Stand der Technik: Was moderne solarthermische Anlagen heute leisten

Moderne solarthermische Anlagen erreichen unter optimalen Bedingungen Wirkungsgrade von bis zu 80 % – und damit deutlich mehr als Photovoltaikanlagen, die je nach Modultyp etwa 18 bis 22 % der eingestrahlten Sonnenenergie in Strom umwandeln. Die Nutzung erfolgt überwiegend zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung in privaten Haushalten, zunehmend aber auch in industriellen Anwendungen und in der kommunalen Wärmeversorgung.

Je nach System und Bedarf können solarthermische Anlagen zwischen 300 und über 500 kWh Wärme pro Quadratmeter Kollektorfläche und Jahr liefern. In einem typischen Einfamilienhaus können damit bis zu 60 % des jährlichen Warmwasserbedarfs gedeckt werden – bei intelligenter Systemintegration in Kombination mit Speichern auch mehr.

Zwei Kollektortypen dominieren heute den Markt: Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Beide haben sich in der Praxis bewährt, unterscheiden sich aber in Aufbau, Wirkungsgrad und Preis-Leistungs-Verhältnis.
 

Flachkollektoren robust und weit verbreitet

Flachkollektoren sind die am weitesten verbreitete Bauform. Sie bestehen aus einem von einer Wärmeträgerflüssigkeit durchströmten Absorberblech, meist in einem flachen Aluminium- oder Stahlrahmen mit Glasabdeckung. Ihre Vorteile liegen in der robusten Bauweise, den vergleichsweise günstigen Herstellungskosten und dem guten Wirkungsgrad, insbesondere bei direkter Sonneneinstrahlung und moderaten Temperaturanforderungen.

Typische Einsatzbereiche sind Ein- und Zweifamilienhäuser, Mehrfamilienhäuser mit Warmwasserbedarf sowie solar unterstützte Heizungsanlagen in bestehenden Gebäuden. Flachkollektoren liefern unter guten Bedingungen etwa 300 bis 400 kWh/m²*a nutzbare Wärme.

Vakuumröhrenkollektoren anspruchsvoller und effizienter

Technisch aufwendiger, aber effizienter sind Vakuumröhrenkollektoren. Der Absorber ist in einer luftleeren Glasröhre eingeschlossen. Das Vakuum reduziert die Wärmeverluste durch Konvektion und ermöglicht eine deutlich höhere Temperaturausbeute. Diese Kollektoren sind besonders effizient bei diffuser Einstrahlung oder niedrigen Außentemperaturen – also im Winter, bei Nordausrichtung oder niedrigem Sonnenstand.

Vakuumröhren eignen sich besonders für Anwendungen mit hohem oder konstantem Wärmebedarf wie Mehrfamilienhäuser, Hotels, Schwimmbäder oder Prozesswärme in der Industrie. Sie liefern je nach Ausführung zwischen 400 und 600 kWh/m²*a. Ihr Nachteil: höhere Investitionskosten und etwas höherer Wartungsaufwand.

Gute Systemintegration

Moderne Solarwärmeanlagen lassen sich heute flexibel in verschiedene Heizsysteme integrieren – sei es mit Pufferspeichern, Wärmepumpen oder sogar in Kombination mit saisonalen Großspeichern in Nahwärmesystemen. Die Regelungstechnik hat sich in den letzten Jahren stark verbessert: Intelligente Steuerungen passen die Wärmebereitstellung exakt an den Verbrauch an und erhöhen so die Systemeffizienz.

Auch der Trend zur industriellen Nutzung ist ungebrochen. In der Lebensmittel-, Getränke- oder Textilindustrie sind mittlerweile solarthermische Anlagen mit Kollektorflächen von mehreren tausend Quadratmetern im Einsatz. Die erzeugte Wärme ersetzt fossile Prozesswärme bis 150 °C.

Fazit

Während Flachkollektoren für den breiten Einsatz im Gebäudebereich gute Dienste leisten, bieten Vakuumröhrenkollektoren zusätzliche Effizienzreserven für schwierige Bedingungen. Wer heute in Solarthermie investiert, investiert in eine stabile, wartungsarme und klimafreundliche Wärmeversorgung – im privaten wie im industriellen Bereich.
wie im industriellen Bereich.