SOLARKOLLEKTOR - WÄRME VOM DACH

Sonnenlicht erzeugt Wärme. Das weiß jeder, der im Sommer sein Auto schon einmal ohne schützenden Schatten parken musste. Solarthermie fängt diese Energie ein, macht sie nutzbar und sorgt das ganze Jahr über im Haus für behagliche Temperaturen. Die Funktionsweise dieser Technik und die vielfältigen Einsatzformen der Sonnenthermie sind hier vorgestellt.

Was ist ein Solarkollektor?

Ein Sonnenkollektor absorbiert die Strahlungsenergie der Sonne und wandelt sie in nutzbare Wärme um. Diese steht dann für Heizung, Kühlung oder Fernwärme zur Verfügung. Solarwärmemodule sind auf Gebäudedächern oder Freiflächen im prallen Sonnenlicht angebracht. Hindurchfließendes Wasser, Öl oder andere Flüssigkeiten nehmen die Wärme auf und transportieren sie weiter.

Die Sonneneinstrahlung in Deutschland erreicht Werte bis zu 1000 Watt pro Quadratmeter im Sommer. An bedeckten Wintertagen schafft die Sonne immerhin noch 200 Watt pro Quadratmeter. Die Solarwärme-Module glänzen mit ausgesprochen hohe Wirkungsgrade von 60 bis 75 %. Das liegt weit über den Werten der Photovoltaikmodule, die das Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln.

Wie lässt sich Solarthermie praktisch nutzen?

Auch wenn draußen die Blätter fliegen, die Kälte knirscht oder Regen an die Scheiben trommelt, sammelt der Solarkollektor unbeirrt die Wärme der Sonne ein. Schon eine kleine Solarthermie-Anlage reicht aus, um Brauchwasser für Duschen und Badewannen, für Geschirrspüler und Waschmaschinen zu erhitzen. Überall im Haushalt ersetzen die Sonnenkollektoren das teure Aufheizen durch Strom oder Gas.

Größere Anlagen nutzen die Solarwärme als Zusatzheizung. Selbst im Winter, wenn das Sonnenlicht nur noch flach einfällt, sammeln die Kollektoren zuverlässig die kostenlose Wärmeenergie. Der hohe Wirkungsgrad in Verbindung mit einer optimierten Isolierung holen das Beste aus der Sonnenthermie heraus.

Wie ist ein Solarkollektor aufgebaut?

In der einfachsten Form ist ein Sonnenkollektor ein Schlauch voller Wasser, den das Sonnenlicht tagsüber erwärmt. Für warmes Badewasser in einem Swimmingpool ist diese Form sogar ausreichend. Höhere Wirkungsgrade erzeugt das Ummanteln der Schläuche mit einem dunklen, absorbierenden Material. Die Ummantelung erhitzt sich als Absorber im Sonnenlicht und gibt die Wärme an die eingesetzte Flüssigkeit ab.

Der erhitzte Absorber gibt nicht die ganze Energie an die Flüssigkeit ab, sondern strahlt auch selbst Wärme nach außen ab. Um die so entstehenden Verluste so gering wie möglich zu halten, ist die Unterseite jedes Moduls mit einer starken Wärmeisolierung versehen. Die Sonnenseite schützt dagegen sogenanntes Solarglas, das auftreffendes Sonnenlicht fast vollständig hindurchlässt, die reflektierte Wärme jedoch zurückhält.

Die durch Solarwärme erhitzte Flüssigkeit fließt über Rohre zu einem Wärmetauscher. Dieser erwärmt in seinem Inneren Wasser, das als Brauchwasser oder für den Heizungskreislauf bereitsteht. Eine Pumpe transportiert die abgekühlte Solarflüssigkeit zurück in den Absorber, wo sie erneut der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist und den Kreislauf der Solarthermie vollendet.

 

Bauformen von Solarkollektoren

 

Der Absorber ist das wesentliche Unterscheidungsmerkmal der verschiedenen Bauformen. Im Röhrenabsorber ist das Rohr selbst der Absorber. Die Flüssigkeit ist in direktem Kontakt mit dem erhitzten Material, was Röhrenabsorber ausgesprochen effizient macht. Sind die Röhren dazu noch in ein Vakuum eingebettet und mit einem Spiegel auf der Rückseite versehen, steigert das die Effektivität nochmals deutlich.

In einem Flachabsorber, auch Flachkollektor genannt, liegt der Absorber als flache Platten über den Rohren, welche die Flüssigkeiten enthalten. Sie erreichen so nur eine verminderte Wärmeaufnahme und einen niedrigeren Wirkungsgrad, denen jedoch deutlich geringere Herstellungskosten gegenüberstehen. Mit preiswerten Flachkollektoren lassen sich ähnliche Leistungen erreichen, wie mit Röhrenabsorbern, doch benötigen sie dafür eine größere Fläche.

Ein Röhrenkollektor ist sinnvoll, wenn die Solarwärme für die Heizung genutzt werden soll. Hier kommt der hohe Wirkungsgrad von bis zu 80 % voll zu Tragen. Einen weiteren Grund stellt Platzmangel auf dem Dach dar, wenn neben dem Solarkollektor für die Solarthermie auch eine Photovoltaikanlage zur Stromgewinnung geplant ist.

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  • 2018