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Stichwort Solarthermie: Wissenswertes, Lebensdauer, Wartung

Dipl.-Ing. Peter Peltz Bauherrenberater des BSB aus der Region Freiburg

Unter Solarthermie ist die Umwandlung der Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie zu verstehen. Sie zählt zu den erneuerbaren Energien. Es werden keine begrenzt zur Verfügung stehenden Ressourcen verbraucht. Die Sonne erwärmt einen Wärmeträger und diese Wärme wird dann in der Regel über einen Wärmetauscher genutzt. 

Flachkollektoren oder Vakuumröhren 
Das Grundprinzip der Wärmeumwandlung ist immer gleich. In modernen Solarthermie-Anlagen eingebaute Technik sorgt jedoch für einen effizienten Wärmeertrag. Die gängigsten Systeme der Solarkollektoren sind Flachkollektoren und Vakuumröhren. Bei den Flachkollektoren wird das Licht nicht gebündelt, sondern erwärmt direkt eine flache wärmeabsorbierende Fläche. Sie leitet die Wärme gut und ist mit Röhren durchzogen, in denen sich das Wärmeträgermedium befindet. Das ist meist ein Wasser-Propylenglycol-Gemisch. Flachkollektoren arbeiten in der Regel mit einer Durchschnittstemperatur von ca. 80 °C. Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus zwei konzentrisch ineinander gebauten Glasröhren, zwischen denen sich ein Vakuum befindet. Dieses Vakuum lässt die Übertragung der Strahlungsenergie des Lichts zum Absorber zu, verringert aber den Wärmeverlust stark. In der inneren Röhre befindet sich ein Wärmeübertragungsmedium, meist ein Wasser-Diethylenglycol-Gemisch, das sich erwärmt und durch Pumpen angetrieben die Wärme transportiert. Diese Kollektoren arbeiten üblicherweise bis zu einer Betriebstemperatur von ca. 150 °C. Vakuumröhrenkollektoren haben einen höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren, sind jedoch teuer in der Anschaffung. Die gesammelte Wärme kann zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung in allen Lebensbereichen eingesetzt werden und schont nachweislich die Umwelt. Es gibt weitere Spezialsysteme, die derzeit für Privathaushalte jedoch noch nicht relevant sind. 

Speicherung und Einsparpotential 
Warmes Wasser kann gut gespeichert werden. Diesen Vorteil machen sich solarthermische Anlagen zu Nutze. Hochentwickelte Warmwasserspeicher mit unterschiedlichen Funktionen bieten für jeden Bedarf eine passende Lösung. So steht warmes Wasser auch dann zur Verfügung, wenn die Sonne nicht scheint. In den Sommermonaten kann eine thermische Solaranlage genug Energie erzeugen, um den Warmwasserbedarf des gesamten Haushaltes zu decken. In den übrigen Jahreszeiten unterstützt sie die Wärmeversorgung des Hauses. So kann in unseren Breitengraden zwar nicht komplett auf einen weiteren Energieträger verzichtet werden, aber bis zu 60% des Energieverbrauchs für Warmwasser lässt sich einsparen. 

Auf Planung und Dimensionierung kommt es an 
Die Leistung einer solarthermischen Anlage ist von mehreren Faktoren abhängig. Zum einen von den örtlichen Gegebenheiten wie Dachneigung, Ausrichtung und der Strahlungsintensität am Wohnort. Allerdings ist auch auf die Auswahl der Komponenten zu achten. Zum Beispiel sind die Dämmung der Leitungen und die Qualität der einzelnen Komponenten sehr wichtig. Nicht zuletzt ist auch die optimale Abstimmung der Anlagenkomponenten aufeinander und die korrekte Dimensionierung ein wichtiger Baustein für eine gut funktionierende und wirtschaftliche Solaranlage. „Viel hilft viel“ ist der falsche Ansatz. Im Gegensatz zu einer Photovoltaikanlage ist es nicht sinnvoll, wenn die Ausrichtung stimmt das ganze Dach mit Solarpanelen zu belegen. Die Dimensionierung muss in Abhängigkeit von dem zu erwartenden Verbrauch erfolgen. Solarwärme aus privaten Solaranlagen kann derzeit noch nicht wirtschaftlich über eine längere Strecke transportiert und verkauft werden. Eine (über-) groß dimensionierte solarthermische Anlage kann zwar viel Wärme gewinnen, durch eine falsche Speichergröße oder schlechte Leitungsdämmung verpuffen dann aber enorme Energiemengen, die beim Nutzer nicht ankommen. Der solare Wärmeertrag ist in solchen Fällen eher gering, die angestrebte Energiekostensenkung bleibt auf der Strecke. Eine korrekte Dimensionierung und das Vermeiden von „Leistungskillern“ ist somit eine Voraussetzung für eine ertragreiche solarthermische Anlage. In der Regel sind derzeit ca. 1m. Kollektorfläche pro Person in privaten Haushalten ausreichend. 

Ursachen für Leistungsminderung 
Leistungsminderer von solarthermischen Anlagen sind nicht immer gleich zu erkennen. Häufig reduziert sich Leistung erst im Laufe der Betriebsjahre. Etwa dann, wenn die Solarflüssigkeit „umgekippt“ ist und erneuert werden muss oder Verschattungen zu einer Minderung des Ertrags führen - aus kleinen Bäumen werden meist große oder neue Gebäude kommen hinzu. Weitere versteckte oder nicht sofort ersichtliche Leistungsminderungen können die Ursache für eine nicht effizient arbeitende solarthermische Anlage sein. So beispielsweise Verschmutzung oder Defekte der Module, defektes oder unzureichendes Dämmmaterial, falsche Anlagendimensionierung, falsch dimensionierter Pufferspeicher. 

Lebensdauer 
Eine solarthermische Anlage hat in der Regel eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren, oft funktioniert sie auch nach 30 Jahren des Betriebes noch problemlos, selbst wenn nach dieser Zeit kleinere Leistungseinbußen zu verzeichnen sind. Die regelmäßige Anlagenkontrolle und Überwachung ihrer Leistung ist dafür allerdings Voraussetzung. Im Rahmen regelmäßiger Wartungsarbeiten können Leistungsminderungen in der Regel schnell erkannt und abgestellt werden, so dass die solarthermische Anlage ihre anfängliche Effizienz schnell wiedererlangt. 

Wartung und Pflege 
Solarthermieanlagen gelten im Allgemeinen als wartungsarm. Die regelmäßige Sichtprüfung der Kollektoren ist empfehlenswert. Verschmutzungen der Solarkollektoren führen unweigerlich zur Beeinträchtigung der Durchlässigkeit der Glasabdeckung. Leistungseinbußen in erheblichem Umfang sein können die Folge sein. Leistungseinbußen können aber auch durch Schäden an der Wärmedämmung, zum Beispiel durch Alterung, Tierverbiss, Vogelpicken herbeigeführt werden.