Sonnenkollektoren-Heizung: Die Wärme der Sonne nutzen

Immer mehr Menschen in Deutschland möchten ihren Strom selbst erzeugen – um nachhaltig zu handeln und angesichts gestiegener Preise für fossile Brennstoffe auch Kosten zu sparen. Eine Möglichkeit sind Sonnenkollektoren, auch Solarthermie genannt.

Wie funktioniert eine Sonnenkollektoren-Heizung?

Sonnenkollektoren wandeln Sonnenstrahlung in Wärmeenergie um. Mit der Kraft der Sonne erwärmen sie Brauchwasser und können auch als Heizungsunterstützung genutzt werden. Dadurch werden fossile Energieträger wie Öl und Gas eingespart und klimaschädliche Emissionen vermieden.

Solarthermie und Photovoltaik: Was ist der Unterschied?

Solarthermie und Photovoltaik sind nicht das Gleiche, basieren aber auf demselben Prinzip: Sie nutzen Sonnenenergie. Photovoltaik erzeugt dabei elektrischen Strom. Bei Solarthermie werden die Sonnenstrahlen zur Warmwassergewinnung eingesetzt.

Heizen mit der Kraft der Sonne: Verschiedene Arten von Sonnenkollektoren

Grundsätzlich gibt es vier Arten von Sonnenkollektoren. Hier geben wir dir einen Überblick:

Flachkollektoren

• Mit 90 Prozent Marktanteil die häufigste eingebaute Sonnenkollektor-Art in Deutschland
• Aufbaumöglichkeiten: Hausdach, Fassade, freie Aufstellung
• Einsatz: Warmwasserbereitung, Schwimmbaderwärmung, Unterstützung der Raumheizung

Vakuumröhrenkollektoren

• Unterschied zu Flachkollektoren besteht in der Isolierung des Absorbers
• Das Vakuum in der Glasröhre (namensgebend) sorgt für eine bessere Isolationswirkung, indem ein Wärmetransport durch Konvektion vollständig verhindert wird

Luftkollektoren

• Werden wie Flachkollektoren angebaut
• Nutzen jedoch Luft anstelle von Wasser als Wärmeträger
• Funktion: Außenluft wird angesaugt, erwärmt sich entlang der durch Sonnenstrahlen aufgeheizten Absorberbleche und gelangt durch Zuluftöffnungen in die Räume.
• Einsatz: In Gebäuden, in denen die Wärmeversorgung durch das Belüftungssystem erfolgt (Hallen, Bürogebäude, Schwimmbäder)

Kunststoffabsorber für die Schwimmbaderwärmung

• Einsatz: Beckenwassererwärmung in Freibädern während der Badesaison
• Vorteil: Sonnenenergie während Badesaison reichlich vorhanden
• Funktion: Das Beckenwasser durchströmt unverglaste Absorber in Form von Matten, Platten oder Schläuchen (UV- und chlorbeständig, meistens in schwarzer Farbe) und erwärmt sich
• Gleiches Prinzip wie bei einem Gartenschlauch in der Sonne
• Eine Außentemperatur von 30 bis 40 Grad Celsius genügt, um das Wasser im Schwimmbecken um 2 bis 4 Grad Celsius zu erwärmen (0,8 Quadratmeter Absorberfläche pro 1 Quadratmeter Wasserfläche bei normaler Wassertiefe)

Effizient und effektiv: Der Wirkungsgrad von Sonnenkollektoren

Sonnenkollektoren gelten im Allgemeinen als effiziente Methode zur Energiegewinnung. Der Wirkungsgrad, also wie viel zugeführte Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt wird, beträgt bei Sonnenkollektoren rund 80 Prozent. Zum Vergleich: Photovoltaikmodule erreicht nur einen Wirkungsgrad von 14 bis 22 Prozent und sind dabei deutlich teurer in der Anschaffung.

Sonnenkollektoren-Heizung: Installation und Pflege

Schauen wir uns an, was zur Installation einer Solarthermie-Anlage dazugehört und was du über die Reinigung der Sonnenkollektoren wissen musst.

Standort: Welches Dach ist das Richtige?

Der optimale Standort für Sonnenkollektoren ist das Süddach eines Gebäudes. Allerdings können auch Dächer mit einer Ost- oder Westseite genutzt werden. Ein Norddach ist hingegen nicht geeignet. Wichtig ist neben der Himmelsrichtung auch die Neigung des Dachs. Je nach Art des Sonnenkollektors empfiehlt sich eine Neigung zwischen 30 und 70 Grad.

Wie lange dauert die Ausrichtung und Installation?

Die Installation und Inbetriebnahme einer Solarthermie-Anlage besteht aus vielen kleinen Schritten: Terminierung der Montage, Anbringung der Sonnenkollektoren, Anbau von (je nach Produkt) Wärmespeicher, Solarverrohung, Ablaufleitung, Dämmung, Temperaturfühler, Solarpumpe, anschließende Prüfung der Dichtigkeit, Spülung des Solarkreises, Befüllung mit dem Wärmeträgermedium (Flüssigkeit), hydraulischer Abgleich, Abnahme der Anlage, Erstinspektion.

Einige Wochen nach der Installation erfolgt eine weitere Inspektion, um den Ertrag der Anlage bei Bedarf weiter zu optimieren und Fehler zu beseitigen. Es kann zum Beispiel sein, dass die Anlage noch einmal entlüftet werden muss.

Doch trotz dieser zahlreichen Einzelschritte kann die komplette Installation einer Solarthermie-Anlage inklusive der ersten Inbetriebnahme für ein Privathaus innerhalb von nur ein bis zwei Tagen erfolgen.

Wie kann man die Sonnenkollektoren reinigen?

Grundsätzlich müssen Sonnenkollektoren nicht regelmäßig gereinigt werden. Allerdings sollten sie etwa alle zwei bis drei Jahre auf Verschmutzungen überprüft werden. Wenn die Neigung der Kollektoren weniger als 20 Grad beträgt, ist eine jährliche Kontrolle empfehlenswert, da sich Partikel bei so einem flachen Winkel leichter festsetzen. Es kann passieren, dass sich an den Kanten des Gehäuses Schmutzränder aus Mikroorganismen bilden, die sich anschließend als Biofilm über den gesamten Sonnenkollektor ausbreiten. Im schlimmsten Fall greifen diese Mikroorganismen die Dichtungen an.

Eine regelmäßige Sichtkontrolle kann in der Regel im Rahmen eines Wartungsvertrages mit dem Fachhandwerker festgelegt werden. Die Reinigung findet zum Beispiel mit einem weichen Schwamm und entmineralisiertem Wasser oder milden Reinigungsmitteln statt. Wer seine Sonnenkollektoren selbst reinigen möchte, sollte sich eine schriftliche Freigabe des Herstellers für bestimmte Reinigungsmittel bzw. -verfahren besorgen. Manche Kollektoren dürfen nur von Fachpersonal gereinigt werden.

Bei der Reinigung von Sonnenkollektoren können nämlich auch Fehler passieren: Scharfe Chemikalien oder harte Putzmittel können das Glas oder die Anti-Reflex-Schicht beschädigen, Kalk aus Leitungswasser setzt sich auf der Oberfläche ab. Auf keinen Fall sollte ein Hochdruckreiniger verwendet werden. Bei zu hohen Temperaturen kann es während der Reinigung zu Schäden durch Temperaturspannungen kommen.

Sonnenkollektoren: Kosten und Förderungsmöglichkeiten

Je nach Art der Sonnenkollektoren liegen die Preise pro Quadratmeter zwischen 25 und 1.200 Euro. Kunststoffabsorber sind hierbei die günstigste Variante, Vakuumröhrenkollektoren die kostenintensivste. Je nach Größe der Anlage entstehen so Kosten zwischen 3.800 und 14.000 Euro.

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Förderbank KfW bieten Fördermöglichkeiten für Solarthermie-Anlagen an. So übernimmt zum Beispiel das BAFA 25 Prozent der förderfähigen Kosten. In der Regel erfolgt dies in Form einer Baubegleitung durch das entsprechende Institut und ist an Bedingungen geknüpft. So muss zum Beispiel das Gebäude an sich bestimmte Standards für Energieeffizienz erfüllen.

Vor- und Nachteile einer Sonnenkollektoren-Heizung

Schauen wir uns einmal an, welche Faktoren für und welche gegen eine Solarthermie-Anlage (auch als zusätzliche Raumheizung) sprechen:

Vorteile einer Sonnenkollektoren-Heizung

• Von Mai bis September kann eine durchschnittliche Solarthermie-Anlage den kompletten Wärmebedarf eines Einfamilienhauses decken
• Sonnenkollektoren sind wartungsarm und langlebig (Lebensdauer: ca. 25 Jahre)
• Hohe Effizienz: Wirkungsgrad von rund 80 Prozent
• Fördermittel erleichtern die Finanzierung
• Die Anlage ist einfach erweiterbar
• Die Funktion lässt sich über den Stromzähler problemlos überprüfen

Nachteile einer Sonnenkollektoren-Heizung

• Im Winter sinkt die Leistung der Solarthermie-Anlage und die Sonnenkollektoren decken nur noch etwa 20 Prozent des Warmwasserbedarfs eines Einfamilienhauses – bei der Raumheizung noch weniger
• Starke Standortabhängigkeit und große Schwankungen je nach Ausrichtung
• Eine weitere Heizung bleibt notwendig