Was bringt Solarthermie im Winter?

Zur Beantwortung der Frage “Was bringt Solarthermie im Winter?”, um die es mir hier und heute geht, gilt es, die Vorteile und gegebenenfalls Nachteile von Solarthermie in der kalten Jahreszeit herauszuarbeiten. Es gilt auch, euch aufzuzeigen, wie viel Leistung Solarthermie bringt, wenn die Sonne im Winter mal weniger scheint. 

Was bringt Solarthermie im Winter? – eine konkrete Antwort von einem Anlagenbetreiber

Auf die Frage, was Solarthermie im Winter bringt, antwortete mir kürzlich Heinrich Hock: Warmwasser um die 40 Grad Celsius. Dazu müsst ihr wissen, dass der Mann überzeugter Bio-Bauer ist und beim Bewirtschaften seines Hockmannshofes in Humptrup in Nordfriesland unter anderem auf Solarthermie-Kollektoren setzt. Ich habe den Bio-Hof im kalten November mitsamt meiner Familie besucht und mich von der ökologischen Betriebsweise vor Ort überzeugt – wer mehr dazu lesen will, der schaut sich bitte diesen Beitrag hier an.

Bio-Bauer Heinrich Hock hat auf dem Dach eines seiner Wirtschaftsgebäude Solarthermie-Kollektoren installiert (siehe Foto), deren solar erzeugte Wärme zunächst in einen 2.000 Liter fassenden Pufferspeicher ströme, um dann die zum Bio-Hockmannshof gehörenden Gebäude mit Warmwasser und warmen Heizwasser zu versorgen. Als weitere Wärmeerzeuger betreibe er noch eine Holzpelletheizung und eine Ölheizung, von der er aber wegwolle.

Im Sommer bringe die Solarthermie ihm so viel Wärme, dass die Zuheizer komplett ausbleiben könnten, erklärt mir Bauer Hock. Und in den Wintermonaten bringe die Solarthermie noch immer um die 40 Grad heißes Wasser und eine spürbare Brennstoffersparnis bei Holzpellets und Öl.

Was bringt ein Solarthermie-Kollektor, wenn’s draußen friert? – noch eine konkrete Antwort eines Anlagenbtreibers

Hier habe ich noch ein feines Beispiel dafür, was Solarthermie-Kollektoren im Winter leisten können – denn Kollektor ist nicht gleich Kollektor: Unser im November vorgestelltes zweites Projekt des Monats zeigt euch, dass hochleistungsfähige CPC-Vakuum-Röhrenkollektoren Wasser mit einer Vorlauftemperatur von 65 Grad Celsius (in einer Aqua-Solarthermie-Anlage von Paradigma kreist als Wärmeübertragungsfluid Wasser) erzeugen können, während die Kollektoren außen vereist sind (siehe Foto unten). Wie ihr auf dem Foto erkennen könnt, hat der Betreiber der Anlage die Kollektoren senkrecht an eine Wand montiert. Nicht ohne Grund: Im Winter steht die Sonne im Winter auf der Nordhalbkugel “tiefer” am Himmel als im Sommer. Wer mit der Solarthermie-Anlage im Winter den bestmöglichen Ertrag an Sonnenwärme einfahren will, bringt deshalb seine Kollektoren vergleichsweise steil beziehungsweise senkrecht an, um damit möglichst viele Sonnenstrahlen einzufangen. Mehr dazu könnt ihr hier in unserem Ratgeber zum Neigungswinkel lesen. Der Solarteur eures Vertrauens ermittelt euch bei der Planung eurer Anlage die beste Ausrichtung, um den optimalen Deckungsgrad übers Jahr und damit  die maximale Brennstoffersparnis zu erwirtschaften.

 

Was bringt Solarthermie in den Wintermonaten? – eine technische Antwort von einem Solarthermie-Profi von Paradigma

Das Projekt „Solarthermie-Praxistest“ (wir berichteten), das im Rahmen der Kampagne „Wirksam sanieren“ des Unternehmens co2online GmbH und Partnern, darunter Paradigma, lief und das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit unterstützt wurde, hat auf seiner Internetseite Solarthermie-Profis um Antworten auf wichtige Fragen zur Solarthermie gebeten. Zu ihnen gehört Wendelin Heinzelmann, Bereichsleiter Vertrieb bei Paradigma. Er beantwortet die Frage „Lässt sich Solarthermie in den Wintermonaten sinnvoll nutzen?“  mit einem klaren „ja“ und begründet dies so:

Die Erträge einer Solarthermie-Anlage variieren in Abhängigkeit von der Jahreszeit: So ließe sich der Wärmebedarf eines Einfamilienhaushalts sommers üblicherweise vollständig mit Solarthermie decken. Im Winter läge der solare Deckungsgrad laut Heinzelmann bei bis zu 30 Prozent. Die Differenz resultiere vor allem aus den weniger Sonnenstunden im Winter hierzulande. Hinzu kämen Schneefälle, die sich gleichfalls mindernd auf die Energieaufnahme der Solarthermie-Kollektoren und somit auch auf die von ihnen erwirtschafteten Solarenergie-Erträge auswirkten.

Wendelin Heinzelman weist zudem darauf hin, dass in Regionen, in denen es im Winter oft schneie, Hausbesitzer dies bei der Planung ihrer Solarthermie-Anlage  berücksichtigen sollten. Denn grundsätzlich würden zwar die Erträge aller Kollektorbauarten sinken, wenn sie mit Schnee bedeckt seine – aber: Tests am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik der Universität Stuttgart hätten ergeben, dass CPC-Vakuum-Röhrenkollektoren anders als Flachkollektoren selbst bei Raureif und Schneebedeckung noch Sonnenenergie sammeln könnten. Dies gelänge ihnen insbesondere deshalb, weil die CPC-Spiegel unterhalb der Vakuumröhren dafür sorgen würden, dass möglichst viel Sonnenlicht auf den Absorber treffe. Wegen ihrer speziellen Form würden die CPC-Spiegel jeden Sonnenstrahl im optimalen Winkel auf die Röhren lenken. So werde auch eine diffuse Einstrahlung bei bewölktem Himmel noch wirkungsvoll in nutzbare Wärme umgewandelt.

Die Zeiten innerhalb eines Jahres, in denen tatsächlich Schnee auf dem Kollektor liege, ließen sich Heinzelmann zufolge aus energetischer Sicht vernachlässigen. Grob abgeschätzt mindere Schnee bei Anlagen mit CPC-Kollektoren je nach deren regionalem Standort den jährlichen Energieertrag um höchstens zwei Prozent. Daher sei es laut dem Solarthermie-Profi Wendelin Heinzelmann aus dem Hause Paradigma weder erforderlich noch ratsam, den Schnee von den Kollektoren zu entfernen. Stattdessen könnten Hausbesitzer mit verschneiten Solarthermie-Kollektoren einfach abwarten bis die Sonne wieder herauskomme. Die schmelze der Schnee meist sehr schnell fort. Auf keinen Fall solle man aufs Dach steigen, um den Schnee selbst wegzuräumen. Die Gefahr abzustürzen wäre einfach zu groß, erklärt Heinzelmann.

Das bringt Solarthermie im Winter

Aus dem Vorgeschriebenen ergibt sich, dass Solarthermie euch im Winter Solarerträge von bis zu 30 Prozent des gesamten Wärmebedarfs eines Einfamilienhauses bringen kann. Das heißt, ihr spart mit der Solarthermie auch im Winter Energie und entsprechende Energiekosten. Je nachdem, womit ihr gegebenenfalls zuheizt, reden wir hier also von einer Ersparnis

• von bis zu 30 Prozent eures verwendeten Brennstoffs (Holzpellets, Gas oder Heizöl)
• und von bis zu 30 Prozent der dafür anfallenden Kosten.

Selbstverständlich bringt die Solarthermie im Winter euch deshalb auch eine Ersparnis an CO2-Emissionen und verbessert damit die Klimabilanz eures Heizens.

Was ihr zur Solarthermie im Winter außerdem wissen solltet

Mehr Solarthermie im Winter – Faktor Speichergröße

Solarthermie könnte euch im Winter sogar noch mehr bringen, wenn es bereits fürs Einfamilienhaus geeignete und vor allem bezahlbare Langzeitspeicher (sogenannte Saisonalspeicher) gebe, die die im Sommer im Überfluss vorhandene Solarwärme bis in den Winter hinein puffern würden. Forscher arbeiten hierzu an vielerlei Lösungen, welche sich ökologisch wie ökonomisch durchsetzen werden, bleibt abzuwarten.

Mehr Solarthermie in den sonnenarmen Wintermonaten – Faktor Kollektorfläche

Wer angesichts der zu erwartenden kleineren Wintererträge von Solarthermie auf eine größere Kollektorfläche setzt, um über die Quadratmeter auf höhere Erträge von Solarthermie im Winter zu kommen, der muss

1. ausreichend Fläche für die Kollektoren haben und
2. bedenken, dass damit auch die Sommererträge entsprechend wachsen würden. Man hätte damit also sehr viel Wärme über, die man auch nicht unbedingt in den gegebenenfalls vorhandenen Pool stecken möchte, weil der im Sommer ja eher den Sprung ins kühle Nass bieten sollte.

Mehr Solarthermie im kalten Winter – Faktor Wärmebedarf

Der Wärmebedarf gibt die Menge an Wärme vor, die die Solarthermie im Winter erzeugen müsste, um bedarfsdeckend zu arbeiten. Wer also seinen Wärmebedarf dahingehend optimiert, dass er möglichst gering ausfällt, der erhöht damit auch den solaren Deckungsgrad. Geeignete Maßnahmen zur Senkung des Wärmebedarfs wären eine optimale Dämmung des Gebäudes, die unerwünschte Wärmeverluste mindert beziehungsweise unterbindet. Auch eine grundlegende Optimierung der Heizungsanlage inklusive bedarfsgerechter Dimensionierung und hydraulischem Abgleich tragen dazu bei, den Wärmebedarf anzupassen.

Fazit: Wer also die Investition in eine Solarthermie-Anlage von der Frage „Was bringt Solarthermie im Winter?“ abhängig macht, der kann sich mit diesem Wissen und mit grünem Gewissen um die Umsetzung des Vorhabens kümmern, um mit Solarthermie sommers mehr und winters weniger nachhaltig Wärme zu erzeugen.

Fotos: 12Frames/Photocase (Titel), Doreen Brumme (Hockmannshof/Humptrup), Jürgen Groll (vereiste Paradigma-CPC-Kollektoren