Solarthermie Standortbedingungen

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Standort und Gebäude – Voraussetzungen für Solarthermie

Solarthermie Standort
Solarthermie Hausdach © Horst Schmidt,fotolia.de

Im Vorfeld einer Entscheidung sollte geprüft werden, ob sich das eigene Haus für die Errichtung einer Solarthermische Anlage überhaupt eignet. Schließlich trägt nicht jedes Dach die zusätzliche Last einer Kollektorfläche, nicht jeder Heizungskeller bietet ausreichend Platz für den Kombispeicher und auch nicht immer ist eine ideale Ausrichtung der Anlage möglich, damit diese tatsächlich effizient arbeiten kann.

Tipp: Ein Quadratmeter Kollektorfläche wiegt – je nach Bauform – zwischen 10 und 25 kg.

Standortvoraussetzungen für die Solarthermische Anlage

Jeder Solaranlagenbesitzer muss mit der Tatsache leben, dass die Energiequelle Sonne ein recht unbeständige Größe ist – nachts scheint sie gar nicht, im Winter nicht so intensiv wie im Sommer und in manchen Regionen des Landes weniger stark als in anderen. Da der Ertrag der solarthermischen Anlage maßgeblich von Einstrahlungsintensität und -winkel der Sonne abhängig ist, ist die optimale Ausrichtung der Kollektoren eine wichtige Voraussetzung für den effektiven Einsatz der Solarthermie. In vielen Fällen wird die Orientierung der Kollektorfläche durch die Ausrichtung und Neigung der infrage kommenden Dachfläche mehr oder weniger stark vorgegeben.

In Deutschland liegen die Jahressummen der sogenannten Globalstrahlung zwischen 900 kWh/m2 in Schleswig-Holstein bis zu 1.200 kWh/m2 in Bayern und Baden-Württemberg. Wie bereits erwähnt, hat die Höhe der Einstrahlung zwar Einfluss auf den Ertrag, bei einer solaren Heizungsunterstützung spielt allerdings auch das Gebäude selbst eine wichtige Rolle (ausreichender Wärmeschutz).

Solarwärme Globalstrahlung
Jahressummen der Globalstrahlung auf verschieden orientierte Empfangsflächen (kWh/(m2.Jahr)) © DGS

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Ausrichtung
Die Ausrichtung der Kollektorfläche nach Süden verspricht, unabhängig von der Neigung, die höchsten Erträge. In vielen Fällen ist es aus bautechnischen Gründen jedoch nicht möglich, diese Optimalausrichtung zu realisieren. Abweichungen bis zu maximal 30 % nach Osten oder Westen sind allerdings unbedenklich und gehen mit Ertragseinbußen von nur rund 5 Prozent einher. Kompensieren lässt sich dieser Verlust relativ einfach durch eine leicht größere Kollektorfläche. Eine reine Ost- bzw. Westausrichtung ist mit einer Ertragseinbuße von ca. 20 % verbunden.

Solarthermie Ausrichtung
Solarthermie Ausrichtung, © Angela Stolle, fotolia.com

Neigung
Neben ihrer Ausrichtung ist die Neigung der Kollektoren für die Energieausbeute einer solarthermischen Anlage von Bedeutung. Die maximale Leistung wird erreicht, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht in einem Winkel von 90 Grad auf die Kollektorfläche treffen. Da dies aufgrund der Bewegung der Sonne nicht zu jedem Zeitpunkt realisiert werden kann (es sei denn, die Kollektoren werden zweiachsig der Sonne nachgeführt), ergibt sich je nach Anwendung ein optimaler Neigungswinkelbereich. Dieser liegt für die Trinkwassererwärmung zwischen 20-50 Grad, für die Heizungsunterstützung zwischen 45-70.

Solarthermie Neigung
Solare Neigung, © Energieagentur NRW/span>

Störfaktoren
Nachbargebäude, Bäume, Antennen, Masten o. ä. können zu einer Verschattung der Kollektorfläche führen. Betrachtet werden sollte dabei nicht nur der Ist-Zustand, sondern insbesondere in Bezug auf Gebäude und Bäume, auch die Situation in den kommenden Jahren. Ist eventuell eine Bebauung geplant, die sich negativ auf die solarthermische Anlage auswirkt? Sind Anpflanzungen vorgenommen worden, die im späteren Wachstumsverlauf zu Verschattungen führen können?
Solarthermie Verschattung
Solarthermie Verschattung, © Angela Stolle, fotolia.com

Bauliche Voraussetzungen für die solarthermische Anlage

Je nach Region sind die Schnee- und Windlasten in Deutschland unterschiedlich eingeteilt (5 Schneelastzonen nach DIN 1055-5, 4 Windzonen nach DIN 1055-4). Während es sich bei beiden Größen um Flächenlasten handelt, wirkt die Schneelast in senkrechter Richtung, wohingegen die Windlast parallel zur Horizontalen verläuft. Bei der Auslegung von Montagesystemen für solarthermische Anlagen muss die Schnee-, bzw. Windlast berücksichtigt werden, damit die Konstruktion dieser „Mehrbelastung“ auch tatsächlich standhält.

In der Regel sind Dachflächen so ausgelegt, dass bereits beim Bau eine ausreichende Dachlastreserve mit einkalkuliert wird, das Dach dem zusätzlichen Gewicht und der Belastung durch die Kollektoren also standhält. Neben den statischen Voraussetzungen muss aber ebenso genügend Platz für die zukünftige Kollektorfläche gegeben sein.

Nicht nur der Solarspeicher nimmt einen gewissen Raum ein, sondern auch die Kollektoren. Für eine solarthermische Anlage zur Trinkwassererwärmung auf einem Einfamilienhaus sollten mindestens 5 Quadratmeter unbeschattete, zusammenhängende Dachfläche zur Verfügung stehen. Soll die Solarthermische Anlage auch zur Heizungsunterstützung verwendet werden, muss, je nach Personenzahl und dem entsprechenden Auslegungsziel, mit in etwa der doppelten Dachfläche kalkuliert werden.

Tipp Gebäude neueren Baujahres wurden häufig bereits mit einer ausreichenden Dachlastreserve gebaut. Ein Blick auf die Statik sollte dennoch erfolgen.
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