Solarenergie (Solarthermie)

Thermische Solaranlage - Das Potential an Sonnenenergie ist nahezu unerschöpflich.

Die Solaranlage stellt eine gute Ergänzung nicht nur zu Biomasseheizungen dar. Vor allem im Sommer kann der Warmwasserbedarf solar gedeckt werden, ohne dass die Heizungsanlage  in Betrieb genommen werden muss.

Auch in unseren Breiten kann ein beträchtlicher Teil unseres Energiebedarfs zur Warmwasser- und Raumwärmeversorgung mittels Sonnenenergie gedeckt werden. Die über Solarkollektoren geerntete Sonnenwärme bleibt so lange in einem speziellen Warmwasserspeicher erhalten, bis sie gebraucht wird.

Funktionsprinzip

Solaranlagen absorbieren solare Strahlung, wandeln sie in Wärme um und geben diese an ein Wärmeträgermedium ab. Dieses wird über ein Rohrsystem zu dem Solarspeicher gepumpt, erwärmt dort das Wasser und strömt abgekühlt wieder zu den Kollektoren. Im Winter heizt der Kessel die fehlende Wärme nach. Diese Anlagen sind verhältnismäßig einfach mit anderen Heizungserzeugern (fossile Anlagen, Biomasse, Wärmepumpen) koppelbar. Grundsätzlich gibt es Systeme zur Trinkwassererwärmung oder zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung.

Funktionsprinzip einer Solaranlage zur Warmwassererzeugung und Heizungsunterstützung (Quelle: Paradigma)

Eine Solaranlage besteht aus vier Elementen.

Solarkollektor

Er sammelt die Sonnenenergie und wandelt sie in Wärme um. Als Standard gelten die Flachkollektoren, bei denen der Absorber in einem flachen, wärmegedämmten Gehäuse untergebracht ist, das mit einer Glasplatte verschlossen wurde. Die Effektivität und die Investitionskosten sind geringer als bei Vakuumröhrenkollektoren, die aus einer Anzahl miteinander verschalteten Röhren bestehen, die am Kopf durch einen Verteilerkasten verbunden sind. Bei den einzelnen verschlossenen und weitgehend luftevakuierten Röhren sind die Wärmeverluste geringer und dadurch die Effektivität höher als bei Flachkollektoren.

Vakuumröhrenkollektoren (Quelle: Vaillant)

Flachkollektoren (Quelle: Viessmann)

Im Prinzip können die Kollektoren in eine Dachfläche integriert (Indachmontage), auf eine Dachfläche montiert (Aufdachmontage), auf Flachdächern, Freiflächen oder an Fassaden montiert werden.

Wärmespeicher

Diese sollen die Sonnenenergie in Form von heißem Wasser dann zur Verfügung stellen, wenn es benötigt wird. Anders gesagt kann mit dem Speicher die Sonnenenergie gespeichert werden, wenn sie nicht in diesem Maße benötigt wird. Ein Teil dieser Energie wird in die Zeit hinübergerettet, wenn keine Sonne scheint. Dabei wird zwischen reinen Trinkwasserspeichern und Kombispeichern für Trink- und Heizwasser (z.B. Schichtenspeicher oder Tank-in-Tank-Speicher) unterschieden. Daneben gibt es auch Kombispeicher mit integrierten Gasbrennern, die Heizkessel und Warmwasserspeicher ersetzen.

Wärmespeicher mit integriertem Gasbrenner (Brennwert)
(Quelle: Solvis)

Der oder die Speicher sind die Schnittstelle zwischen mehreren Wärmeerzeugern (hier Solarkollektoren und  Heizkessel).

Solarkreis

Er besteht aus den Rohrleitungen, der Solarpumpe, dem Solarkreis-wärmetauscher und verschiedenen Armaturen, Einbauten und Sicherheitsein-richtungen. Sie dienen dem Transport der Wärme zwischen Kollektor und Speicher.

Regelung

Mittels der Regelung soll die Umwälzpumpe zur optimalen „Ernte“ der Sonnenenergie gesteuert werden. Meist sind dies einfache elektronische Temperaturdifferenzregelungen: Solange die Temperatur im Kollektor um einige Grade höher ist als das Wasser im unteren Speicherbereich, ist die Pumpe in Betrieb. Neuere Geräte steuern verschiedene Systemschaltungen und können weitere Funktionen wie Wärmemengenmessungen oder Fehlerdiagnosen durchführen.

Fazit

Mit Hilfe von Solarkollektoren können selbst in gemäßigten Breiten wie bei uns im Jahresdurchschnitt ca. 60% des Brauchwassers solar erwärmt und während der Heizperiode die Raumheizung zusätzlich unterstützt werden. Allein in Deutschland könnten durch die Solarthermischen Anlagen jedes Jahr ca. 200 Mio. Liter Heizöl und ca. 800.000 t CO2-Emissionen eingespart werden.

Solaranlagen sind ressourcen-schonend und schützen unser Klima.

 

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