Kollektoren für Solaranlagen im Überblick

Der Kollektor ist als eines der primären Bauteile von Solartechnik maßgeblich für deren Effizienz und die Anschaffungskosten entscheidend. Er ist es, der die Sonnenstrahlen schließlich zu Wärme und damit im nächsten Schritt zu Energie 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. 

Wirkungsgrad wird bei sehr hohen Temperaturen konsequent reduziert

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 eine Mixtur aus Frostschutzmittel (als Wärmeträgermedium) 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

Der Wirkungsgrad eines Vakuumröhrenkollektors ist wesentlich höher

Röhrenkollektoren bzw. Vakuumröhrenkollektoren setzen da an, wo die flachen Kollektoren erste Schwächen aufweisen. Absorbiert wird über die zahlreichen einzelnen Röhren auf der Oberfläche. Darin befindet sich ein Vakuum, was wiederum ein Austreten der generierten Wärme verhindert. Der Wirkungsgrad eines Vakuumröhrenkollektors ist wesentlich höher als bei der flachen Alternative. Vor allem im Winter wird das sehr deutlich. Ideal gilt er als eine Option zum Beheizen ganzer Räume oder bei der Prozesswärme-Erzeugung. 

Als Nachteil dieses Kollektors könnte der deutlich höhere Preis gegenüber den flachen Kollektoren erachtet werden. In diesen spielt zudem ein, ob der Vakuumröhrenkollektor traditionell mit Solarflüssigkeit oder mit dem Heatpipe-Verfahren arbeitet. Letzteres erwärmt die Solarflüssigkeit über eine zweite Flüssigkeit. Zwischen dem teureren Anschaffungspreis und dem höheren Energieertrag gilt es für Verbraucher folglich abzuwiegen, wie intensiv die Solaranlage genutzt werden soll.

Luft- und Schwimmbadkollektoren  

Der Schwimmbadkollektor dürfte, getreu seines Namens, für Privatanwender weitestgehend irrelevant sein. Diese Kollektoren kommen vorzugsweise in Bädern oder am Pool zum Einsatz. Sie sollen gar keine hohen Temperaturen erreichen, sondern lediglich eine niedrige konstante Temperatur erhalten. In der Regel wird bei diesen Kollektoren 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 werden, können mit diesen Kollektoren nicht erreicht werden.

Luft kann Wärme nicht so effizient transportieren wie Flüssigkeit

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 Wärme nicht so effizient transportieren wie Flüssigkeit. Folglich ist die Effizienz stark reduziert, zumal Ventilatoren notwendig werden, 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 Hybrid-Kollektoren 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 mit Hilfe von installierten Lupen und Spiegeln, um mehr Energie aus dem Sonnenlicht zu erhalten. Diese Kollektoren 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, wenn die Sonne eine besonders hohe Wärme erreichen muss.

Speicherkollektoren sind im deutschen Raum ungeeignet, denn sie sind enorm anfällig gegenüber Frost, weshalb sie kaum einen Winter zuverlässig überleben können. Sie werden eher im Süden genutzt, wo Schnee und Frost vielleicht keine Fremdwörter sind, diese aber zumindest nicht für mehrere Monate auf die Kollektoren 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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