Wie funktioniert eine Solarthermie-Anlage?
Eine Solarthermie-Anlage ist genau wie die Photovoltaik-Anlage eine Solaranlage und nutzt die natürliche Energie der Sonne. Die Solarthermie besitzt eine relativ einfache Funktionsweise und lässt sich problemlos mit fast jedem Heizkessel kombinieren. Bei einer solchen Solaranlage spielt nicht die Strahlung, sondern die Wärme der Sonne die wichtigste Rolle. Die Solarthermie ähnelt vom Funktionsprinzip her einem Gartenschlauch, der in der prallen Sonne liegt. Durch die Wärme der Sonne heizt sich das Wasser in Gartenschlauch auf. Bei den Solarthermie-Anlagen kommen spezielle Sonnenkollektoren zum Einsatz und diese werden auf dem Hausdach befestigt. Die Sonnenwärme wird auf dem Hausdach von den Kollektoren absorbiert. In diesen befindet sich ein spezielles Wasser-Frostschutz-Gemisch und dieses heizt sich durch die Sonnenwärme auf bis zu 95 °C auf. Über einen Wärmetauscher wird die absorbierte Wärme direkt in einen Solarspeicher geleitet. Dieser fungiert als eine Art Pufferspeicher. Hat sich das Wasser-Frostschutz-Gemisch abgekühlt, dann wird es wieder in den Solarkollektor gepumpt und der ganze Vorgang wiederholt sich.
Die Solaranlage eignet sich sowohl zu Heizzwecken als auch zur Warmwassergewinnung für Schwimmbecken oder sanitäre Anlagen. Generell haben die Nutzer die Wahl zwischen einer monovalenten und einer bivalenten Solarthermie-Anlage. Monovalente Anlagen eigenen sich ausschließlich für die Brauchwassererwärmung, während bivalente Solar-Anlagen sich zusätzlich noch zur Heizungsunterstützung eignen. Eine Solarthermie-Anlage besteht aus mehreren Komponenten. Die Sonnenkollektoren, die auf dem Hausdach befestigt werden, sind das Herzstück jeder Solaranlage. Zum Einsatz kommen normalerweise Kollektoren in der Flachröhren-Bauweise oder in einer Vakuumröhren-Bauweise. Bei einer Warmwasser-Solaranlage besitzen die Kollektoren in der Regel eine Fläche von 3 bis 7 Quadratmeter. Wird die Solarthermie-Anlage zur Heizungsunterstützung verwendet, dann haben die Kollektoren eine Fläche von 7 bis 15 Quadratmeter. Der maximal mögliche Solarertrag hängt aber nicht nur von den Solarkollektoren, sondern auch von der Dachausrichtung und der Dachneigung ab.
Der Solarregler ist eine zentrale Steuerungseinheit und sozusagen das Gehirn jeder Solar-Anlage. Der Regler erkennt automatisch, ob der Speicher voll geladen ist oder nicht und setzt nach Notwendigkeit die Solarpumpe in Gang. In diesem Fall wird die Wärme vom Hausdach in den Speicher transportiert. Sobald der Wärmebedarf gedeckt ist, schaltet der Regler die Wärmepumpe wieder aus. Der Solarregler kann auch weitere Zusatzfunktionen, wie zum Beispiel eine Drehzahlregelung, eine Urlaubsschaltung oder auch eine Legionellenschaltung übernehmen. Gelegentlich werden die Komponenten des Solarreglers, die Pumpe und auch weitere Komponente in einer Solarstation zusammengefasst. Der Wärmetauscher kann sich entweder im oder am Solarspeicher befinden. Dieser Speicher ist das zentrale Element jeder Solarthermie-Anlage. Normalerweise stellt eine thermische Solaranlage Wärme immer nur dann bereit, wenn sie gerade nicht benötigt wird. Aus diesem Grund muss die Wärme unbedingt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sie gebraucht wird, zwischengelagert werden.
Der Solarspeicher muss ausreichend dimensioniert ausfallen, damit auch für einen bewegten Tag ausreichend Wärme vorhanden ist. Das Hauptheizsystem ist in der Regel direkt an den Solarspeicher angebunden. Dieses System ist bei jeder thermischen Solaranlage vonnöten. Eine Solarthermie-Anlage arbeitet in den wärmeren Sommermonaten am effektivsten. Leider wird die Wärme zu dieser Zeit am wenigsten benötigt. In den kälter Wintermonaten kann eine thermische Solaranlage in der Regel nur einen geringen Teil vom Energiebedarf decken. Aus diesem Grund muss ein klassischer Heizkessel einspringen und die Hauptlast in der kälteren Zeit übernehmen. Ist die Solarthermie-Anlage optimal dimensioniert, dann lässt sich mit der Sonnenenergie rund 50 bis 65 Prozent des gesamten Warmwasserbedarfs eines Haushalts im Jahr decken.