Solarthermie-2000 – Teilprogramm 2 - Solar - so heizt man heute

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Das System mit der stärksten Auslastung nimmt am meisten Energie auf und gibt daher
auch am meisten Nutzwärme ab.
Teilbild (b) zeigt den Verlauf der Nutzungsgrade in Abhängigkeit von der Tageseinstrahlung.
Alle drei Kurven steigen zunächst an, da der Anteil der nicht-nutzbaren Strahlungssumme
mit steigender Tagesstrahlung abnimmt. Während jedoch die Nutzungsgrade bei den
kleiner ausgelegten Systemen bei höherer Strahlungssumme schließlich annähernd konstant
bleiben, sinkt der Nutzungsgrad beim überdimensionierten System mit wachsender Tagesstrahlungssumme
wieder ab, weil dieses System selbst bei bester Einstrahlung wegen Vollladung
der Speicher keine Energie mehr aufnehmen kann. Diese Bilder belegen eindeutig
die Nutzlosigkeit zu großer Kollektorfelddimensionierung, wenn man nicht gleichzeitig für
eine sehr hohe Speicherkapazität (mehrere Tage / einige Wochen) sorgt. Selbst wenn die
Speicherkapazität aber sehr groß wäre, würde ein derart überdimensioniertes System nicht
die gefordert niedrigen Wärmekosten erreichen.
Bei der Trinkwassererwärmung sehen wir keine Notwendigkeit für den Einsatz von Vakuumröhrenkollektoren
(vgl. Kap. 2.1.5). Da sie zudem meist erheblich teurer sind als Flachkollektoren,
steigen bei ihrem Einsatz die Systemkosten stark an. Diese Mehrkosten werden
nicht durch einen entsprechend höheren Gewinn an solarer Nutzwärme kompensiert. Simulationsrechnungen
und Erfahrungen aus der Praxis haben dies ausreichend oft belegt. In der
Regel steigen die Kosten der solaren Nutzwärme beim Einsatz von Vakuumröhren um ca.
20-30 % an, die Wirtschaftlichkeit solcher Systeme ist also schlechter als bei Flachkollektoranlagen.
Selbst wenn der Vakuumröhrenkollektor eine erheblich längere Lebensdauer als
ein Flachkollektor (20-25 Jahre) hätte, würde dies am wirtschaftlichen Ergebnis nichts
Grundlegendes ändern, da bei derart langen Lebensdauern die Annuität fast nur noch vom
Zinssatz, aber nicht mehr von der Lebensdauer bestimmt wird. Das richtige Einsatzgebiet
für diese hocheffizienten Kollektoren liegt im Bereich der Prozesswärme auf einem Temperaturniveau
um 100 °C. Hier können sie ihre Effizienzvorteile ausspielen.
Aus technischen Gründen kann der Einsatz von Vakuumröhren bei der Trinkwassererwärmung
in Einzelfällen sinnvoll sein, wenn z.B. nur eine begrenzte Dachfläche zur Verfügung
steht und dies durch eine höhere spezifische Kollektorleistung teilweise ausgeglichen werden
soll oder wenn das Dach nur eine beschränkte Dachlast erlaubt. Die Röhren können
ohne aufwändige Aufständerungskonstruktion auf dem Flachdach montiert werden (sofern
keine Heat-Pipe). Die flache Ausrichtung kann meist durch Verdrehen der Röhren (und
damit der Absorber) teilweise ausgeglichen werden. Daher bietet sich auch ihr Einsatz in
Fassaden an. Ihre Windlast ist wegen der Formgebung gering. Nur in besonderen Fällen
dürften diese Vorteile jedoch die Kostennachteile aufwiegen. Für die Dimensionierung von
Solaranlagen mit Vakuumröhren zur Trinkwassererwärmung empfehlen wir eine Auslastung
von ca. 80-90 l Warmwasser pro Tag pro Quadratmeter Kollektorfläche.
6.1.2 Aufbau der Kollektoren auf dem Dach
Meist werden die Kollektoren auf Gebäudedächern installiert, wenn dort eine ausreichend
große und möglichst zusammenhängende freie Fläche vorhanden ist, aber auch der Aufbau
zu ebener Erde ist möglich. Da bei der letztgenannten Variante – abgesehen von der Gefahr