Flach- oder Röhrenkollektor? Solarkollektoren im Vergleich

Veröffentlicht am 13.05.2020 08:00 | 0 Kommentare
Wegweiser Flachkollektor Röhrenkollektor
Bei der Frage, ob bei Solarthermie ein Flach- oder ein Röhrenkollektor besser ist, scheiden sich die Geister. Je nach Planungsvorhaben, örtlichen Gegebenheiten und Anwendungsgebiet, haben beide Arten Ihre Vorzüge. Damit Sie einen Überblick bekommen, beleuchten wir in diesem Beitrag verschiedene Aspekte der Solarkollektoren im Vergleich. 

Inhalt:
Bauweise
Optisch und von ihrem technischen Aufbau her unterscheiden sich beide Kollektortypen der Solarthermie deutlich, prinzipiell unterscheiden sie sich aber nur gering. Klären wir zuerst grob, wie jeder Solarkollektor aufgebaut ist,
Dieser Kollektor hat seinen Namen von der vergleichsweise geringen Höhe des Kollektorgehäuses. Bei thermischen Solarkollektoren wie diesem fließt eine sogenannte Solarflüssigkeit durch Rohre, die unter einem Absorber liegen, der wiederum die Sonnenenergie aufnimmt und an die Flüssigkeit abgibt. Durch eine Dämmung unter dem Kollektor und eine Glasscheibe auf der Oberseite wird verhindert, dass Wärmeverlust über die Luft stattfindet. Vor allem bei Neubauten überzeugt der Flachkollektor durch die Möglichkeit einer nahtlosen Integration ins Dach.
Flachkollektor Solarthermie im Querschnitt
Hier kommen in einem Kollektor mehrere Röhren aus Spezialglas zum Einsatz. In den einzelnen Röhren befinden sich - wie beim Flachkollektor - Absorber. Um die Absorber in den Glasröhren herum befindet sich ein Vakuum (daher auch der alternative Name Vakuumröhrenkollektor). Das erhöht die Effizienz: Wo keine Luft ist, kann auch keine Wärme über den Sauerstoff transportiert werden - der Wärmeverlust ist geringer. Je nach Modell sind die Kollektoren direkt oder indirekt durchströmt. Direkt bedeutet, das durch die einzelnen Röhren ein Rohrsystem mit Solarflüssigkeit geführt ist, diese Flüssigkeit wird durch den gesamten Kreislauf der Anlage geleitet. Die indirekt durchströmten Kollektoren wiederum haben einen eigenen Kreislauf, dessen Wärme über Dampf an das Trägermedium des Solarkreislaufes übergeben wird.
Röhrenkollektor Soalrthermie im Querschnitt
Die Funktion fällt bei beiden Kollektortypen identisch aus, nur im Detail ergeben sich kleine Unterschiede. Generell befinden sich sowohl in Flachkollektoren auf der Dachfläche als auch im Röhrenkollektor spezielle Rohrsysteme, in denen eine Flüssigkeit durch die Sonnenenergie erhitzt wird. Eine Regeleinheit sorgt dann dafür, dass die daran angeschlossene Pumpe die Wärme der Sonne zu einem Speicher transportiert. Über einen Wärmetauscher landet die Energie dann im Speicherwasser und kann dort für zahlreiche Einsatzzwecke genutzt werden. Die Solarthermie ist auf diese Weise effizient und umweltschonend.
Größere Unterschiede hinsichtlich der Funktion ergeben sich vor allem durch den Aufbau: Die flachen Kollektoren lassen sich, wie bereits erwähnt, in Neubauten auch direkt in das Dach integrieren. Das ist optisch recht ansprechend, wenn man diesen modernen Stil mag, und sieht daher nicht wie ein Fremdkörper aus. Für den Vakuumröhrenkollektor trifft dies leider nicht zu: Die zylinderartige Form dieser Elemente verbietet leider die Integration in die Dachfläche. Ob Ihnen das Design wichtig ist oder nicht, müssen Sie selbst entscheiden.
Kreislauf einer Warmwasser-Solarthermie-Anlage
Leistung
Als Faustregel gilt: Röhrenkollektoren sind leistungsstärker gegenüber einem Flachkollektor bei der Solarthermie. Das gilt aber vor allem in Frühling, Herbst und Winter, im Sommer reduziert sich der Vorteil der Röhrenmodelle. Dort steht genügend Sonne zur Verfügung - und vor allem über einen großen Zeitraum pro Tag -, sodass der Effizienzvorteil der Röhrenkollektoren sinkt. Hersteller geben an, dass Röhrenkollektoren etwa ein Drittel weniger Fläche brauchen, um dieselbe Effizienz wie Flachkollektoren zu erreichen. Man könnte es auch so ausdrücken, dass Sie pro m² Fläche etwa 33 % mehr Energie aus dem Kollektor bekommen, wenn es sich um ein Röhrenmodell handelt. Weiterhin ist es nicht unbedingt notwendig, dass die Sonne frontal auf den Kollektor trifft; auch diffuse Strahlung erzeugt Wärmeenergie. Diese Vorteile führen dazu, dass der Röhrenkollektor oft effizienter ist als der Flachkollektor.
Die Effizienz der Röhre lässt sich außerdem steigern, indem ein weiterer Kreislauf zugeschaltet wird. Darin könnte etwa Methanol transportiert werden, das von der Sonnenstrahlung verdampft wird. Jener Dampf führt dann zu einem Kondensator, wo die Wärme an Flüssigkeit abgegeben wird, die dann in einem Warmwasserkreislauf genutzt werden kann. Durch Vorteile dieser Art - die Flachkollektoren nicht anbieten - steht am Ende fest, dass Sie den höchsten Wirkungsgrad garantiert mit der Röhre bekommen. Dass es sich trotzdem nicht automatisch um die beste Lösung handelt, liegt vor allem an einer Sache: Die Kosten sind hoch.
Kosten
Bei den Kosten einer Solarthermieanlage hat der Flach-Solarkollektor die Nase eindeutig vorn. Dazu hilft eine Beispielrechnung des Bundesverbandes Solarwirtschaft. Demnach benötigt ein durchschnittlicher 4-Personen-Haushalt, der mit Flachkollektoren für die Brauchwasserbereitung ausgestattet werden soll, eine Investition von ungefähr 2.500 bis 3.000 Euro. Mit einer Heizungsunterstützung steigen die Kosten beträchtlich, dann sind es schon 5.000 bis 6.000 Euro (inbegriffen sind allerdings bereits die Montage und die Mehrwertsteuer).

In der Anschaffung klettern die Kosten hoch, wenn Sie auf die Röhre setzen: Ein Röhrenkollektor kostet im Vergleich gute 30 % mehr im Einkauf. Aus den durchschnittlich 3.000 Euro würden somit 4.000 Euro werden, wenn Sie sich für diese Variante entscheiden. Allerdings müssen Sie dabei bedenken, dass die höhere Effizienz der Röhrenkollektoren diesen Nachteil über eine lange Laufzeit gegenüber einen Flach-Kollektor ausgleichen können. 
Hinweis: Durchschnittlich ist der Flach-Solarkollektor günstiger, Röhrenkollektoren aber leistungsstärker. Ihr persönlicher Bedarf entscheidet über die richtige Wahl.
Fazit
Der Vergleich zeigt: Beide Varianten habe ihre Vor- und Nachteile für die Solarthermie. Der Flachkollektor ist - relativ - günstig und lässt sich optisch wunderbar in ein Dach integrieren. Auch die Nachrüstung auf bestehenden Dächern ist kein Problem. Gleichzeitig ergeben sich jedoch einige Anforderungen an den Aufstellungsort und sie können nur bei direkter Sonneneinstrahlung im Sommer ihre volle Stärke ausspielen. 

In allen anderen Jahreszeiten ist der Röhrenkollektor überlegen: Er ist zwar teurer in der Anschaffung, aber der Ertrag bei diesem Kollektor ist hoch und er ist nicht mehr oder weniger anfällig gegenüber Schäden oder Störungen. Die langfristig sinnvolle Wahl wäre also das Röhrenmodell - wenn Sie sich die wesentlich höheren Anschaffungskosten leisten können, denn Effizienz gibt es nun einmal nicht umsonst.
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