Kurz erklärt: so funktioniert Solarthermie

• Wie genau eine Solarthermieanlage funktioniert.
• Welche Komponenten die wichtigsten sind.
• Zwischen welchen Kollektoren Sie wählen können.
• Welche Speichermöglichkeiten es gibt.
• Wie ein Solarkreislauf funktioniert.

1. Solarkollektoren

Um die Energie der Sonne in Wärme umzuwandeln, können Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren genutzt werden. Auch wenn sich beide deutlich im Aussehen und in der Technik unterscheiden, funktionieren sie vom Prinzip her gleich. Trifft die Sonnenstrahlung auf den Kollektor, wird diese von einem Absorber aufgenommen und an ein Wärmeträgermedium abgegeben. Je nach Kollektortyp besteht dieses Medium aus Luft, Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und Glykol.

Während Flachkollektoren einen kleineren Wirkungsgrad besitzen und daher meist zur Warmwasserbereitung verwendet werden, eignen sich Röhrenkollektoren durch ihre besonders effiziente Arbeitsweise auch zur Heizungsunterstützung. Für einen 2-Personen-Haushalt sollten zur Warmwassernutzung je nach Kollektorart 2 - 3 m² und für die Heizungsunterstützung 4 - 5 m² eingerechnet werden.

2. Solarspeicher

Der Solarspeicher ist das zentrales Element der solarthermischen Anlage, er speichert die von den Kollektoren in Wärme umgewandelte Sonnenenergie. Solaranlagen erzeugen dann die meiste Energie, wenn sie am wenigsten benötigt wird. Um die Wärme auch zu anderen Zeiten nutzen zu können, muss diese zwischengespeichert werden. Je nach Anlagenart gibt es Speicher für die Warmwasserbereitung und solche für die Raumheizung. Der Speicher besitzt einen Wärmetauscher sowie Anschlüsse zum Solarkreislauf. Hat sich die Trägerflüssigkeit in den Kollektoren erwärmt, wird sie zum Speicher transportiert. Dort wird die Wärme abgegeben und das abgekühlte Trägermedium wieder zurück zu den Kollektoren transportiert, wo sie sich erneut erwärmt.

3. Solarkreislauf

Um die in den Kollektoren produzierte Wärme zum Speicher zu transportieren, ist ein Solarkreislauf notwendig. Der Solarkreislauf verbindet alle Komponenten miteinander und besteht in der Regel aus Kupferrohren. In diesen Verbindungsleitungen zirkuliert das Wärmeträgermedium, das für den Transport der Energie zum Speicher verantwortlich ist. Meistens besteht das spezielle Flüssigkeitsgemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel. Durch den Einsatz einer Solarpumpe gelangt die Flüssigkeit von den Kollektoren zum Speicher und zurück, so dass ein Wärmeaustausch stattfinden kann. Sicherheitsarmaturen, ein Sicherheitsventil oder ein Membranausdehnungsgefäß gewährleisten die störungsfreie Funktionsweise solarthermischer Anlagen.

4. Solarregelung

Die Solarregelung wird auch als das Herzstück einer Solarthermie-Anlage bezeichnet. Sie bestimmt, wann die Solarkreispumpe arbeitet und die Solarflüssigkeit von den Kollektoren zum Speicher und zurück transportiert. Dafür vergleicht der Solarregler ständig die im Sonnenkollektor vorherrschende Temperatur mit der im Solarspeicher. Ist die Temperatur im Kollektor höher, startet die Regeleinheit die Solarpumpe. Ist die Kollektortemperatur niedriger, scheint die Sonne nicht mehr oder kann der Speicher keine Energie mehr aufnehmen, wird die Pumpe automatisch gestoppt. Der Solarregler kann auch zusätzliche Aufgaben wie die Urlaubsschaltung oder die Drehzahlregelung übernehmen. In manchen Anlagen ist die Regeleinheit in die Solarstation integriert.

5. Wärmetauscher

Die Wärmetauscher einer Solarthermieanlage übertragen die Wärme von der Solarflüssigkeit auf das Wasser des Pufferspeichers. Im Wärmetauscher kommt das warme Trägermedium über eine Trennschicht mit dem kälteren Wasser des Speichers in Kontakt. Die Trennschicht ist ein guter Wärmeleiter und überträgt auf dieses Weise die Wärme von einem Medium zum anderen.

Je nach Solaranlage und Speicherart ist der Wärmetauscher entweder direkt im Solarspeicher oder extern im Leitungssystem integriert. Interne Wärmetauscher werden meistens zur Warmwasserbereitung verwendet, die externen Varianten dagegen eher für größere Anlagen.