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Solarthermieanlage

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

26.05.2021

Letztes Update

29.07.2021

  • Wiki
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  • Solarthermieanlage

Solarthermieanlage zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung

Inhalt des Wiki-Artikels

Solarthermieanlagen nutzen die Sonnenstrahlung, um Wärme zu erzeugen. Die gewonnene Wärme wird zur Trinkwassererwärmung und teils auch zur Heizungsunterstützung in Gebäuden eingesetzt. Für eine Solarthermieanlage sind Sonnenkollektoren notwendig, die auf dem Dach, an der Hauswand oder im Garten installiert werden können. Solarthermieanlagen eignen sich besonders gut für Einfamilienhäuser und Zweifamilienhäuser. Durch die Nutzung der erneuerbaren Energie werden deutlich weniger fossile Energieträger zum Heizen und zur Warmwasserbereitung benötigt. Die Energiekosten für ein Haus sinken deutlich, wenn eine Solarthermieanlage zum Einsatz kommt.1

Funktion und Bestandteile von Solarthermieanlagen

Grundsätzlich bestehen Solarthermieanlagen aus den gleichen Bestandteilen, gleich ob sie ausschließlich der solaren Trinkwassererwärmung dienen oder darüber hinaus die Heizung unterstützen. Es gibt allerdings kleine Unterschiede. Für jede der beiden Varianten sind zunächst einmal Sonnenkollektoren erforderlich. Das wesentliche Bauteil eines Kollektors ist der Absorber, eine dunkel beschichtete Metallfläche. Die Oberfläche des Absorbers wandelt den größten Teil der auftreffenden Solarstrahlung in Wärme um. Um den Wärmeverlust möglichst gering zu halten, ist der Absorber eingebettet. Bei einem Flachkollektor befindet er sich in einem wärmegedämmten Kasten, bei einem Vakuumröhrenkollektor in Röhren, in denen ein Vakuum herrscht. Darüber hinaus haben die Kollektoren eine beschichtete Glasabdeckung, damit möglichst wenig Wärme nach außen abstrahlt.

Die vom Absorber gewonnene Wärme wird an ein Röhrensystem abgegeben, das zumeist aus Kupfer besteht. In dem Rohrleitungssystem befindet sich eine Übertragungsflüssigkeit, die sich aus Wasser und Frostschutzmittel zusammensetzt. Die Flüssigkeit nimmt die Wärme auf und transportiert sie durch die Leitungen. Die Verteilleitungen müssen gut gedämmt sein, damit keine Wärmeverluste auftreten. Ein wesentlicher Bestandteil von Solarthermieanlagen ist die Solarstation, in der die Solarkreispumpe integriert ist. Die Pumpe treibt den Kreislauf an, sie benötigt elektrische Energie. Der Stromverbrauch lässt sich durch den Einsatz von Hocheffizienzpumpen senken. Teil der Solarstation ist außerdem eine Regelung, welche die Umwälzpumpe für die Solarflüssigkeit steuert, um einen optimalen Wärmeertrag zu erhalten.

Ein weiterer Bestandteil von Solarthermieanlagen ist das Ausdehnungsgefäß. Seine Funktion ist, Volumenänderungen der Übertragungsflüssigkeit auszugleichen. Änderungen des Volumens ergeben sich aus Temperaturschwankungen im Tages- und Jahresverlauf. Da eine Solarthermieanlage an weniger sonnigen Tagen den Wärmebedarf zur Trinkwassererwärmung nicht komplett zu decken vermag, ist ein konventioneller Heizkessel eingebunden, zum Beispiel ein Gasheizkessel. Bei geringer Sonneneinstrahlung erwärmt dieser das Trinkwasser zusätzlich über einen eigenen Wärmetauscher. Die von den Sonnenkollektoren gesammelte Wärme wird über den Solarkreiswärmetauscher in einen Speicher eingespeist. Bei einer Solarthermieanlage, die ausschließlich der Warmwasserbereitung dient, wird die Wärme direkt an das Trinkwasser abgegeben. Das Warmwasser wird vom Speicher zu den Verbrauchern in Bad und Küche weitergeleitet. Verbraucher sind beispielsweise Waschbecken, Duschen und Waschmaschinen. Bei Solarthermieanlagen mit Heizungsunterstützung wird die solar gewonnene Wärme nicht direkt ans Trinkwasser abgegeben, sondern in einen Heizwasser-Pufferspeicher geführt. Sowohl das Trinkwasser- als auch das Heizungssystem werden durch den Pufferspeicher mit Wärme versorgt. Reicht die solar gewonnene Wärme nicht aus, gibt der Heizkessel über seinen Wärmetauscher Wärme an den Pufferspeicher ab.2

Förderung der Solarthermieanlage

Durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) wird die Installation einer Solarthermieanlage gefördert. Eine Förderung kann sowohl für eine Solarthermieanlage, die ausschließlich der Warmwasserbereitung dient, als auch für eine Solarthermieanlage mit Heizungsunterstützung beantragt werden. Die Förderhöhe ist abhängig von der Solarkollektorfläche. Auch die Erweiterung einer bereits bestehenden Solarkollektoranlage wird gefördert. Das BAFA gewährt Basisförderungen, Innovationsförderungen und Zusatzförderungen. Die Basisförderung ist für Bestandsbauten gedacht, während eine Innovationsförderung beim Gebäudebestand oder bei einem Neubau möglich ist. Die Zusatzförderung umfasst einen Kombinationsbonus, wenn neben der Solarthermieanlage außerdem ein Wärmenetz, eine Wärmepumpen- oder Biomasseanlage installiert oder der alte Kessel ausgetauscht wird. Darüber hinaus gibt es einen Gebäudeeffizienzbonus und eine Zusatzförderung für Optimierungsmaßnahmen.3

Solarthermie im Vergleich zur Photovoltaik

Sowohl Solarthermie- als auch Photovoltaikanlagen nutzen Solarenergie. Die Nutzung von Sonnenenergie ist besonders umweltfreundlich, denn es werden keine Ressourcen verbraucht und keine schädlichen Emissionen freigesetzt. Der Unterschied zwischen den Anlagen ist, dass eine Solarthermieanlage Wärme erzeugt, während eine Photovoltaikanlage das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt. Photovoltaik und Solarthermie können kombiniert werden, wenn ausreichend Platz für Sonnenkollektoren vorhanden ist. Mit einer Photovoltaikanlage lassen sich das Brauchwasser- und das Heizsystem mit Strom versorgen, die Solarthermieanlage dient der Warmwasserbereitung.

Es gibt sogar Hybridkollektoren, die Photovoltaik und Solarthermie verbinden. Diese Kombisysteme werden Photothermie- oder Thermovoltaikanlagen genannt. Hybridkollektoren erzeugen zugleich Wärme und Strom. Allerdings gibt es auch einen Nachteil bei dieser Kombination, denn während bei Photovoltaikkollektoren mit steigender Temperatur der Wirkungsgrad sinkt, arbeiten Solarthermieanlagen bei hohen Temperaturen effizienter. Aus diesem Grund müssen Photothermieanlagen so geplant werden, dass sich die gegensätzlichen Anforderungen kompensieren.

Solarthermieanlagen weisen grundsätzlich einen höheren Wirkungsgrad als Photovoltaikanlagen auf. Eine Solarthermieanlage hat einen Wirkungsgrad von ungefähr 50 Prozent, der Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen liegt um die 15 Prozent. Dafür sind Photovoltaikanlagen einfacher zu installieren, denn es müssen keine Rohre verlegt sowie ein Pumpspeicher und ein Kessel eingebunden werden wie bei einer Solarthermieanlage. Eine Förderung kann für beide Anlagensysteme beantragt werden.4

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