Kostenlose Wärme vom Dach durch Röhrenkollektoren

Heizenergie ist teuer. Gleichgültig, welchen Energieträger man wählt, die Kosten für Brennstoffe sind stets ein erheblicher Posten in der Jahresplanung. Röhrenkollektoren der Solarthermie sind eine einfache, wirkungsvolle und nachhaltige Methode, die Kosten für die Heizbrennstoffe spürbar zu senken. Preiswert ist diese Lösung jedoch nur bedingt, darum ist ein genaues Kalkulieren bereits in der Planung unbedingt notwendig. 

Heizwärme durch Röhrenkollektoren - das steckt dahinter

Die Kernkomponente von Röhrenkollektoren sind, wie ihr Name schon sagt, Glasröhren. Durch diese Glasröhren führt eine weiteres Kupferrohr, durch das Wasser fließt. Diese Wasserleitung beginnt und endet am sogenannten Pufferspeicher. Dort wird die Wärme der Heizungsanlage gespeichert. Im Pufferspeicher selbst befindet sich ein Wärmetauscher, über den die Heizkörper und die Warmwasser-Armaturen in der Wohnung bei Bedarf mit Heizwasser oder Brauchwasser versorgt werden können. Das heißt also, sobald die Sonne scheint, kann die Solarthermie zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden. 

Der Speicher ist vor allem für all jene Momente vorgesehen, in denen durch eine fehlende Sonneneinstrahlung nicht genügend Heizwasser oder Warmwasser zur verfügung steht; wie zum Beispiel in den Abend- oder Nachtstunden sowie im Winter oder Herbst. Vor allem in den dunklen Jahreszeiten bietet sich deshalb eine Hybridheizung an, die neben der Solarthermie das Haus mit Wärme versorgt. 

Rotes Hausdach mit Röhrenkollektoren der Solartechnik
@ Christian | Fotolia

Aufbau von einem Röhrenkollektor im Detail

Ein Röhrenkollektor besteht aus drei Komponenten: Die Außenröhre, die Innenröhre und die Leitung für das Trägermedium. Alle drei Röhren sind ineinander verschachtelt. Die Außenröhre besteht aus Glas und lässt das Sonnenlicht passieren. Die Innenröhre besteht ebenfalls aus Glas, kann aber durch eine zusätzliche Beschichtung im Wirkungsgrad gesteigert werden. Sie wird "Kollektor" genannt, da an ihrer Stelle die Umwandlung von der Strahlungsenergie der Sonne in Wärmeenergie stattfindet.

Hochwertige Röhrenkollektoren haben zudem einen Hohlspiegel an der Unterseite, mit dem auch das an der Innenröhre vorbei strahlende Licht eingesammelt und auf den Kollektor zurück reflektiert wird. Das Trägermedium in der Kupferröhre ist zumeist Wasser, kann aber auch ein Frostschutzmittel sein. Das Medium transportiert über das weitere Rohrsystem der Anlage die thermische Energie dorthin, wo es benötigt wird. 

Wie funktionieren Röhrenkollektoren?

Das Wasser wird durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Dabei ist nicht die Sonnenwärme entscheidend, sondern die ausgesandten Lichtwellen. Die Sonne scheint auf den Röhrenkollektor und das Wasser in der Kupferleitung wird heiß. Doch dies braucht etwas Zeit. Damit die im Kupferrohr gespeicherte Wärme nicht sofort wieder von der Umgebungsluft abgekühlt wird, ist zwischen der Außenröhre und dem Kollektor ein hohes Vakuum. Dies ist das gleiche Prinzip, wie es auch beispielsweise in Thermoskannen zu finden ist.

Vakuum isoliert ein flüssiges Medium ideal gegen Wärmeverluste. Das Vakuum in einem Röhrenkollektor ist jedoch wesentlich höher, wie in einer Thermoskanne. Damit dieses Vakuum über mehrere Jahre und bei jedem Witterungseinfluss erhalten bleibt, ist eine sehr hochwertige Ausführung der Röhrenkollektoren notwendig. Dies ist die Ursache für den hohen Preis dieser praktischen Module. Einen praktischen Nebeneffekt haben die Röhrenkollektoren durch ihre hochwertige Bauweise: Sie funktionieren auch im Winter. Sobald die Sonne auf die Kollektoren scheint, wird die Flüssigkeit im Inneren erwärmt. Damit liefern die Röhrenkollektoren auch genau dann die Heizenergie, wenn sie am dringendsten benötigt wird.

Weitere Komponenten einer solarthermischen Anlage - Nicht ganz stromlos

Ganz stromlos funktioniert eine solarthermische Anlage leider nicht. Das Wasser, welches in den Röhrenkollektoren erwärmt wird, muss in Bewegung bleiben. Dazu ist eine Umwälzpumpe notwendig, die permanent Wasser aus dem Pufferspeicher in die Kollektoren und wieder zurück pumpt. Der Pufferspeicher ist ebenfalls für den Betrieb einer solarthermischen Anlage unverzichtbar. 

Röhrenkollektoren können eine Heizanlage nur unterstützen. Ersetzen können sie sie leider nicht, darum muss für ein intelligentes Heizmanagement ein Pufferspeicher installiert werden. Darüber hinaus benötigt eine solarthermische Anlage noch einige Sensoren und Regelungselektronik, um stets einwandfrei zu funktionieren.

Wie groß sollte die Fläche mit Röhrenkollektoren ausgelegt sein?

Eine solarhermische Anlage ist sehr teuer. Dennoch gilt für diese effiziente und nachhaltige Form der Energieerzeugung die Formel: Größer ist besser. Je größer eine solarthermische Anlage gewählt wird, desto mehr Energie kann sie von der Sonne einfangen und für die Heizung zur Verfügung stellen. Die Entscheidung für eine solarthermische Anlage sollte deshalb gut überlegt sein. Es ist besser, sofort mit einem größeren System einzusteigen, als ein kleineres System zu betreiben, welches kaum Nutzen bringt und das dann im Nachhinein noch aufzurüsten. 

Letztendlich bedeutet eine größere solarthermische Anlage nur, dass ein etwas größerer Pufferspeicher und mehr Röhrenkollektoren installiert werden müssen. Gerade die letzteren sind zwar die Preistreiber bei dieser Art der Energieerzeugung. Alle anderen Komponenten wie das Rohrleitungssystem, die Sensorik und die Steuerungselektronik bleiben jedoch im Vergleich zu kleineren Anlagen gleich. Auch die Mehrkosten von einem kleineren zu einem größeren Pufferspeicher fallen kaum ins Gewicht; vor allem im Hinblick auf den Nutzen. 

Mit dem Einsatz von Röhrenkollektoren Heizkosten sparen?

Letzten Endes installiert man jedoch keine Röhrenkollektoren, nur um sein Gewissen zu beruhigen, sondern weil sie Geld sparen sollen. Die Ersparnis muss idealerweise so groß sein, dass sich die Ausgaben möglichst schnell amortisieren. Der Wirkungsgrad einer solarthermischen Anlage ist jedenfalls enorm. Im Normalfall spart eine solarthermische Anlage ca. 50 % der Heizkosten. Bei überdimensionierten Anlagen kann dieser Effekt natürlich weit darüber liegen. Doch das gilt natürlich nur, solange die sonne scheint und reduziert sich vor allem in den grauen Monaten. 

Solarthermische Anlagen mit Röhrenkollektoren haben eine wirtschaftliche Lebensdauer von ca. 25 Jahren. Am effizientesten arbeiten kombinierte Systeme, welche sowohl für die Heizung wie für die Warmwasserbereitung unterstützend wirken. Sie haben ihren Kauf- und Installationspreis nach ca. 15 Jahren wieder eingespielt. Das bedeutet, dass volle zehn Jahre praktisch umsonst geheizt und geduscht werden kann. dies sind natürlich nur Richtwerte. Wie hoch die Kosten genau ausfallen und wann sich die Ausgaben wiederum rechnen, hängt von den individuellen Gegebenheiten ab. 

Heizung.de Autor Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Erneuerbare Energien sind nicht nur was für Ökofans. Die heute verfügbaren, ausgereiften solarthermischen Anlagen können enorme Einspareffekte erzielen. Das sollte jedem Hausbauer eine Überlegung wert sein.

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