Die Sonne ist unsere größte und sauberste Energiequelle. Was liegt näher, als sie für unseren häuslichen Wärme- und Warmwasser­bedarf anzuzapfen?

Sonnenenergie – Solarthermie Anlagen

Ähnlich wie dem Stirling-Motor erging es den Solarthermie-Anlagen. Schon vor zig Jahren erdacht, verschwanden die Pläne mit der beginnenden Ausbeutung fossiler Brennstoffe in den Schubladen. Die Renaissance begann zur Zeit der Ölkrise, gegenwärtig kann man aus einer Vielzahl von Varianten wählen, technisch ausgereift, sowohl solche zur Warmwasserbereitung als auch als "Kombi-Anlagen" zur gleichzeitigen Heizungsunterstützung.

Gleich, ob Nord- oder Süddeutschland, gleich, ob Osten oder Westen – die Bedingungen zum Betrieb einer Solaranlage sind überall in unseren Breiten gegeben. Sie mögen zwar hier etwas besser, dort etwas schlechter sein, Unterschiede lassen sich aber über die Dimensionierung der Kollektoren auffangen.

So gewinnt man Solarenergie

Der Kollektor ist der eigentliche Sonnenfänger. Er ist wie ein kleines Treibhaus konstruiert, allerdings hervorragend isoliert. Durch die flachen Glaskästen oder die leistungsfähigeren Vakuum-Glasröhren fließt in Kupferleitungen ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, die Sole. Bereits relativ schwache Sonneneinstrahlung reicht aus, um sie zu erwärmen. Stellt der angeschlossene Fühler im Kollektor eine höhere Temperatur als im Speicher fest, springt die Solarpumpe an. Sie befördert die aufgeheizte Flüssigkeit zum Solarspeicher im Keller, wo sie die Energie durch die Rohrwandung des Wärmetauschers hindurch an den Speicherinhalt abgibt, um dann im abgekühlten Zustand zurück zum Kollektor zu gelangen.

Als Alternative hierzu haben findige Ingenieure sich eine auf den ersten Blick primitivere Variante ausgedacht, bei der das Heizwasser direkt durch den Kollektor geschickt wird. Es treten weniger Übertragungsverluste auf und zur Not kann der alte Warmwasserspeicher genutzt werden; allerdings muss, da kein Frostschutzmittel mit im Spiel ist, die Elektronik den Kollektor bei Minusgraden entweder zuverlässig entleeren oder mit Heizwasser schützen.

Ideal ist ein nach Süden ausgerichtetes Dach, ohne Verschattung durch Berge, Nachbargebäude oder Bäume im Tages- und Jahreslauf. Darüber hinaus spielt die Dachneigung eine große Rolle. Wer die Sonne mit heizen lassen will, ist besonders im Winter auf optimale Ausnutzung der spärlicheren Strahlen angewiesen, die „Auffangflächen“ sollten daher etwas steiler stehen: mindestens 60 Grad. Die Installationsbetriebe errechnen mit Hilfe von Computerprogrammen vor Ort den zu erwartenden Solarertrag und können die Anlage exakt auf Haus und Haustechnik zuschneiden.

Schema einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung

So setzt man Solartechnik ein

Ohne Unterstützung durch eine weitere Heizquelle geht es in unserer Klimazone gewöhnlich nicht. Das kann der vorhandene Öl- oder Gaskessel sein, wesentlich effizienter aber arbeitet die Kombination aus aufeinander abgestimmten Komponenten, die Hybrid-Solarheizung aus einer Hand: Pellet- oder Gaskessel oder Wärmepumpe, Solarspeicher, Kollektoren, Leitungen, und eine schlaue Regeleinheit, die dafür sorgt, dass der Solaranteil maximal ausfällt.

Anlagen zur reinen Brauchwasserbereitung haben ihre beste Zeit im Sommer, besitzen zwischen vier und sechs Quadratmeter Kollektorfläche. Kombi-Anlagen zur Heizungsunterstützung dagegen speisen die Energie in den Heizkreis ein: Größere Kollektorflächen (auf einem Einfamilienhaus um die zwölf Quadratmeter) mit steilerer Neigung nutzen ausgiebig die Sonnenstrahlen in der Heizperiode, in Herbst, Winter und Frühling. Sie können der Hauptheizung bis zu 30 Prozent ihrer Arbeit abnehmen.

Gar zu ehrgeizig erschien vor nicht langer Zeit die Vollversorgung durch die Sonne, doch sie ist inzwischen Realität. Häuser mit einem entsprechend großen Speicher (bis zu 30.000 Liter Fassungsvermögen) benötigen lediglich noch zur Sicherheit und um der Wohnatmosphäre willen einen Kaminofen.

Verteilsystem über Flachheizkörper

Man kommt seiner Solarheizung sehr entgegen, wenn man das Verteilsystem auswechselt. Heutige Platten- oder Flachheizkörper benötigen wesentlich niedrigere Vorlauftemperaturen als die Radiatoren alter Schule. Vor allem aber sind Flächenheizungen die idealen Partner von Solarheizungen: Fußboden- und Wandheizungen verbessern erwiesenermaßen das Wohnklima und arbeiten mit circa 35 Grad Vorlauf – perfekt für die Nutzung von Sonnenenergie.

Solarspeicher für den Winter

Die Solarregelung überwacht Temperatur und Druck und verfügt über einen Wärmemengenzähler. Von ihm erfährt man, wie die Ernte heute, gestern, im letzten Monat war. Die Regelung stoppt den Kreislauf gelegentlich an heißen Tagen, an denen einfach nicht genug Wärme „abgefragt“, aber reichlich produziert wird. Diese „solaren Spitzen“, Zeiten des Überangebots, die viele ungenutzt verstreichen lassen müssen, haben den Technikern und Pionieren keine Ruhe gelassen. Ihre Lösung besteht in der Vergrößerung der Speicher, bis hin zum soge-nannten Saisonal-Speicher, der die Hitze des Sommers für den tiefsten Winter einlagert. Mit Fassungsvermögen von fünf bis fünfzehn Kubikmetern ähneln sie eher Raketenstufen und werden vor Erstellung des Daches per Kran eingelassen. Schon so einige Gebäude haben auf diese Weise solare Deckungsraten von 50 Prozent und mehr erreicht: die Hälfte des Wärmebedarfs wird von der Sonne gedeckt.

Dimensionierung der Solarkollektoren auf dem Dach

Für die Brauchwassererwärmung reichen vier bis sechs Quadratmeter Kollektorfläche auf dem Dach. Von den um bis zu 25 Prozent effektiveren, aber auch teureren Vakuumröhren-Kollektoren entsprechend weniger, denn das Vakuum isoliert besser und erhöht so den Ertrag. Der Speicher im Keller oder im Technikraum sollte zwischen 400 und 500 Liter fassen. Anders sieht die Sache im Falle der Heizungsunterstützung aus: an herkömmlichen Flachkollektoren braucht es in der Regel zwischen 12 und 15 Quadratmeter. Da die „Kombi-Anlage“ inzwischen häufiger installiert wird als die Brauchwasser-Anlage, profitiert man von der Anpassungsleistung der Hersteller, die komplette Einheiten dieser Größe kranfertig liefern.

Solaranlage für ein Einfamilienhaus

Mindestanforderungen gemäß
Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EnEW)


15 Prozent Beitrag zur Bedarfsdeckung, oder wenigstens 0,04 Quadratmeter Kollektorfläche pro Quadratmeter beheizter Wohnfläche, da der CO2-Ausstoß der Solarthermie mehr oder weniger gleich Null ist

Kosten
Anlagen zur Warmwasserbereitung sind ab 4.000 Euro erhältlich, Kombianlagen – zur Heizungsunterstützung – ab 9.000 Euro.

Planung
Ein durchschnittliches Wohnhaus braucht für die Warmwasserbereitung einen Speicher ab 400 Liter Fassungsvermögen und ca. 6 Quadratmeter Kollektorfläche, zur Heizungsunterstützung mindestens 800 Liter und 10 bis 18 Quadratmeter Kollektorfläche. Auf einem „Solarhaus 50 +“, wie es zum Beispiel vom Straubinger Sonnenhaus-Institut entworfen wird, kann das komplette Süddach Solardach sein; Ausrichtung möglichst direkt nach Süden, Neigung von um die 45 Grad, steilere Neigung bei Heizungsunterstützung, um die Wintersonne besser nutzen zu können. Dazu den ganzen Tag und das ganz Jahr über unverschattet, was man am besten schon im Zuge der Grundstückssuche, spätestens der Hausplanung bedenken sollte. Die Regeleinheit sollte unbedingt auch einen Wärmemengenzähler haben, damit man die Leis­tung überwachen kann.

Solaranlagen mit Qualität

Anlagen beziehungsweise Kollektoren sollten die Solar Keymark tragen, die die Einhaltung europaweiter Qualitätskriterien anzeigt. In Deutschland wird sie von der Zertifizierungsgesellschaft DIN CERTCO vergeben. Gemäß DIN CERTCO holen sich die Tester die Technik direkt aus dem Werk und prüfen sie auf Sicherheit, Zuverlässigkeit, Belastbarkeit und Effizienz, sowohl Kollektoren als auch Komplett-Anlagen. Auf der Website www.dincertco.de/solar-keymark_d kann man mehr über die Qualitätskriterien erfahren und Listen der zertifizierten Produkte einsehen.

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