WIE FUNKTIONIERT EINE SOLARTHERMIEANLAGE?

Solarthermieanlage

Eine Solarthermie-Anlage besteht aus wärmeabsorbierenden Solarkollektoren, welche die Wärme der Sonnenstrahlen bündeln und an ein zirkulierendes Wasser-Frostschutz-Gemisch weiterleiten. Das bis auf 95° erhitzte Wasser wird über einen Wärmetauscher in den Solarspeicher geleitet. Dieser stellt bei Bedarf über ein Rohrleitungssystem entweder warmes Trinkwasser oder Heizungswasser zur Verfügung. Im Wärmetauscher findet der Wärmeaustausch zwischen der erzeugten Wärmeenergie und dem wieder erkalteten Wasser statt. Letzteres wird über ein Rohr-Kreislaufsystem wieder zurück zu den Sonnenkollektoren gepumpt und der Vorgang beginnt von neuem. Der Wasserkreislauf wird über einen Solarregler gesteuert. Solange der Speicher noch nicht voll ist, aktiviert der Regler die Solarpumpe für den Wärmetransport vom Dach zum Speicher. Ist der Solarspeicher voll, schaltet er die Pumpe wieder aus.

Thermische Solaranlagen sind über den Solarspeicher an das Hauptheizsystem angebunden, denn in den kälteren Monaten kann die Anlage nur einen kleinen Teil des Energiebedarfs decken. Daher muss in dieser Zeit ein Heizkessel den Großteil der Warmwasserversorgung übernehmen.

Im nachfolgenden Video wird die Funktion einer Thermischen Solaranlage mit einer Animation erklärt:



Nutzen einer Solarthermieanlage

Durch die Erzeugung von warmen Wasser und die Unterstützung der Heizleistung werden die Heizkosten spürbar reduziert. Ähnlich wie bei Photovoltaikanlagen können Solarthermieanlagen zusätzlich mit einem Pufferspeicher betrieben werden, wodurch das von der Sonne erwärmte Wasser ganztägig nutzbar ist.

Abhängig von der Größe der Anlage und des Warmwasserverbrauchs im Haushalt bewegen sich die Anschaffungskosten für eine Solarthermieanlage eines Einfamilienhauses (4 Personen) zwischen 4.000 und 6.000 Euro. Eine Solarthermieanlage mit kombinierter Warmwassererzeugung und Heizungsunterstützung kann die Energie für Warmwasser um durchschnittlich 60% und Heizenergie um bis zu 50% reduzieren. Bezogen auf Kosten und Verbrauch gibt es keine Investition, die sich schneller rechnet und dazu noch den Wert Ihrer Immobilie steigert. Eine thermische Solaranlage mit Flachkollektoren benötigt eine Amortisationszeit von etwa 8 Jahren. Eine Anlage mit Röhrenkollektoren amortisiert sich aufgrund der höheren Kosten nach 11 bis 14 Jahren. Je früher Sie also in eine energieeffiziente Solarthermieanlage investieren, desto eher beginnen Sie zu sparen.

Fazit: Solarthermie ist eine moderne und zuverlässige Technologie um Sonnenenergie in thermische Energie (Wärme) umzuwandeln. Dies geschieht in Form der Warmwasseraufbereitung und/oder der Heizungsunterstützung. Mit Hilfe von Solarthermie kann dauerhaft geheizt und warm geduscht werden. Der große Vorteil bei der Nutzung von Solarthermie: warmes Wasser kann gut gespeichert werden, so dass es kein großer Nachteil ist, dass das Angebot an Sonnenwärme nachts nicht vorhanden ist. Solarthermie stellt heute eine hervorragende Möglichkeit zur Nutzung der Sonnenenergie dar. Das erkennen auch immer mehr Verbraucher: in den letzten zehn Jahren ist die Zahl der thermischen Solaranlagen von 1,0 Mio. auf 2,4 Mio. (2018) angestiegen. Damit wurden 2018 mehr als 2 Millionen Tonnen CO2 vermieden.

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KOMPONENTEN EINER SOLARTHERMIE-ANLAGE

Das Herzstück einer Solarthermieanlage sind die Solarkollektoren zur Absorption der Sonnenstrahlen. Hinzu kommt ein Solarspeicher, das Wärmeleitsystem mit Solarpumpe und ein Solarregler.

Solarthermieanlage Komponenten - Solarkollektoren

Bei Wohngebäuden werden heute überwiegend Flach- und Vakuum-Röhrenkollektoren auf dem Dach installiert.
Die kompakten Flachkollektoren zeichnen sich durch gute Leistungswerte und eine preisgünstige Technik aus. Sie bündeln das Sonnenlicht nicht, sondern nehmen es direkt über eine äußere Glasfläche auf. Die gewonnene Wärmeenergie gelangt über die Glasfläche zur inneren Aluminium-Absorberfläche. Durch diese fließt in dünnen Röhren ein Wasser-Propylenglycol-Gemisch, das als Wärmeträger dient und die gewonnene Wärme zum Speicher befördert. Flachkollektoren arbeiten mit einer durchschnittlichen Temperatur von 80° Celsius. Neuere Flachkollektoren verfügen über eine Vakuum-Isolierung, die zu noch geringen Energieverlusten führt und somit den Wirkungsgrad steigert.

Vakuum-Röhrenkollektoren arbeiten bei effizienterer Solarthermieanlage KomponentenNutzung der Strahlungsenergie mit einer Betriebstemperatur von bis zu 150° Celsius und sind typischerweise teurer als Flachkollektoren. Sie eignen sich sehr gut für die solare Heizungsunterstützung. Diese Kollektoren bestehen aus konzentrisch ineinander angeordneten Glasröhren, in dessen Vakuum sich der Absorber befindet. Der Wärmeverlust bei der Übertragung auf die Trägerflüssigkeit im Absorber verringert sich dadurch deutlich.

Solarthermieanlage Komponenten - Solarspeicher

 Der Solarspeicher besteht aus einem stark gedämmten Stahlbehälter, der überschüssige Wärme aufnimmt und sie über mehrere Tage speichern kann. Erzeugt die Anlage zur Mittagszeit mehr Wärme als benötigt, wird sie im Solarspeicher gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben. Dies geschieht für Warmwasser (Trinkwasserspeicher) und/oder warmes Heizungswasser (Pufferspeicher) und macht eine Solarthermie-Anlage effizienter und unabhängiger von der SolarspeicherSonneneinwirkung.

Pufferspeicher führen zu einer deutlichen Einsparung an Heizkosten und verlängern die Lebensleistung der Heizung. Die Größe des Solarspeichers hängt von der Anzahl der Bewohner, deren Warmwasserbedarf, der Heizung und dem energetischen Zustand des Hauses ab. Ein Fachmann kann anhand dieser Faktoren berechnen, welche Fläche die Kollektoren und welches Volumen ein daran angepasster Solarspeicher haben sollte. Normalerweise ist für ein Einfamilienhaus ein Wärmespeicher von etwa 750 Litern ausreichend. Ein zu kleiner Pufferspeicher an einer guten Solarthermie-Anlage wirkt allerdings wie ein „Flaschenhals“. Er erwärmt sich zwar schnell, ist aber auch schnell wieder kalt, wenn die Wärme genutzt wird. Ein neues, anschauliches Erklärvideo zum Thema Wärmespeicher wurde vom Bundesverband Solarwirtschaft im Rahmen der Kampagne „Wärmespeichern – Macht die Heizung aus!“ auf waermespeichern.de veröffentlicht.

Wärmeleitsystem mit Solarpumpe

Das Wärmeleitsystem einer Solarthermieanlage dient zur Zirkulation der Wärmeträgerflüssigkeit. Es besteht aus einem gut isolierten Rohrsystem, der Solarpumpe und mehreren Sicherheitseinrichtungen. Die Solarpumpe pumpt die Trägerflüssigkeit von den Solarkollektoren in den Solarspeicher und die abgekühlte Flüssigkeit wieder zu den Kollektoren zurück. Dabei erhält die Pumpe vom Solarregler Impulse, wann und wie viel Trägerflüssigkeit umgewälzt werden soll.