Das Herzstück einer Thermischen Solaranlage zur Absorption der Sonnenstrahlen sind die Solarkollektoren. Hinzu kommt ein Solarspeicher, das Wärmetransportsystem mit Solarkreispumpe und eine Steuerungs- und Regeleinheit. Wenn eine Solarthermie-Anlage zur kombinierten Warmwasser- und Heizungsunterstützung genutzt wird, ist eine entsprechend größere Kollektorfläche erforderlich. Die Heizungsunterstützung ist schwerpunktmäßig auf die Übergangszeit beschränkt, da in den Wintermonaten keine ausreichende Sonnenwärme zur Verfügung steht und größere Saisonspeicher aus Platzgründen meist nicht sinnvoll sind.

Solarkollektoren

Bei Wohngebäuden werden heute überwiegend Flach- und Vakuum-Röhrenkollektoren auf dem Dach installiert.

Die kompakten Flachkollektoren zeichnen sich durch gute Leistungswerte und eine preisgünstige Technik aus. Sie bündeln das Sonnenlicht nicht, sondern nehmen es direkt über eine äußere Glasfläche auf, das möglichst viel Sonnenenergie zur inneren Aluminium-Absorberfläche weiterleitet. Durch diese fließt in dünnen Röhren ein Wasser-Propylenglycol-Gemisch, das als Wärmeträger dient und die gewonnene Wärme zum Speicher befördert. Flachkollektoren arbeiten mit einer durchschnittlichen Temperatur von 80° Celsius. Neuere Flachkollektoren verfügen über eine Vakuum-Isolierung, die zu geringen Energieverlusten führt und somit den Wirkungsgrad steigert.

Vakuum-Röhrenkollektoren arbeiten bei effizienterer Nutzung der Strahlungsenergie mit einer Betriebstemperatur von bis zu 150° Celsius und sind typischerweise teurer als Flachkollektoren. Sie eignen sich daher sehr gut für die solare Heizungsunterstützung. Diese Kollektoren bestehen aus konzentrisch ineinander angeordneten Glasröhren, in denen sich in einem Vakuum der Absorber befindet. Dadurch wird der Wärmeverlust bei der Übertragung zur Wärmeträgerflüssigkeit im Absorber stark verringert.

Wärmespeicher

Der Solarspeicher besteht aus einem stark gedämmten Stahlbehälter, der überschüssige Wärme aufnimmt und sie über mehrere Tage speichern kann. Wird beispielsweise zur Mittagszeit mehr Wärme erzeugt als benötigt, wird diese im Wärmespeicher zwischengespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben. Dies geschieht für Warmwasser (Trinkwasserspeicher) und/oder warmes Heizungswasser (Pufferspeicher) und macht eine Solarthermie-Anlage effizienter und unabhängiger von der Sonneneinwirkung. Pufferspeicher führen zu einer deutlichen Einsparung an Heizkosten ohne auf Wohnkomfort verzichten zu müssen und verlängern darüber hinaus noch die Lebensleistung der Heizung. Die Größe des Solarspeichers hängt, wie die Kollektorfläche, von der Anzahl der Bewohner, deren Warmwasserbedarf, der Heizung und dem energetischen Zustand des Hauses ab. Ein Fachmann kann anhand dieser Faktoren berechnen, welche Fläche die Kollektoren und welches Volumen ein daran angepasster Solarspeicher haben sollte. Normalerweise ist für ein Einfamilienhaus ein Wärmespeicher von etwa 750 Litern ausreichend. Bei Inanspruchnahme einer Förderung muss beim Volumen des Wärmespeichers jedoch eine Mindestgröße eingehalten werden.

Ein neues, anschauliches Erklärvideo zum Thema Wärmespeicher wurde vom Bundesverband Solarwirtschaft im Rahmen der Kampagne „Wärmespeichern - Macht die Heizung aus!“ auf www.waermespeichern.de veröffentlich.

Wärmetransportsystem mit Solarkreispumpe

Das Wärmetransportsystem bzw. der Solarkreis einer Solarthermie-Anlage, in dem der Wärmeträger fließt, besteht aus einem Rohrsystem, der Solarkreispumpe und mehreren Sicherheitseinrichtungen. Die Rohrleitungen sollten hochwertig isoliert sein (Dämmung idealerweise doppelt so dick wie der Rohrdurchmesser). Die Solarkreispumpe, vorzugsweise als Hocheffizienzpumpe eingebaut, dient zur Umwälzung der Wärmeträgerflüssigkeit von den Solarkollektoren in den Solarspeicher und zum Zurückpumpen der abgekühlten Flüssigkeit zu den Solarkollektoren. Dabei erhält die Solarkreispumpe von der Solarregelung Impulse, wann und wie viel Wärmeträgerflüssigkeit umgewälzt werden soll.