Solarkollektor

Was macht ein Solarkollektor und wie unterscheidet er sich vom PV-Modul?

Ein Solarkollektor sammelt die in der Sonnenstrahlung enthaltene Energie und wandelt sie in Wärme um – anders als ein Photovoltaik-Modul, das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umwandelt. Beide Technologien nutzen zwar dieselbe Energiequelle und werden häufig verwechselt, verfolgen technisch aber unterschiedliche Zwecke: Solarkollektoren gehören zur Solarthermie und liefern Wärme für Warmwasser und Heizung, PV-Module liefern elektrische Energie, die ins Hausnetz eingespeist, gespeichert oder ins öffentliche Netz eingespeist wird.

Wie funktioniert die Wärmeübertragung in einem Solarkollektor?

Solarkollektoren nehmen die Solarstrahlung als Wärme auf und geben die eingefangene Energie an ein Wärmeträgermedium ab, meist eine frostsichere Solarflüssigkeit aus einem Wasser-Frostschutz-Gemisch. Diese Flüssigkeit zirkuliert durch den Kollektor und einen Wärmetauscher, erwärmt sich bei Sonneneinstrahlung und gibt die Wärme anschließend an einen Pufferspeicher ab, der die Energie bis zum tatsächlichen Bedarf im Haus bevorratet. Auf diese Weise steht die solar erzeugte Wärme auch dann zur Verfügung, wenn gerade keine Sonne scheint, etwa am Abend oder an bewölkten Tagen.

• Flachkollektor: kompakte, verglaste Bauform, verbreitetster Kollektortyp
• Vakuumröhrenkollektor: geringere Wärmeverluste durch Vakuumdämmung; Vorteil abhängig von Temperatur und Betriebspunkt
• Pufferspeicher: bevorratet die gewonnene Wärme bis zum tatsächlichen Bedarf

Wofür wird die gewonnene Wärme konkret genutzt?

Eine Solarthermie-Anlage mit Solarkollektoren liefert in erster Linie Wärme für die Trinkwassererwärmung sowie zur Unterstützung der Raumheizung. Der solare Deckungsanteil hängt von Dimensionierung, Speicher, Gebäudestandard und Standort ab. Übliche Warmwasseranlagen können im Auslegungsbeispiel rund 60 Prozent des jährlichen Warmwasserbedarfs decken; daraus folgt keine entsprechende Deckung der Raumheizung. In den Sommermonaten kann eine ausreichend dimensionierte Anlage die Warmwasserbereitung nahezu vollständig übernehmen, während sie in der Übergangszeit und im Winter die konventionelle Heizungsanlage entlastet, ohne sie vollständig zu ersetzen.

Wann ist ein Solarkollektor für Eigentümer und Hausverwaltungen eine sinnvolle Ergänzung zur PV-Anlage?

Für Eigentümer und Hausverwaltungen, die im Zuge einer energetischen Sanierung oder eines Heizungstauschs vor der Frage stehen, wie sich der Wärmebedarf eines Gebäudes klimafreundlicher decken lässt, kann ein Solarkollektor eine sinnvolle Ergänzung zu einer PV-Anlage oder einer Wärmepumpe sein – etwa dort, wo die Dachfläche nicht vollständig für PV genutzt wird oder ein zentrales Warmwassersystem im Mehrfamilienhaus vorhanden ist. Da Solarthermie die Wärmeerzeugung direkt unterstützt statt nur Strom für eine Wärmepumpe zu liefern, kann sie insbesondere bei Gebäuden mit hohem Warmwasserbedarf, etwa größeren Wohnanlagen, wirtschaftlich attraktiv sein. Ob PV, Solarthermie oder eine Kombination aus beidem die sinnvollere Lösung ist, hängt stark von Dachfläche, Ausrichtung, vorhandener Heiztechnik und dem individuellen Wärme- und Strombedarf des Gebäudes ab und sollte im Rahmen einer Bestandsanalyse geprüft werden.

Bei der Auslegung einer Solarthermie-Anlage unterscheidet man üblicherweise zwischen einer reinen Warmwasseranlage, die vor allem die Trinkwassererwärmung übernimmt, und einer kombinierten Anlage zur Heizungsunterstützung, die zusätzlich einen Teil der Raumwärme liefert. Für die Heizungsunterstützung wird in der Regel eine größere Kollektorfläche und ein größerer Pufferspeicher benötigt, da der Wärmebedarf in den sonnenärmeren Wintermonaten am höchsten ist, während die Solarstrahlung in dieser Zeit am geringsten ausfällt. Diese saisonale Diskrepanz zwischen Wärmebedarf und Solarertrag ist einer der zentralen Auslegungsfaktoren, den Fachbetriebe bei der Dimensionierung einer Solarthermie-Anlage berücksichtigen müssen.