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Zuerst müssen
wir definieren, was wir mit dem Wort "Solarkollektor" eigentlich meinen. Hier geht
um die thermische Nutzung von Sonnenwärme, deshalb sagt mancher auch
Sonnenkollektor. Die andere Art die Sonne zu nutzen erzeugt direkt elektrischen
Strom. Diese Kollektoren nennt man "Solarzellen" und das Verfahren heißt
allgemein Fotovoltaik. Doch dieses wird hier nicht näher betrachtet. |
| Aber auch beim thermischen Solarkollektor
gibt es verschiedene Arten. Wir halten den klassischen und einfachen thermischen
Solarkollektor für die günstigste Lösung. Der wesentlich teurere
Röhrenkollektor oder Vakuumkollektor hat zwar einen etwas höheren
Wirkungsgrad, doch das kann man kostengünstiger durch eine um etwa 10%
größere Fläche ausgleichen. |
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Wichtig ist die Ausrichtung vom Solarkollektor
möglichst nach Süden mit 45° bis 60° Neigung. Das optimiert die
solare Deckung besonders im Frühjahr und Herbst. Selbst ein senkrecht
angeordneter Solarkollektor hat Vorteile: Er gewinnt im Winter mehr Energie, weil
die Sonne in einem günstigeren Winkel auftrifft und Schnee seine Funktion
nicht beeinträchtigen kann. Im Sommer fällt außerdem der
Wärmeüberschuss geringer aus. |
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Ohne übermäßigen
Kostenaufwand für die Erstellung einer Anlage können in unserem
Klima etwa 50% der Energie der Sonne mit einem guten Solarkollektor aufgenommen
werden. Man muss aber unbedingt die Heizung einbeziehen und darf nicht nur das
warme Brauchwasser mit dem Solarkollektor erzeugen. Die Kosten liegen hierfür
ohne Montage unter 300 Euro/qm und der Staat gibt seit 2008 nun 105 Euro/qm
dazu, wenn die Heizung eingebunden wird! |
| Die dargestellten Werte für den
Wärmebedarf gelten für ein Haus nach der heute gültigen
Energie-Einspar-Verordnung mit 130 qm Wohnfläche (Heizung 9.100 kWh
+ Warmwasser 3.600 = 12.700 kWh/a). Der Solarertrag für 24 qm Fläche
beträgt bei 50 % Wirkungsgrad etwa 12.000 kWh und könnte so den
errechneten Wärmebedarf decken, wenn dieser bis zum Winter gespeichert
wird. Der Überschuss von Wärme im Sommer (blaue Linien) entspricht
etwa dem Bedarf im Winter (schwarze Linien). |
| Wir speichern den solaren Überschuss
vom Sommer im Wasser einer externen Zisterne. Das schützt den Solarkollektor
zusätzlich und vorteilhaft vor jeglicher Überrhitzung. Zur Versorgung mit
Wärme kühlen wir mit einer Wärmepumpe zuerst das Wasser der
Zisterne und erzeugen Eis, sobald das Wasser auf 0° abgekühlt ist. Im
folgenden Sommer schmilzt der solare Überschuss zuerst das Eis und
erwärmt danach das Wasser. So brauchen wir uns um den Wärmeverlust
vom Frühjahr zum Sommer keine Sorgen zu machen. Auch der Verlust vom Sommer bis
zum Herbst hält sich in engen Grenzen. |
| Heute ist es üblich für die solare
Versorgung mit Warmwasser meistens eine Solarfläche von 6 qm zu nutzen.
Doch aus der Grafik ist ersichtlich, dass der Wärmebedarf der Heizung in der
Übergangszeit und im Sommer beachtlich ist und deshalb binden wir diese mit
ein. So können mit 12 bis 18 qm Solarfläche und einem Speicher von 3.000
bis 4.000 Litern Inhalt dann etwa 40% des Wärmebedarfs durch die Sonne
gedeckt werden. Wichtig ist dabei der größere Speicher, um wenigstens
einige kältere Tage überbrücken zu können. Ein heute oft
dafür verwendeter 800-Liter-Speicher ist bereits nach wenigen Stunden leer! |
| Wollte man die gesamte benötigte
Wärme vollständig durch die Sonne abdecken, wäre durch die
zeitliche Verschiebung von Verfügbarkeit und Bedarf eine Solarfläche
von etwa 48 qm und ein Wärmespeicher mit 60 bis 80 cbm Inhalt erforderlich.
Aus Kostengründen beschränken wir uns deshalb auf eine 50 %-ige
solare Deckung und setzen für den fehlenden Rest unsere Wärmepumpe
ein. |
