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Solarthermie mit Flachkollektor

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

04.07.2021

Letztes Update

30.11.2021

Das solltest du über die Solarthermie mit Flachkollektor wissen

In unseren Breiten werden in der Regel für die Solarthermie Flachkollektoren und Röhrenkollektoren eingesetzt. Wann der Flachkollektor sinnvoller ist, erklären wir dir heute.

Inhalt des Blogartikels

Verschiedene Kollektoren für Solarthermie

Bei der Solarthermie geht es um die Nutzung von Wärmestrahlung der Sonne mittels Kollektors. Die eingefangene Wärme kann zur Warmwasserbereitung und/oder zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Allerdings eignen sich nicht alle Kollektoren gleichermaßen für jede Anwendung.

In Deutschland kommen aus klimatischen Gründen vor allem 2 Arten von Solarkollektoren zum Einsatz, nämlich der Röhrenkollektor und der Flachkollektor. Letzteren wollen wir in diesem Artikel etwas genauer beleuchten. Für Privathaushalte haben Luftkollektoren und Hybridkollektoren hingegen keine Bedeutung, da sie entweder nur für große Anlagen wie bei Schwimmbädern oder Industriebetrieben geeignet sind oder aufgrund der physikalischen Funktionsweise nicht für den Einsatz in frostgefährdeten Regionen infrage kommen.

 

Aufbau von Solarthermie-Flachkollektoren

Ein Flachkollektor verfügt im Gegensatz zum Röhrenkollektor über eine ebene Absorberfläche. Als Absorber bezeichnet man den Teil des Kollektors, dessen Material die Wärmeenergie der Sonne aufnimmt und an die Trägerflüssigkeit abgibt, die im System zirkuliert. Dabei handelt es sich um eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, um ein Einfrieren der Solaranlage im Winter zu verhindern.

Das Absorberblech besteht üblicherweise aus beschichtetem Kupfer oder ähnlich geeigneten Materialien wie Glas oder Aluminium und ist in das Kollektorgehäuse eingebettet. Abgedeckt wird es von einer Solarglasplatte, um möglichst viel Wärme absorbieren zu können. Die Trägerflüssigkeit leitet die Wärmeenergie an einen Solarspeicher weiter, damit die Energie auch dann zur Verfügung steht, wenn du sie für den Bezug von Warmwasser oder zur Heizungsunterstützung wirklich benötigst.

Über Wärmetauscher wird die Wärme von der Solarflüssigkeit an das Heizungs- beziehungsweise Brauchwasser abgegeben und fließt dann im eigenen Kreislauf wieder zurück zum Flachkollektor. Die meisten Solarthermie-Flachkollektoren erzeugen allerdings nur genug Energie, um die Warmwasserbereitung zu unterstützen. Das hängt mit dem geringeren Wirkungsgrad zusammen.

Der Wirkungsgrad ist bei Solarthermie mit Flachkollektor etwas niedriger

Ziel des Aufbaus von Solarkollektoren ist immer eine Maximierung der Wärmeabsorption und eine Minimierung von Wärmeverlusten. Unter den in Deutschland vorherrschenden Betriebsbedingungen erreichen Flachkollektoren Wirkungsgrade zwischen 60 und 85 Prozent. Die Werte können aufgrund individueller Bedingungen beim Betrieb der Solarthermieanlage allerdings nach oben und unten abweichen. Im Vergleich: Der Wirkungsgrad bei Röhrenkollektoren kann bis zu 90 Prozent betragen.

Die Kosten von Solarthermie-Flachkollektoren sind ebenfalls geringer

Ein Vakuumröhrenkollektor weist im Vergleich zum Flächenkollektor geringere Oberflächenverluste auf, wodurch weniger Wärme an die Umgebung verloren geht. Außerdem sind Wärmeverluste innerhalb der Kollektoren durch das Vakuum begrenzt, da dies thermisch isolierend wirkt. Auf der anderen Seite sind die Kosten für Solarthermie-Flachkollektoren aber um einiges niedriger.

Steht genügend Dachfläche für eine Solaranlage zur Verfügung, lässt sich der geringere Wirkungsgrad gegebenenfalls durch größere Solarflächen ausgleichen. Nur wenn sehr wenig Dachfläche zur Verfügung steht oder das Dach die Traglast der schweren Flachkollektoren nicht verkraftet, sind Röhrenkollektoren die einzige Alternative. Im Gegensatz zu Flachkollektoren werden diese auch manchmal senkrecht an Fassaden montiert, wobei die Wärmeausbeute im Vergleich zur Dachmontage stark sinkt.

Sofern keine besonderen baulichen Gründe vorliegen, ist für private Haushalte der Flachkollektor die kostengünstigste Alternative. Tatsächlich liegen die Kosten für eine Solarthermieanlage mit Flachkollektoren im Durchschnitt zwischen 10 und 30 Prozent unter denen einer Anlage mit Röhrenkollektoren.

Obwohl es auch Kombi-Anlagen gibt, die verschiedene Arten an Kollektoren nutzen, ist der Aufwand in der Regel sehr hoch. Da die unterschiedlichen Solarkollektoren eine unterschiedliche Wärmeeffizienz aufweisen, ist ein Temperaturabgleich im System der Solarflüssigkeit notwendig. Zweikreis-Systeme umgehen dieses Problem, vergrößern aber auch den Kostenaufwand erheblich.

 

Dimensionierung: Wie viel Fläche benötigen die Flachkollektoren auf deinem Dach?

Zur Warmwasserbereitung im Privathaushalt reicht in den meisten Fällen die Montage von 1 oder 2 Flachkollektoren bereits aus. Möchtest du mit deiner Solaranlage jedoch eine zusätzliche Heizungsunterstützung erreichen, ist in Abhängigkeit von Hausgröße, Gebäudedämmung und Heizbedarf eine erheblich größere Kollektorfläche erforderlich.

Benötigte Kollektorfläche für Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung (4-Personen-Haushalt):

  • zwischen 3 und 5 m² pro Person
  • 1 Kollektor je 40 m² Wohnfläche

oder

Das bedeutet konkret:

  • Pro Person benötigst du bei Flachkollektoren rund 1,5 m² Fläche zur Warmwasserbereitung.
  • Für die zusätzliche Heizungsunterstützung benötigst du circa 3 m² Kollektorfläche pro Person.

Mit welchen Kosten musst du bei Solarthermie mit Flachkollektor rechnen?

Herstellerabhängig kannst du bei Flachkollektoren im Schnitt mit einer Preisspanne von 200 bis 550 Euro je Quadratmeter Kollektorfläche rechnen. Und hier zeigt sich auch der Vorteil gegenüber den Röhrenkollektoren, die erheblich teurer sind.

Als Referenzgröße dienen die Wärmegestehungskosten. Sie liegen bei Flachkollektoren bei rund 3 Cent pro Kilowattstunde, während Röhrenkollektoren auf bis zu 6 Cent kommen. Hinzu kommen deutlich geringere Montagekosten.

Obwohl ein Solarthermie-Flachkollektor erheblich schwerer als ein Röhrenkollektor ist, ist die Montage weniger aufwendig, da die Module nicht so empfindlich sind. Beachte bei der Planung trotzdem, dass die Traglast des Dachs aufgrund des höheren Gewichts der Flachkollektoren entsprechend groß sein muss.

 

Fazit: Der Flachkollektor ist oft die günstigere Lösung

Sofern die Traglast des Dachs sowie die Ausrichtung des Hauses eine große Kollektorfläche erlauben, kannst du mit Solarthermie-Flachkollektoren sowohl die Warmwasserbereitung als auch die Heizungsunterstützung problemlos umsetzen. Die geringeren Kosten wiegen die Nachteile beim Wirkungsgrad auf.

Auch optisch sind Flachkollektoren oft die bessere Wahl, weil sie sich leichter in die Gebäudestruktur integrieren lassen und sehr robust sind. Eine Lebensdauer von 20 Jahren und mehr ist keine Seltenheit.

Vorteile und Nachteile der Solarthermie mit Flachkollektor

  • gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
  • robust und langlebig
  • optisch ins Dach integrierbar
  • hoher Platzbedarf
  • hohes Gewicht
  • geringerer Wirkungsgrad
  • im Winter weniger effizient als Röhrenkollektoren
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