Solarthermie

Die direkte Nutzung der solaren Strahlungsenergie für Wärmeanwendungen ist die effizienteste Form erneuerbaren Energieeinsatzes. 70% des Energieinhalts der Sonne können in Nutzenergie umgewandelt werden.

Aufbau einer solarthermischen Anlage

Solarthermische Anlagen bestehen in der Regel aus einem Sonnenkollektor, einer Regeleinheit mit Pumpe, einem gut gedämmten Solarspeicher und einer Nachheizung.

Der Sonnenkollektor wandelt die Strahlungsenergie der Sonne durch Absorption in Wärme um und überträgt diese an eine Mischung aus Wasser und Glykol (frostsichere Solarflüssigkeit). Die Energieumwandlung geschieht durch den sogenannten Solarabsorber, der die Wärme dann an die Solarflüssigkeit abgibt. Mit Hilfe dieser Flüssigkeit wird die Wärme aus dem Kollektor abgeführt, wobei stets auf eine gute Dämmung zu achten ist, um Wärmeverluste zu minimieren.

Die Pumpe der Regeleinheit transportiert die Wärme aus dem Sonnenkollektor über einen Rohrkreislauf in den Solarspeicher. Der Solarregler steuert den Wärmetransport immer dann, wenn die Temperatur im Sonnenkollektor höher ist als im Speicher. Im Speicher wird die Wärme dann durch einen Wärmetauscher an das Speicherwasser abgeben. So steht das warme Wasser auch nachts oder an Regentagen zur Verfügung.

Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung

Bei der Dimensionierung einer solarthermischen Anlage ist darauf zu achten, ob man sie lediglich zur Warmwasserbereitung nutzen oder sie zusätzlich zur Heizungsunterstützung verwenden möchte. Als Faustregel ist davon auszugehen, dass in Mitteleuropa eine geeignet ausgerichtete Anlage im Sommerhalbjahr das warme Wasser zum Duschen bereitstellen kann. Eine zu große Anlage würde im Sommer nur mehr Energie als nötig erzeugen und wäre daher unrentabel. Über das ganze Jahr gesehen stellt eine rentable Anlage ca. 50 bis 60% des Warmwasserbedarfs zur Verfügung. Mit einer Kollektorfläche von ca. 1,5m2 lässt sich der Warmwasserbedarf für eine Person in der heizungsfreien Zeit von Mai – September zu 100% decken.

skizze-solarthermie

Bei der solaren Heizungsunterstützung ist folgendes zu bedenken: Beim Altbau (Wärmebedarf größer 10 Liter Heizöl pro m+ und Jahr) werden mit ca. 15m2 Kollektorfläche ca. 10 bis max. 20% des Heizwärmebedarfs gedeckt. Beim Niedrigenergiehaus (Wärmebedarf kleiner 5 Liter Heizöl pro m2 und Jahr) sind es ca. 40%. Es ist also sinnvoll zuerst den Wärmebedarf zu reduzieren (z.B. Vollwärmeschutz, Wärmeschutzverglasung etc.) bevor man solar heizt.
Um zu einer 100% CO2-freien Wärmeversorgung zu gelangen ist die Kombination von Pelletsheizung mit thermischer Solaranlage optimal.

Flachkollektoren versus Vakuumröhrenkollektoren

Ein guter Flachkollektor kann eine Nutzwärme von 550 kWh/m2a erzeugen. Ein guter Röhrenkollektor ca. 650 kWh/m2a. Der Röhrenkollektor verfügt über eine Vakuumdämmung und erzielt daher einen höheren Ertrag, was äußerst hilfreich ist wenn man seine thermische Anlage auch zur Heizungsunterstützung nutzen möchte. Allerdings sind Röhrenkollektoren auch teurer in der Anschaffung.

Legionellenproblematik

Grundsätzlich ist im Ein- und Mehrfamilienhaus das Problem untergeordnet, da ständig hohe Zapfraten für hohen Frischwassernachschub sorgen. Bei solarer Brauchwassererwärmung ist das nicht anders wie bei konventioneller Erwärmung. Folgende Maßnahmen gewährleisten hohen Legionellenschutz: Warmwasserbereitung nach dem Durchlauferhitzerprinzip.