Inhalt des Artikels
- Wie funktioniert Solarthermie im Winter?
- Der Wirkungsgrad von Solarthermie im Winter
- Heizen mit Solarthermie im Winter: So optimieren Sie die Nutzung
- Zusatzheizung im Winter benötigt?
- Weitere Probleme & mögliche Alternativen bei Solarthermie im Winter?
- Die Rolle des Speichers für Solarthermie im Winter
- Fazit
- Häufig gestellte Fragen
- Welche Temperaturen erreichen Solarkollektoren im Winter?
- Wie warm wird das Wasser mit Solarthermie?
- Wann schaltet Solarthermie ab?
- Kann eine Solarthermie Anlage einfrieren?
- Was bringen Flachkollektoren im Winter?
- Was bringen Röhrenkollektoren im Winter?
- Wie viel Solarkollektoren braucht man für Warmwasser?
- Was ist im Winter besser Solarthermie oder Photovoltaik?
- Funktioniert ein Solarwarmwasserbetreiber im Winter?
- Wie viel Heizkosten spart man mit Solarthermie?
Inhalt
Die Solarthermie erreicht im Sommer Höchstleistungen und trägt wesentlich zur Reduzierung der Heizkosten bei. Im Winter hingegen sind die Leistungen der Solarthermieanlage geringer, da die Sonneneinstrahlung schwächer ist und die Tage kürzer sind. Dennoch kann sie auch in den kälteren Monaten einen Beitrag zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung leisten. Wie können Solarthermieanlagen im Winter optimiert werden? Welche Leistungen erzielen sie? Was gibt es sonst noch zu beachten? Das erfahren Sie jetzt in diesem Beitrag.
Wie funktioniert Solarthermie im Winter?
Zunächst kurz einmal: Wie funktioniert Solarthermie generell? Solarthermie nutzt die Energie der Sonne, um Wärme zu erzeugen. Dabei kommen Kollektoren zum Einsatz, die auf dem Dach oder an anderer geeigneter Stelle installiert werden.
Diese Kollektoren absorbieren Sonnenstrahlen und wandeln sie in Wärme um, die dann in einen Wärmespeicher geleitet wird. Dort kann sie zur Erwärmung von Wasser für den Haushalt oder zur Unterstützung der Heizung genutzt werden.
Im Winter funktioniert die Solarthermie weniger effizient, aus mehreren Gründen:
- Geringere Sonneneinstrahlung: Die Tage sind im Winter kürzer, und die Sonnenstrahlen stehen flacher, was zu einer insgesamt geringeren Sonneneinstrahlung führt.
- Veränderung der Sonnenbahn: Die Sonne steht im Winter niedriger am Himmel und hat einen flacheren Einfallswinkel. Dadurch treffen die Sonnenstrahlen weniger direkt auf die Kollektoren und liefern weniger Energie.
- Häufigere Bewölkung: In vielen Regionen ist der Winter von einer höheren Bewölkungsdichte gekennzeichnet, was die Menge an verfügbarem Sonnenlicht reduziert.
- Verschlechterte Kollektorbedingungen: Im Winter können die Kollektoren durch Schnee, Eis oder Frost bedeckt sein, was ihre Leistung weiter beeinträchtigt.
Der Wirkungsgrad von Solarthermie im Winter
Der Wirkungsgrad von Solarthermieanlagen im Winter kann je nach den oben genannten Faktoren variieren, aber typischerweise liegt er etwa 20% – 40% niedriger als im Sommer. Wie Sie die Solarthermie für den Winter optimieren können, zeigen wir im folgenden Abschnitt:
Heizen mit Solarthermie im Winter: So optimieren Sie die Nutzung
Die Basis
In der Solarthermie dient ein geeigneter Frostschutz als Basis, um die Anlage im Winter vor Schäden durch gefrierende Temperaturen zu schützen. Dieser Frostschutz verhindert, dass das in den Kollektoren zirkulierende Wasser bei niedrigen Temperaturen einfriert und so die Leistung der Solarthermieanlage beeinträchtigt oder Schäden verursacht.
Typische Frostschutzmittel umfassen Glykole oder spezielle Salzlösungen. Die Konzentration des Frostschutzmittels muss entsprechend den lokalen Klimabedingungen sorgfältig eingestellt werden, um eine ausreichende Frostbeständigkeit zu gewährleisten, ohne die Leistung der Solarthermieanlage zu beeinträchtigen.
Eine regelmäßige Wartung und Überprüfung des Frostschutzsystems ist ebenfalls wichtig, um sicherzustellen, dass es ordnungsgemäß funktioniert und die Anlage vor Frostschäden schützt.
Alle weiteren Maßnahmen zur Optimierung, die über den Frostschutz hinausgehen, betrachten wir jetzt:
1. Neigung der Kollektorfläche optimieren
Im Winter ist es ratsam, die Kollektorfläche etwas steiler zu neigen, etwa auf 70 Grad, um die tiefer stehende Sonne besser einfangen zu können. Dadurch kann mehr Sonnenenergie absorbiert werden, was zu einem höheren Wärmeertrag führt.
2. Einsatz von Röhrenkollektoren
Die Verwendung von Röhrenkollektoren bietet im Winter oft höhere Wirkungsgrade als Flachkollektoren. Ihre Bauweise ermöglicht es ihnen, auch bei diffuser Sonneneinstrahlung effizient Wärme aufzunehmen. Dies macht sie besonders geeignet für den Einsatz in den kälteren Monaten.
3. Entfernen von Schnee
Um sicherzustellen, dass die Sonnenstrahlen die Absorber erreichen können, sollten Sie regelmäßig Schnee von den Solarkollektoren entfernen. Dadurch wird die Effizienz Ihrer Anlage verbessert und der solare Ertrag optimiert.
4. Installation eines großen Pufferspeichers
Die Installation eines großen Pufferspeichers ermöglicht es, überschüssige Solarenergie zu speichern, insbesondere während längerer sonniger Perioden im Winter. Ein größerer Speicher kann helfen, die erzeugte Energie länger zu nutzen und den Eigenverbrauch zu erhöhen.
5. Reduzierung des Warmwasserverbrauchs
Die Reduzierung des Warmwasserverbrauchs im Winter kann dazu beitragen, mehr von dem solaren Ertrag zu nutzen. Indem Sie bewusster mit der Warmwassernutzung umgehen, können Sie sicherstellen, dass die gespeicherte Solarenergie effektiv genutzt wird.
Zusatzheizung im Winter benötigt?
Die Solarthermie ist zwar eine nachhaltige und effiziente Methode zur Wärmeerzeugung, die jedoch in den Wintermonaten meist schlichtweg nicht ausreicht, um den gesamten Wärmebedarf zu decken.
Aus diesem Grund werden häufig Zusatzheizungen benötigt, um die Solarwärme zu ergänzen. Typische Zusatzheizungen sind Pelletheizungen, Gasheizungen oder wasserführende Öfen. Diese können je nach Bedarf eingesetzt werden, um den Wärmebedarf an kalten Tagen oder in Zeiten geringerer Sonneneinstrahlung zu decken.
Die Kombination von Solarthermie mit Zusatzheizungen ermöglicht eine zuverlässige und kontinuierliche Wärmeversorgung über das gesamte Jahr hinweg, selbst wenn die Solaranlage nicht ihre maximale Leistung erbringt.
Lesetipp: In diesem Artikel erfahren Sie, wie ein amerikanischer Bauer seine Solarenergie im Winter effizient nutzt und allen Kritikern trotzt.
Was aber, wenn Sie weitere Möglichkeiten suchen, die nicht unbedingt auf Zusatzheizungen angewiesen sind? Dazu mehr im nächsten Abschnitt:
Weitere Probleme & mögliche Alternativen bei Solarthermie im Winter?
Wie bereits erwähnt: Die Solarthermie allein kann den Wärmebedarf im Winter oft nicht decken, was den Einsatz zusätzlicher Heizsysteme erforderlich macht. Dies kann zu höheren Kosten und Komplexität führen, insbesondere wenn die Solarthermie mit traditionellen Heizsystemen kombiniert wird.
Eine mögliche Lösung besteht darin, die Solarthermie mit anderen erneuerbaren Technologien wie Wärmepumpen zu kombinieren, um eine umfassende und effiziente Lösung für die Wärmeversorgung zu schaffen. Wärmepumpen nutzen Umweltwärme aus der Luft, dem Wasser oder dem Erdreich, um Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung zu erzeugen.
Im Vergleich zur Solarthermie sind Wärmepumpen oft besser in der Lage, den Wärmebedarf eines Gebäudes allein zu decken, insbesondere in den Wintermonaten. Sie können auch in Kombination mit Photovoltaikanlagen betrieben werden, um den eigenen Strombedarf zu decken und somit die Gesamteffizienz des Systems zu verbessern.
Anmerkung: Diese eben genannten Punkte sprechen nicht gegen die Nutzung der Solarthermie im Winter, die immer noch einen merklichen Teil der benötigten Wärmeenergie erzeugen kann. Sie bieten lediglich Ergänzungen und Alternativen, die für sich alleine oder als Kombination mit Solarthermie genutzt werden können.
Die Rolle des Speichers für Solarthermie im Winter
Ein zentraler Bestandteil einer Solarthermieanlage ist der Speicher. Der Speicher erfüllt mehrere wichtige Funktionen: Er kann die gewonnene Wärme für eine begrenzte Zeit speichern und somit die Wärmeerzeugung vom aktuellen Wärmebedarf entkoppeln.
Dies ermöglicht es, die Solarwärme auch dann zu nutzen, wenn die Sonneneinstrahlung gering ist oder die Wärme nicht sofort benötigt wird. Darüber hinaus dient der Speicher als Bindeglied zwischen der Solaranlage und der Haupt- oder Zusatzheizung. Er ermöglicht es, die Solarwärme effizient in das Heizsystem des Gebäudes einzuspeisen und somit den Anteil erneuerbarer Energien am Wärmebedarf zu erhöhen.
Moderne Speicherlösungen zeichnen sich durch ein großes Fassungsvermögen und eine verlustarme Speicherung der Wärme aus, was eine effiziente Nutzung der Solarthermie ermöglicht und auch deren Nutzung im Winter optimiert.
Fazit
Solarthermie kann auch im Winter eine wichtige Rolle bei der Wärmeversorung von Gebäuden spielen, allerdings verbunden mit Einschränkungen im Vergleich zum Sommer. Die geringere Sonneneinstrahlung, kürzere Tage und schlechtere Witterungsbedingungen beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit von Solarthermieanlagen in den Wintermonaten.
Dennoch können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, um die Effizienz der Anlagen zu optimieren, wie die Neigung der Kollektorflächen anzupassen, den Einsatz von Röhrenkollektoren zu erwägen und regelmäßig Schnee von den Solarkollektoren zu entfernen.
Die Kombination von Solarthermie mit anderen erneuerbaren Technologien wie Wärmepumpen oder Biomasseheizungen bietet eine umfassende Lösung für die ganzjährige Wärmeversorgung von Gebäuden. Diese Technologien können dazu beitragen, den Wärmebedarf effizienter zu decken und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren.
Insgesamt bleibt Solarthermie eine nachhaltige und effiziente Methode zur Wärmeerzeugung, die auch im Winter einen wertvollen Beitrag zur Energieversorgung leisten kann, wenn sie richtig dimensioniert, installiert und gewartet wird.
Häufig gestellte Fragen
Welche Temperaturen erreichen Solarkollektoren im Winter?
Solarkollektoren in Deutschland erreichen im Winter typischerweise Temperaturen zwischen 30°C und 60°C. Diese Spannbreite hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Intensität der Sonneneinstrahlung, die Ausrichtung und Neigung der Kollektoren, die Umgebungstemperatur und die Qualität der Kollektoren. In sonnenreichen Regionen und bei optimalen Bedingungen können die Temperaturen sogar höher sein, während sie an bewölkten Tagen oder bei ungünstiger Ausrichtung niedriger ausfallen können.
Wie warm wird das Wasser mit Solarthermie?
Mit Solarthermie können Wasserspeicher in der Regel Temperaturen zwischen 40°C und 60°C erreichen. Die tatsächliche Temperatur hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Intensität der Sonneneinstrahlung, die Ausrichtung und Neigung der Solarkollektoren, die Größe des Solarsystems und die Effizienz der Wärmeübertragung. In manchen Fällen können die Temperaturen sogar noch höher liegen, besonders wenn das System gut dimensioniert und optimiert ist.
Wann schaltet Solarthermie ab?
Solarthermieanlagen sind in der Regel mit einem Temperatursensor ausgestattet, der die Temperatur des Wärmeträgermediums im Kollektor misst. Wenn diese Temperatur einen bestimmten Schwellenwert erreicht, schaltet sich die Solarthermieanlage automatisch ab, um eine Überhitzung zu vermeiden. Die genaue Temperatur, bei der die Anlage abschaltet, kann je nach Hersteller und Modell variieren, liegt aber oft zwischen 70°C und 90°C. Wenn die Temperatur des Wärmeträgermediums wieder unter einen bestimmten Wert fällt, wird die Anlage normalerweise automatisch wieder eingeschaltet, um die Sonnenenergie weiter zu nutzen.
Kann eine Solarthermie Anlage einfrieren?
Ja, eine Solarthermieanlage kann einfrieren, insbesondere wenn das Wärmeträgermedium im Kollektor nicht ausreichend geschützt ist und die Temperaturen unter den Gefrierpunkt fallen. Dies kann zu Schäden an den Rohren und der gesamten Anlage führen. Daher ist es wichtig, dass Solarthermieanlagen über einen Frostschutzmechanismus verfügen, der das Einfrieren des Wassers oder anderer Wärmeträger verhindert. Dies geschieht in der Regel durch das Zirkulieren einer Frostschutzflüssigkeit im System oder durch automatische Entleerung bei niedrigen Temperaturen.
Was bringen Flachkollektoren im Winter?
Flachkollektoren sind im Winter weniger effizient als Röhrenkollektoren, da sie bei niedrigen Temperaturen und diffusem Licht weniger Wärme produzieren. Dennoch können sie auch in den Wintermonaten noch einen signifikanten Beitrag zur Warmwasserbereitung leisten, insbesondere bei klaren, sonnigen Tagen. Der Ertrag von Flachkollektoren im Winter hängt stark von den lokalen Wetterbedingungen und der Ausrichtung der Kollektoren ab. Insgesamt ist ihr Beitrag jedoch tendenziell geringer im Vergleich zu anderen Jahreszeiten.
Was bringen Röhrenkollektoren im Winter?
Röhrenkollektoren können im Winter immer noch erhebliche Mengen an Wärme liefern, selbst bei kalten Temperaturen und geringerer Sonneneinstrahlung. Im Vergleich zu Flachkollektoren sind sie oft effizienter, wenn es um die Nutzung von diffuserem Licht und niedrigeren Sonnenständen geht, die im Winter typisch sind. Die Vakuumröhren in Röhrenkollektoren sind in der Lage, Wärme selbst bei bewölktem Himmel und niedrigen Sonnenwinkeln zu absorbieren und zu speichern. Dadurch können sie auch bei winterlichen Bedingungen noch einen merklichen Beitrag zur Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung leisten.
Wie viel Solarkollektoren braucht man für Warmwasser?
Die Anzahl der Solarkollektoren, die für die Warmwasserbereitung benötigt werden, hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich des Warmwasserbedarfs des Haushalts, der Größe der Solarkollektoren und der regionalen Sonneneinstrahlung. Als grobe Schätzung kann man sagen, dass für einen durchschnittlichen Haushalt in Deutschland etwa 1 bis 2 Quadratmeter Solarkollektorfläche pro Person erforderlich sind, um den Großteil des Warmwasserbedarfs im Sommer zu decken. In den Wintermonaten kann die benötigte Fläche aufgrund der geringeren Sonneneinstrahlung und der höheren Warmwassernachfrage größer sein. Es ist ratsam, sich von einem Fachmann beraten zu lassen, um die genaue Größe der Solarkollektoranlage für die individuellen Bedürfnisse zu bestimmen.
Was ist im Winter besser Solarthermie oder Photovoltaik?
Im Winter kann Photovoltaik oft effektiver sein als Solarthermie, da Photovoltaik auch bei diffuser Sonneneinstrahlung Strom erzeugen kann, während Solarthermie stark von direktem Sonnenlicht abhängig ist. Generell gilt auch: Je höher der Eigenverbrauch, desto besser schneidet die Photovoltaik im Vergleich zur Solarthermie ab. Allerdings ist auch zu beachten: Die Solarthermieanlage erzeugt pro Quadratmeter Dachfläche etwa 2,5-mal so viel Wärme in Kilowattstunden wie die Photovoltaikanlage Strom. Zudem ist die Photovoltaikanlage in der Anschaffung kostenintensiver.
Funktioniert ein Solarwarmwasserbetreiber im Winter?
Ja, ein Solarwarmwasserbereiter kann im Winter funktionieren, jedoch mit reduzierter Effizienz aufgrund des geringeren Sonnenlichts und der kürzeren Tageslänge. Die Leistung hängt auch von der regionalen Witterung ab. In der Regel benötigt ein Solarwarmwasserbereiter im Winter eine Backup-Heizung, da die Sonneneinstrahlung und die Tageslänge reduziert sind, was die Effizienz des Systems beeinträchtigt.
Wie viel Heizkosten spart man mit Solarthermie?
Die Menge an Heizkosten, die mit Solarthermie eingespart werden können, hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Größe der Anlage, die Effizienz der Wärmeübertragung und die lokale Sonneneinstrahlung. Bei einer Solarthermieanlage, die sowohl für die Heizung als auch für das Warmwasser genutzt wird, beträgt der solare Deckungsgrad des gesamten Verbrauchs in der Regel etwa 20 bis 30 Prozent.
