Häufig gestellte Fragen zum Thema Solarthermie (Solarwärme)

Was ist Solarthermie?

Als Solarthermie oder Solarwärme wird die Technik bezeichnet, mit der Sonnenenergie zur Heizungszwecken oder zur Trinkwassererwärmung nutzbar gemacht wird.

Wie ist eine solarthermische Anlage aufgebaut?

Eine solarthermische Anlage besteht aus einem Sonnenkollektor, einer Regeleinheit mit Pumpe und einem gut gedämmten, wasserbefüllten Speicher. Im Kollektor (Sammler) sammeln besonders beschichtete Kupferbleche die Solarenergie. Unter den Blechen sind Kupferrohre angebracht, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert. Die Regelung mit der Solarpumpe sorgt dafür, dass die erzeugte Wärme abtransportiert wird. Im Speicher wird diese Wärme dann durch einen Wärmetauscher an das Speicherwasser übergeben. Von dort aus steht sie dann für Heizzwecke und/oder zur Trinkwassererwärmung zur Verfügung.

Welche Art von Solarkollektoren gibt es?

Der am häufigsten verwendete Kollektor ist der Flachkollektor. Sein Hauptteil ist der Absorber (beschichtete Kupferbleche und -rohre). Er enthält eine vordere Abdeckung aus Sicherheitsglas sowie seitlich und rückseitig eine temperaturbeständige Dämmung. Diese Komponenten werden von einem stabilen Rahmengehäuse umgeben. Eine andere verwendete Art ist der Vakuum-Röhrenkollektor. Bei diesem verlaufen die Absorberbleche durch Glasröhren, in denen ein Vakuum (luftleerer Raum) herrscht. Neben diesen verglasten Kollektoren gibt es noch so genannte Schwimmbad-Absorber. Sie bestehen aus schwarzen Kunststoffschläuchen (Absorbermatten), die zur Erwärmung des Wassers in Swimmingpools eingesetzt werden.

Ist mein Haus bzw. Objekt für eine Solaranlage geeignet?

Im Prinzip ist jedes Dach für eine Solaranlage geeignet. Gut geeignet sind Dachflächen mit einer Neigung von 20° bis 60° und einer Ausrichtung zwischen Südost und Südwest. Auf gut geeigneten Flächen braucht man pro Person für die Trinkwassererwärmung eine Kollektorfläche von ein bis eineinhalb Quadratmetern. Auf der West- oder Ostseite kann mit einer vergrößerten Kollektorfläche annähernd der gleiche Energieertrag erzielt werden. Flachdächer sind ebenfalls gut geeignet. Auch eine Wandmontage oder die Aufstellung im Garten ist eine Alternative. Der Solarspeicher selbst benötigt eine Stellfläche von ca. einem Quadratmeter mit ca. zwei Metern Stellhöhe.

Was ist der Unterschied zwischen einer Anlagen zur Brauchwassererwärmung und einer zur Heizungsunterstützung
 

Brauchwassererwärmung

In diesem System erwärmt die Sonne das Trinkwasser, die Gebäudeheizung erfolgt auf anderem Weg. Die Warmwasserbereitung wird durch eine konventionelle Heizungsanlage mit Heizkessel abgesichert. 

 

Heizungsunterstützung

Da in diesem System die Solaranlage nicht nur das Trinkwasser erwärmt, sondern zusätzlich auch die Gebäudeheizung unterstützt, kann sie im Frühjahr, im Sommer, im Herbst und an klaren Tagen auch im Winter einen Beitrag zur Heizung des Gebäudes leisten und auf diese Art mehr Brennstoff einsparen und mehr Emissionen vermeiden. Flächenheizsysteme wie Wand- oder Fußbodenheizungen eignen sich besonders gut für eine solare Heizungsunterstützung.

In beiden Solaranlagen wird ein Speicher eingesetzt, der die Ströme von Wärmeträgerflüssigkeit, Trink- und Heizungswasser getrennt hält.

Kann ich meinen kompletten Heizenergiebedarf durch Solarenergie decken?

Die Einbindung einer Solaranlage in das Heizungssystem unter Einsatz eines geeigneten und Solarspeichers ist effektiv und meist auch wirtschaftlich. Unter Betrachtung des jeweiligen Dämmstandards des Gebäudes, der Anlagen- und Speichergröße lassen sich im Neubau zwischen zwanzig und hundert Prozent des Heizenergiebedarfs solar erzeugen. Im Altbau erreicht man auch hohe solare Deckungsraten, eine solare Vollversorgung ist hier allerdings sehr viel schwieriger.

Kann ich meinen kompletten Warmwasserbedarf durch Solarenergie decken?

Von Mai bis September ist die Deckung des Warmwasserbedarfs bei normaler Dimensionierung von 1 bis 1,5 m² Kollektorfläche pro Person gegeben. Auf das ganze Jahr gesehen liegt die solare Deckungsrate in unseren Breitengraden bei 60 - 70%.

Wie wird die Solaranlage gegen Frost geschützt und wie hoch ist die Lebensdauer?

Die Wärmeträgerflüssigkeit die sich im solaren Kreislauf befindet, ist ein Gemisch aus einem für diesen Zweck geeigneten Frostschutzmittel und Wasser. Die eingesetzten Glykole sind gesundheitlich unbedenklich und schützen das System auch bei strengem Frost. Der solare Kreislauf ist vollständig von jedem Trinkwasser führenden System im Haus getrennt. Die Haltbarkeit von Solaranlagen liegt bei über zwanzig Jahren.

Muss eine Solarkollektoranlage baulich genehmigt werden?

Die Errichtung einer dachparallelen Solaranlage bedarf allgemein keiner speziellen Baugenehmigung. Bei denkmalgeschützten Gebäuden oder Objekten ist der Denkmalschutzbeauftragte zuständig.

Wie kann der Ertrag solarthermischer Anlagen festgestellt werden?

Es sind bei nahezu allen Herstellern Geräte für die Überwachung des Ertrags thermischer Solaranlagen verfügbar. Aufgezeichnete Messdaten können ausgewertet und visualisiert werden. Auch Betriebsstörungen werden angezeigt und können so schnell behoben werden.

Was ist unter Eigensicherheit von Solaranlagen zu verstehen?

Solarthermieanlagen sind eigensicher aufgebaut. Das heißt, sie regeln alle Prozesse selbsttätig ohne einen Eingriff von außen. Ist z. B. die Höchsttemperatur im Speicher erreicht, erkennt dies der Solarregler und schaltet die Anlage automatisch aus. Da die vom Kollektor erzeugte Wärme nicht mehr abgenommen wird, steigt dessen Temperatur weiter an. Die Wärmeträgerflüssigkeit wird aufgrund der thermischen Ausdehnung in ein Ausdehnungsgefäß gedrückt. Nach Abkühlung des Kollektors (vorwiegend nachts) kann das ausgedehnte Volumen wieder in den Kollektorkreis zurückkehren. Dieser Kreislauf findet vor allem im Sommer öfter statt. Er gehört zum ganz normalen Betrieb der Solaranlage.

Was ist der Unterschied zwischen einer Solarthermie- und einer Photovoltaikanlage?

Die Strahlung der Sonne kann für folgende Anwendungsfälle genutzt werden:

Heizung und Warmwassererzeugung = Solarthermie

Bei der solarthermischen Nutzung wird die solare Einstrahlung in den Kollektoren gesammelt und in Wärme umgewandelt. Die Wärme wird gespeichert und steht zu Heizzwecken und zur Trinkwassererwärmung im Gebäude zur Verfügung. Der Einsatz von solar erzeugter Wärme spart eine entsprechende Menge an konventionellem Brennstoff (Öl, Gas, Strom, Pellet, ...) und die damit verbundenen Kosten ein.
 

Stromerzeugung = Photovoltaik

Bei der photovoltaischen Anwendung wird die solare Einstrahlung von Solarmodulen direkt in Gleichstrom umgewandelt. Dieser wird durch einen Wechselrichter zu Netzwechselstrom umgerichtet. Die erzeugte elektrische Arbeit kann vor Ort verwendet werden oder sie kann gegen Vergütung ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Lässt die Wirkung der Solarkollektoren durch Verschmutzung nach?

Die Kollektoren müssen nicht regelmäßig gereinigt werden. Ab einem Neigungswinkel von ca. 20° genügt die Reinigungswirkung des Regens.

Warum muss für den Solarkreislauf eine hochtemperaturbeständige Isolierung verwendet werden?

Beim Stillstand einer Solarthermieanlage und starker Sonneneinstrahlung entwickelt sich eine hohe Stillstandstemperatur. Setzt sich nach einem solchen Stillstand die Anlage wieder in Betrieb, können im gesamten Kollektorkreislauf Temperaturen bis zu 130° C auftreten. Im Heizungsgewerbe übliche Rohrisolierungen sind meist nur bis ca. 90°C Dauertemperatur wärmebeständig. Somit kann es zu einer Zerstörung des Isoliermantels kommen.

Woher weiß ich, wie viel die solarthermische Anlage erzeugt hat?

Lassen Sie einen geeigneten Wärmemengenzähler an der richtigen Stelle in der Anlage einbauen.

Was ist unter "High Flow" zu verstehen?

High Flow ist die Bezeichnung für einen hohen Durchfluss im Kollektorkreis. Der Volumenstrom bei High Flow-Anlagen liegt zwischen 40 - 60 Liter pro Stunde und Quadratmeter Kollektorfläche. Somit ergibt sich eine Spreizung (Unterschied) zwischen Vor- und Rücklauf von 10 - 15° bei voller Sonneneinstrahlung.

Was ist dagegen unter "Low Flow" zu verstehen?

Low Flow bedeutet niedriger Durchfluss. Der geringere Volumenstrom führt zu einer großen Temperaturerhöhung des Wärmeträgers. Somit stehen bereits nach sehr kurzer Zeit so hohe Temperatuten zur Verfügung, wie sie an Wasserhähnen gebraucht werden. Es ergeben sich Volumenströme von 10 - 20 Liter pro Stunde und Quadratmeter Kollektorfläche. Installationsseitig ergeben sich dadurch kleinere Rohrdimensionen.

Gibt es eine Faustregel für die Auslegung einer solarthermischen Anlage für ein Ein-/Zweifamilienhaus?
 

Heizungsunterstützung

Für die Anlagenauslegung einer Anlage zur Heizungsunterstützung können im Überschlag folgende Werte gelten: Kollektorfläche: 1 m² pro 10 m² zu beheizender Wohnfläche bei Flachkollektoren und 0,5 m² pro 10 m² zu beheizender Wohnfläche bei Röhrenkollektor. Speichervolumen: Ca. 5 Liter je Quadratmeter zu beheizender Wohnfläche zuzüglich ca. 50 Liter pro Person (für Warmwasserbedarf).
 

Trinkwassererwärmung

Für die Anlagenauslegung einer Anlage zur Trinkwassererwärmung können im Überschlag folgende Werte gelten: Kollektorfläche: 1,0 - 1,3 m² pro Person bei Flachkollektoren und 0,8 - 1,0 m² pro Person bei Röhrenkollektoren. Speichervolumen: 60 - 80 Liter pro Person.

Diese Faustformeln ersetzen keine Beratung und Planung. Je nach Gebäude, Dämmstandard, Heizsystem, gewünschter solarer Deckungsrate,... kann die Kollektorfläche und die Speichergröße variieren.

Betriebskontrolle und Wartung?

Neben einer gelegentlichen Sichtung und einer Kontrolle der vorhandenen Instrumente fallen bei Solaranlagen wenige Wartungsarbeiten an. Höhere Aufmerksamkeit sollte dem Füllstand und der Druckhaltung zukommen. Da bei einem Anlagenstillstand die konventionelle Heizung die Wärmebereitstellung übergangslos übernimmt, sollte die Anlagenfunktion regelmäßig, am besten mit einer Ertragsdatenüberwachung, kontrolliert werden.