Thermische Solaranlage

In Zeiten, in denen Energie immer teurer und natürliche Ressourcen immer knapper werden, gewinnen thermische Solaranlagen immer mehr an Bedeutung. Jedoch werden viele Begrifflichkeiten und Verfahren in diesem Zusammenhang immer wieder durcheinandergeschmissen. Was ist eine thermische Solaranlage nun genau?

Funktionsprinzip einer thermischen Solaranlage

Eine thermische Solaranlage funktioniert im Prinzip wie ein Sonnenkraftwerk. Hierbei wird die von der Sonne abgegebene Energie in Wärme umgewandelt. Dies geschieht über Solarkollektoren auf dem Hausdach. Dort wird die Wärmestrahlung auf eine Trägerflüssigkeit (entweder Wasser oder ein spezielles frostsicheres Liquid) übertragen und über einen Wärmetauscher an den Wasserspeicher der Solaranlage übergeben. Durch ein spezielles Pumpen- und Steuerungssystem wird der Wasserzufluss erst aktiviert, wenn die Kollektortemperatur höher ist als die Temperatur im Speicher. Das so erwärmte Wasser wird im Hauswasserkreislauf dann dazu genutzt, die Warmwasserversorgung oder den Heizkreislauf zu unterstützen.

Arten von Solarkollektoren

Um eine thermische Solaranlage aufzubauen, gibt es mehrere Arten von Kollektoren:

  • Vakuumröhrenkollektoren
  • Flachkollektoren.

Grundsätzlich sind alle Kollektoren nach einem ähnlichen Prinzip aufgebaut. Ein spezielles Sicherheitsglas schützt den inneren Aufbau des Kollektors. Die Röhren mit der Trägerflüssigkeit liegen vor einem Absorberblech. So wird die Sonneneinstrahlung auf die Röhren reflektiert und sorgt für eine Temperaturerhöhung.

Bei Flachkollektoren dienen temperaturbeständige Dämmstoffe dazu, dass keine Wärme verloren geht, bei Vakuumröhrenkollektoren wird durch das Vakuum (keine wärmeleitende Luft) die Temperatur konstant gehalten. Diese Bauform gehört zu den verbreitetsten Kollektorenformen. Sie werden bevorzugt eingesetzt, wenn es um sehr konstante Prozesswärmen von über 80° Celsius geht. Oftmals ist diese Bauweise in industriell genutzten Anlagen zu finden. Flachkollektoren gelten als sehr robust und zuverlässig, einige Hersteller geben auf diese Form der Kollektorart sogar eine Funktionsgarantie von bis zu 20 Jahren. In Europa kommen sie in den meisten Privatnutzungen zur Anwendung.

Solarspeicher

Die in den Kollektoren eingespeiste Wärme muss zur Nutzung, unabhängig von der gerade vorherrschenden Sonneneinstrahlung, gespeichert werden, damit sie effektiv nutzbar ist. Dies geschieht im sogenannten Solarspeicher. Hier wird als Speichermedium vorrangig Wasser genutzt. Durch seine relativ hohe spezifische Wärmekapazität von 4,187 kJ/(kg·K) bietet sich dieses Medium an. So kann beispielsweise ein 500-Liter-Warmwasserspeicher eine nutzbare Energiemenge von rund 26 kWh liefern. Um einen Heizungsbetrieb effektiv mit einer thermischen Solaranlage zu unterstützen, muss eine möglichst hohe Temperaturdifferenz erreicht werden. Ein 800-Liter-Wasserspeicher kann so eine Heizleistung von etwa 46 kWh liefern (im Verbund mit der richtigen Heizungsinstallation wie zum Beispiel einer Fußbodenheizung).

Installationen, Betrieb und Wartung einer thermischen Solarnalage

Damit die Solaranlage ein optimales Ergebnis liefert, müssen die restlichen Installationen natürlich genau auf die jeweils anderen Komponenten abgestimmt sein. Dazu gehört, dass die Steuer- und Regelkreisläufe, Pumpen, Speicherbehälter und Leitungen und Ventile fachgerecht installiert und eingestellt sind. Auch die Erstinbetriebnahme und die Wartung einer thermischen Solaranlage sind Aspekte, die nicht vernachlässigt werden dürfen. Hier lohnt es sich, regelmäßig einen Fachbetrieb mit den entsprechenden Arbeiten zu beauftragen.