Solarthermie – Alles eine Frage der Technik
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.
Das Wichtigste in Kürze
- Drei Kernkomponenten machen die Anlage aus: Solarkollektoren, Solarspeicher und eine Steuerung, die das Zusammenspiel regelt.
- Flachkollektoren sind der günstige Standard, Vakuumröhrenkollektoren liefern mehr Ertrag pro Quadratmeter — zum deutlich höheren Preis.
- Beim Speicher gelten 60 bis 100 Liter pro Person als Richtwert; für Heizungsunterstützung braucht es einen größeren Kombispeicher.
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Woraus besteht eine Solarthermie-Anlage?
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.
Vakuumröhrenkollektoren
Hinter Vakuumröhrenkollektoren verbirgt sich ein anderes Konzept, das zwar platzsparender ist. Allerdings sind die am Markt verfügbaren Modelle je Quadratmeter in der Regel spürbar teurer: Laut co2online kosten Vakuumröhrenkollektoren pro Quadratmeter etwa doppelt so viel wie Flachkollektoren; wegen der kleineren benötigten Fläche kann der Systempreis je nach Auslegung aber ähnlich oder höher ausfallen. Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus mehreren nebeneinander angeordneten Glasröhren. Je nach Bauart wird die Wärme direkt über durchströmte Rohre oder indirekt über Heatpipes zum Sammelrohr übertragen. Das Vakuum befindet sich in beziehungsweise zwischen den Röhren; die Absorberflächen liegen je nach Konstruktion im Inneren der Röhre oder als Beschichtung am Glas. Ihren höheren Wirkungsgrad erzielen sie vor allem durch das Vakuum selbst: Es wirkt wie bei einer Thermoskanne und unterbindet Wärmeverluste an die Umgebungsluft weitgehend. Dadurch können sie eine wesentlich höhere Betriebstemperatur erreichen und damit mehr Energie für das Wasser und die Heizung zur Verfügung stellen.
Flachkollektor oder Vakuumröhrenkollektor?
| Flachkollektor | Vakuumröhrenkollektor | |
|---|---|---|
| Aufbau | ebene Absorberfläche unter Glasabdeckung | Absorber in luftleer gepumpten Glasröhren |
| Wirkungsgrad je m² | solide — Standard fürs Eigenheim | höher — Vakuum minimiert Wärmeverluste |
| Flächenbedarf | größer | je nach Auslegung etwa 20–33 % weniger Fläche |
| Preis | günstiger — je m² etwa der halbe Preis | je m² etwa doppelt so teuer; im Gesamtsystem je nach Auslegung ähnlich oder höher |
| Typischer Einsatz | Warmwasserbereitung auf normalem Hausdach | wenig Platzangebot, hohe Zieltemperaturen, Heizungsunterstützung |
Solar-Keymark: geprüfte Kollektorqualität
Unabhängig von der Bauart lohnt beim Kollektorkauf ein Blick auf das Solar-Keymark: Das europäische Qualitätszeichen bestätigt, dass ein unabhängiges Prüflabor Leistung und Haltbarkeit des Kollektors nach den einschlägigen Normen untersucht hat — vor allem nach DIN EN ISO 9806 (Solarenergie — Thermische Sonnenkollektoren — Prüfverfahren) und DIN EN 12975 (Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile — Kollektoren). Im zugehörigen Datenblatt steht außerdem der gemessene Kollektorertrag, mit dem sich Angebote objektiv vergleichen lassen. Viele Förderprogramme setzen das Zertifikat als Qualitätsnachweis voraus.
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 Differenztemperatur-Regler sind je nach Funktionsumfang bereits für einen niedrigen dreistelligen Betrag 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.
Worauf Sie bei der Steuerung achten sollten
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.
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 erhält die Temperaturschichtung je nach Bauart mit internen oder externen Wärmetauschern, Schichtlanzen oder speziellen Ladeeinrichtungen. 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.
Leistung und Energiesparpotenzial einer Solarthermie-Anlage Wie beurteile ich die Leistung einer Solarthermie-Anlage? Das Wichtigste vorweg: Eine Solarthermie-Anlage zur Warmwasserbereitung deckt… weiterlesen
