Thermische Solaranlagen sind technische Einrichtungen, von denen Sonnenstrahlen absorbiert und an ein Trägermedium abgegeben werden.
Mit Hilfe des Trägermediums wird die Energie zu weiteren technischen Anlagen (Heizung, Warmwasser, etc.) transportiert und dort nutzbar abgegeben.
In Deutschland werden thermische Solaranlagen üblicherweise ergänzend zur konventionellen Heizungsanlage eingesetzt. Ihre Aufgabe besteht dabei in der Wassererwärmung. In Abhängigkeit vom Wirkungsgrad und der Größe des eingesetzten Solarkollektors sowie weiterer Randbedingungen wie Dachneigung und Ausrichtung können bis zu 60 % des jährlichen Warmwasserbedarfs eines durchschnittlichen Einfamilienhauses oder kleineren Mehrfamilienhauses gedeckt werden. Im Sommer kann die Solaranlage die Warmwasserbereitung oft bis zu 100 % übernehmen.
Nach einer Laufzeit von ca. 1,5 bis 2,5 Jahren hat die Solaranlage die Energie, die zu ihrer Herstellung und zum Transport aufgewandt wurde, erwirtschaftet. Eine derart kurze energetische Amortisationszeit erreicht z.Zt. keine andere Technik zur Energiebereitstellung. Positiv ist auch die lange Lebensdauer der Solaranlagen von 20 Jahren und länger sowie die Reduzierung des Schadstoffausstoßes.
Alles gute Argumente, sich für eine Solaranlage zu entscheiden. Dabei besteht die Wahl zwischen dem Einbau durch einen Fachmann oder dem Selbsteinbau der Solaranlage. Auf dem Markt werden verschiedene Selbstbau-Solaranlagen angeboten. Vor dem Kauf einer solchen Anlage muss der Inhalt des Pakets sorgfältig geprüft werden. Viele Komplett-Bausätze beinhalten nicht das Material zur Verrohrung der Anlage im Haus.
Deshalb ist zum Kostenvergleich eine vorherige umfangreiche eigene Anlagenplanung unumgänglich, bei der auch der eigene Arbeitszeitaufwand zu berücksichtigen ist.
Komponenten einer thermischen Solaranlage
Die thermische Solaranlage besteht aus folgenden Komponenten:
Solarkollektoren, Wärmespeicher, Rohrleitungen mit Wärmeträgerflüssigkeit,
Solarkreisumwälzpumpe sowie Regelungs- und Sicherheitseinrichtungen.
Der wichtigste Bestandteil der Solaranlage ist der Solarkollektor. Hier
trifft die Sonnenstrahlung auf den Absorber, der sich aufgrund seiner
dunklen Farbe sehr schnell aufheizt. Die Wärme wird an die ihn durchströmende
Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben.
Funktionsweise
Ein Fühler erfaßt die Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit und vergleicht sie mit der Temperatur im Wärmespeicher. Bei Überschreiten einer bestimmten Temperaturdifferenz wird die Umwälzpumpe eingeschaltet. Diese pumpt die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit vom Absorber zum Wärmespeicher, üblicherweise ein Warmwasserspeicher, und führt dabei gleichzeitig abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit zum Absorber zurück. So entsteht ein Kreislauf. Erreicht der Warmwasserspeicher die gewünschte Maximaltemperatur, schaltet die Regelung die Umwälzpumpe ab.
Sonnenkollektoren nutzen das Prinzip der Absorption von Wärmestrahlung. Aufgrund der Abdeckung des Absorbers durch ein Spezialglas, wird die Wärmeabgabe an die Umgebung durch Konvektion stark reduziert. Nur so kann ein Großteil der aufgenommenen Energie auch genutzt werden. Je hochwertiger die Glasabdeckung, z.B. Isolierglas mit dünner Spezialbeschichtung von innen, desto höher ist der Wirkungsgrad des Kollektors. Die Solaranlage muß entsprechend dem gewünschten Einsatzgebiet, nur Warmwasserbereitung oder zusätzliche Heizungsunterstützung, zusammengestellt werden.
Um die ständige Versorgung mit Warmwasser zu gewährleisten, ist der Solarspeicher an einen Heizkessel anzuschließen, um jederzeit nachheizen zu können. Durch den Anschluss von Spül- oder Waschmaschine an solar erwärmtes Wasser lassen sich außerdem die Stromkosten senken und die Programmdauer der Geräte reduzieren.
Vor allem in Frühjahr und Herbst kann die Solaranlage zur Unterstützung der Heizungsanlage bei der Raumbeheizung eingesetzt werden. Allerdings ist hierfür ihre optimale Einbindung in das Heizsystem notwendig. Nur wenn die Rücklauftemperatur der Heizungsanlage niedriger ist als die vom Sonnenkollektor erzeugte Temperatur, kann die Solaranlage die Heizung unterstützen. Dafür sind großflächige Heizkörper mit niedrigem Temperaturniveau oder eine Fußbodenheizung notwendig.
