Kollektoren für Solaranlagen im Überblick

Der Kollektor ist als eines der primären Bauteile von Solartechnik maßgeblich für deren Effizienz und die Anschaffungskosten entscheidend. Denn er ist es, der die Sonnenstrahlen schließlich zu Wärme umwandelt. Kollektoren gibt es in verschiedenen Ausführungen. Der folgende Artikel liefert einen kompakten Überblick.

Flach- und Vakuumröhrenkollektoren sind am weitesten verbreitet

Auf deutschen Dächern finden sich vorwiegend sogenannte Flach- und Vakuumröhrenkollektoren. Diese beiden Kollektoren für Solarthermie haben den Vorteil, dass sie sehr gut gegenüber Witterung geschützt sind. Da in Deutschland bekanntlich schlechtes Wetter selbst im Frühling und Sommer nicht weit entfernt ist und die kalte Jahreszeit mit Frost und Schnee aufwartet, empfehlen sich beide Kollektoren als praktische und preisgünstige Allrounder. 

Preisgünstige Flachkollektoren für die Solarthermie 

Die Flachkollektoren kommen am häufigsten zum Einsatz. Viele Vorteile treffen bei dieser Variante aufeinander, angefangen beim sehr günstigen Preis über die robuste Konstruktion bis hin zu dem hohen Wirkungsgrad. Sie nutzen einen Absorber aus Kupfer. Dieser übergibt die erzeugte Wärme an ein Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser. Die Abdeckungen sind eben, wodurch eine zu hohe Konzentration der Sonnenstrahlen an bestimmter Stelle verhindert wird. Ein Nachteil ist jedoch, dass der Wirkungsgrad bei sehr hohen Temperaturen konsequent reduziert wird. In privaten Haushalten dürfte das aber kein nennenswertes Problem darstellen.

Solardach mit Kollektoren auf einem Einfamilienhaus reflektiert die Sonne
© Smileus / Fotolia

Vakuumröhren-Kollektoren erreichen höhere Wirkungsgrade

Röhrenkollektoren beziehungsweise Vakuumröhrenkollektoren setzen da an, wo die flachen Kollektoren erste Schwächen aufweisen. Absorbiert wird über die zahlreichen einzelnen Röhren auf der Oberfläche. Diese bestehen aus einer doppelten Außenwand, in der sich ein Vakuum befindet. Wie bei einer Thermoskanne reduziert das die Wärmeverluste auf ein Minimum und hilft, möglichst viel der gewonnenen Energie an das Heizsystem zu übertragen. Im Vergleich beider Kollektoren gewinnen Vakuumröhrenkoellektoren auf der gleichen Fläche also mehr nutzbare Wärme. Sie sind dafür auch teurer und eignen sich immer dann, wenn die Gegebenheiten vor Ort nicht optimal sind. Also dann, wenn das Dach klein, zu flach oder ungünstig ausgerichtet ist. 

Vakuumflachkollektoren verbinden Flach- und Röhrenkollektoren

Eine spezielle Bauform der Solarkollektoren sind Vakuumflachkollektoren. Diese bestehen wie konventionelle Flachkollektoren aus einem gedämmten Kasten. Dieser wird jedoch evakuiert. Das heißt: Im Innenraum befindet sich ein annäherndes Vakuum, was die Wärmeverluste der Kollektoren reduziert. Die Technik ist recht aufwendig und nicht immer zuverlässig. So kann mit der Zeit Luft in das Kollektorgehäuse eintreten und den Einspareffekt zunichtemachen. 

Luft- und Schwimmbadkollektoren  

Schwimmbadkollektoren kommen vorzugsweise in Bädern oder am Pool zum Einsatz. Sie sollen gar keine hohen Temperaturen erreichen, sondern lediglich eine niedrige konstante Temperatur bereitstellen. In der Regel wird bei diesen Solarkollektoren ein ziemlich simpler, aus Kunststoff gefertigter Absorber verbaut. Dieser ist sowohl korrosionsbeständig als auch wetterfest konstruiert. Sie sind sehr preiswert, eignen sich für anspruchsvolle Aufgaben oder für eine allgemein höhere Wärmeerzeugung aber kaum. Typisch hohe Temperaturen, die unter anderem zum Heizen der Wohnung oder des Hauses und für die Aufbereitung von Warmwasser notwendig wären, können mit diesen Kollektoren nicht erreicht werden. Zudem sind die Wärmeverluste im Winter vergleichsweise hoch. 

Luft-Kollektoren für Lüftungsanlagen

Die mit Luft arbeitenden Kollektoren weisen zu den anderen Varianten einen grundlegenden Unterschied auf. Sie erhitzen keine Flüssigkeit mithilfe der Sonnenstrahlung, sondern lediglich Luft. Erste Vorteile werden aufgrund dieser Funktionsweise bereits deutlich. Denn so haben Luftkollektoren kaum Probleme mit Rost oder einem Einfrieren der Flüssigkeit im Winter - diese ist schließlich gar nicht erst vorhanden. Aufgrund relativ preiswerter Bauteile siedelt sich auch der Anschaffungspreis für Luftkollektoren im überschaubaren Rahmen an. 

Weniger häufig werden sie aufgrund eines ganz entscheidenden Nachteils genutzt: Luft kann weniger Wärme speichern als Wasser. Folglich ist die Leistungsfähigkeit geringer. Außerdem sind Ventilatoren notwendig, um die Luft in Bewegung zu halten. Das wiederum steigert die laufenden Kosten durch den Stromverbrauch. Diese Kollektoren kommen unter anderem als Lösung in Lagerhallen oder Schwimmbädern zum Einsatz.

Zur Vollständigkeit: Hybrid-, konzentrierte und Speicher-Kollektoren

Die folgenden Kollektoren werden aus verschiedenen Gründen nur selten angewandt oder befinden sich im Falle der Hybridkollektoren noch in der Entwicklungsphase. Bei diesen Kollektoren werden Photovoltaik- und Solarthermieanlagen auf unterschiedliche Weise miteinander kombiniert, um die Fläche effizienter zu nutzen. Dieser Hybrid ist bisher aber Zukunftsmusik. Er befindet sich noch nicht in der für Verbraucher verfügbaren Massenproduktion. 

Sogenannte "konzentrierte Kollektoren" intensivieren das Sonnenlicht mithilfe von installierten Lupen und Spiegeln, um mehr Energie aus dem Sonnenlicht zu erhalten. Diese Solarkollektoren können Temperaturen von bis zu 2.000 Grad Celsius erreichen. Sie werden auf privater Ebene aufgrund ihres Preises und des Aufwands nicht genutzt. Sie kommen vereinzelt aber im industriellen Sektor zum Einsatz.

Speicherkollektoren sind Solarkollektoren, die mit einem Warmwasserspeicher verbunden sind. Im europäischen Raum kommen die Geräte durch die Anfälligkeit gegenüber Frost jedoch eher selten zum Einsatz. Sie werden eher im Süden genutzt, wo Schnee und Frost vielleicht keine Fremdwörter sind, diese aber zumindest nicht für mehrere Monate auf die Bauteile einwirken können.

Heizung.de Autor Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Im Bereich der Kollektoren für Solarthermie kommen für einen Großteil der Anwender lediglich Flach- und Vakuumröhrenkollektoren infrage. Andere Optionen sind entweder zu teuer, für private Anwendungen ungeeignet oder zu anfällig gegenüber der deutschen Witterung.

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