Thermische Solaranlagen – Definition, Umweltschutz, Aufbau & Funktion

Mit einer Solarthermieanlage können Sie den Warmwasserbedarf ihres Haushalts effizient und ökologisch decken. Moderne thermische Solaranlagen für Warmwasser tragen nicht nur einen wesentlichen Teil zum Umweltschutz bei, sie entlasten die anfallenden Energiekosten um ein Vielfaches.

Die Themen auf dieser Seite:

Zunächst gilt es, den Begriff „Solaranlage“ etwas genauer zu definieren. Diese technischen Anlagen wandeln die Kraft der Sonne in eine andere Energieform um. Dies kann entweder Wärme oder Elektrizität sein. Wird die gewonnene Wärme in kinetische Energie umgewandelt (beispielsweise zum Antrieb von Turbinen) spricht man von einem „Solarkraftwerk“.
Die Bezeichnung „Thermische Solaranlage“ beschreibt Solaranlagen, die die Wärme der Sonnenstrahlen nutzbar machen. Verwendung finden thermische Solaranlagen vornehmlich in der Prozesstechnik (Industrie) und in der Gebäudetechnik. Privathaushalte nutzen diese Art der Solarheizung zur Erwärmung des Trinkwassers. Wahlweise können die Solarthermieanlagen auch zur Unterstützung der Gebäudeheizung eingesetzt werden.

Installierte Solarkollektorfläche in Deutschland

Solarthermische Anlagen sind aktiver Umweltschutz!

Die Nutzung einer Solaranlage für Warmwasser kann die jährlich anfallenden Energiekosten um bis zu 65 Prozent verringern. Die Energiegewinnung durch Sonnenkraft ist zudem extrem umweltschonend. Die Installation einer solarthermischen Anlage trägt aktiv zur Verringerung der klimaschädlichen CO²-Emmission bei. In Verbindung mit moderner und rationaler Energietechnik wird eine vorbildlich geringe CO²-Bilanz erreicht. Interessant ist zudem die Tatsache, dass die energetische Amortisationszeit einer thermischen Solaranlage zwischen einem halben Jahr bis maximal zwei Jahren beträgt. Die energetische Amortisationszeit bezeichnet die Zeit, in der die Solaranlage für Warmwasser so viel Energie produziert hat, wie zu ihrer Produktion aufgewendet wurde. Herkömmliche Systeme, die zur Herstellung nutzbarer Energien wie Strom oder Wärme Brennstoffe (Öl, Gas, Kohle, etc.) benötigen, amortisieren sich im Gegensatz dazu nie.

Der Aufbau einer thermischen Solaranlage

Die gesamte thermische Solaranlage für Warmwasser besteht aus folgenden Komponenten:

a. Sonnenkollektoren*
b. Wärmeträgerflüssigkeit
c. Temperaturfühler am Absorber sowie am Solar-Warmwasserspeicher
d. Solarpumpe für die Zirkulation
e. Kaltwasserzufluss & Warmwasserabfluss
f. Speichertank mit Wärmeumwandler
g. Solarregler

*Bestandteil eines Sonnenkollektors ist der Absorber. Er ermöglicht eine Warmwasserbereitung, indem er die Energie der Sonne absorbiert. Absorber lassen sich nach ihrer Funktionsweise unterteilen. Im Rahmen der Haustechnik werden meist folgende Absorbertypen eingesetzt:

Dachpfannenabsorber – Die modernste Absorberart, die sich von der Optik her den Dachziegeln anpasst. Die gesammelte Sonnenwärme wird über ein Spezialblech auf die Wärmeträgerflüssigkeit innerhalb eines Röhrensystems übertragen.

Der Flächen- oder Plattenabsorber – Die Sonnenwärme wird mittels einer großflächigen Platte aufgefangen und an die darauf angelöteten Kupferrohre abgegeben. Die Solarflüssigkeit führenden Rohre werden durch herkömmliches Dämmmaterial (u.a. Luft) isoliert.

Röhrenabsorber – Hier dienen die von der Wärmeträgerflüssigkeit durchflossenen Rohre selbst als Absorber. Eine Variante dieser Absorberart ist der Vakuumröhrenabsorber, bei dem das Solarflüssigkeit führende Rohr von einer zweiten Glasröhre umschlossen ist. Im Zwischenraum wird, ähnlich wie bei einer Thermoskanne, ein Vakuum zur Dämmung erzeugt.

Die Funktion einer thermischen Solaranlage

Quelle: EnergieAgentur.NRW

Vom Grundprinzip her ist die Funktionsweise aller Solaranlagen für Warmwasser gleich:

1. Die Sonnenkollektoren gelten als Herzstück einer solarthermischen Anlage. Sie absorbieren einen Großteil der Sonnenenergie. Um die thermischen Verluste des Absorbers so gering wie möglich zu halten, befindet sich der Kollektor in einem wärmegedämmten Kasten mit einer meist aus Glas gefertigten transparenten Abdeckung.

2. Die absorbierte Sonnenwärme wird innerhalb des Kollektors an die Solarflüssigkeit weitergeleitet.

3. Die sogenannte Wärmeträgerflüssigkeit ist in der Regel ein Gemisch aus Wasser und ökologisch unbedenklichem Frostschutzmittel. Das flüssige Solarspeicher-Medium wird mittels einer Solarpumpe durch ein Röhrensystem in den eigentlichen Solar-Warmwasserspeicher geleitet.

4. Innerhalb des Speichers findet ein Wärmeaustausch statt. Die solarthermische Energie der Trägerflüssigkeit wird auf das Trinkwasser und (falls die solarthermische Anlage so konzipiert wurde) auf das Heizungswasser übertragen.

5. Der Solarregler in der Komplettstation sorgt für die Zirkulation der Wärmeträgerflüssigkeit und dient zudem als Systemüberwachung der gesamten Solaranlage für Warmwasser.

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