Solarthermie: Technik

Die Sonne ist ein Wärmespender

Die Sonne ist ein WärmespenderSo wird Wasser in einem Gartenschlauch, der in der Sonne liegt, erwärmt. In einem schwarzen Schlauch stärker als in einem hellen. Dieses Grundprinzip verwendet man in der Solartechnik zur direkten Erzeugung von Wärme.

Dabei benutzt man an Stelle des Gartenschlauches, mit modernsten Herstellungsverfahren hergestellte, überaus effektive Solarkollektoren, die von einem Medium, meistens ein Wasser-Frostschutzgemisch aber auch Luft (für kontrollierte Wohnraumlüftungen) durchströmt und den Ertrag (die Wärme) in speziell dafür entwickelte sogenannte Solarspeicher transportiert.

Es gibt folgende Montagearten:

AufdachmontageSolarkollektoren, die dachparallel über der eigentlichen Dacheindeckung montiert werden (Aufdachmontage).

IndachmontageSolarkollektoren, die im Dach montiert werden und dadurch die eigentliche Dachhaut ersetzen (Indachmontage).

FlachdachmontageSolarkollektoren, die auf ebenen oder nur gering geneigten Flächen mit Hilfe einer Montagekonstruktion aufgeständert werden (Flachdachmontage).

WandmontageSolarkollektoren, die auf der Süd-Wand (bei einer Ost-West Ausrichtung des Daches) mit Hilfe einer Montagekonstruktion befestigt werden (Wandmontage).

Ein Kollektor allein ist noch keine Solaranlage

Ein Kollektor allein ist noch keine SolaranlageIm allgemeinen wird in einem Haus nur wenig Heizwärme gebraucht, wenn die Sonne scheint. Umgekehrt ist die Wärmenachfrage nachts und in der kalten Jahreszeit hoch. Das Sonnenenergieangebot und die Wärmenachfrage stimmen nur selten zeitgleich überein.

Um dies auszugleichen, benötigt man einen Speicher für die vom Kollektor gelieferte Wärmemenge. Der Kollektor und Speicher ist mit Rohrleitungen und einer Pumpe verbunden. Die Pumpe wird über Temperaturfühler geregelt. Notwendig ist auch ein Sicherheitskonzept, bestehend aus Sicherheitsventilen und einem Ausdehnungsgefäß.

Faustformel zur Bemessung der Anlagengröße

Bei einem Warmwasserverbrauch von etwa 50 Litern bei 50 Grad Celsius pro Person und Tag wird eine Kollektorfläche von 1 bis 1,5 Quadratmeter und ein Speichervolumen von 70 bis 100 Liter benötigt, um über 60% des Jahresverbrauchs mit Solarenergie zu ersetzen.

Natürlich kann man mit Sonnenenergie nicht nur warmes Brauchwasser bereiten, sondern damit auch die Wohnung beheizen, indem in der Übergangszeit die Zentrahlheizung mit Solarwärme unterstützt wird. Da hierfür aber meist nur in der kalten Jahreszeit Bedarf besteht, stimmen das Sonnenenergieangebot und die Wärmenachfrage bei der Raumheizung zeitlich nicht optimal überein.

Damit man dennoch Solarenergie für die Heizung sinnvoll nutzen kann, sind folgende Voraussetzungen notwendig:

  • Eine größere Kollektorfläche und ein großer Wärmespeicher, um die Solarwärme wenigstens über einige Tage zu konservieren.
  • Ein geringer Heizenergiebedarf des Gebäudes sowie niedrige Heizkreistemperaturen, damit die Solarenergie auf geringem Temperaturniveau eingespeist und damit möglichst optimal ausgenutzt werden kann.

Bei der Beheizung von Schwimmbädern stimmen das Sonnenenergieangebot und der Wärmebedarf zeitlich sehr gut überein. Deshalb werden Schwimmbäder zunehmend häufiger mit Solarenergie beheizt.

Je nach Anlagenart wird in Deutschland im Jahr eine nutzbare Energiemenge von 150 bis 600 kW/h pro Quadratmeter Solarkollektorfläche erzielt.

Solare DeckungsrateSolare Deckungsrate
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