Solarthermieanlage: Vom Konzept zum Anlagenbetrieb

Solarthermie-Anlagen werden typischerweise auf dem Dach oder an der Fassade eines Hauses installiert. Hier nimmt die Anlage die Sonnenwärme über Kollektoren auf, gibt diese an die Solarflüssigkeit ab, die die Wärme wiederum zum Solarthermie-Speicher z. B. im Keller des Hauses weiterleitet. Dieses Anlagenkonzept ist bei allen Solarthermie-Anlagen ähnlich. Je nach gewünschtem Anwendungsgebiet werden Solarthermie-Anlagen jedoch unterschiedlich betrieben. Hierbei unterscheidet man zwischen Einkreisanlagen und Zweikreisanlagen, Einspeicheranlagen und Zweispeicheranlagen und zwischen sogenannten High-Flow-Anlagen und Low-Flow-Anlagen.

Um Solarenergie in Form von Solarthermie nutzbar zu machen, bedarf es zuallererst natürlich eines sogenannten Solarthermie-Kollektors. Dieser nimmt die Solarwärme auf, "sammelt" diese und gibt sie an ein Trägermedium (Solarflüssigkeit) weiter. Die gängigsten Solarthermiekollektoren in Deutschland sind Flachkollektoren und Röhrenkollektoren. In südlichen Ländern mit hoher Solareinstrahlung kommen vielfach auch Thermosiphonkollektoren zum Einsatz. Daneben gibt es noch relativ einfach konzipierte Schwimmbadabsorber oder Luftkollektoren.

Hat sich die Solarflüssigkeit erwärmt, so wird diese an einen Wärmetauscher herangeführt, über den dann die Solarthermie an das Wasser in einem Solarthermie-Speicher abgegeben wird:

• Je nach Anlagenkonzept kann dies ein Brauchwasserspeicher für das Trinkwasser
• oder ein Pufferspeicher für das Heizungswasser sein.
• Bei einer kombinierten Erhitzung von Heizungs- und Trinkwasser durch Solarthermie kommen spezielle Solarspeicher wie z. B. ein Kombispeicher
• oder ein Schichtenspeicher zum Einsatz.

Neben der Solarthermie-Regelung bilden diese Wärmespeicher das "Herzstück" einer jeden Solarthermie-Anlage, da die thermohydraulische Koordination der unterschiedlichen Wärmeerzeuger in erheblichem Maße die Effizienz der Anlage bestimmt. Daher nimmt auch die Auswahl und Einbindung des Wärmespeichers einen besonderen Schwerpunkt innerhalb der Planung von Solarthermieanlagen ein.

Neben dem Solarthermie-Kollektor und dem Solarthermie-Speicher kommt der Solarregelung eine besondere Bedeutung. Diese auch als Solarstation bezeichnete Solarthermie-Komponente regelt die energieoptimale Einspeisung der Solarthermie zur Brauchwasser- und Heizungsunterstützung. Der Solarregler erkennt über Temperatursensoren wann Bedarf herrscht und steuert hierüber die Solarpumpe des Solarthermie-Kreislaufs. Daneben sorgen Sicherheitskomponenten dafür, dass kritische Temperaturzustände vermieden werden

Da Solarthermie-Anlagen immer nur einen Teil der Wärmeversorgung sicherstellen können, kommt ein zweiter Wärmeerzeuger zum Einsatz. Dies sind in der Regel Öl- oder Gasheizkessel, die insbesondere im Winter die Beheizung des Hauses sicherstellen. Interessant ist aber auch die Kombination von Solarthermie-Anlagen mit Holzheizungen wie z. B. einem Holzpelletkessel oder mit einer Wärmepumpe. Die Solarthermie-Anlage in Kombination mit regenerativen Heizungssystemen zeichnet sich durch eine hohe Klimafreundlichkeit und durch die Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern aus. Jede Kombination weist jedoch unterschiedliche Vor- und Nachteile auf, die bei der Planung einer Solarthermie-Anlage berücksichtigt werden müssen.

Die Anforderungen an die Montage von Solarthermie-Anlagen richten sich nach der Art des Daches, der baulichen Möglichkeiten zur Verlegung des Leitungssystems und nach den Platzverhältnissen im Heizungsraum. Bei der Montage von Solarthermie-Anlagen auf Schrägdächern werden die Solarthermie-Kollektoren typischerweise als Aufdachmontage oder Indachmontage installiert. Bei Flachdächern werden die Kollektoren hingegen aufgeständert. Bei der Verschaltung der Kollektoren kommt dann in der Regel das Tichelmann-System zum Einsatz. Kleine Anlagen werden dann in Reihenschaltung, größere Anlagen in Parallelschaltung hydraulisch verbunden. Abschließend folgt dann die Installation der Anschlussleitungen und die Inbetriebnahme der Kollektoren.