Solarthermie (Sonnenwärme)

Die Strahlung der Sonne kann in Strom und in Wärme umgewandelt werden. Anlagen, die Wärme erzeugen heißen thermische Solaranlagen. Sie bestehen im Prinzip aus den nachfolgenden Komponenten und sind Gegenstand dieser Erklärung:

Wie funktionieren thermische Solaranlagen?

Sonnenkollektoren absorbieren solare Strahlung, geben die Wärme an ein Wärmeträgermedium ab. Dieses wird durch ein Rohrsystem zu einem Speicher gepumpt und erwärmt dort über einen Wärmetauscher das Wasser im Speicher und strömt abgekühlt zu den Kollektoren zurück. In Zeiten in denen die Solarwärme nicht ausreicht, wird die fehlende Wärme durch einen konventionellen Brennstoff (z.B. Biomasse, Gas oder Öl) geliefert. Unsere Anlagen werden von unseren Partnerfirmen in vorhandene Warmwassersysteme eingebunden oder mit sinnvollen Komponenten wie z. B. (größerer Warmwasserspeicher) ergänzt. Bei Neubauten ist eine Kombination aus Biomasse (Holzpellets) und Solarwärme die beste Art die Umwelt zu schonen.

Kollektoren

Der Kollektor ist das Herzstück einer Solaranlage. Es gibt unterschiedliche Arten und Bauformen für verschiedene Einsatzgebiete mit spezifischen Kosten und Leistungen. 

Flachkollektor

Alle marktgängigen Flachkollektoren ( 70% aller in Deutschland eingesetzten Systeme) bestehen aus einem Metallabsorber in einem flachen, rechteckigen Gehäuse. Es ist zur Rückseite und zu den schmalen Seiten Wärme gedämmt und an der Vorderseite, welche der Sonne zugewandt ist, mit einer transparenten Abdeckung (Spezialglas) versehen.

Vakuumröhrenkollektor

Zur Verringerung der thermischen Verluste in einem Kollektor werden Glaszylinder mit im Vakuum liegenden Rundabsorber wie Thermoskannen evakuiert. Dadurch werden Wärmeverluste durch Konvektion und Wärmeleitung verringert. Die Strahlungsverluste lassen sich durch Erzeugen eines Vakuums nicht reduzieren, da für den Transport von Strahlung kein Medium notwendig ist. Sie werden, wie auch beim Flachkollektor, durch selektive Absorberschichten niedrig gehalten. Die Wärmeverluste an die Umgebungsluft sind damit sehr stark reduziert.
Alle Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus einer Anzahl miteinander verschalteter Einzelröhren, die am Kopf durch einen Verteiler- bzw. Sammler verbunden sind, indem die gedämmten Vor- bzw. Rücklaufleitungen laufen. Am Fuß sind die Röhren auf einer Schiene mit Röhrenhalterungen befestigt. Wir unterscheiden je nach Verschaltung direkt durchströmte Röhren und Heat-pipe-Vakuumröhrenkollektoren. 

Schwimmbadabsorber

Diese preiswerten Kollektoren bestehen aus witterungs- und UV- beständigem Kunststoff ohne Gehäuse, Wärmedämmung und Glasscheibe. Deshalb ernten sie in Mitteleuropa auch ausschließlich in den Sommermonaten gute Erträge, so dass die Schwimmbadwassererwärmung für Freibäder ihr optimales Einsatzgebiet ist. 
Die SIZ-Schwimmbadabsorberplatten sind formschöner als die üblichen schwarzen Schläuche, verschmutzen nicht so schnell und sind leichter zu montieren. 

Wärmespeicher

Das Energieangebot der Sonne stimmt selten mit den Zeiten des Wärmebedarfs überein. Deshalb muss die solar erzeugte Wärme gespeichert werden. Wir unterscheiden Brauchwasserspeicher zur direkten Erwärmung von Brauchwasser sowie Kombispeicher, Pufferspeicher und Solarschichtenspeicher zur Erwärmung von Brauch- und Heizungswasser. 

Brauchwasserspeicher

Brauchwasserspeicher sind mit Trinkwasser gefüllte Stahlspeicher (Druckspeicher) mit zwei Wärmetauschern. An dem unteren Wärmetauscher wird der Solarkreis, an dem oberen die Nachheizung durch den Heizkessel angeschlossen.

Pufferspeicher

Pufferspeicher sind mit Heizungswasser gefüllte Stahlspeicher (Druckspeicher) oder drucklose Kunststoffspeicher. Die in ihnen bevorratete Wärme kann wahlweise ins Heizungssystem eingespeist (Heizungsunterstützung) oder über einen Wärmetauscher (intern oder extern) an das Trinkwasser übertragen werden.
Außerdem lassen sich diese Speicher hydraulisch mit Brauchwasserspeichern kombinieren.

Schematische Darstellung Solaranlage mit Pufferspeicher

Kombispeicher

Das Speicher in Speicher- System ist eine Kombination aus Puffer- und Brauchwasserspeicher. In einen Pufferspeicher ist im oberen, warmen Bereich ein kleinerer Brauchwasserspeicher eingebaut, dessen Oberfläche als Wärmetauscher fungiert. Er eignet sich für den Einsatz in Solaranlagen zur Warmwasserbereitung und zusätzlicher Heizungsunterstützung.

Schematische Darstellung Solaranlage mit Kombispeicher

Schichtenspeicher

Um heißes Wasser sofort nutzen zu können, ohne dass erst der ganze Speicher erwärmt werden muss, wurden für die Beladung von Speichern > 300 Liter besondere Speicherladesysteme entwickelt. Eine selbst regelnde Ladevorrichtung sorgt hierbei für eine in der Höhe variable Einleitung des erwärmten Wassers. Diese erfolgt jeweils in der Höhe, in der die Temperatur des zufließenden Wassers gleich der Speichertemperatur in dieser Schicht ist. Dadurch entstehen eine gute Temperaturschichtung innerhalb des Speichers und ein schnelles Erreichen der Nutztemperatur im oberen Speicherbereich. Aber auch eine Beladung in verschiedenen Ebenen mit einer Steuerung über Ventile wird angeboten. Schichtenspeicher gibt es als Trinkwasser- oder als Pufferspeicher. 

Schematische Darstellung Solaranlage mit Schichtenspeicher