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Solarthermie mit Vakuumröhren

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

14.10.2021

Letztes Update

30.11.2021

Wann sind in der Solarthermie Vakuumröhren sinnvoll?

Ob für deine Solarthermieanlage Vakuumröhren oder Flachkollektoren sinnvoll sind, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Nicht immer ist die Entscheidung einfach.

Inhalt des Blogartikels

Der Aufbau von Vakuumröhren für Solarthermie

In der Solarthermie kommen verschiedene Kollektoren zum Einsatz. Auf privaten Hausdächern sind vor allem 2 Arten von Solarthermie-Kollektoren zu finden, nämlich die Flachkollektoren und die Röhrenkollektoren.

Die Grundfunktion ist bei allen Typen gleich (das Absorbieren von Wärmestrahlung der Sonne und die Nutzung zur Warmwassergewinnung und/oder Heizungsunterstützung). Sie unterscheiden sich aber in ihrer Funktionsweise, ihrem Wirkungsgrad sowie bei den Kosten und dem Platzbedarf.

Vakuumröhren bestehen aus Röhren, die völlig luftentleert sind und die Wärmeisolierung verbessern. Dieser Bereich minimiert – ähnlich wie bei einer Thermoskanne – innerhalb der Vakuumröhren Wärmeverluste. Das gelingt durch ein Vakuum in den Glasröhren bzw. deren Anordnung. Die meisten Röhrenkollektoren bestehen aus einem speziellen Bor-Silikat-Glas in einer Stärke zwischen 1,5 bis 3 Millimetern, das nur wenig Sonnenlicht reflektiert und somit den Wirkungsgrad verbessert.

Im Inneren der Vakuumröhren befindet sich ein Solarabsorber. Dieser Absorber nimmt die Wärmeenergie auf und überträgt sie an eine Solarflüssigkeit. Sie zirkuliert im Kreislauf der Solarthermieanlage und überträgt die Hitze über den Wärmetauscher an das Heizungssystem. Gerade der hohe Wirkungsgrad macht Vakuumröhren so interessant. Dieser liegt oft über 90 Prozent. Schon bei indirekter Sonneneinstrahlung funktionieren solche Röhrenkollektoren sehr effektiv.

 

Heatpipes: Besondere Typen von Vakuumröhren

Abweichend vom generellen Aufbau der Röhren gibt es verschiedene Untertypen. Besonders erwähnenswert sind unter den Vakuumröhrenkollektoren die sogenannten Heatpipes. In diesen indirekt durchströmten Solarkollektoren verdampft eine Flüssigkeit in den Glasröhren, die an anderer Stelle wieder kondensiert. Die so freigesetzte Wärme wird anschließend über Wärmetauscher an das eigentliche Solarmedium übertragen.

 

Für welche Häuser sind die Röhren sinnvoll?

Besonders sinnvoll sind Röhrenkollektoren in der Solarthermie dort, wo es um die Versorgung von Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäusern mit Warmwasser und/oder die Bereitung von Heizwasser geht. Durch ihren hohen Wirkungsgrad kannst du mit Vakuumröhren mehr Wärme in kürzerer Zeit bzw. auch bei schwacher Sonneneinstrahlung im Winter in dein Heizungssystem oder einen Pufferspeicher für Solarthermie einspeisen. Pro Person benötigen Vakuumröhren ca. 1 m² Kollektorfläche für die Warmwasserbereitung und etwa 2 m² Kollektorfläche, wenn auch die Heizung unterstützt werden soll.

Flachkollektoren benötigen für die gleiche Leistung eine größere Installationsfläche und weisen zudem meist ein höheres Gewicht auf. Daher sind Vakuumröhren für Solarthermie bei engen Platzverhältnissen sowie auf Dächern mit geringen Traglasten oft die einzige sinnvolle Alternative. Durch ihren hohen Wirkungsgrad kannst du sie auf eigentlich weniger geeigneten Dächern oder sogar an Fassaden installieren. Allerdings kosten Vakuumröhren für Solarthermie im Vergleich zu Flachkollektoren auch deutlich mehr und lassen sich nicht bündig in die Optik des Dachs oder der Fassade integrieren.

 

Voraussetzungen und Kosten

Für Röhrenkollektoren gelten im Prinzip die gleichen Grundvoraussetzungen wie für andere Kollektorarten auch. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads und des geringen Gewichts lassen sie sich aber auch häufig dort einsetzen, wo du Solarthermie mit Flachkollektoren nicht sinnvoll nutzen kannst. So ist eine Südausrichtung zwar erstrebenswert, aber nicht zwingend notwendig. Natürlich solltest du darauf achten, Verschattungen durch Gebäude oder andere Objekte zu vermeiden.

Vakuumröhrenkollektoren sind meist teurer als andere Kollektorarten. Du zahlst durchschnittlich 350 Euro pro Quadratmeter installierter Kollektorfläche oder mehr. Je nach System können die Kosten auch die 1.000-Euro-Grenze übersteigen.

Die Mehrkosten relativieren sich allerdings durch die hohe Effizienz der Vakuumröhrenkollektoren. Zur reinen Warmwasserunterstützung musst du bei einer Solaranlage mit Vakuumröhren mit Kosten zwischen 5.000 und 9.000 Euro rechnen. Für Kollektoren zur Heizungsunterstützung zahlst du zwischen 10.000 und 15.000 Euro. Die Wartung kostet jährlich ca. 50 bis 100 Euro.

Die genauen Werte hängen jedoch stark von den örtlichen Gegebenheiten und dem individuellen Heizbedarf ab. Du kannst selbstverständlich auch eine Förderung für Solarthermie mit Vakuumröhren beantragen.

 

Vor- und Nachteile von Vakuumröhren für Solarthermie

Wie alle Systeme haben auch Vakuumröhrenkollektoren nicht nur Vorteile. Ob sie für dein Gebäude geeignet sind, hängt wie beschrieben von diversen individuellen Faktoren ab. Hier noch einmal die wichtigsten Vor- und Nachteile im Überblick:

Vorteile

Nachteile

  • sehr hoher Wirkungsgrad
  • auch bei schwacher oder diffuser Sonnen-einstrahlung noch effizient
  • höhere Betriebstempe-raturen als bei Flach-kollektoren (ideal für die Heizungsunterstützung)
  • geringerer Platzbedarf – bei gleicher Leistung ist weniger Kollektorfläche erforderlich
  • geringeres Gewicht
  • geringere Windlast
  • Installation ist grundsätzlich auch an Fassaden oder auf dem Balkon möglich
  • hohe Anschaffungskosten
  • empfindlicher technischer Aufbau
  • lassen sich optisch weniger gut in Fassaden und Dachflächen integrieren

 

Welche Alternativen gibt es?

Falls dir Vakuumröhren zu teuer sind oder die Optik nicht deinen Vorstellungen entspricht, gibt es Alternativen auf dem Markt für Solarkollektoren:

Flachkollektoren für Solarthermie

Die bereits erwähnten Flachkollektoren sind am weitesten verbreitet. Sie haben ein gutes Preis-Leistungsverhältnis und sind über viele Jahre hinweg zuverlässig erprobt.

Luftkollektoren für Solarthermie

Luftkollektoren ähneln Flachkollektoren, verwenden aber Luft als Übertragungsmedium und keine Solarflüssigkeit. Ihre Effizienz ist vergleichsweise gering. Dafür kannst du Luftkollektoren für Solarthermie relativ einfach selbst bauen. Aufgrund der niedrigeren Effizienz eignen sie sich vor allem für Lagerhallen oder Schwimmbäder mit großen Installationsflächen. Luftkollektoren sind aber auch auf einigen Wohnhäusern zu finden.

Hybridkollektoren für Solarthermie

Mit einem Hybridkollektor lassen sich eine Photovoltaikanlage und Solarthermie kombinieren, da sich über dem Absorber dieses Solarthermiekollektors ein Photovoltaikmodul befindet. Die Kosten für diese neue Art von Kollektoren sind jedoch vergleichsweise hoch.

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