Tübingen / Reutlingen / Stuttgart: Solaranlagen für die Erwärmung des Brauchwassers haben längst die Dachlandschaft unserer Städte und Dörfer erobert. Aber nicht jede Anlage ist ihr Geld wert. Hier finden Sie Infos zur Technik und Tipps, worauf Sie beim Kauf von Solarkollektoren und dem Solarspeicher achten sollten.

Im Gegensatz zu Photovoltaikanlagen, mit denen man Strom produziert, dienen thermische Solaranlagen der Erwärmung des Warmwassers. Immer häufiger werden thermische Solarkollektoren allerdings auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt.
Solarkollektoren sind nicht auf direkte Sonneneinstrahlung angewiesen. Sie gewinnen Wärme auch aus “diffusen” Sonnenstrahlen, die durch einen bewölkten Himmel dringen. Ausschlaggebend dafür ist das wichtigste Bauteil des Kollektors, der Absorber. Dabei handelt es sich um ein speziell beschichtetes dünnes Blech, das sich bereits durch die diffuse Sonnenstrahlung an wolkigen Tagen stark erhitzt. Die Strahlungsstärke der Sonne bei leichter Bewölkung liegt im Vergleich zu wolkenlosem Himmel immer noch bei gut 60 Prozent. Im Jahresdurchschnitt macht die diffuse Strahlung 50 bis 60 Prozent der gesamten Sonnenstrahlung aus.

Funktionsweise der Solarkollektoren

Die gewonnene Wärme wird an der Unterseite des Absorbers auf dünne Kupferrohre übertragen, durch die eine Flüssigkeit, der “Wärmeträger” strömt. Diese Flüssigkeit – in aller Regel ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel – transportiert die Wärme zu einem Warmwasserspeicher, wo sie über einen Wärmetauscher an das Wasser abgegeben wird. Hier steht nun solar erwärmtes Wasser zur Verfügung, das direkt zum Duschen oder auch für die Heizung genutzt werden kann.

Wahl des Kollektorsystems

Es gibt zwei Kollektorbautypen – Flach- und Vakuumröhrenkollektoren. Die Wahl der Solarkollektoren hat Einfluss auf den Wirkungsgrad der Anlage – allerdings auch auf deren Kosten und damit auf die Amortisationszeit.

• Flachkollektoren haben den größten Marktanteil. Bei ihnen ist der Absorber in einen Metallkasten (auf die Qualität der Dämmung achten) gebettet, der mit einer bruchsicheren (!) Glasscheibe abgedeckt wird. Die Abdeckung verhindert, dass die einmal eingefangene Sonnenwärme reflektiert wird. Die meist vorgefertigten Sonnenfänger werden direkt auf die Dachdeckung montiert oder, was eleganter ist, in die Dachhaut eingepasst. Statische Probleme treten in aller Regel nicht auf, da der Kollektor meist leichter ist als die Dachziegel. Flachkollektoren erzielen einen Wirkungsgrad von ca. 50 bis 60 Prozent. Die Kollektoren sind ca. 2 bis 3 m² groß und können zu größeren Kollektorflächen verbunden werden.

• Vakuum- und Vakuumröhrenkollektoren erzielen einen Wirkungsgrad von bis zu ca. 80 Prozent. Die höhere Energieausbeute wird in erster Linie dadurch erreicht, dass die Luftschicht zwischen Absorber und Abdeckung abgesaugt wird. Das dadurch entstehende Vakuum verbessert – wie bei einer Thermoskanne – die Dämmeigenschaften des Kollektors. Vorteil: Dank des höheren Wirkungsgrades können die Kollektorfelder insgesamt kleiner gewählt werden. Damit bieten sie sich z. B. an, wenn nur eine kleine Dachfläche zur Verfügung steht. Vakuumsysteme sind allerdings deutlich teurer als Flachkollektoren.

Systemauslegung

In den meisten Fällen werden thermische Solaranlagen so ausgelegt, dass sie von Mai bis September den Warmwasserbedarf voll abdecken und der Heizkessel in dieser Zeit abgeschaltet werden kann. In den übrigen Monaten ergänzt die Solaranlage den Kessel bei der Wassererwärmung lediglich.

+ höherer Wirkungsgrad auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen

Immer häufiger werden die Anlagen aber auch so konzipiert, dass Sie auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden können. Natürlich funktioniert dies besonders gut während der Übergangsjahreszeiten. Der Gesamtwirkungsgrad solcher Solaranlagen ist natürlich höher, allerdings wird auch eine größere Kollektorfläche benötigt.
Wie groß die Kollektorfläche werden muss, hängt von mehreren Faktoren ab:

• den zu erwartenden Sonnenstunden. Die Sonnenscheindauer schwankt in Deutschland zwischen ca. 1300 und 2000 Stunden. Am häufigsten scheint die Sonne am Oberrhein, am wenigsten u.a. in Niedersachsen und im äußersten Westen Deutschlands.

• von der Menge des Wassers, die erwärmt werden muss.

• von der Ausrichtung des Dachs zum Sonnenstand. Ideal ist die Südlage. Aber auch eine Südwestausrichtung ist geeignet und der Südostausrichtung allemal vorzuziehen
• vom Wirkungsgrad und der Verarbeitungsqualität (Dämmung) der Kollektoren

Ein grober Anhaltspunkt zur Größe der Anlage: Eine Kollektorfläche von 1,50 bis 1,80 m² reicht meist aus, um den jährlichen Warmwasserbedarf einer Person (45 Liter/Tag, Wassertemperatur 45 °C) zu ca. 60 bis 70 Prozent zu decken. Ein Vierpersonenhaushalt benötigt demnach ein Kollektorfeld in einer Größe von ca. 6 bis 8 m².

Der Solarspeicher
Um das von der Sonne erwärmte Wasser möglichst über einen längeren Zeitraum hinweg zu speichern, wird ein spezieller Solarspeicher benötigt. Der Wasserspeicher ist oben und unten jeweils mit einem Wärmetauscher ausgestattet. Der untere Wärmetauscher überträgt die erzeugte Solarwärme auf das Wasser. Der zweite Wärmetauscher ist mit dem Kreislauf des Heizkessels verbunden. Hier wird das Warmwasser automatisch nachgeheizt, wenn die solar erzeugte Wärme nicht ausreicht. Das Fassungsvermögen des Speichers sollte das Doppelte des Tagesverbrauchs abdecken.

Kosten – Nutzen – Zuschüsse
Die Preise für Solaranlagen variieren sehr stark. Für eine Anlage, die den Warmwasserbedarf einer vierköpfigen Familie übers Jahr zu ca. 50 bis 60 Prozent abdeckt, sollten Sie mit Kosten in Höhe ab ca. 4.000 Euro rechnen. Soll das System die Heizung unterstützen, wird die Anlage deutlich teurer. Hinzu kommen in beiden Fällen Montagekosten. Lassen Sie sich vor dem Kauf eine exakte Kostenaufstellung machen, aus der auch die zu erwartenden Betriebskosten (Strom für die Umwälzpumpe, Wartungskosten) hervorgehen.
Die Bundesregierung, manche Bundesländer und einige Kommunen fördern Solaranlagen. Über Zuschüsse des Bundes informiert das Bundesamt für Wirtschafts- und Ausfuhrkontrolle unter www.bafa.de.
Quelle: Pressebüro / Online-Redaktion Wolfgang Wirtz

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