheren Ertrag. Das bedeutet im Ergebnis bei gleicher Leistung weniger Platzbedarf. Sie kosten zwar etwas mehr, kommen aber immer dann zum Einsatz, wenn die örtlichen Gegebenheiten nicht optimal sind. Ansonsten wiegt der höhere Wirkungsgrad die höheren Anschaffungskosten jedoch wieder auf.

Überdies gibt es neben Flach- und Vakuumröhrenkollektoren auch Vakuumflachkollektoren. Da diese konstruktionsbedingt anfälliger für Schäden sind, kommen sie in der Praxis aber seltener zum Einsatz.

Wie ist die beste Ausrichtung und Neigung bei Solarkollektoren Installation?

In den Sommermonaten strahlt die Sonne relativ lange, steil und mit einer starken Intensität auf für Solarthermie Anlagen bevorzugte Aufstellungsflächen. Angesichts dessen wäre die Neigung der Kollektorflächen eigentlich nicht unbedingt von entscheidender Bedeutung, um Sonnenenergie effizient in nutzbare Wärme zu überführen. Leider ist dies aber in der Mehrzahl der Tage nicht immer so.

Gerade für Solarthermie Anlagen mit einer gut funktionierenden Heizungsunterstützung hat sich eine Neigung von 45° – 55° und eine Ausrichtung nach Süden bis zu einer Abweichung von 15 Grad optimal bewährt.
So können Solarkollektoren auch im Herbst und Frühjahr und in der Mehrzahl der Tage schräg einfallende Sonnenenergie verwerten und mit der gewonnenen Wärme große Anteile der benötigten Leistung für die Heizung und Warmwasserbereitung abdecken.

Bei weniger geneigten Sonnenkollektoren könnte man den Ertrag mit etwas größeren Kollektorflächen ausgleichen oder sich für Röhrenkollektoren entscheiden. Sie nutzen auch diffuses Licht effizient aus.
Versuchen Sie, Schatten auf den Kollektoren zu vermeiden ‒ etwa durch Schornsteine, Gauben, SAT-Empfänger, Nachbargebäude und Bäume.

Wie groß sollte eine Solarthermie für ein Einfamilienhaus sein?

Voraussetzungen für eine sinnvolle Nutzung der Solarthermie Anlage und einen optimalen Ertrag ist die richtige Dimensionierung der Anlage. Dementsprechend sollten Wünsche und Bedürfnisse des Nutzers in jeden Fall in die Planung einfließen.
Um die Solarthermie sowohl für die Warmwasserbereitung als auch für die Heizungsunterstützung möglichst optimal nutzen können, sind folgende Faktoren ausschlaggebend:

• Größe der Kollektorfläche für die Warmwasserbereitung
  In der Regel benötigt man
  • Flachkollektoren 1,2 – 1,5 m² / Person
    oder
  • Röhrenkollektoren 0,8 – 1,0 m² / Person
• Größe des Solarspeicher      50 Liter / Person / Tag
                                           30 – 50 Liter / Wasch- und/oder Spülmaschine

Diese Auslegung basiert auf der Annahme, dass der Bedarf an Warmwasser etwa 25 – 30 % des gesamten Wasserverbrauchs ausmacht.

• Größe der Kollektorfläche für die Heizungsunterstützung
  In der Regel benötigt man
  • Flachkollektoren    0,8 – 1,1 m² / 10 m² Wohnfläche
    oder
  • Röhrenkollektoren 0,5 – 0,8 m² / 10 m² Wohnfläche
• Größe des Pufferspeicher 750 – 1000 Liter
  
  

Mit Solarthermie können Sie grob geschätzt im Altbau 10 – 20 %, im Energiesparhaus 25 – 40 % der benötigten Energie decken. Man nennt dies den solaren Deckungsgrad.

Welchen Vorteil bringen Solarspeicher?

Hierzu wird Solarflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf zwischen Kollektoren und einem Wärmetauscher im Solarspeicher geführt, wo die Energieübertragung auf das Brauchwasser erfolgt. Im Falle eines handelsüblichen Warmwasserspeichers ist es dazu erforderlich, dass die Temperatur der Solarflüssigkeit deutlich höher ist als die Brauchwassertemperatur im Speicher. Ist die Differenz groß genug, wird über eine Pumpe im Solarkreislauf die Wärme aus den Kollektoren zum Solarspeicher transportiert.

Am häufigsten werden in Solarthermie Anlagen sogenannte Schichtspeicher verwendet. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um einen gut isolierten Speicherwasserbehälter, der eine optimierte hohe Form aufweist. Diese Form ist notwendig, um die Schichtung des Wassers im Speicher zu begünstigen. Durch diese optimierte Form des Speicherbehälters sammelt sich das schwere kalte Wasser im unteren, das leichtere warme Wasser oben Bereich des Behälters.

Dementsprechend sind die Wärmetauscher für die Energieübertragung im unteren Bereich angebracht. Dort ist die Temperaturdifferenz zwischen Brauchwasser und heißen Solarflüssigkeit am größten, der Wärmeübergang auf das Brauchwasser im Solarspeicher am effektivsten.
Typisch für ein Einfamilienhaus sind Solarspeicher mit einem Volumen von etwa 300 Litern für die Warmwasserbereitung. Soll die Solarthermie Anlage auch der Heizung unterstützen, ist ein erheblich größerer Speicher ab 1.000 Liter erforderlich.

Welche Arten von Solarspeicher gibt es?

Neben den Kollektoren ist ein Solarspeicher die zweite zentrale Komponente einer Solarthermie Anlage. Über die Größe des Speichers entscheidet sich, wie viel Energie gespeichert und verwendet werden kann. Ebenso ist eine gute Speicherisolierung unumgänglich, um Wärmeverluste bei der Speicherung zu minimieren. Überdies sorgt die Technik eines Schichtspeichers für eine optimale Wärmeübertragung zwischen dem Solarspeicher und dem Solarkreislauf.

In den meisten Solarthermie Anlagen dient der Solarspeicher als Brauchwasserspeicher. Möglich ist aber auch, Brauchwasser separat zu speichern und erst bei Bedarf zu erwärmen.

Der Solarspeicher als Brauchwasserspeicher unterscheidet sich in einigen Details wesentlich vom Warmwasserspeicher einer normalen Heizungsanlage. Der gravierendste Unterschied ist, dass der Speicher über zwei getrennte Wärmetauscher im Brauchwasser verfügt, um nötigenfalls auch von der konventionellen Heizanlage mit Wärme versorgt zu werden, sollten die Solarkollektoren nicht genügend Energie erzeugen können.

Speicher mit dieser technischen Ausrüstung werden als bivalente Speicher bezeichnet. Ferner werden in Solarthermie Anlagen sogenannte Schichtspeicher verwendet, die über eine spezielle Technik aus Speicherform, Wasserführung und gezielter Erwärmung einen optimierten Wärmeübergang auf das Brauchwasser garantieren.
Ein weiterer, aber nicht unwesentlicher Unterschied besteht in der besseren Wärmeisolierung, um Energieverluste zu verringern. Aufgrund sonnenarmer Zeiten muss Wärme zwangsläufig länger gespeichert werden können, was ein größeres Fassungsvermögen erforderlich macht. Die übliche Speichergröße für einen Vierpersonenhaushalt beträgt 300 Liter für reine Warmwasseranlagen.

Soll auch die Heizungsanlage über die Solarthermie unterstützt werden, benötigt man einen Solarspeicher in Form eines Pufferspeichers in dem sowohl die konventionelle Heizung und Warmwasserbereitung als auch die Solarthermie Anlage eingebunden wird. Hier wird Wärme zentral gesammelt und bei Bedarf verteilt. Hierdurch werden im Winter die Einschaltintervalle der Heizung verlängert, die Energiekosten sinken. Pufferspeicher sollten anlagengerecht ausgelegt sein. Ist er zu klein, erfüllt er nur teilweise seinen Zweck, ist er zu groß, muss unnötig viel Heizenergie zugeführt werden. Die übliche Speichergröße beträgt in der Regel 1000 Liter.

Wie funktionieren Pufferspeicher mit einer Solarthermie Anlage?

Sollen Heizungsanlagen mit solarer Wärme unterstützt werden, finden sogenannte Pufferspeicher Verwendung. Bei einem System mit solarer Heizungsunterstützung wird die Solarwärme gespeichert, bis sie benötigt wird. Der Pufferspeicher versorgt sowohl das Heizungssystem als auch die Brauchwassererwärmung mit Wärme. Die Fähigkeit der längeren Wärmespeicherung ist wichtigstes Merkmal und Unterschied zu normalen Warmwasserspeichern.

Herzstück des Pufferspeichers ist ein Speichergefäß, in dem sich warmes Wassers befindet. Für einen geringen Wärmeverlust sorgt eine hochwertige Wärmeisolierung, deren Qualität maßgeblich die Speicherfähigkeit bestimmt. Überdies benötigt der Pufferspeicher für die Energiezufuhr zwei Wärmetauscher, um Energie sowohl von der konventionellen Heizung als auch von der Solarthermie Anlage aufnehmen zu können.

Der Heizkessel gibt Wärme an den Pufferspeicher, wenn die Solarthermie für den Heizungsbedarf oder die Erwärmung des Brauchwassers nicht ausreicht. Wird das Trinkwasser nicht direkt aus dem Pufferspeicher entnommen, ist entweder ein dritter Wärmetauscher oder ein Warmwasserspeicher mit innenliegenden Wärmetauscher erforderlich, um Wärme auf das Trinkwasser zu übertragen. Speicherzuflüsse und -abflüsse bedürfen neben Systemen zur Verminderung von Zirkulation und Rückfluss kalten Wassers auch einer guten Wärmeisolierung, um nicht unnötig Wärme zu verlieren. Die übliche Speichergröße beträgt in der Regel 1000 Liter.

Kann ich Solarthermie für die Poolheizung nutzen?

Eine etwas unbekanntere, aber dennoch sehr sinnvolle Möglichkeit stellt die Beheizung des eigenen Swimmingpools dar. Fasst man den Aufbau und die Funktion einer Solarthermie Anlage einmal kurz und bündig zusammen, so werden Solarthermie Anlagen mit südseitiger Ausrichtung von der Sonne bestrahlt. Hier wird kostenlose Energie der Sonne in nutzbare Wärme umzuwandeln. Über ein geschlossenes System an Solarleitungen wird diese Wärme zu einem Pufferspeicher gebracht, aus dem alle Verbraucher, in unserem Beispiel ein Swimmingpool versorgt werden.

Gerade zu Beginn des Sommers ist die Pooltemperatur häufig noch zu kalt zum Schwimmen. Solarthermie Anlagen können problemlos auch größere Wassermengen wie die eines Pools erwärmen. Dies liegt daran, dass die Anforderungen an eine Poolerwärmung nicht so hoch sind wie für die Heizungsanlage oder die Warmwasserbereitung.

In der Regel ist eine Wassertemperatur von etwa 25 Grad Celsius im Pool bereits ausreichend. Etwa 0,6 bis 0,8 m² Kollektorflächen reichen in der Regel für 1 m² Wasseroberfläche aus. Somit sind die Investitionskosten für eine Poolheizung deutlich geringer, als für die restliche Wärmeversorgung des Hauses.

Der Vollständigkeit wegen sei zu erwähnen, dass es darüber hinaus natürlich einfache Poolkollektoren in Form von Matten gibt, die für eine Solobeheizung eines Swimmingpools ausreichen. Diese lassen sich aber nur mit sehr großem Aufwand in eine bivalente Anlage integrieren.

Kann sich Solarthermie im Sommer überhitzen?

In sonnenreichen Monaten des Jahres kann es vorkommen, dass verwendete Speicher der Solarthermie Anlage gesättigt sind und keine Wärme mehr aufnehmen können. Wird dies von der Regelung erkannt, unterbricht sie rechtzeitig die Spannungsversorgung der Pumpe im Solarkreislauf. Dies ist ein ganz normaler Betriebsvorgang, die sogenannte thermische Stagnation, da in der Solaranlage ab einer Temperatur von circa 140 bis 150 Grad Celsius die Solarflüssigkeit zu verdampfen beginnt.

Der Druck im Solarkreislauf steigt über die Zunahme des Volumens der Solarflüssigkeit an, wird aber von einem im Solarsystem befindlichen Membranausdehnungsgefäß aufgenommen. In diesem Zustand verbleibt kaum oder keine Flüssigkeit in den Kollektoren.

Erst wenn die Temperaturen wieder sinken, nimmt der Druck im System über die Kondensation der Solarflüssigkeit wieder ab und die im Membranausdehnungsgefäß aufgenommene Flüssigkeit strömt zurück. Wird wieder Wärme benötigt, nimmt die Solarthermie Anlage erneut den Betrieb unmittelbar wieder auf.

Lohnt sich eine Solarthermie Anlage?

Warum lohnt sich der Kauf einer Solarthermie Anlage? Diese Frage stellen sich viele Verbraucher, wenn sie über „Energiekosten sparen“ nachdenken. Die Feststellung „Die Sonne stellt keine Rechnung” stimmt, Sonnenenergie ist kostenlos und kann von jedem genutzt werden. Jede Kilowattstunde Solarenergie, die über Solarthermie Anlagen erzeugt und verbraucht wird, spart Kosten. Gerade in Zeiten von immer knapper werdenden Ressourcen rechnen sich so manche Investitionskosten. Ob für die Erzeugung von Strom, Heizenergie oder Warmwasser, mögliche Erträge aus Solarthermie Anlagen entlasten deutlich den eigenen Haushalt.

Überdies liefert Sonnenenergie Energie, ohne C02 zu produzieren. Somit erzeugen Solaranlagen zur Stromerzeugung als auch zur Wärmegewinnung zu 100 % erneuerbare Energie und leisten einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.

Ferner werden Nutzer von Solarenergie unabhängiger von steigenden Energiepreisen. Sie werden zu eigenen Energieversorger trotz kontinuierlich steigender Energiekosten sowohl im Stromsektor als auch im Bereich der Wärmeversorgung. Als Besitzer einer Solarthermie Anlage kann man über Jahrzehnte fast zum Nulltarif Energie erzeugen, und wenn sich die Anlage amortisiert hat, sogar kostenlos.

Warum sollte ich in eine Solarthermie-Anlage investieren?

• senkt Ihre Heizkosten
• verringert Ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
• schützt vor steigenden Energiepreisen
• ist einsetzbar für Neubau & Altbau
• steigert den Wert Ihrer Immobilie
• stellt eine nachhaltige und umweltfreundliche Investition dar

Wie hoch ist die öffentliche Förderung von Solarthermie?

Will man sich schnell eine Übersicht verschaffen, welche Fördermittel es für Solarthermie Anlagen gibt, können verschiedene Fördermitteldatenbanken Auskunft geben. Eine gute und immer aktuelle Übersicht bietet die Förderdatenbank des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz. Die Datenbank enthält ausschließlich Förderprogramme vom Bund sowie teilweise von den Bundesländern. Ansonsten gibt es aber vielerorts weitere lokale Fördermaßnahmen von Kommunen, Kreisen oder Energieversorgern. Bitte informieren Sie sich vor Ort, bei einschlägigen Beratungsstellen, da dieses Thema starken Schwankungen unterliegt.

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