Im Folgenden gehen wir darauf ein, wie es überhaupt zur Überhitzung kommen kann, wie die Konsequenzen aussehen und was Sie dagegen tun können.
Wie kommt es zur Überhitzung einer Solarthermieanlage?
Wie eine Solaranlage zur Wärmeaufbereitung funktioniert, haben wir an anderer Stelle schon ausführlich erläutert. Grundsätzlich wird Solarthermie dazu genutzt, Wasser im Haushalt zu erwärmen oder bestehende Gas- oder Ölheizungen zu unterstützen. Hierfür werden solarthermische Kollektoren eingesetzt, die meist auf dem Dach angebracht sind. Die Kollektoren wandeln Sonneneinstrahlung in Wärme um, die wiederum in einem Speicher, dem sogenannten Pufferspeicher, gelagert wird. Von dort aus kann die gespeicherte Wärme je nach Bedarf genutzt werden.
Im Winter wird die entstandene Wärme für die Warmwasseraufbereitung und die Unterstützung der Heizungsanlage eingesetzt. Der Wärmebedarf im Sommer ist dagegen deutlich geringer als in den kälteren Herbst- und Wintermonaten. Die Kollektoren sammeln permanent Solarenergie, obwohl die daraus umgewandelte Wärme nicht benötigt wird.
Und das führt zu einem Problem: Die Kollektoren werden durch die intensive Sonneneinstrahlung immer heißer. Dadurch führen sie immer schneller Wärme in den Pufferspeicher über, der ab einem bestimmten Zeitpunkt an eine Temperaturgrenze stößt. Erreicht der Pufferspeicher diese Grenze, kann die Wärme nicht mehr aus den Kollektoren in den Speicher übertragen werden. In der Folge erhitzen sich die Pufferspeicher immer weiter und die Anlage überhitzt. In Fachkreisen spricht man auch von einer thermischen Stagnation.
Die thermische Stagnation tritt häufig bei Solarthermieanlagen mit besonders großen Sonnenkollektoren auf, da deren Wärmeproduktion bei starker Sonneneinstrahlung überproportional stark ausfällt.
Die Überhitzung läuft in fünf Phasen ab.
Welche Folgen hat eine Überhitzung für die Solaranlage?
Die Überhitzung der Solarthermieanlage lässt sich oftmals nicht vermeiden. Das kann unter anderem daran liegen, dass die Ausdehnungsgefäße in den Kollektoren zu gering bemessen wurden. Dadurch ist die Entstehung von Überdruck möglich, der die Kollektoren beschädigen kann. Ein weiterer Faktor ist natürlich, dass die Anlagen zur Wärmegewinnung in den Wintermonaten gedacht sind: Diese Aufgabe wird im Sommer nur zum Teil, zum Beispiel für warmes Wasser benötigt. Aus diesem Grund kann nicht die gesamte Wärme genutzt werden, die produziert wird.
Die Überhitzung führt oft zu einer schnelleren Alterung der Systeme, beispielsweise durch den entstehenden Überdruck, der das Material übermäßig beansprucht. Das macht häufiges Warten oder sogar eine Frühzeitige Erneuerung der Anlage notwendig. Doch es gibt Möglichkeiten, der Überhitzung entgegen zu wirken.
Kleine Maßnahmen, große Wirkung
Um eine thermische Stagnation zu vermeiden, ist es sinnvoll, die entstehende Wärme aus dem Wärmekreislauf abzuführen. Zwar ist in den meisten Anlagen ein Überdruckgefäß eingebaut, doch die Solarflüssigkeit in den Kollektoren verdampft trotzdem. Deshalb sorgt man im ersten Schritt für eine weitere Aufheizung des Pufferspeichers über die bisher definierte Maximaltemperatur hinaus.
Die Kollektoren der Solarthermieanlage heizen sich dann zwar trotzdem weiter auf, doch anstatt den Druck zu erhöhen wird dadurch entstehende Wärme in den Speicher überführt. Auch wenn die Wärme nicht benötigt wird, können Schäden an der Anlage so teilweise verhindert werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen sogenannten künstlichen Verbraucher an das bestehende System anzuschließen. Das können beispielsweise Heizkörper im Keller sein, an die ein Teil der Wärme abgegeben wird. Auf diese Weise wird zusätzliche Wärme abgeführt, ohne die bestehenden Komponenten zu beschädigen.
Zusätzlich kann die Solarpumpe nach Sonnenuntergang weiterlaufen und so dazu beitragen, den Pufferspeicher zu kühlen – die Solarflüssigkeit der Anlage kühlt in der Dunkelheit ab, dadurch wird ein Überdruck verhindert.
Sollte Ihre Solarthermie regelmäßig überhitzen, ist es durchaus sinnvoll, dass Sie sich noch einmal mit dem*der Installateur*in in Verbindung setzten, der*die die Anlage ursprünglich eingerichtet hat. Diese*r kann Sie umfassend zu weiteren möglichen Maßnahmen beraten und etwaige Mängel Ihrer Solarthermie feststellen und ausbessern.
Wer vor der Installation der Solaranlage gut plant, erspart sich späteren Ärger
Wenn Sie sich als Hausbesitzer*in mit der Frage beschäftigen, eine Solarthermieanlage auf Ihrem Dach zu errichten, lohnt es sich schon im Vorfeld ein paar Überlegungen anzustellen, um einer Überhitzung im Sommer entgegenzuwirken.
Wie bereits berichtet, laufen insbesondere sehr groß dimensionierte Anlagen eher Gefahr, eine thermische Stagnation herbeizuführen. Aus diesem Grund ist es insbesondere bei der Installation solcher Anlagen wichtig, schon bei der Planung, den tatsächlichen Wärmebedarf realistisch zu kalkulieren. Dabei greift Ihnen der*die Installateur*in unter die Arme. Sollte er*sie die Thematik nicht von sich aus ansprechen, lohnt es sich, aktiv nachzufragen.
Außerdem sollte auf ein großzügig angelegtes Ausdehnungsgefäß bei den Kollektoren geachtet werden. Dann kann die Kollektorenflüssigkeit verdampfen, sodass nachts die Abkühlung des Systems einsetzt. So wird automatisch die zuvor durch die Hitze verdampfte Flüssigkeit zurückgeführt. Ihre Solarthermieanlage setzt sich dann einfach wieder in Betrieb.
Auch die vorherige Planung möglicher künstlicher Verbraucher kann zu einer gezielten Nutzung der überproduzierten Wärme führen. Beispielsweise kann sie allen Poolbesitzer*innen in die Karten spielen, die so eine günstige Heizquelle für ihren Pool auf dem Dach haben.
Sollten Sie übrigens gerade erst in den Bereich der Strom- und Wärmeerzeugung durch die Kraft der Sonne einsteigen, sollten Sie unbedingt bei EnBW solar+ vorbeischauen. In Kooperation mit SENEC informieren wir Sie umfassend über smarte Lösungen für die unabhängige Stromversorgung über Solarenergie und realisieren die Umsetzung.
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