Interessante Informationen zur Solarheizung

Ein Sonnen- bzw. der Solarkollektor sammelt die im Sonnenlicht enthaltene Energie und heizt mit der „eingefangenen“ Sonnenenergie ein Übertragungsmedium (Heizwasser) auf. Dabei wird das gesamte Strahlungsspektrum des Sonnenlichtes mit hohem Wirkungsgrad ausgenutzt.

Brenn- und Hohlspiegel gab es schon in der Antike. Die Verwendung von Sonnenenergie geht auf den griechischen Mathematiker Archimedes von Syrakus (285-212 v. Chr.) zurück, der mit Hilfe von Brennspiegeln die römische Flotte in Brand setzte. Im 18. Jahrhundert erfand der Naturforscher Horace-Bénédict des Saussure die Vorläufer der heutigen Solar-Kollektoren. Er baute im 18. Jahrhundert einen einfachen Holzkasten mit schwarzem Boden- und Glasabdeckung. Mit diesem ersten Sonnenkollektor erreichte er eine Temperatur von 87° C.

Sonnenkollektoren erzielen heute bei der Verwertung der Sonnenstrahlung hohe Wirkungsgrade von ca. 60 bis 75%. Zentraler Bestandteil des Kollektors ist der Solarabsorber, der Lichtenergie in Wärme umwandelt und diese an einen durchfließenden Wärmeträger weiter gibt. Mit Hilfe des Wärmeträgers wird die Wärme aus dem Kollektor abgeführt, gespeichert oder direkt als Prozesswärme verwendet. Um die unvermeidlichen Wärmeverluste zu reduzieren, ist eine gute Wärmedämmung des Absorbers gegenüber der Umgebung notwendig. Auch in unseren Breitengraden kann Solarenergie nicht nur für die Warmwassererzeugung, sondern auch für die Produktion von Heizenergie genutzt werden. Dabei wird die Rücklauftemperatur des Heizkreises angehoben. Der Heizungsrücklauf wird durch den Solarspeicher geführt wenn dort die Temperatur höher ist. Der Heizkessel muss dann entweder gar nicht oder nur wenig nachheizen.

Ein günstiges System, das mit jedem Heizkessel kombiniert werden kann, ist ein Kombispeicher, der aus einem Heizungspufferspeicher mit integriertem Trinkwasserspeicher besteht. Die Solaranlage erwärmt das Heizungswasser in dem Pufferspeicher und gibt die Wärme an den Trinkwasserspeicher. Der Heizkessel hält den oberen Teil des Speichers auf Mindesttemperatur. So ist die Warmwasserversorgung auch dann sicher gestellt, wenn die Solarenergie nicht ausreicht. Wenn Solarwärme nicht nur Warmwasser erzeugen soll, sondern auch den Raumheizungsbedarf, sind größere Kollektoranlagen sinnvoll. Bei Standardheizungen kann sie im Jahresschnitt die Heizkosten deutlich senken. Setzt man einen Saisonwärmespeicher ein, dann ist es sogar möglich, im Sommerhalbjahr so viel Wärme zu speichern, dass ein Niedrigenergiehaus im Winter ohne fossile Zusatzheizung auskommt.

Für die Wassererwärmung muss der täglich zu erwartende Warmwasserbedarf berechnet werden. Die Anlage sollte auf ca. 60% des Energiebedarfes ausgelegt sein. Legt man die Anlage im Winter auf 105% aus, so wird im Sommer ein Überangebot erzeugt, das nicht genutzt werden kann. Man hat somit in Kollektorfläche investiert, die nur auf den Winterbedarf ausgerichtet ist. Vergrößert man den Speicher, um die gesamte umgewandelte Sonnenenergie zu speichern, entstehen höhere Wärmeverluste, da man die Wärme in Wärmespeichern nur begrenzt speichern kann. Aus ökonomischer und ökologischer Sicht ist es fast immer sinnvoll, ein Hybridsystem mit dem Sonnenkollektor als ergänzender Energiequelle zu installieren. Aus ökologischen Gründen ist ein Kessel (z.B. Holzpelletskessel) zur Verbrennung nachwachsender Brennstoffe als zweite Energiequelle sinnvoll, da keine fossilen Brennstoffe verbrannt werden.

Alternativ können Saisonspeicher eingesetzt werden, die groß genug sind, um den Überschuss im Sommer bis in den Winter zu speichern.