Von allen Möglichkeiten zur alternativen Energiegewinnung ist die Solarthermie das mit Abstand einfachste Verfahren: Wasser wird in Solarkollektoren auf dem Dach durch die Sonne erwärmt und anschließend zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung genutzt. Das Prinzip der Solarthermie ist nicht nur einfach, sondern auch sehr beliebt: Ende 2019 waren in Deutschland insgesamt rund 2,4 Mio. Solarthermie-Anlagen mit einer Gesamtfläche von rund 21 Mio. Quadratmetern installiert.

Solarkollektoren

Zur Nutzung der Solarthermie werden zunächst Solarkollektoren benötigt. In ihnen wandelt der Absorber – ein speziell beschichtetes Blech aus Kupfer oder Aluminium – die Sonnenstrahlung in Wärme um. In dünnen Rohren unter dem Absorberblech fließt ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das sich erwärmt und über einen Wärmetauscher ihre Wärme in einem Speicher abgibt.

Es gibt zwei Arten von Sonnenkollekoren: Flachkollektoren und Vakuum-Röhrenkollektoren. Der gebräuchlichste ist der Flachkollektor, bei dem der Absorber in einem stabilen Rahmen montiert ist. Ein Sicherheitsglas als Abdeckung sowie eine seitliche und rückseitige Dämmung sorgen dafür, dass die Temperatur im Absorber gehalten wird. Bei Vakuum-Röhrenkollektoren ist jeder Absorberstreifen in eine luftleere Glasröhre eingebaut, um Wärmeverluste zu reduzieren – was dem Prinzip einer Thermoskanne entspricht. Das ist zwar etwas aufwändiger, aber auch effizienter.

Ausrichtung und Montage

Wenn sich eine Dachfläche eines Hauses zwischen 20° bis 50° Richtung Südost bis Südwest neigt, ist das Haus bestens für eine Solarwärmeanlage geeignet. Auch eine Ost- Westausrichtung ist möglich. Eine vierköpfige Familie mit einem täglichen Warmwasserverbrauch von 160 Liter (bei ca. 45 °C) benötigt eine 5 bis 6 m2 große Kollektorfläche. Bei West- oder Ostausrichtung des Daches muss es für den gleichen Energieertrag ca. ein Quadratmeter mehr sein.

Auch die Montage auf Flachdächern, an der Wand oder die Aufstellung eines Kollektors auf dem Carport oder der Garage sind möglich. Eine bauliche Genehmigung braucht in der Regel nicht eingeholt zu werden – es sei denn, es handelt sich um ein denkmalgeschütztes Gebäude.

Solarthermie zum Heizen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Solarthermieanlagen mit der Heizung zu koppeln, um hierdurch Solarwärme zur Heizungsunterstützung einzusetzen. In der Regel kommt ein so genannter bivalenter Speicher zum Einsatz, der über zwei Wärmetauscher verfügt. Die Wärmeenergie aus den Solarkollektoren wird über einen der Wärmetauscher an den Speicher übertragen. Die klassische Heizanlage nutzt dann den zweiten Wärmetauscher, wenn die Energiezufuhr durch die Solaranlage nicht ausreicht.

Die Heizunterstützung, die zumeist mit der Warmwasserbereitung kombiniert wird, erfordert eine deutlich größere Auslegung der Solarthermieanlage, als bei ausschließlicher Warmwasserbereitung erforderlich wäre. Die Gesamtfläche der Kollektoren sollte ungefähr 4 Quadratmeter pro Person betragen. Als Richtwert für die Größe des Warmwasserspeichers können 50 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche plus 50 Liter pro Person gelten.

Solarthermie für Warmwasser

Möchte man lediglich die Warmwasserbereitung mit einer Solarthermieanlage unterstützen, ist dies mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich. Zugleich kann man einen relativ hohen Deckungsgrad erreichen, weil warmes Wasser – anders als Heizwärme – auch im Sommer benötigt wird.

Die Wärme aus den Solarkollektoren fließt in den Warmwasserspeicher und erwärmt das Trinkwasser. In der einfachsten Ausführung wird das warme Brauchwasser direkt aus dem Speicher entnommen. Daneben sind noch andere Varianten üblich, z. B. wenn das Brauchwasser in einem separaten Frischwasserdepot gespeichert und zunächst nicht erwärmt wird. Erst bei der Entnahme wird das Wasser über einen Wärmetauscher erwärmt. Dazu kann ein externer Wärmetauscher am Pufferspeicher genutzt werden. Oft wird das entnommene Trinkwasser auch durch lange spiralförmige Rohre durch den Wärmespeicher geleitet und auf diese Weise erhitzt.

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