Solarthermie

Themische Solaranlagen

Sonnenkollektoren, nichts anderes verbirgt sich hinter der Überschrift, sind eine Möglichkeit, die Sonnenenergie zur Unterstützung der Heizung oder Warmwasserbereitung zu nutzen. Thermische Solaranlagen sind technische Einrichtungen, von denen Sonnenstrahlen absorbiert und an ein Trägermedium abgegeben werden. Mit Hilfe des Trägermediums wird die Energie zu weiteren technischen Anlagen transportiert und dort nutzbar abgegeben.
In Deutschland werden thermische Solaranlagen üblicherweise ergänzend zur konventionellen Heizungsanlage eingesetzt. Ihre Aufgabe besteht dabei in der Wassererwärmung. In Abhängigkeit vom Wirkungsgrad und der Größe des eingesetzten Solarkollektors sowie weiterer Randbedingungen wie Dachneigung und Ausrichtung können bis zu 60 % des jährlichen Warmwasserbedarfs eines durchschnittlichen Einfamilienhauses oder kleineren Mehrfamilienhauses gedeckt werden. Im Sommer kann die Solaranlage die Warmwasserbereitung oft bis zu 100 % übernehmen.
Nach einer Laufzeit von einigen Jahren hat eine Solaranlage die Energie, die zu ihrer Herstellung und zum Transport aufgewandt wurde, erwirtschaftet. Eine so kurze energetische Amortisationszeit erreicht derzeit keine andere Technik zur Energiebereitstellung. Alles gute Argumente, sich für eine Solaranlage zu entscheiden.
Zwischen den verschiedenen Ausführungen gibt es große Unterschiede bzgl. Kosten, Wirkungsgrad und Lebensdauer. Deshalb ist zum Kostenvergleich eine vorherige umfangreiche Anlagenplanung unumgänglich.
Komponenten der thermischen Solaranlage
Die thermische Solaranlage besteht aus den den Solarkollektoren auf dem Dach, einem großen Wärmespeicher in Form eines Warmwasserspeichers, Rohrleitungen mit Wärmeträgerflüssigkeit, Solarkreisumwälzpumpe sowie Regelungs- und Sicherheitseinrichtungen.
Der wichtigste Bestandteil der Solaranlage ist der Solarkollektor. Hier trifft die Sonnenstrahlung auf den Absorber, der sich durch seine dunkle Farbe sehr schnell aufheizt. Die Wärme wird an die ihn durchströmende Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben. Bei den Solarkollektoren gibt es die teuren aber effektiveren Vakuumröhren oder die nicht so effektive Standardkollektoren.
Funktionsweise
Die Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit wird über Fühler erfaßt und mit der Temperatur im Wärmespeicher verglichen. Bei Überschreiten einer bestimmten Temperaturdifferenz wird die Umwälzpumpe eingeschaltet. Diese pumpt die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit vom Absorber zum Wärmespeicher und führt dabei gleichzeitig abgekühlte Flüssigkeit zum Absorber zurück. So entsteht ein Kreislauf. Erreicht der Warmwasserspeicher die gewünschte Maximaltemperatur, schaltet die Regelung die Umwälzpumpe ab.
Sonnenkollektoren nutzen das Prinzip der Absorption von Wärmestrahlung. Aufgrund der Abdeckung des Absorbers durch ein Spezialglas, wird die Wärmeabgabe an die Umgebung durch Konvektion stark reduziert und ein Großteil der aufgenommenen Energie kann genutzt werden. Je hochwertiger die Kollektorabdeckung, z.B. Isolierglas mit dünner Spezialbeschichtung von innen, desto höher der Wirkungsgrad des Kollektors. Die Solaranlage muß entsprechend dem Einsatzgebiet (nur Warmwasserbereitung oder Warmwasserbereitung mit zusätzlicher Heizungsunterstützung) zusammengestellt werden.
Um die ständige Versorgung mit Warmwasser zu gewährleisten, ist der Solarspeicher an einen Heizkessel anzuschließen, um jederzeit nachheizen zu können. Durch den Anschluß von Spül- oder Waschmaschine lassen sich zusätzlich die Stromkosten senken und die Programmdauer der Geräte reduzieren.
Vor allem in Frühjahr und Herbst kann die Solaranlage zur Unterstützung der Heizung eingesetzt werden. Hierfür ist eine optimale Einbindung in das Heizungssystem notwendig. Nur wenn die Rücklauftemperatur der Heizungsanlage niedriger ist als die vom Sonnenkollektor erzeugte Temperatur, kann die Solaranlage die Heizung unterstützen. Dafür sind großflächige Heizkörper mit niedrigem Temperaturniveau, eine Wandheizung oder eine Fußbodenheizung (Niedertemperatur-Systeme) sinnvoll.