Thermal solar sytems

Wie funktioniert ein thermischer Solarkollektor?

Ein thermischer Solarkollektor hat die Aufgabe, die von der Sonne kostenlos zur Verfügung gestellte Lichtleistung aufzunehmen, in Wärme umzuwandeln, und möglichst viel dieser Energie als Nutzleistung für Warmwasser oder zur Heizungsunterstützung bereitzustellen (Energieumwandlungsanlage). Die Strahlungsleistung der Sonne ist demzufolge einer der Hauptfaktoren zur Berechnung der Leistung eines Solarkollektors. Je senkrechter die Sonne auf die Kollektoren scheint, desto höher ist der Ertrag.
Die Leistungsaufnahme erfolgt am sogenannten Solarabsorber, einer dunklen, beschichteten Oberfläche, die möglichst viel Energie aufnimmt und nur einen geringen Teil davon als Wärmestrahlung wieder abgibt. Die lichtdurchlässige Solarverglasung schützt das Innere der Kollektoren vor Regen und anderen schädlichen Einflüssen und verringert gleichzeitig die Wärmeaabstrahlung nach oben. Als Wärmeisolation wird je nach Bauart entweder Minderalwolle oder Vakuum verwendet. Dies soll ebenfalls eine Wärmeabstrahlung vom Kollektor verringern, um möglichst viel der gewonnenen, kostenlosen Energie an das System abgeben zu können. Aus diese Faktoren ergibt sich dann der sogenannte Kollektorwirkungsgrad. Die Abbildung "Energiegewinnung im Sonnenkollektor durch Umwandlung der Sonnenstrahlen in nutzbare Wärme" (siehe unten) zeigt die verschiedenen Abläufe und Prozesse am und im Kollektor.

Da die Sonne je nach Tages- und Jahreszeit in unterschiedlichem Winkel und auch mit unterschiedlicher Stärke auf die Solarkollektoren scheint, ist die Strahlungsleistung, die auf den Kollektor trifft, nicht immer gleich. Auch aufgrund verschiedener Witterungsfaktoren wie Wolken, Nebel oder Wind ist die tatsächliche Kollektorleistung sehr unterschiedlich. All diese Umstände sollten bei der Planung der Solarthermieanlage berücksichtigt werden, beispielsweise durch Optimierung des Sonneneinstrahlungswinkels durch geeignete Aufständerungen, was gerade speziell für Anlagen zur Heizungsunterstützung in den Übergangszeiten sehr wichtig ist, da hier der Tag noch viel Sonnenstunden hat und die Nächte kalt sein können.

Wie kommt die Wärme vom Kollektor in das Heizungssystem?

Die im Kollektor gewonnene Energie wird durch Wärmeübertragung an das Rohrsystem bzw. die Flüssigkeit in den Rohren übertragen. Nun wird die Solarkreispumpe eingeschaltet. Die Solarflüssigkeit zirkuliert und die Wärne wird durch die Wärmetauscher im Warmwasser- oder Pufferspeicher an diese übertragen. Von dort steht die Energie bereits für das Heizungssystem oder die Warmwasserverbraucher zum Abruf bereit. Für die Integration der Speichertechnik in das Heizungssystem gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispiele hierzu finden Sie in unseren Hydraulikvarianten.