Solarthermie: Überhitzung im Sommer

Teilen:

Überhitzung im Sommer: Sonne als Stresstest für die Solarthermieanlage

Es klingt paradox: Doch bekommt eine Solarthermie-Anlage zu viel Sonne ab, droht der Stillstand. Thermische Stagnation wird dieser Zustand genannt. Die gute Nachricht: Das Phänomen ist den Herstellern bekannt und die Anlagen sind – sofern richtig projektiert – dafür ausgelegt. Nur in extremen Fällen kann die Überhitzung im Sommer zu Problemen führen.

Solarthermieanlage auf einem Hausdach © Hermann, stock.adobe.com
Solarthermieanlage auf einem Hausdach © Hermann, stock.adobe.com

Wie entsteht eine thermische Stagnation?

Der Grund für die Überhitzung der Solarthermie-Anlage ist einfach: Die größte Menge an Sonnenenergie steht dann zur Verfügung, wenn sie nicht benötigt wird – nämlich im Sommer. Die Solarthermieanlage soll allerdings vor allem in den Wintermonaten und der Übergangszeit für warmes Wasser sorgen und die Heizung unterstützen. Die Kollektoren sind daher so ausgelegt, dass bereits eine geringe Sonnenintensität effektiv genutzt wird. Die gesammelte Wärme leitet die Anlage in den Pufferspeicher.

In der Sommerzeit bleibt dieser Kreislauf genau so bestehen. An den warmen Tagen brauchen die Betreiber allerdings meist nur warmes Wasser und somit lediglich einen Bruchteil der Wärme, die im Winter notwendig ist. Die Sonne heizt den Wärmeträger in den Kollektoren im Gegenzug jedoch stark auf, die Anlage speist die Wärme in den Speicher. Dieser erreicht dadurch schnell seine voreingestellte Speichertemperatur. Kurz gesagt: der Speicher ist voll. Die Anlage schaltet die Solarpumpe ab, um keine weitere Wärme in den Speicher zu leiten. Der Solarkreislauf steht still, es herrscht thermische Stagnation.

Die thermische Stagnation und die damit verbundene Überhitzung der Solarthermieanlage läuft in mehreren Stufen ab:

  • Ist der Stillstand erreicht, heizt sich der Kollektor weiter auf. Die Solarflüssigkeit beginnt zu verdampfen.
  • Die Solarflüssigkeit verdampft vollständig, der Druck nimmt zu und der Kollektor entleert sich.
  • Der Kollektor erreicht seine höchste Temperatur, solange die Sonneneinstrahlung konstant bestehen bleibt.
  • Bei abnehmender Sonneneinstrahlung kondensiert die gasförmige Solarflüssigkeit, wird flüssig und die Kollektoren füllen sich wieder.

Die thermische Stagnation tritt bei Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung häufiger auf als bei Anlagen, die nur auf die Warmwasserbereitung ausgelegt sind. Der Grund dafür ist die größere Kollektorfläche für die Heizungsunterstützung und der damit verbundene höhere Wärmeeintrag.

bis zu 30% sparen

Preise vergleichen:
Solaranlage günstig kaufen

  • Bundesweit
  • Unverbindlich
  • Qualifizierte Anbieter
  • Top Preise

Ist die Überhitzung schädlich?

Die thermische Stagnation und die Überhitzung der Anlagen bedeuten eine hohe Belastung aller verbauten Komponenten. Allerdings sind die Anlagen von den Herstellern für diese Extremsituation ausgelegt. Entscheidend dafür, ob die Überhitzung der Anlage schadet oder nicht, ist die richtige Ausführung. Die Planung und Projektierung der Anlage muss eigensicher erfolgen. Dass bedeutet, dass die Sicherheit der Anlage selbst dann gewährleistet ist, wenn ein schwerwiegender Fehler im Betrieb auftritt. Die thermische Stagnation ist dabei noch nicht einmal ein Fehler, sondern ein einkalkulierter Zustand im Betrieb der Anlage. In dem Solarkreislauf sollte sich daher beispielsweise ein ausreichend groß dimensioniertes Ausdehnungsgefäß befinden, das die Solarflüssigkeit aufnehmen kann, wenn das Volumen durch die Verdampfung der Flüssigkeit im Kollektor steigt.

Tipp: Die Planung, Auslegung und Installation einer Solarthermieanlage sollte immer ein qualifizierter Fachbetrieb übernehmen. Sprechen Sie die Planer auf die Eigensicherheit der Anlage an. Bestehende Anlagen sollte ein Experte dann überprüfen, wenn die thermische Stagnation besonders häufig auftritt. Dann könnte tatsächlich ein Planungsfehler vorliegen, der zu Schäden an der Anlage führt.

Neben den verbauten Anlagenkomponenten ist auch die Solarflüssigkeit durch die hohen Temperaturen einem wahren Stresstest ausgesetzt. Durch den Wechsel in den gasförmigen Zustand und die anschließende Kondensation kann die Flüssigkeit Schaden nehmen. Im schlimmsten Fall zersetzt sie sich in ihre chemischen Bestandteile, sodass sie ihre Funktion als Wärmeträger nicht mehr voll erfüllen kann oder sogar die Rohrleitungen schädigt. In diesem Fall ist dann der Austausch der Solarflüssigkeit notwendig.

Allerdings: Durch den Stillstand im Kreislauf verdampft bei einer thermischen Stagnation nur der kleine Anteil der Solarflüssigkeit, der sich gerade im Kollektor befindet. Die Solarflüssigkeit kann also auch in diesem Fall die volle Nutzungsdauer von vier bis sieben Jahren erreichen.

Tipp: Als Betreiber sollten Sie die Solarflüssigkeit regelmäßig überprüfen, mindestens alle zwei, besser sogar jedes Jahr. Dazu wird eine Probe entnommen und neben der Sicht- und Geruchskontrolle auch auf ihren pH-Wert getestet. Fällt er unter 7, deutet das auf eine Zersetzung der Solarflüssigkeit hin.

Praktische Maßnahmen gegen die Überhitzung

Auch wenn die Anlagen grundsätzlich auf eine Überhitzung durch die thermische Stagnation ausgelegt sind, gibt es einige Möglichkeiten ihr entgegenzuwirken oder sie zumindest abzuschwächen:

  • Temperatur des Speichers erhöhen: Ist die voreingestellte Temperatur im Speicher erreicht, stoppt er die weitere Wärmezufuhr – so ist das Grundprinzip. Allerdings ist bei der voreingestellten Temperatur des Speichers meist noch nicht die gesamte Speicherkapazität ausgeschöpft. Eine Erhöhung der Speichertemperatur schafft neue Kapazität, um weitere Wärme aufzunehmen. Doch Vorsicht: Dieses Vorgehen eignet sich vor allem beim Pufferspeicher, der den Heizkreislauf speist. Wird ein Warmwasserspeicher übermäßig aufgeheizt, ist das warme Wasser an den Zapfstellen im Haus ebenfalls entsprechend heiß. Hier drohen Verbrühungen.
  • Solarpumpe nachts laufen lassen: Um den stark aufgeheizten Speicher abzukühlen, können die Betreiber die Solarpumpe nachts laufen lassen. Durch die fehlende Sonneneinstrahlung geben die Solarmodule auf dem Dach dann die Wärme aus der Solarflüssigkeit an die Umgebung ab, der Speicher kühlt herunter. Der Nachteil: Dem Speicher wird die Energie entzogen, die für das warme Wasser und die Heizung gedacht ist. Scheint am folgenden Tag die Sonne nicht mehr so intensiv, fehlt möglicherweise die Energie für die Warmwasserbereitung, sodass der Heizkessel einspringen müsste.
  • Zusätzlichen Wärmeverbraucher einplanen: Überschüssige Wärme lässt sich beispielsweise durch eine Heizung im Heizungskeller entziehen, die bei offenem Fenster betrieben wird. Sinnvoller ist jedoch, gerade für die Sommerzeit andere Verbraucher mit einzuplanen. Bestimmte Wasch- und Geschirrspülmaschinen lassen sich beispielsweise mit warmem Wasser betreiben. So müssen sie das Wasser nicht erst Aufheizen und sparen Strom, während im Wärmespeicher neue Kapazität entsteht.
Tipp: Immer mehr Eigenheimbesitzer installieren einen Pool im Garten. Richtig geplant lässt sich auch hierfür die überschüssige Wärme der Solaranlage im Sommer nutzen, um das Wasser vorzuwärmen.
bis zu 30% sparen

Angebote für Solaranlagen
von regionalen Anbietern

Unverbindlich
Qualifizierte Anbieter
Kostenlos

Tipp: Jetzt zum Newsletter anmelden

Erhalten Sie die wichtigsten News monatlich aktuell und kostenlos direkt in Ihr Postfach
Ihre Email-Adresse wird nur für den Newsletterversand verwendet Datenschutzerklärung

Artikel teilen: