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Wirkungsgrad der Solarthermie: Was die Leistung deiner Solaranlage beeinflusst
Hast du dich schon einmal gefragt, ob sich eine Solarthermie für dich überhaupt lohnt? Eine berechtigte Frage. Denn die Investition, die du am Anfang tätigst, um mit der Sonnenkraft Warmwasser zu erzeugen, ist nicht gerade gering. Darum ist es umso wichtiger, dass du über die Leistung und den Wirkungsgrad einer solchen Anlage Bescheid weißt. Aber was heißt das überhaupt, „Leistung und Wirkungsgrad der Solarthermie“? Wir erklären es dir.
Was ist eigentlich der Wirkungsgrad von der Solarthermie?
Um den Wirkungsgrad der Solarthermie zu ermitteln, ist es wichtig zu wissen, wie viel Sonnenenergie die Solarkollektoren auf deinem Hausdach aufnehmen können und wie viel nutzbare Energie dadurch für dich entsteht. Moderne Solarthermieanlagen schaffen einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent. Das heißt, dass du die Hälfte der Solarenergie, die deine Kollektoren verarbeiten, in thermische Energie für dein warmes Wasser und die Heizung nutzen kannst.
Die Leistung der Anlage wiederum beschreibt den Anteil der Sonnenenergie, die der Kollektor auf dem Dach überhaupt als nutzbare Energie zur Verfügung stellen kann. Denn bei dieser Kollektorleistung kommt es auf den sogenannten optischen Wirkungsgrad, die Globalstrahlung und den Verlust von Wärme an. Als absolute Untergrenze für die Leistung gilt ein Wert von 500 Watt pro Quadratmeter. Achte beim Kauf deiner Solarthermieanlage also unbedingt auf diesen Wert bei den Herstellerangaben.
Der Kollektor beeinflusst die Leistung
Du siehst schon, dass Leistung und Wirkungsgrad der Solarthermie ganz entscheidend von den Kollektoren abhängen, mit denen die thermische Energie gewonnen wird. Denn je nach Beschichtung des Solarkollektors tritt ein Verlust beim optischen und je nach Art der Isolierung einer beim thermischen Wirkungsgrad ein.
Zwischen diesen Solarthermiekollektoren kannst du wählen
- Flachkollektor: In einem Aluminium- oder Edelstahlgehäuse befindet sich ein Absorber, der durch ein spezielles Solarglas abgedeckt und so vor Witterungseinflüssen geschützt ist. Das dient auch dazu, die Wärme, die durch ein System aus Kupferrohren generiert wird, im Kollektor zu halten. Auf diese Art bleibt die Temperatur der Rohre und des Absorberblechs auch dann eine ganze Weile lang erhalten, wenn das Wetter einmal nicht ganz so toll ist.
- Röhrenkollektor: In seinem Metallrahmen befinden sich zwischen 5 und 30 Röhren aus Bor-Silikat-Glas, in denen sich ein Vakuum befindet. Aus diesem Grund werden diese Kollektoren auch als Vakuumröhrenkollektoren bezeichnet. In den Röhren sorgt ein Absorber dafür, dass die Solarenergie bestens aufgenommen wird. Durch das Vakuum entstehen höhere Temperaturen im Kollektor, weshalb diese Art auf einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent kommen kann – und das sogar im Winter. Mit 350 bis 850 Euro pro Quadratmeter sind Röhrenkollektoren allerdings auch ein bisschen teurer als Flachkollektoren.
- Luftkollektor: In der Praxis wird diese Variante noch nicht wirklich genutzt, weil sie nur für Luftheizungen (etwa in Schwimmbädern oder Sporthallen) geeignet ist. Vom Grundsatz her funktionieren Luftkollektoren wie Röhren- oder Flachkollektoren. Nur, dass in ihrem Inneren keine Solarflüssigkeit rotiert, sondern Luft. Ihr Wirkungsgrad liegt bei etwa 50 bis 70 Prozent, preislich fangen sie bei rund 400 Euro pro Quadratmeter an. Eine Besonderheit sind hier sogenannte:
- Hybridkollektoren, die über eingebaute Photovoltaik-Solarzellen Strom erzeugen. Hierfür musst du aber mindestens 1.000 Euro pro Kollektor zahlen.
- Schwimmbadkollektor: Das Prinzip ist recht simpel und viele kennen es vom Campingurlaub: Durch einen dunkel beschichteten Schlauch oder eine Matte wird Wasser geleitet, das sich dort durch die Sonneneinstrahlung erhitzt und zurück zum Beispiel in den Pool oder in die Garten- beziehungsweise Campingdusche fließt. Zwar ist der Wirkungsgrad solcher Kollektoren erstaunlich hoch. Durch die offene Konstruktion aber ist auch der Verlust von Wärme sehr hoch. Eine komplette Anlage ist bereits ab etwa 300 Euro zu bekommen.
- Thermosiphon-Kollektor: Diesen Kollektortyp findet man häufig in südlichen Ländern. Das auch Speicherkollektor genannte System funktioniert, indem solar erhitztes Wasser in einen Speicher aufsteigt und da zunächst seine Temperatur hält. Warmes Wasser wird aus diesem Speicher entnommen, wodurch frisches Kaltwasser nachfließt – und sich wiederum im Kollektor erwärmt. Zwar ist eine solche Anlage recht günstig in der Anschaffung. Durch die hohen Einbußen von Wärme und die extreme Frostempfindlichkeit ist sie in Deutschland aber eher nicht praxistauglich.
Trotz dieser Maßnahmen und einer zusätzlichen Dämmung an der Rückseite des Kollektors haben Flachkollektoren einen relativ hohen Wärmeverlust, wodurch sich der Wirkungsgrad natürlich verringert. Dennoch erreichen sie in der Regel einen Wirkungsgrad von 60 bis 85 Prozent. Pro Quadratmeter Kollektorfläche kannst du hier mit einem Preis von 200 bis 600 Euro rechnen.
Die Art des Kollektors ist beim Wirkungsgrad der Solarthermie entscheidend
Je nach Art der Kollektoren, Bedarf, Größe, Leistung und gewünschtem Wirkungsgrad kostet eine Solaranlage zwischen 3.000 und 12.000 Euro. Dabei kommt es auch darauf an, ob nur das warme Brauchwasser erzeugt werden oder ob die Anlage auch gleichzeitig zur Heizungsunterstützung dienen soll.
Wann sich das Ganze amortisiert und du wirklich Geld damit nicht nur einsparst, sondern gewissermaßen auch verdienst, hängt ebenfalls von verschiedenen Faktoren ab. In der Regel findet die Amortisation nach 15 bis 20 Jahren statt. Das gute Gewissen, aktiv etwas für den Umweltschutz getan zu haben, weil du viel weniger fossile Brennstoffe verbrauchst, bekommst du aber gratis vom ersten Tag an.
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