Röhrenkollektoren oder Flachkollektoren
Wie nutzt man Solarthermie besser?
Die Sonne liefert uns kostenlose, klimaneutrale Energie – und das im Überfluss! Warum also nicht die Solarwärme für die eigene Wärmeversorgung nutzen? Doch was ist besser, wenn es um die Nutzung der Solarthermie geht: Flachkollektoren oder die viel-beschworenen Röhrenkollektoren?
In diesem Beitrag erfahren Sie, wie moderne Sonnenkollektoren arbeiten und wann man auf welche Kollektorart setzen sollte.
Warum die Solarwärme so viel Potenzial hat
Die Sonne schickt uns jedes Jahr ein Vielfaches der Energie, die wir weltweit verbrauchen. Für Ein- und Mehrfamilienhäuser ist Solarthermie besonders interessant, da sie die Wärme der Sonne direkt in warmes Wasser oder Heizungswärme umwandelt. Wer sie geschickt einsetzt, senkt seine Heizkosten und erhöht zugleich die Energieeffizienz seines Hauses.
Hohe Energieausbeute
- Sonnenstrahlen lassen sich das ganze Jahr nutzen, auch bei bewölktem Himmel erzeugen Sonnenkollektoren Erträge.
- Ein richtig geplantes System deckt große Teile des Warmwasserbedarfs und unterstützt die Heizung bis indie kalte Jahreszeit hinein.
Geringere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
- Mit Solarthermie reduzieren Sie den Einsatz von Öl, Gas oder Pellets und damit auch Ihren CO₂-Ausstoß.
- Die Sonne verursacht keine Brennstoffkosten und entlastet langfristig Ihr Budget.
Absorberarten im Überblick
Der Absorber ist das Herzstück eines jeden Kollektors: Er wandelt einfallende Sonnenstrahlen in Wärme um und gibt diese an das Wärmeträgermedium weiter. Absorber gibt es als sog. “Flügelabsorber”, oder “Vollflächenabsorber”. Bei Vollflächenabsorbern ist die Wärmeübertragung optimal, denn hier kann die Wärme direkt auf die unter dem Metall strömende Flüssigkeit übertragen werden. Dieser Absorber sind jedoch Materialaufwändig und schwierig zu produzieren, weshalb sie nur eine geringe Verbreitung haben. Deutlich häufiger trifft man sog. “Flügelabsorber” an, bei denen Rohre mit einer Metalloberfläche verschweißt sind. Das Sonnenlicht trifft auf den Metallflügel und wird als Wärme an das durchströmte Rohr übertragen. Entscheidend für die Qualität eines Flügelabsorbers ist diese Wärmeübertragung vom Flügel auf das Rohr. Ist die Schweißnaht zu dünn oder schlecht gearbeitet, bleibt die Wärme ungenutzt auf der Metallfläche.
Wie Flügelabsorber dann in einem Kollektor verbaut werden, hat große Auswirkungen auf den Einsatzbereich des Kollektors. Grundsätzlich unterscheidet man unter anderem folgende Bauweisen:
1. Harfen- oder Registerabsorber
- Mehrere parallele Röhrchen sind unten und oben an Sammelrohre angeschlossen.
- Diagonal durchströmte Varianten (Tichelmann-Prinzip) garantieren eine gleichmäßige Erwärmung. Sonst würde der erste Absorber heißen werden als die folgenden.
- Gut geeignet für Warmwasserbereitung und unterstützende Heizsysteme.
- Hoher Wirkungsgrad, da er auch gut für niedrige Temperaturen geeignet ist.
2. Doppelharfenabsorber
- Einfache Serienschaltung von mehreren Kollektoren
- Nur zwei Anschlüsse pro Kollektor notwendig.
- Durch den geringen Durchfluss ist jedoch ein effizienter Betrieb bei niedrigen Temperaturen nicht möglich.
3. Meander- oder Serpentinenabsorber
- Eine durchgehende Rohrleitung schlängelt sich in Form einer Spirale oder Meander durch das Blech.
- Günstig zu produzieren, aber der Durchflussweg ist lang – daher meist eher auf Warmwasser als auf intensive Heizunterstützung ausgelegt.
Flachkollektor vs. Vakuumröhrenkollektor: Was ist der Unterschied?
Beim Sonnenkollektor unterscheidet man weiterhin zwischen Flach- und Röhrenkollektoren:
Flachkollektor
- Wie oben gesehen bestehen Sie meist aus einem rechteckigen, wärmegedämmtem Gehäuse mit transparentem Glasdeckel und einem Absorberblech im Inneren.
- Hohe Effizienz besonders bei niedrigen bis mittleren Temperaturniveaus (ideal für Heizung und Warmwasser).
- Preiswert herzustellen und einfacher zu installieren.
Vakuumröhrenkollektor
- Ein Flügelabsorber wird mit einer Glasröhre ummantelt und die Luft abgesaugt. Durch dieses Vakuum werden die Wärmeverluste des Kollektors reduziert.
- Vorteilhaft für die Effizienz ist die flexible Ausrichtung der Röhrenkollektoren. Wenn die Dachausrichtung nicht optimal ist, können die Röhren den schlechten Winkel durch Drehen kompensieren
- Röhren können mit Solarflüssigkeit direktdurchflutet werden, oder als sog. “Heatpipe” ihre Wärme an die Solarflüssigkeit übertragen.
Im Vergleich
- Beide Kollektortypen haben Ihre Stärken
In einem gut geplanten System kann ein standardmäßiger Flachkollektor bei niedrigen Vorlauftemperaturen nahezu genauso effizient arbeiten wie ein Vakuumröhrenkollektor.
In hohen Temperaturbereichen haben Röhrenkollektoren einen Vorteil gegenüber Flachkollektoren. Doch idealerweise vermeidet man hohe Temperaturen sowieso. Der größte Vorteil der Röhrenkollektoren ergibt sich also durch die flexible Ausrichtung.
Quelle: Solarthermie-Jahrbuch 2023 + eigene praktische Erfahrungen
Wichtige Tipps für Ihre Solarthermie-Anlage
- Ausreichende Kollektorfläche: Planen Sie die Fläche so, dass sowohl Ihr Warmwasserbedarf als auch ein Teil der Heizungsunterstützung abgedeckt wird.
- Passender Speicher: Ein präzise schichtender Heizungsspeicher ist entscheidend, um die tagsüber gewonnene Wärme möglichst effektiv und lange zu nutzen.
- Niedrige Vorlauftemperaturen: Je geringer die benötigte Vorlauftemperatur im Haus, desto effizienter kann Solarwärme genutzt werden. Flächenheizungen (oder im Notfall großzügig ausgelegte Heizkörper) helfen dabei.
- Sinnvolle Integration in das Heizsystem: Die solare Wärme sollte direkt dorthin geleitet werden, wo sie benötigt wird. Dieser effektive Einsatz der Solarthermie reduziert nochmals die Wärmeverluste.
- Fachgerechte Installation: Eine Solarthermieanlage sollte fachmännische installiert und regelmäßig überprüft werden. Nur so sind ein optimaler Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer gewährleistet.