Solarthermie – wie effizient läuft Deine Anlage?

Solarthermie heisst die Technologie, die es erlaubt mit Sonnenkollektoren warmes Wasser zu produzieren. In einem geschlossenen Kreislauf wird die Wärme vom Dach mittels einem Wasser-Glykol(Frostschutz)-Gemisch in das Haussystem gepumpt. Im Gegensatz zu Photovoltaik-Solarmodulen funktionieren sie rein thermisch (Wärmefluss) und haben keine eigene Elektronik.

Da der Wärmeertrag nur bei Sonnenschein auftritt und damit unzuverlässig ist, wird Solarthermie vor allem eingesetzt um das Brauchwarmwasser (BWW) (vor-) zu erwärmen. Normalerweise wird zur ganzjährigen Zuverlässigkeit aber eine Hauptwärmequelle benötigt. Dies könnte eine Wärmepumpe sein, vielfach werden jedoch fossile Heizbrenner (Gas, Öl) oder elektrische Heizstäbe eingesetzt, um das Warmwasser auf die gewünschten rund 60°C und höher zu erhitzen.

Energie vom eigenen Dach. Mit der Kraft der Sonne einen Teil vom eigenen Wärmebedarf zu decken spart Geld und gibt ein gutes Gewissen. Eine Solarthermie-Anlage ist also sehr sinnvoll. Jedes Grad Wärme welches man vom Dach verwenden kann, um das Frischwasser (ca. 5-12°C warm) aufzuwärmen, ist äusserst willkommen. Wenn die Sonne also eine Vorwärmung von 10°C auf 35°C (Temperaturdelta von 25 Kelvin) ermöglicht, benötigt die nachfolgende Heizung nur noch halb so viel (fossile) Energie als wenn sie das Wasser von 10°C auf 60°C (dT 50 Kelvin) aufwärmen muss.

Viele Häuser wurden in den letzten Jahren mit Solarthermie aufgerüstet. Wie kann nun aber “der Laie” feststellen, wie effizient seine Anlage funktioniert? Dafür muss erst einmal das Funktionsprinzip grob bekannt sein.

Aufbauarten möglicher Solarthermiesysteme, Quelle: www.solarnow.ch

Auf was ist bei Planung und im Betrieb zu achten?

Je nach gewünschter Anwendung (Warmwasser oder Heizung) und erwartetem Verbrauch (Einfamilien- oder Mehrfamilienhaus) wird die benötigte Grösse der Kollektoren ausgelegt und installiert.

Das Heizungssystem muss für eine Solaranlage erweitert/ausgelegt werden. Neben einem Vorerwärmerspeicher oder einem Speicher mit einem zusätzlichen innenliegenden Wärmetauscher muss auch die Steuerung auf eine effiziente Einbindung der Solarwärme programmiert werden.

Daneben muss die Heizungssteuerung natürlich auch ihre weitere Aufgaben effizient erledigen und auf den effektiven Bedarf hin optimiert werden. Abgesehen von den Sicherheitsfunktionen sind auch richtig gewählte Parameter  für die Warmwasser-Zirkulation und Sollwerte für die Heizkurven zu beachten. Hiermit lässt sich einiges an Geld einsparen, wenn die Sollwerte von einem Fachverständigen (Energieberater) überprüft und eingestellt werden.

Wichtig ist, insbesondere bei der Solarthermie, möglichen Legionellen vorzubeugen. Dies sind (für die Lungen) schädliche Bakterien, die sich im lauwarmen Wasser (22-48°C) optimal vermehren können. Ab 50°C beginnen sie abzusterben, bei 60°C sterben 90 Prozent der Bakterien innerhalb 2 Minuten ab. Bei 70°C sind alle Legionellen unmittelbar tot. Gemäss allgemeiner Handhabung reicht es (in normalen Wohngebäuden) aus, wenn einmal pro Woche der gesamte Brauchwarmwasserspeicher für eine Stunde auf ca. 65°C aufgeheizt wird. Für Altersheime oder Krankenhäuser mit anfälligeren Personen wird z.T. täglich auf 70°C durchgeladen.

Da so eine Anlage einiges an Spezialwissen erfordert, lohnt es sich eine/n Fachmann/-frau herbeizuziehen!

10 gute Gründe für Solarthermie

Die Firma Solar hoch 2 hat eine Liste von Gründen zusammengetragen, die für eine thermische Solaranlage sprechen. Für diesen Artikel wurden sie noch etwas verallgemeinert:

1. Solaranlagen erzeugen Wärme (Heizung und Warmwasser)
2. Solaranlagen sparen bares Geld vom 1. Tag an (Solaranlagen reduzieren die Heizkosten. Thermische Solaranlagen sind wirtschaftlich, geprüft, geben Sicherheit und machen unabhängig.)
3. Solaranlagen sind vielseitig (Solare Warmwasserbereitung, solare Gebäudeheizung, solare Schwimmbaderwärmung, solare Prozesswärme, solare Bauteilaktivierung, solare Kühlung)
4. Solaranlagen decken jeden Bedarf (Thermische Solaranlagen können für Neubauten, Sanierung, Renovierung, Eigenheime, Wohnbauten, Gewerbe und Industrie eingesetzt werden und bis zu 100 % vom Bedarf abdecken)
5. Solaranlagen funktionieren (Thermische Solaranlagen wandeln die Energie aus Sonne und Licht in Wärme um, auch an trüben Tagen. Auf den Solarkollektor strahlt Sonne und/oder Licht ein. Beides wird vom Absorber in Wärme umgewandelt und diese über die Rohrleitung in den Speicher transportiert. Und schon kann die selbstproduzierte Energie verwendet werden.)
6. Solaranlagen sind einfach (Abhängig von der zu verbauenden Fläche, den örtlichen Gegebenheiten und einer guten Planung sind Solaranlagen in kurzer Zeit fertig montiert und betriebsbereit)
7. Solaranlagen sind professionell (Professionelle Anbieter konzeptionieren seriös und weisen vorgängig eine Ertragssimulation. Der Ertrag ist abhängig von der Dachausrichtung. Optimal ist eine nach Süd, Süd-West oder Süd-Ost ausgerichtete Dach- oder Freifläche.)
8. Solaranlagen sind geprüft (Einige Solaranlagen liefern schon seit 25 Jahren zuverlässig Warmwasser und beheizen Gebäude. Die heutigen Solarkollektoren bieten eine hohe Sicherheit  gegen Schnee-, Hagel- und Hochlastschäden.)
9. Solaranlagen werden gefördert (Aufgrund der Umweltverträglichkeit werden Solaranlagenbetreiber durch staatliche Förderungen unterstützt. Viele Kantone und Gemeinden bieten individuelle Förderungen an.)
10. Solaranlagen sind die Lösung (für ökologisch denkende und ökonomisch rechnende Gebäudeinhaber, die möglichst emissionslos Wärme erzeugen möchten)

Alles klar, super Sache und eigentlich müsste ja auf jedem Dach solche Kollektoren installiert sein! …die Sache hat doch bestimmt einen Haken.

Sicherstellung vom korrekten Betrieb

Fachquellen geben an, das mit einer Solarthermie-Anlage gut 50 – 65 Prozent vom jährlichen Warmwasser-Bedarf gedeckt werden können.

Das mag stimmen… WENN DIE ANLAGE KORREKT FUNKTIONIERT!

Und genau dieser Punkt muss ganz klar mal in Frage gestellt werden. Manch ein Besitzer einer solarthermischen Anlage mag sich schon gefragt haben “kommt da überhaupt Wärme vom Dach?”.

Mögliche Fehlerquellen welche die Effizienz verringern oder den Betrieb verhindern, gibt es einige. Es ist zu befürchten, dass ein markanter Teil der installierten Solarthermie-Anlagen nicht oder nur schlecht funktioniert.

• Luft in der Solarleitung
• ausgedampftes Wärmeträgerflüssigkeit und damit Druckverluste
• defekte Sicherheitsgruppen
• Ausdehnungsgefäße,
• Stagnation / vercracktes Glykol
• zu große oder zu kleine Speicher
• falsche Einstellungen
• überforderte Steuerungen
• usw.

Im Folgenden wird eine ca. 15 kW-Solarthermie Neuanlage für ein Mehrfamilienhaus etwas genauer betrachtet.

Neue Anlage, kurzzeitige Freude

Ende 2016 wurde das Holzbau-Vierfamilienhaus fertiggestellt und die technischen Anlagen in Betrieb genommen. Der verantwortliche Architekt hatte leider, aufgrund mangelndem Energiebewusstsein, eine eher kleine Kollektorfläche auf der Westseite gewählt. Eine Südausrichtung wäre zwar auch möglich gewesen, aber der Architekt hatte sich aus ästhetischen Gründen dagegen entschieden und die Bauherrschaft nicht korrekt darüber in Kenntnis gesetzt. Der Ertrag wäre gemäss Berechnung auf der Südseite mindestens 10 % höher gewesen.

Für die Heizung ist ein Gaskessel eingebaut und für die Brauchwarmwasser-Erwärmung hilft der Solarkollektor mit, welcher das Frischwasser im Vorerwärmer (Solarspeicher) erwärmt. Der solare Deckungsgrad müsste um die 10-15 Prozent betragen.

Dieses Funktionsprinzip sollte sicherstellen, dass Solarwärme möglichst häufig abgegeben werden kann. Der nachfolgende Heizkessel heizt nach was immer nötig ist. Egal wie die Wärme erzeugt wird, der Nutzer merkt beim Duschen den Unterschied nicht. Um die korrekte Anlagefunktionalität zu überprüfen, hat der Energieexperte einige Messfühler platziert, die alle 5 Min. den aktuellen Temperaturwert abspeichern.