Der Wirkungsgrad von Solarthermie

Im Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen ist die Sonnenenergie unbegrenzt verfügbar. Durch Solaranlagen lässt sich diese Energie entweder in Strom oder in Wärme umwandeln. Während Photovoltaik-Anlagen Strom produzieren, gewinnen die Solarthermie-Anlagen Wärme. Diese kostenlose Wärme kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden.

Funktionsweise und Einsatzgebiete der Solarthermie

Durch die Solarthermie kann die kostenlose Sonnenenergie direkt in die Wärme umgewandelt und somit vor Ort genutzt werden. Im Hinblick auf die Energiediskussion und die stetig steigenden Wasser- und Heizkosten gewinnt die Technik eine immer größere Bedeutung. Auf dem Hausdach werden Solarkollektoren platziert. In diesen erwärmt die solare Energie den Wärmeträger. Über einen Wärmetauscher kann die Wärme direkt in das Heizungswasser abgegeben oder alternativ auch zur Trinkwassererwärmung verwendet werden. Die Voraussetzungen, um die Sonnenenergie für die Warmwasserbereitung zu nutzen sind relativ günstig. In der Regel ist der Warmwasserbedarf von einem Haushalt über das ganze Jahr relativ konstant. Dadurch lässt sich das solare Energieangebot gut auf den Energiebedarf des Haushaltes abstimmen. In früheren Jahren kamen hauptsächlich Solarkollektoren für die Wasseraufbereitung zum Einsatz. Mittlerweile werden moderne Solarthermieanlagen zur kombinierten Heizungsunterstützung und Warmwasseraufbereitung installiert. Eine solche Anlage besteht aus mehreren Komponenten und sollte nur von einem erfahrenen Solarprofi installiert werden.

Die wichtigsten Bestandteile einer Solarthermieanlage

Die Sonnenkollektoren sind das Herzstück jeder Solarthermieanlage. Unterschieden wird zwischen zweigängigen Bauformen: Flachkollektoren und Vakuum-Röhrenkollektoren. Beide haben Ihre Vor- und Nachteile. Die Kollektoren werden auf dem Dach des Hauses befestigt und wandeln die Sonnenstrahlung in Wärme um. Diese Wärme wird auf ein Wärmeträgermedium (Solarflüssigkeit) übertragen. Solarthermie-Anlagen für Warmwasser benötigen in der Regel eine 3 bis 7 Quadratmeter große Kollektorfläche.Bei einer heizungsunterstützenden Anlage wird eine Dachfläche von ca. 7 bis 15 Quadratmeter benötigt.
Der Solarertrag hängt aber nicht nur von der Größe der Kollektoren ab. Auch die Dachneigung und die Dachausrichtung spielen im Hinblick auf den Ertrag wichtige Rollen. Der Solarregler ist die Steuerungseinheit der Solarheizung. Er erkennt automatisch, wenn der Pufferspeicher nicht voll ist, und aktiviert daraufhin die Solarpumpe. Diese transportiert die Wärme vom Dach direkt in den Speicher. Sobald der Wärmebedarf gedeckt ist, schaltet der Solarregler die Pumpe aus. Dieser Regler kann auch weitere Funktionen, wie zum Beispiel die Drehzahlregelung, die Urlaubsschaltung oder die Legionellenschaltung übernehmen. In manchen Fällen werden alle Reglerkomponenten in der Solarstation zusammengefasst. Der Wärmetauscher kann sich entweder am oder auch im Solarspeicher befinden. Dieser Speicher ist das zentrale Element der Solarthermie-Anlage. Da die Kollektoren den ganzen Sonnentag Wärme produzieren, aber nicht den ganzen Tag Wärme abgenommen wird, muss diese zuverlässig zwischengelagert werden. Der Speicher sollte auf jeden Fall groß genug sein, damit genügend Wärme als Vorrat gehalten werden kann. Kollektor und Speicher sollten aufeinander abgestimmt sein. Das Hauptheizsystem ist direkt mit dem Solarspeicher verbunden. Dieses System wird in der Regel bei jeder thermischen Anlage benötigt. In den sonnenreichen Monaten leistet die Solaranlage ihren größten Ertrag. Jedoch ist der Bedarf zu dieser Zeit natürlich am geringsten. Somit deckt eine thermische Solaranlage in den kalten Monaten nur einen geringen Teil vom Energiebedarf. Aus diesem Grund muss zusätzlich noch ein Heizkessel einspringen. Dieser übernimmt die Hauptlast in der kälteren Jahreszeit. Es ist somit besonders wichtig, dass die Solarthermie-Anlage von einem erfahrenen Solarprofi geplant und umgesetzt wird. Dieser kann die Anlage passgerecht planen und nur dadurch kann der Wirkungsgrad maximiert werden. Der Ausgleichsbehälter (Ausdehnungsgefäß) gleicht die Änderungen an Volumen und Druck innerhalb des Kreislaufes aus und vermeidet somit Schäden an den Komponenten der Solaranlage. Die Solarflüssigkeit ist u.a. eine Mischung aus Frostschutzmittel und Wasser und bewegt sich durch die Solarpumpe zwischen den Speicher für Warmwasser und dem Kollektor. Die Solarflüssigkeit nimmt die Wärme an den Solarkollektoren auf und gibt sie über den Wärmetauscher direkt in den Speicher ab. Danach wird die Flüssigkeit wieder zu den Solarkollektoren gepumpt.

Solarkredite und Fördermittel

Eine kleinere Komplettanlage mit Flachkollektoren, die zur Warmwasserbereitung verwendet wird, kostet im Durchschnitt 4.000 Euro inklusive Speicher. Eine kombinierte Anlage, mit modernen Röhrenkollektoren, ist wesentlich teurer und kann rund 10.000 Euro kosten. Wenn Sie sich für die Solarthermie entschieden haben, dann sollten Sie sich von einem Solarprofi ausführlich beraten lassen. Dieser kann Sie auch im Hinblick auf die Finanzierung beraten. Eine Investition in die nachhaltige Technik wird von der deutschen Bundesregierung gefördert. Eine direkte Förderung erfolgt sowohl über die KfW-Bankengruppe als auch über das BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle). Die KfW fördert auch einzelne Anlagen, die BAFA fördert heizungsunterstützende sowie auch reine Brauchwasseranlagen. Entweder erhalten Sie einen Investitionszuschuss oder einen günstigen Solarkredit. Zusätzlich gibt es auch von einigen Bundesländern und Kommunen Fördermittel. Die Fördervoraussetzungen können sich jedoch jedes Jahr ändern. Genaueres erfahren Sie z.B. auf der Internetseite des BAFA (www.bafa.de).

Wissenswertes über den Wirkungsgrad und den Ertrag

Das Verhältnis zwischen der Einstrahlungsleistung der Sonne und der Leistung, die die Solaranlage daraus erzeugt wird als Wirkungsgrad bezeichnet. Haben der Absorber und die Umgebung eine identische Temperatur, dann wird der maximale Wirkungsgrad erreicht. Je wärmer der Absorber im direkten Vergleich zu der Umgebung wird, desto schlechter ist der Wirkungsgrad. Der optische Wirkungsgrad liegt im Durchschnitt zwischen 70 und 85 Prozent. Die Ergebnisse einer Solarthermie-Anlage hängen zum einen vom Wirkungsgrad und zum anderen von den Speichertechniken ab. Die Anlage muss auf jeden Fall direkt auf Ihren individuellen Bedarf bzw. auf Ihren Haushalt abgestimmt werden. Der Ertrag Ihrer zukünftigen Anlage hängt von der Größe, der Art der Ausrichtung und der Neigung der Kollektoren ab. Entscheiden Sie sich für eine kombinierte Anlage, dann spielen auch der Wärmeschutz Ihres Gebäudes und der Zustand Ihrer vorhandenen Heizungsanlage wichtige Rollen. Um die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu berechnen, sind einige Parameter von besonderem Interesse. Der Kollektorertrag unter und der solare Deckungsanteil müssen unbedingt berücksichtigt werden. Eine höhere solare Deckung spart Ihnen auf jeden Fall mehr konventionelle Energie. Bei einen zu hohem Deckungsanteil können in den Sommermonaten Energieüberschüsse entstehen, die Sie nicht nutzen können. Mit einer Ertragssimulation kann ein Solarprofi die Wirtschaftlichkeit Ihrer zukünftigen Anlage genau simulieren.

Geld sparen und die Umwelt schonen

Mit einer Solaranlage können Sie Ihre Heizkosten senken und auf lange Sicht viel Geld sparen. Natürlich müssen Sie dafür eine größere Investition tätigen. Durch die verschiedenen Fördermittel und die günstigen Solarkredite lässt sich diese aber wesentlich einfacher stemmen. Neben den wirtschaftlichen Aspekten sollten Sie aber auch die ökologischen Gesichtspunkte berücksichtigen. Mit einer eigenen Anlage erhalten Sie eine große Unabhängigkeit und tragen aktiv zum Umwelt und Ressourcenschutz bei. Ein Solarprofi analysiert Ihren individuellen Bedarf und kann auf Basis dessen eine passende Anlage installieren. Mit einer optimal dimensionierten Solarthermie-Anlage können Sie pro Jahr zwischen 50 und 70 Prozent Ihres Warmwasserbedarfs über die kostenlose Sonnenenergie decken. Dadurch sparen Sie viel Geld und die Anschaffung der Anlage amortisiert sich in wenigen Jahren.

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