Solarthermie im Winter - funktioniert das?

Eine Solarthermieanlage fängt das Licht der Sonne ein und wandelt es in thermische Energie um. Diese können Sie zur Warmwassergewinnung und/oder zum Heizen einsetzen. Die Frage ist: Lässt sich Solarthermie auch im Winter nutzen? Schließlich sind die Tage dann deutlich kürzer und kälter. Hier erhalten Sie die Antwort und erfahren außerdem, wie Sie den Solarthermie-Wirkungsgrad im Winter verbessern können.

Wie funktioniert Solarthermie im Winter?

Ob Flach- oder Röhrenkollektoren: Solarthermieanlagen funktionieren immer nach demselben Prinzip. Die Energie der Sonnenstrahlung gelangt über das Solarglas zum Absorber. Dieser gibt die Wärme an einen flüssigen Wärmeträger ab, der sie zum im Speicher befindlichen Wärmetauscher weiterleitet. Dort wird die Wärmeenergie auf das Heiz- und/oder Trinkwasser übertragen.

Da die Leistung einer Solarthermieanlage von der Intensität der Sonnenstrahlen abhängt, ist der Solarthermie-Ertrag im Winter deutlich geringer als im Sommer. Insbesondere an trüben Wintertagen und bei Schneefall reicht die Sonnenenergie in aller Regel nicht aus, um ausschließlich mit Solarthermie über den Winter zu kommen.

Wie effizient arbeitet Solarthermie im Winter?

Im Durchschnitt verringert sich der Wirkungsgrad in der kalten Jahreszeit auf etwa 20 bis 30 Prozent der maximal möglichen Leistung. Dadurch unterliegt das Heizen mit Solar im Winter gewissen Einschränkungen.

In mittelmäßig gedämmten Gebäuden kann Solarthermie im Winter nur noch rund ein Fünftel des Gesamtwärmebedarfs decken. Deshalb werden die Anlagen in älteren Häusern vorwiegend dazu eingesetzt, die Hauptheizung von der Warmwasserbereitung zu entlasten. Das lohnt sich durchaus, da der zentrale Wärmeerzeuger während des Sommers ausgeschaltet bleiben kann. Eine sinnvolle Heizungsunterstützung ist die Solarthermie nur, wenn die Vorlauftemperatur im Winter relativ niedrig sein darf.

Auch in Energieeffizienzhäusern lässt sich der Bedarf an Heiz- und Warmwasser solar im Winter bislang maximal zu 60 Prozent decken. Deshalb werden solarthermische Anlagen in solchen Gebäuden meist mit klein dimensionierten Pelletheizungen oder wasserführenden Öfen kombiniert.

Wie lässt sich bei Solarthermie im Winter die Leistung verbessern?

Damit eine thermische Solaranlage möglichst viel Wärme gewinnt, ist eine optimale Auslegung wichtig. Von größter Bedeutung ist dabei die Ausrichtung der Kollektoren. Zeigen sie direkt nach Süden, fangen sie fast den ganzen Tag über Sonnenstrahlen ein. Je mehr sie nach Osten oder Westen abweichen, desto geringer ist der Ertrag.

Ähnliches gilt für die Neigung. In den Sommermonaten scheint die Sonne von hoch oben herab. Dann fangen relativ flach liegende Kollektoren die meiste Sonnenwärme ein. Steht im Winter die Sonne deutlich tiefer am Himmel, bieten aufrecht montierte Kollektoren die höchsten Erträge. Ebenfalls wichtig: Nur saubere Kollektoren liefern viel Wärme. Deshalb sollten Sie Ihre Solarthermie Anlage regelmäßig reinigen lassen.

Über folgende Maßnahmen lässt sich bei Solarthermie die Vorlauftemperatur im Winter maximieren:

  • Solarmodule möglichst direkt nach Süden ausrichten, um auch bei wenigen Sonnenstunden eine gute Lichtausbeute sicherzustellen,
  • Solarmodule steil aufstellen, um die Strahlen der niedrig stehenden Sonne ohne starke Reflexionen einzufangen,
  • Oberfläche sauber halten, damit viel Licht zum im Inneren befindlichen Absorber gelangt.

 

Besonders gut eignen sich Vakuum-Röhrenkollektoren für das Heizen mit Solarthermie im Winter. Diese können das Sonnenlicht von allen Seiten absorbieren und dadurch diffuses Streulicht besser nutzen. Außerdem geht dank effizienter Dämmung weniger Wärme verloren, was Vorteile für das Heizen mit Solar im Winter mit sich bringt.

Auch über eine größere Kollektorfläche erreichen Sie höhere Erträge bei der Solarthermie im Winter. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die Solarthermie damit im Sommer deutlich zu viel Wärme produziert. Das könnte zu einer Überhitzung des Kreislaufs und zu Schäden an den Kollektoren führen.

Solarthermie im Winter: Wie kommen die Anlagen mit Kälte und Schnee zurecht?

Die größte Herausforderung für die Solarthermie im Winter ist die Temperatur. Bei Frost könnte die Solarflüssigkeit in den Rohren gefrieren und Schäden verursachen. Um das zu vermeiden, verwenden die meisten Solarthermie-Hersteller ein Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel (Glykol) als Solarflüssigkeit. Deren Gefrierpunkt lässt sich so niedrig einstellen, dass für die Solarthermie durch die Temperatur im Winter keine Gefahr besteht.

Einige Anlagen sind so ausgelegt, dass sie ihre Leitungen automatisch entleeren, wenn sie nicht in Betrieb sind (Drainback-Systeme). Erst bei erneuter Aktivierung pumpen sie die Solarflüssigkeit in den Kreislauf zurück. Somit verkraftet die Solarthermie die Temperatur im Winter besser und friert nicht ein. Zum Teil ist es auch möglich, die Kollektoren bei Frostgefahr mit Warmwasser aus dem Pufferspeicher zu betreiben.

Ein weiteres Konzept besteht darin, warmes Wasser mit dem Heizkessel zu erzeugen und dieses anschließend in die Solaranlage zu pumpen (druckerhaltende Solarthermie-Systeme). Diese Methode zum Schutz der Solarthermie-Heizung im Winter ist jedoch aufgrund ihrer schlechten Energieeffizienz umstritten.

Schnee ist für die Solarthermie im Winter der Erfahrung gemäß ein wesentlich kleineres Problem als die Temperatur. Über das Jahr gerechnet, mindert er den Ertrag zwar geringfügig, diese Verluste werden jedoch bereits bei der Auslegung der Anlage berücksichtigt. Spätestens beim nächsten Sonnenschein verschwindet die weiße Pracht von allein. Bei extremem Schneefall kann es aber sinnvoll sein, den Schnee auf der Kollektorfläche zu beseitigen.

Heizen mit Solar im Winter senkt Brennstoffkosten

Grundsätzlich gibt es bei Solarthermie im Winter die gleiche Erfahrung wie bei anderen Heizungen: Je besser Sie die Energie speichern und umso weniger Wärmeverluste auftreten, desto besser kann die Solarthermie Ihre Heizung im Winter unterstützen. Auch wenn alleiniges Heizen mit Solar im Winter in unseren Breiten kaum möglich ist, reicht die Sonnenwärme allemal aus, um Ihr Heizsystem zu entlasten und die Heizkosten zu senken.

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