Solarkollektor: Funktion, Bauweise, Arten

Die Technik, die sich hinter Solaranlagen verbirgt, ist ebenso simpel wie genial: Damit ein Solarkollektor Sonnenenergie auf dem Dach bündeln kann – im Fachjargon wird dies als „Absorption“ bezeichnet –, ist er mit einem speziellen Absorberblech, welches eine sogenannte selektive Beschichtung besitzt, sowie je nach Bauart mit einem Röhren- oder Plattensystem aus Kupfer ausgestattet. Zusätzlich befindet sich im Inneren des Sollartkollektors eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit bzw. eine Art Wasser-Frostschutz-Gemisch, welches sich durch einfallende Sonnenstrahlen auf bis zu 95 °C erhitzt. Aufgrund dessen, dass die beschichtete Oberfläche von Sonnenkollektoren in Schwarz gehalten ist, wird dieser Effekt deutlich beschleunigt. Wieso? Weil Schwarz im Gegensatz zu leuchtenden Objekten Licht verschluckt und somit Wärme zu speichern vermag. Eine zusätzlich Glasabdeckung sorgt außerdem dafür, dass die gebündelte Wärme im Solarkollektor nicht durch die Luft abtransportiert werden kann.

Das Wirkungsprinzips eines Solarkollektors ist also vergleichbar mit einem schwarzen, wassergefüllten Schlauch. Liegt dieser in der prallen Sonne, wird er sich innerhalb kürzester Zeit aufheizen und das Wasser darin heiß werden.

Die in dem Wasser-Frostschutz-Gemisch des Solarkollektors gesammelte Wärme wird über einen Wärmetauscher an den sogenannten Solarspeicher weitergleitet, welcher mit der Heizungsanlage des Gebäudes gekoppelt ist. Sobald das Wärmeträger-Gemisch ausgekühlt ist, wird es wieder hoch zum Solarkollektor gepumpt – der Kreislauf schließt sich. Dabei funktioniert der Solarspeicher ähnlich wie eine Batterie: Er stellt auch am Abend sowie an Tagen, an denen die Sonne weniger stark scheint, Warmwasser zum Duschen und Heizen bereit.

Auf dem Markt zwischen zwei Solarkollektor-Typen besonders stark vertreten: der Flach- und Röhrenkollektor, wobei ersterer das Modell ist, was am häufigsten verwendet wird. Nicht zuletzt deshalb, weil er im Vergleich preisgünstiger ist und viele unterschiedliche Montageoptionen zulässt. Er birgt allerdings auch einen Nachteil: Sein Wirkungsgrad kann unter Umständen bei zu starker Sonneneinstrahlung abnehmen. Ein Aspekt, der jedoch in der Regel in unseren Breitengeraden nicht allzu stark ins Gewicht fällt. Den Namen trägt er aufgrund seiner flachen Form. Bei ihm fließt die Wärmeüberträgerflüssigkeit durch Kupferrohre, die miteinander verbunden sind. Einige Modelle verfügen statt Kupferröhren aufeinander gelegte, miteinander gekoppelte Platten.

Das Besondere bei Röhrenkollektoren wiederum besteht darin, dass ihre Röhren, durch die das Wasser-Frostschutz-Gemisch fließt, direkt als Absorber dienen. Zusätzlich sind die Röhren von einem isolierenden Vakuum umgeben, was ihren Wirkungsgrad erhöht – allerdings sind sie aus diesem Grund auch deutlich teuer als Flachkollektoren. Neben den Flach- und Röhrenkollektoren gibt es auch noch Hybridkollektoren, die in Deutschland jedoch weniger vertreten sind.

Um den maximalen Nutzen aus einer thermischen Solaranlage zu erzielen, spielt die Ausrichtung der Kollektoren eine wesentliche Rolle. Idealerweise sollten diese nach Süden gerichtet sein und möglichst nicht im Schatten anderer Gebäude oder Bäume liegen. Ausrichtung und Aufstellungswinkel sollten daher immer von einem versierten Installateur bestimmt werden.