Wie funktionieren Solarabsorber?

Solarabsorber: Sonnenlicht in Energie umwandeln

Aktuell erlebt die Solarthermie einen kräftigen Aufschwung. Ohne Solarabsorber würde die solare Wassererwärmung aber nicht funktionieren. Wir lüften das Geheimnis, warum das so ist.

Inhalt des Blogartikels

• Solarabsorber: Sonnenenergie in nutzbare Wärme umwandeln
• Solarabsorber: Was ist das eigentlich?
• Wie funktioniert ein Solarabsorber?
• Welche Arten von Solarabsorbern gibt es und wo werden sie eingesetzt?
• Warum kommen Solarabsorber gern als Poolheizung zum Einsatz?
• Ohne Solarabsorber keine direkte Solarwärme für dein Haus

Solarabsorber: Sonnenenergie in nutzbare Wärme umwandeln

Solarkollektoren sind vielen Menschen ein Begriff, jedoch kennt wahrscheinlich kaum jemand die Bezeichnung Solarabsorber. Dabei spielt er für die Solarthermie eine große Rolle.

Solarabsorber sind eines der wichtigsten Bauteile eines Solarkollektors. Wer sich etwas näher mit den Themen Solarthermie oder Solarheizung beschäftigt, weiß, welchen Stellenwert Solarabsorber in der Solartechnik haben. In diesem Artikel erfährst du alles über Solarabsorber, welche Vorteile sie haben und wie sie funktionieren.

Solarabsorber: Was ist das eigentlich?

Eines vorab: Die Bezeichnung Solarabsorber wird umgangssprachlich meist für den Einsatz bei der Wassererwärmung in Pools verwendet. In der Solarthermie ist in der Regel nur von Absorber die Rede.

In seiner reduzierten Form besteht ein Solarabsorber lediglich aus einem mit Wasser gefüllten Behälter, der schwarz oder zumindest dunkel gestrichen ist. Durch das auffallende Sonnenlicht erwärmt sich das Wasser im Inneren direkt. Das Prinzip des Solarabsorbers kennst du sicher schon: Das Wasser in einem Gartenschlauch, der direkt in der Sonne liegt, kann sehr heiß werden. Vor allem bei schwarzen Schläuchen geht das relativ schnell.

Der Solarabsorber nimmt also die solare Energie auf (beziehungsweise absorbiert sie) und wandelt diese dann in nutzbare Wärme um.

Dass Solarabsorber schwarz sind, hat einen guten Grund: Somit können sie sehr viel mehr Sonnenlicht absorbieren und in Wärme umwandeln. Solarabsorber sind aus Kupfer oder Aluminium gefertigt; manchmal auch aus Edelstahl. Es gibt

• Flachkollektoren (Flächen- oder Plattenabsorber),
• Röhren- oder Vakuumröhrenkollektoren (Röhrenabsorber),
• Poolabsorber sowie
• Hybridabsorber zur gleichzeitigen Strom- und Wärmegewinnung aus Sonnenlicht.

Welche Aufgabe hat ein Solarabsorber?

Hauptaufgabe eines Solarabsorbers ist, die auftreffenden Sonnenstrahlen einzufangen und in Wärme höherer Temperatur umzuwandeln. Diese kannst du dann nutzen, um

• Warmwasser aufzubereiten und/oder
• die Heizung zu unterstützen.

Solarabsorber und Solarkollektor: Welchen Unterschied gibt es?

Solarabsorber zur Schwimmbeckenwasser-Erwärmung sind nicht verglast und bestehen meist aus Kunststoff. Solarkollektoren werden mit Solarsicherheitsglas abgedeckt, das über einen hohen Transmissionsgrad für die kurzwellige Sonneneinstrahlung verfügt. Zudem lässt die Glasabdeckung kaum Wärmeabstrahlung vom Absorber nach außen durch (Treibhauseffekt). Außerdem bietet die Glasscheibe dem Absorber Schutz vor der Witterung und Beschädigung.

Wie funktioniert ein Solarabsorber?

Ein Absorber besteht aus mehreren schmalen Metallstreifen, die mit einem Wärmeträgerrohr verbunden sind. Durch dieses Rohr fließt ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser plus Frostschutzmittel. Handelt es sich um einen Plattenabsorber, dann strömt das Wärmeträgermedium zwischen 2 miteinander verschweißten Platten hindurch.

Das Metallblech des Solarabsorbers ist so beschichtet, dass es von der Sonnenstrahlung möglichst viel absorbiert und gleichzeitig möglichst wenig reflektiert. Weil dunkle Farben das Sonnenlicht besser absorbieren, sind Solarabsorber schwarz eingefärbt.

Über ein geschlossenes Rohrleitungssystem, das meist mit einer Mischung aus Wasser und Glycol gefüllt ist, wird die Wärme der aufgeheizten Flüssigkeit mittels Wärmetauscher an einen Puffer- oder Kombispeicher abgegeben. Von dort aus kannst du sie zur Warmwasseraufbereitung und/oder zur Heizungsunterstützung anfordern.

Welche Arten von Solarabsorbern gibt es und wo werden sie eingesetzt?

Wenn du im Internet nach Solarabsorbern suchst, stößt du meistens auf den Begriff „Schwimmbad-Absorber“. Es gibt jedoch noch weitere Arten, die sich hinsichtlich Form und Anwendung voneinander unterscheiden:

Flachkollektoren (Flächenabsorber/Plattenabsorber)

Mit einem aktuellen Marktanteil von rund 90 Prozent zählen Flachkollektoren nach wie vor zu den Kollektoren, die heute am häufigsten installiert werden.

Der Flachkollektor besteht aus einer flachen, ebenen Absorberfläche. Hierbei handelt es sich um ein Metallblech, das über eine gute Wärmeleitfähigkeit verfügt und dunkelfarbig beschichtet ist. Das Ganze ist in einem wärmegedämmten Gehäuse aus Aluminium mit einer Abdeckung aus robustem Solarglas untergebracht. Im Inneren sind die Sonnenstrahlen wie in einem Treibhaus eingeschlossen. An der Rückseite des Absorbers befinden sich Rohre, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit fließt. Die Solarrohre sind zudem mit dem Solarspeicher verbunden.

Der Wirkungsgrad beträgt 60 bis 85 Prozent. Flachkollektoren überzeugen durch ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

Röhrenkollektoren (Röhrenabsorber)

Der Röhrenkollektor (Vakuumröhrenkollektor) besteht aus mehreren luftleeren Glasröhren, in deren Mitte jeweils ein Absorberblech liegt. Die Röhren sind durch das Vakuum sehr gut wärmeisoliert. Je nach Bauart besteht das Vakuum in den Röhren oder dazwischen.

Prinzipiell sind die Röhren ähnlich wie eine Thermoskanne aufgebaut: Ein Glasrohr umschließt ein weiteres im Inneren. Dem dadurch entstandenen Zwischenraum wird die Luft entzogen. Der Röhrenkollektor hat 5 bis 30 nebeneinander angeordnete Glasröhren, die auf einem Rahmen befestigt sind. Die Röhren bestehen aus besonders bruchfestem Borosilikatglas und haben eine Stärke von 1,5 bis 3 Millimeter. An einem Sammelkasten sind die Vor- und Rücklaufleitungen montiert. Es gibt direkt und indirekt durchströmte Vakuumröhren.

Die Betriebstemperaturen sind wesentlich höher als bei Flachkollektoren. Röhrenkollektoren eignen sich daher besonders gut für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Aufgrund ihres sehr hohen Wirkungsgrads von 90 Prozent und mehr benötigen sie weniger Fläche als Flachkollektoren, sind aber auch wesentlich teurer. Allerdings kannst du selbst bei wenig Sonne noch gute Wirkungsgrade erzielen.

Dachpfannenkollektor (Dachpfannenabsorber)

Dachpfannenabsorber sehen wie gewöhnliche Dachziegel aus und fallen auf einem Dach kaum auf, da sie mittlerweile in unterschiedlichen Farben hergestellt werden können. Über ein spezielles Rohrleitungsnetz gelangt die aufgefangene Wärme nach innen, von wo aus sie zum Heizsystem geleitet wird.

Dachabsorber sehen zwar optisch sehr schick aus, haben jedoch einen Nachteil: Sie bringen einen geringeren Wirkungsgrad als andere Absorber mit sich.

Luftkollektor (Luftabsorber)

Optik und Aufbau von Luftkollektoren sind denen von Flachkollektoren sehr ähnlich. In den Rohren zirkuliert allerdings keine Wärmeträgerflüssigkeit, sondern Luft. Ventilatoren und Filter saugen die Außenluft an, welche die Sonne direkt im Kollektor aufheizt. Anschließend gelangt die aufgeheizte Luft über Luftschächte in das Gebäude.

Doppelter Nutzen: Sie versorgen die Räume gleichzeitig auch mit frischer Luft. Der Wirkungsgrad beträgt 50 bis 75 Prozent. Grundsätzlich kannst du sie auf allen Dachformen oder auf einem Flachdach installieren. Wobei du der Montage an der Fassade den Vorzug geben solltest. Luftkollektoren sind größer als Flachkollektoren und benötigen aus diesem Grund entsprechend mehr Platz.

Hybridkollektoren (Hybridabsorber)

Der Hybridkollektor bietet Solarthermie zur Wärmeerzeugung und Photovoltaik zur Stromerzeugung in einem Gehäuse. Darin befindet sich ein Photovoltaikmodul und darunter ein Solarthermie-Absorber. Als Wärmeträger dient entweder die Solarflüssigkeit oder die Luft. Hybridkollektoren sehen ähnlich aus wie Flachkollektoren.

Für die private Anwendung sind sie eher ungeeignet. Weil im Sommer der Wärmebedarf gering ist, könnte bei starker Sonneneinstrahlung die Wärme der Hybridkollektoren nicht mehr in den Pufferspeicher geleitet werden. Infolge sinkt der Wirkungsgrad der Solarzellen. Zudem sind Hybridkollektoren noch sehr teuer.

Schwimmbad-Absorber

Bei Schwimmbad-Absorbern handelt es sich um voll durchströmte Absorber ohne Verglasung. Eine Isolierung der Rohre ist nicht erforderlich. Schwimmbad-Absorber gibt es als Matten, Platten oder Schläuche beziehungsweise Rippenrohre. Durch die schwarzen Kunststoffschläuche strömt das Wasser des Schwimmbeckens, nimmt so Wärme auf und fließt wieder zurück in den Pool. Es handelt sich letztlich um das gleiche Prinzip wie beim schwarzen Gartenschlauch.

Damit das Poolwasser 2 bis 4 Grad Celsius wärmer wird, sind Absorber-Temperaturen von 30 bis 40 Grad Celsius ausreichend. Schwimmbad-Absorber kannst du ebenerdig oder auf Flachdächern auslegen und mit Haltegurten befestigen. Du kannst sie aber ebenso als Zaun einsetzen.

Warum kommen Solarabsorber gern als Poolheizung zum Einsatz?

Wenn du deinen Pool möglichst kostengünstig erwärmen und die Badesaison noch etwas länger nutzen möchtest, kannst du dies mit einem Solarabsorber tun. Dieser besteht nicht nur aus einem hitzebeständigen Kunststoff – er ist auch gegen Salz und Chemikalien (beispielsweise Chlor) resistent.

Die kostengünstige Erwärmung des Beckenwassers mit Schwimmbad-Absorbern beziehungsweise einer Poolheizung bietet sich besonders an, weil du sie während der Badesaison einsetzen kannst, wenn die Sonne am meisten scheint.

Ohne Solarabsorber keine direkte Solarwärme für dein Haus

Als wichtiger Bestandteil der Solarheizung tragen Solarabsorber zur Warmwasseraufbereitung und Heizungsunterstützung bei. Sie sind somit einer der besten Wege, um deine eigenen 4 Wände nachhaltig und umweltschonend mit Wärme zu versorgen.

Aus diesem Grund gibt es vom Staat für die Solarthermie eine Förderung über die neue Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG).