Bild: Solarthermie-Anlage — Solarthermie-Anlagen in einem Wohngebiet | © Viessmann Werke

Solarthermie-Anlage - Alle Infos im Überblick

Solarthermie ist die Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in Wärme oder auch indirekt in elektrische Energie. Je höher die Anzahl an Sonnenstunden bzw. die Stärke der Sonneneinstrahlung ist, desto effizienter lässt sich mit Solarthermie Wärmeenergie nutzen.

Meist funktioniert das sogar besser als mit konventionellen Energieträgern. Wie die Solarthermie-Anlage genau funktioniert und was ihre Vorteile und Nachteile sind, haben wir hier für Sie zusammengefasst.

Inhaltsverzeichnis

Funktionsweise

Wie funktioniert eine Solarthermie-Anlage?

Mittels Solarthermie lässt sich Wasser durch die Sonne erhitzen. Hierfür ist eine komplette Solarthermie-Anlage notwendig, die im Wesentlichen aus den Kollektoren, einer Pumpe und dem Pufferspeicher besteht. In den Kollektoren wird das Wasser erwärmt und über einen Rohrkreislauf in den Pufferspeicher transportiert. Letzterer steht dabei zumeist im Erdgeschoss oder Keller, während die Kollektoren auf dem Dach installiert werden.

Der Pufferspeicher speichert die Wärme, welche von dort dann über Wärmeübertrager geleitet, zur Warmwassererwärmung und Raumheizung genutzt werden kann. Eine Solarthermie-Anlage kann zur Bereitung von Warmwasser, oder auch für die Heizungsunterstützung genutzt werden, wobei die letztere Variante größer dimensioniert sein muss.

Energieheld-Whiteboard zur Solarthermie-Anlage

In diesem Energieheld Whiteboard klären wir ein paar der wichtigsten Fragen rund um die Solarthermie-Anlage. Wir sprechen über die Funktionsweise, die Kosten und Förderungen sowie die zeitliche Amortisation. Wir beziehen uns hierbei auf durchschnittliche Werte für ein bereits bestehendes Einfamilienhaus. Alle Zahlen und Kosten sind als ungefähre Näherungswerte zu verstehen.

Achtung: Die Angaben zu Förderungen beziehen sich in den Energieheld-Whiteboards immer auf den aktuellen Stand bei Videoveröffentlichung und haben sich im Januar 2020 geändert. Alle Veränderung im Überblick finden Sie hier.

Quelle: © Energieheld / youtube.com

Die Systemkomponenten der Solarthermie-Anlage

Die Solarthermie-Anlage ist aus drei Systemkomponenten aufgebaut, die nur im Zusammenspiel miteinander funktionieren: Die Kollektoren, die Pumpe und der Pufferspeicher. Wie die einzelnen Systemkomponenten aufgebaut sind, was für Unterschiede es gibt und wie sie die Wärme energieeffizient nutzen wird im Folgenden noch einmal ausführlich erläutert.

Die Kollektoren einer Solarthermie-Anlage

Bild: Solarthermie Kollektoren — Kollektoren einer Solarthermie-Anlage | © ROTEX

Eine Solarthermie-Anlage kann mit verschiedensten Solarkollektoren betrieben werden. Es gibt einfache Flachkollektoren und Vakuumröhren-Kollektoren.

Einfache Flachkollektoren bestehen aus schwarz lackiertem Blech (Absorber) und Kupferrohren. Das Blech absorbiert die Strahlungsenergie der Sonne und gibt die Wärme an ein Wärmeträgermedium in den durchströmten Kupferrohren ab.

Die andere und effizientere Bauweise von Kollektoren sind die sogenannten Vakuumröhren-Kollektoren. Das Prinzip der Vakuumröhren-Kollektoren ist ähnlich wie bei den Flachkollektoren, jedoch befindet sich der Absorber in einem evakuierten Glaszylinder. Das Vakuum isoliert den Absorber gegen die Umgebung und reduziert damit den Energieverlust. Vakuumröhren-Kollektoren sind deutlich effizienter, haben jedoch auch einen höheren Preis.

Die Pumpe einer Solarthermie-Anlage

Das Wärmeträgermedium in der Solarthermie-Anlage wird meistens mit einer elektrischen Umwälzpumpe aktiv durch das System gepumpt ("aktive Systeme"). Etwas seltener werden Systeme mit natürlicher Konvektion (Naturumlauf - "passive Systeme") verwendet, in denen das Fluid durch die temperaturbedingten Dichteunterschiede im System von selbst zirkuliert.

Als Wärmeträgerfluid wird ein Gemisch aus Wasser und Propylenglykol als Frostschutzmittel verwendet. Zusätzlich wird im System ein Überdruck-Ablassventil integriert, um bei einem Ausfall der Umwälzpumpe das System vor der Zerstörung zu schützen. Wird dieses ausgelöst, muss das System neu befüllt werden.

Der Speicher für das Warmwasser einer Solarthermie-Anlage

Bild: Funktion Solarthermie — Aufbau der Solarthermie-Anlage | © arahan / fotolia.com

In einem gut isoliertem Solarspeicher wird das aufgeheizte Wasser auf hohem Temperaturniveau vorgehalten und kann bei Bedarf zum Heizen oder für die Trinkwassererwärmung verwendet werden. In der Regel beinhalten solarthermische Anlagen einen zusätzlichen konventionellen Wärmeerzeuger. Dies kann eine elektrische Heizpatrone, eine Gasheizung, eine Ölbrennwertheizung, eine Holzheizung oder eine Wärmepumpe sein.

Der zusätzliche Wärmeerzeuger wird aktiviert, wenn das Wasser im Speicher unter eine minimale eingestellte Temperatur, wie zum Beispiel 55 Grad Celsius, fällt. Dadurch steht auch bei zeitweise geringer Sonnenstrahlung oder in kälteren Jahreszeiten immer ausreichend heißes Wasser zur Verfügung.

In Deutschland kann mit einer gut dimensionierten Solarthermie-Anlage 50 bis 60 Prozent des Warmwasserbedarfes eines belebten Haushaltes gedeckt werden. Für industrielle Anwendungen werden Solarthermie-Anlagen mit Parabolspiegeln realisiert, die das Sonnenlicht auf ein Fluid durchströmtes Rohr (Absorber) konzentrieren. Die starke Konzentration der Sonnenenergie führt zu einem sehr hohen Temperaturniveau. Das Fluid ist damit zum Betrieb einer Turbine und zur Stromproduktion geeignet.

Vorteile und Nachteile

Die Solarthermie ist eine wirtschaftliche Technologie, welche auch in Deutschland einen erheblichen Beitrag zum Sparen von Heizkosten beitragen kann. Die unten stehende Tabelle bietet Ihnen eine Übersicht über die Vor- und Nachteile der Solarthermie. Eine Liste mit Anbietern finden Sie hier.

Vorteile einer Solarthermie-Anlage	Nachteile einer Solarthermie-Anlage
Nutzung der regenerativen Energiequelle Sonne	Relativ hohe Investitionskosten
Senkung der laufenden Heizkosten um bis zu 50 %	Eingriff in das Dachsystem des Gebäudes
Enormes CO_2-Einsparpotenzial	Platz für Warmwasserspeicher
Solarthermie-Anlagen sind förderfähig