Speicher oder mehr Kollektor?

Eine Frage der Effizienz: Mehr Speicher oder mehr Kollektor?

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Wer zur Erwärmung von Brauchwasser und zur Unterstützung der Heizung eine Solarthermie-Anlage installieren will, der hat heute die Qual der Wahl. Zum einen muss entschieden werden, was für ein System ins Haus soll – entweder eins, das mit Flachkollektoren arbeitet, oder eins, das Vakuumröhrenkollektoren nutzt. Zum anderen gilt es, die Vielzahl der entsprechenden Angebote auf dem Solarthermie-Markt zu sichten und sich für einen Hersteller sowie gegebenenfalls seine Technologie zu entscheiden. Eine nicht immer einfache Aufgabe. Wohl dem, der einen vertrauenswürdigen Fachbetrieb an der Hand hat, der eine komplette Anlage inklusive aller Komponenten anbietet und möglichst auch die Installation und Wartung derselben übernimmt. Doch damit ist längst noch nicht alles entschieden!

Hat man bezüglich Technologie (flacher oder Röhrenkollektor) und Hersteller seine Kaufentscheidungen getroffen, geht es ans Eingemachte: Wie viel Bruttokollektorfläche soll installiert werden, wie groß soll der Speicher der Anlage sein? Und in welchem Größenverhältnis müssen die Komponenten der Solarthermie-Anlage eigentlich zueinander gewählt werden, um energieeffizient zu arbeiten? Kommt es tatsächlich auf den einen oder anderen Quadratmeter Kollektorfläche mehr an, oder ist die Größe des Speichers ausschlaggebend dafür, wie viel herkömmliche Energie und damit bares Geld man dank der Solarthermie-Anlage einsparen kann? Kurz: Soll mehr Speicher in den Keller oder mehr Kollektor aufs Dach?

Eine wichtige Frage. Deren Beantwortung keineswegs einfach ist. Das habe ich bei der Recherche schnell gemerkt. Folgende Fakten sind belegt:

Mehr Kollektorfläche oder höhere Effizienz der Kollektoren?

Solarthermie-Anlagen mit Vakuumröhrenkollektoren erbringen

  • sowohl mit deutlich kleineren Speichern
  • als auch mit deutlich kleineren Kollektorflächen

den selben Solarertrag wie Anlagen mit Flachkollektoren. Das bestätigte das Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart schon vor zehn Jahren mit einer Simulationsstudie, als es die Frage beantwortete, „ob es sinnvoller ist, eine größere Kollektorfläche oder eine geringere, mit hocheffizienten Kollektoren ausgestattete, Fläche einzusetzen“. Zu den eben genannten Ergebnissen kam das ITW, indem es fünf Kollektoren (A, B waren Vakuumröhrenkollektoren, B hat einen zusätzlichen Reflektor, C, D und E Flachkollektoren, wobei C leistungsfähiger als D und E war; genaue Kennwerte kann man hier nachlesen) in eine Referenzanlage eingebunden hatte, mit dem Ziel, „eine Aussage darüber zu treffen, ob auch ein ‚ineffizienter‘ Kollektor die angestrebte Energieeinsparung erreichen kann und um welchen Faktor ein Quadratmeter dieses Kollektors billiger sein muss, um im Gesamtanschaffungspreis nicht mehr zu kosten, als der ‚effiziente‘ Kollektor“. Dabei fielen den Forschern zwei Sachen auf:

  1. Eine Energieeinsparung von 20 Prozent ließ sich mit allen fünf Kollektoren erreichen. Nur mit den Kollektoren A und D jedoch konnten höhere Einsparungen erbracht werden.
  2. Je effizienter der Kollektor ist, desto geringer ist auch die Fläche, die benötigt wird. Gleichzeitig steigt die anteilige Energieeinsparung bei der Erhöhung der Kollektorfläche desto steiler.

Auch eine Studie von Paradigma (Inhouse-Know-how quasi!, das hier ausführlich nachzulesen ist) aus dem Jahr 2008 zeigt: „Unter durchschnittlichen Strahlungsverhältnissen (zum Beispiel 450 W/m²a, zum Beispiel hat Würzburg 397 W/m²a) werden selbst die besten Flachkollektoren bei Temperaturunterschieden zur Umgebung ab circa 25 Grad aufwärts von Röhrenkollektoren in den Schatten gestellt. Bei Temperaturunterschieden ab circa 40 Kelvin übertreffen selbst die einfachsten Röhrenkollektoren jeden Flachkollektor im direkten Leistungsvergleich (Hier könnt ihr nochmal die Krux mit dem Temperaturunterschied nachlesen.).“

Mehr Speicher oder mehr Kollektorfläche?

Im Zusammenhang mit einem Speicher von einem Kubikmeter (m³) Größe leisten 35 Quadratmeter (m²) Vakuumröhrenkollektorfläche demnach das Gleiche wie 100 m² Flachkollektoren. Oder 30 Kubikmeter  Speicher mit 100 m² Vakuumröhrenkollektorfläche leisten mehr als 100 Kubikmeter Speicher mit derselben Fläche Flachkollektoren.

Wie seht Ihr das Verhältnis von Größe der Kollektorfläche zu Größe des Speichers? Teilt Ihr die Expertenaussagen? Wir freuen uns auf eine hitzige Diskussion.

2 Kommentare

  1. Das ist wohl eine Diskussion die man niemals wirklich zufriedenstellend Abschließen wird. Zum Beispiel das Thema Fläche: Ja Vakuumröhren brauchen weniger Fläche, nur ist die Fläche immer ein limitierender Faktor? Ein normales Hausdach hat doch eigentlich immer genug Platz um auch ein oder zwei Kollektoren zusätzlich unterzubringen.

    Und wenn Vakuumröhrenkollektoren immer so viel effizienter sind, warum sind dann fast alle solaren Fernwärmeanlagen in Dänemark Flachkollektoren und liefern trotzdem billiger Solarwärme als irgendwo anders auf der Welt? Die geringeren Anschaffungskosten der Flachkollektoren sind eben auch ein Vorteil den man nicht ignorieren kann.

    Ich will damit überhaupt nicht die Vorteile negieren, die Vakuumröhren haben. Nur gibt es halt auch Fälle wo diese nicht voll zum Tragen kommen. Den Effizienz hin oder her, die Röhren sind halt teurer und das müssen sie erst einmal wieder reinholen. Besonders dort, wo die Winter und die Übergangszeiten besonders kalt sind schaffen sie das sicher ziemlich gut. In milderen Regionen mag das wieder anders aussehen.

  2. Es gibt zu viele Variable die Man berücksichtigen kann:
    Rohrkollektoren können senkrecht oder waagerecht gestellt werden. Einzelne Rohre lassen sich orientieren: mal richtung Ost oder Richtung West, mal für den Sommer Betrieb oder für den Winter Betrieb. Dank Vakkum, werden sie vom Wasserspeicher nicht erwärmt (Rücklauf), also ein Problem bei Schneeabdeckung.
    Sollwert im Speicher 90 Grad? auf die Strecke 60 bis 90 Grad sind Rohrkollektoren vorteilhaft da effizienter.
    Viel Wind? (zB Hütte bei 3000 m in die Alpen), ebenso ist Rohrkollekctoren die kluge Alternative.
    Aber in viele Fälle, kommt die Leistung nicht als erste Prorität sondern einfache Wartung, Langlebiegkeit und …Preis. Somit sind Flachkollektoren in fast alle Fälle (für Deutschland) bevorzugt.

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