Solarthermie Technik

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Solarthermie – Alles eine Frage der Technik

Solarthermie Technik
Solarthermie Technik © egotrips50, fotolia.com

Um aus den Sonnenstrahlen Wärme für den eigenen Haushalt zu gewinnen, benötigt man vor allem drei Dinge: Solarkollektoren, einen Solarspeicher sowie eine Steuerungseinheit, die den Betrieb der Anlage regelt. Für alle drei Komponenten sind mittlerweile viele unterschiedliche Modelle auf dem Markt, die den individuellen Bedürfnissen von Hausbesitzern entgegenkommen. Wir haben die wichtigsten Fakten für Sie zusammengestellt. Für detaillierte Fragen können Sie mithilfe unserer Solar-Fachbetriebssuche bei Solarbetrieben anfragen oder unverbindlich Angebote einholen.

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Woraus besteht eine Solarthermie-Anlage?

Solarthermie-Funktionsweise-TechnikTechnik und Funktionsweise einer Solarthermieanlage, Bild: Agentur für erneuerbare Energien

Solarkollektoren

Flachkollektoren

Am weitesten verbreitet sind Flachkollektoren, deren Name sich von der Bauweise ableitet. Sie haben keine Erhebungen und sind als ebene Fläche der Sonne hin zugewandt. Ihre obere Schicht besteht aus Glas oder einem vergleichbaren transparenten Material. Sie soll möglichst viel Sonneneinstrahlung in das Innere des Kollektors weiterleiten und schützt gleichzeitig die sensible Technik. In dem Kollektor befindet sich die Absorberfläche (lat. absorbere: verschlucken, aufsaugen). Sie besteht aus Kupfer oder einem anderen Material, das Wärme gut leiten kann. Durch sie fließt die Wärmeträgerflüssigkeit, die die gewonnene Wärme in den Speicher weiterleitet. Auf der Rückseite des Kollektors befinden sich eine Abdeckung sowie eine Dämmschicht.

Tipp: Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum Solarkollektoren immer so dunkel wirken? Im Sommer merkt man es an der eigenen Kleidung: Dunkle Flächen nehmen viel Sonnenenergie auf, während weiße das Licht viel stärker reflektieren. Gleichzeitig wird weniger von der Wärme im Inneren des Kollektors nach außen abgegeben.
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Vakuumröhrenkollektoren

Hinter Vakuumröhrenkollektoren verbirgt sich ein anderes Konzept, das zwar platzsparender ist. Allerdings sind die am Markt verfügbaren Modelle im Durchschnitt rund 30 Prozent teurer als entsprechende Flachkollektoren mit vergleichbarer Leistung. Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus einer Röhre in U-Form oder mehreren nebeneinander angebrachten Röhren. Das Vakuum befindet sich, je nach Bauart, in den Röhren oder zwischen den Röhren. Die Absorberflächen sind, ebenfalls abhängig von der Bauweise, im Inneren der Röhren oder an ihrer Oberfläche. Ihren höheren Wirkungsgrad erzielen sie vor allem durch die Trägerflüssigkeit, die durch das Vakuum nicht mit Luft vermischt ist. Gleichzeitig können sie eine wesentlich höhere Betriebstemperatur erreichen und damit mehr Energie für das Wasser und die Heizung zur Verfügung stellen.

Steuerungseinheit für Solarthermieanlagen

Im Sommer, wenn die Sonne mitunter den ganzen Tag mit voller Kraft scheint, kann der Brauchwasserbedarf in manchen Häusern vollständig von der Solarthermie gedeckt werden. Die Steuerungseinheit ist unter anderem dafür zuständig, dass die Anlage abgeschaltet wird, sobald der Warmwasserspeicher erwärmt ist. Die Geräte, die auch Regler oder Controller genannt werden, gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Sie kosten im Vergleich zu den anderen Komponenten der Anlage nicht viel: Einfache Modelle sind schon für unter 100 Euro zu haben.

Allerdings empfiehlt es sich, gerade bei der Steuerung nicht nur auf den Preis zu achten. Wichtiger sind die Möglichkeiten, die die Modelle bieten: Etwa den Anschluss und die Regelung weiterer Energie- beziehungsweise Heizquellen bis hin zur kompletten Steuerung aller Heizungssysteme im Haus. Darüber hinaus spielen die Bedienbarkeit sowie die Ein- und Ausgänge, etwa für zusätzliche Temperatursensoren, eine wichtige Rolle.

Speicher für Solarthermieanlagen

Im Speicher wird das erwärmte Brauchwasser gesammelt und für die Nutzung im Haushalt bereitgehalten. Die Größe des Speichers, der sowohl als Standformat als auch zur Wandanbringung verfügbar ist, richtet sich nach der Größe der Immobilie sowie nach der Anzahl der Bewohner.

Tipp: Kalkulieren Sie bei der Dimensionierung des Speichers nicht zu knapp. Er dient auch dazu, warmes Wasser vorzuhalten, wenn die Sonne sich einmal nicht blicken lässt. 200 Liter sollten es – als grober Richtwert – schon sein.

Es gibt verschiedene Speichertypen. Diese drei Modelle sind am weitesten verbreitet:

Pufferspeicher für Solarthermie

Der Name des Pufferspeichers leitet sich aus seiner Aufgabe ab: Warmes Wasser, das nicht sofort gebraucht wird, warmzuhalten. Gute Modelle können die Temperatur über mehrere Tage erhalten.

Schichtenspeicher für Solarthermie

In einem Schichtenspeicher wird nicht das komplette Wasservolumen gleichmäßig erwärmt oder auf Temperatur gehalten, sondern in Schichten. Wärmeres Wasser hat naturgemäß eine geringere Dichte als kaltes und strömt daher nach oben. Diese Art von Speichern macht sich das physikalische Prinzip zunutze und bringt das Wasser mittels eines außen angebrachten Wärmetauschers auf unterschiedliche Temperaturen. Innerhalb des Speichers entstehen so verschiedene Zonen kälteren und wärmeren Wassers, die sich nicht vermischen. Das Wasser wird aus dem oberen Teil des Speichers entnommen, wo es die höchste Temperatur hat. Schichtenspeicher sind eine erweiterte Form des Pufferspeichers.

Kombispeicher für Solarthermie

Kombispeicher werden benötigt, wenn die Solarthermie-Anlage nicht nur zur Warmwasserausbereitung, sondern auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden soll. Innerhalb des Speichers, in dem das Heizungswasser gespeichert wird, befindet sich bei den verbreiteten „Tank-in-Tank-Systemen“ ein zweiter separater Speicher, der meist im oberen Bereich angebracht ist. Das Wasser wird somit durch die Wärme des größeren Heizungstanks, die durch die Solarthermie gewonnen wird, miterwärmt.

Alternativ gibt es Systeme, bei denen das benötigte warme Brauchwasser mittels Durchleitung auf höhere Temperaturen gebracht wird. Im Heizungstank verlaufen in diesem Fall Rohre, durch die das Trinkwasser bei Bedarf geleitet wird.

Tipp: Mit der gleichzeitigen Nutzung eines Speichers für Warmwasser und die Heizung schlägt man zwei Fliegen mit einer Klappe. Berücksichtigen Sie allerdings, dass auch dementsprechend mehr Volumen benötigt wird.

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