Solarkollektoren: Alle Arten im Überblick mit Vor- und Nachteilen

Kollektoren sind der wichtigste und zugleich sichtbarste Teil jeder Solarthermie-Anlage. Sie sind meist auf dem Dach installiert und sammeln das Sonnenlicht ein. Verbraucher können zwischen verschiedenen Arten von Solarkollektoren wählen. Diese Übersicht stellt die wichtigsten Typen vor und zeigt deren Vor- und Nachteile.

Um aus Sonnenstrahlen Wärme zu gewinnen, brauchen Hauseigentümer drei Dinge: einen Solarspeicher, eine Steuerungseinheit und Solarkollektoren. Darin sammelt ein so genannter Absorber die Wärme und gibt sie an ein Wärmeträgermedium ab. Bei den meisten Solarkollektoren ist das Wasser oder ein Wassergemisch. So einfach, so genial. Allerdings gibt es auf dem Markt verschiedene Arten von Solarkollektoren, aus denen der Verbraucher wählen muss. Diese Übersicht stellt die wichtigsten Solarkollektoren vor: vom weit verbreiteten Flachkollektor über den Röhrenkollektor bis hin zu Nischenvarianten wie dem Hybridkollektor oder dem Luftkollektor.

Kollektor-TypVorteileNachteile
Flachkollektor
  • gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
  • robuste, langlebige Technik
  • vollständig in das Dach integrierbar (ähnlich Dachfenster)
  • vergleichsweise hoher Platzbedarf, relativ schwer
  • höherer Aufwand für Flachdachmontage
Röhrenkollektor
  • sehr hoher Wirkungsgrad
  • vergleichsweise platzsparend, geringes Gewicht, leicht transportierbar
  • Montage auf Flachdach, Fassade und Balkon möglich
  • sehr gute Erträge im Winter, weil höheres Temperaturniveau
  • hohe Anschaffungskosten
  • empfindliche Technik
  • nicht vollständig in das Dach integrierbar
Luftkollektor
  • kostengünstig und wartungsarm
  • Montage auf Flachdach und Fassade möglich
  • automatische Durchlüftung schafft gutes Raumklima
  • für herkömmliche wasserbasierte Heizungssysteme ungeeignet
Hybridkollektor
  • Erzeugung von Wärme und Strom in einem System
  • homogene Dachfläche
  • hohe Anschaffungskosten
  • Nischenprodukt
Unverglaster Kollektor
  • witterungsfest und begehbar
  • geringe Anschaffungskosten
  • für verschiedene Dachformen geeignet 
  • geringe Leistung je m2 Kollektorfläche
  • begrenztes Einsatzgebiet (Pool, Wärmepumpe)
  • niedriger Wirkungssgrad

Flachkollektor

Flachkollektor für Solarthermie auf einem Dach mit dunklen Ziegeln(c) Vaillant Group

Flachkollektoren sind am häufigsten auf unseren Dächern anzutreffen. In ihnen wird die Sonnenstrahlung wie in einem Treibhaus gefangen. Ihr Name leitet sich von ihrer Bauweise ab: Die rechteckigen, wärmegedämmten Gehäuse aus Aluminium oder Edelstahl haben keine Erhebungen. Die der Sonne zugewandte Seite ist mit einer Abdeckung aus robustem Glas versehen. Sie soll möglichst viel Sonneneinstrahlung in das Innere des Solarkollektors weiterleiten und gleichzeitig vor Regen, Hagel oder herabfallenden Ästen schützen. Der Absorber, ein wärmeleitendes und dunkel beschichtetes Metallblech im Inneren, sorgt dafür, dass möglichst viel Sonnenlicht in Wärme umgewandelt und in den Solarspeicher weitergeleitet wird. Ein Flachkollektor wiegt zwischen 15 und 25 kg/m2. Er erreicht einen Wirkungsgrad von 60 bis 85 Prozent und kann für die Heizungsunterstützung und zur Wasseraufbereitung genutzt werden.

VorteileNachteile
  • gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
  • robuste, langlebige Technik
  • vollständig in das Dach integrierbar (ähnlich Dachfenster)
  • vergleichsweise hoher Platzbedarf, relativ schwer
  • höherer Aufwand für Flachdachmontage

Röhrenkollektor

Solarröhrenkollektor auf dem Dach(c) digital-designer/Fotolia.com

Röhrenkollektoren bzw. Vakuumröhrenkollektoren sind ebenfalls stark am Markt vertreten: Etwa 20 Prozent aller Solarthermie-Anlagen in Deutschland setzen auf diesen Typ des Solarkollektors. Wie eine Thermoskanne halten sie die Wärme in ihrem Inneren und verhindern, dass die eingefangene Sonnenwärme verloren geht. Vakuum ist ein besonders guter Wärmeisolator, weswegen ein Röhrenkollektor leistungsfähiger ist als ein Flachkollektor – aber auch etwa 30 Prozent teurer. Röhrenkollektoren bestehen aus einer Röhre in U-Form oder mehreren nebeneinander angebrachten Röhren aus robustem Glas. Das Vakuum befindet sich, je nach Bauart, in den Röhren oder dazwischen. Ein Röhrenkollektor kann wesentlich höhere Betriebstemperaturen als ein Flachkollektor erreichen und damit mehr Energie für das Wasser und die Heizung zur Verfügung stellen. Ein Röhrenkollektor wiegt zwischen 11 und 20 kg/m2. Er erreicht einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent und kann für die Heizungsunterstützung und zur Wasseraufbereitung genutzt werden.

VorteileNachteile
  • sehr hoher Wirkungsgrad
  • vergleichsweise platzsparend, geringes Gewicht, leicht transportierbar
  • Montage auf Flachdach, Fassade und Balkon möglich
  • sehr gute Erträge im Winter, weil höheres Temperaturniveau
  • hohe Anschaffungskosten
  • empfindliche Technik
  • nicht vollständig in das Dach integrierbar

Luftkollektor

Luftkollektor auf dem Dach einer Hütte(c) www.soluko.de

Seit einigen Jahren etablieren sich neue Bauformen von Solarthermie-Kollektoren. Im Luftkollektor wird Luft anstatt einer Flüssigkeit oder eines Vakuums eingesetzt. Luftkollektoren sehen aus wie Flachkollektoren. Frische Außenluft wird über Filter und Ventilatoren angesaugt, aufgeheizt und durch einen Ventilator und Luftschächte in das Haus geleitet. So sorgen Luftkollektoren für frische Luft und ein gutes Raumklima und senken die Heizkosten.

Zwar ist Luft kein besonders guter Wärmeisolator, dafür friert sie nicht ein, kann nicht auslaufen und stellt keine so hohen technischen Anforderungen an Wärmetransport und Dichtigkeit. Ein weiterer Vorteil: Luftkollektoren arbeiten bereits bei niedrigen Temperaturen und sind relativ reaktionsschnell. Ein Luftkollektor erreicht einen Wirkungsgrad von 50 bis 75 Prozent. Er kann für die Heizungsunterstützung (und damit auch die Lüftung des Hauses) eingesetzt werden.

VorteileNachteile
  • kostengünstig und wartungsarm
  • Montage auf Flachdach und Fassade möglich
  • automatische Durchlüftung schafft gutes Raumklima
  • für herkömmliche wasserbasierte Heizungssysteme ungeeignet

Hybridkollektor

Hybridkollektor für Solarthermie (Schema)(c) Consolar

Mit einem Hybridkollektor lassen sich Strom und Wärme in einem Gerät gewinnen. Er wird auch als Photothermiekollektor oder Solarhybridkollektor bezeichnet. Vereinfacht gesagt, steckt in einem Hybridkollektors ein Photovoltaikmodul mit einem darunter angeordneten solarthermischen Absorber. Das Photovoltaikelement verwandelt den sichtbaren Teil des einfallenden Sonnenlichts in elektrischen Strom. Der Absorber als thermisches Element fängt hingegen den wärmenden Infrarot-Anteil des Sonnenlichts ein und stellt Wärme zur Nutzung bereit.

Die von Hybridkollektoren erzeugte Solar-Wärme wird zur Lüftung, Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung genutzt. Der Strom kann selbst verbraucht oder ins Stromnetz eingespeist werden. Der thermische Wirkungsgrad liegt im Hybridkollektor bei circa 65 Prozent, der elektrische bei 15 Prozent. Die genauen Werte variieren je nach Aufbau des Hybridkollektors und der Außentemperatur. Zum Vergleich: Klassische Solarthermie-Kollektoren erreichen einen Wirkungsgrad von 70 bis 80 Prozent, Photovoltaik-Module stehen bei circa 20 Prozent.

VorteileNachteile
  • Erzeugung von Wärme und Strom in einem System
  • homogene Dachfläche
  • Anschaffungskosten
  • Nischenprodukt

Unverglaster Kollektor

Unverglaster Kollektor: schwarze Kunststoffrohre mit Halterung(c) Roos GmbH – www.roos-system.com

Unverglaste Solarkollektoren werden wegen ihres Einsatzgebietes auch Pool-Kollektoren genannt. Sie funktionieren wie ein Gartenschlauch, der in der Sonne liegt und sich erwärmt. Wird er von Wasser durchströmt, gibt er seine Wärme ab. Im Pool-Kollektor werden allerdings statt Wasser Kunststoffe eingesetzt, die UV-beständig und witterungsfest sind. Unverglaste Kollektoren gibt es in Schlauch- oder Mattenform, so dass sie für verschiedene Dachformen geeignet sind und sich an leichte Krümmungen anpassen. Allerdings ist der Wirkungsgrad vergleichsweise gering. Kein Wunder: Glasabdeckung, Gehäuse und Wärmedämmung gibt es nicht. Besonders geeignet sind diese Kollektoren für die Erwärmung von Poolwasser oder als Wärmequelle für Wärmepumpensysteme. Dort sorgt der Kollektor für eine Temperaturerhöhung an der Wärmepumpe und erhöht so die Jahresarbeitszahl.

VorteileNachteile
  • witterungsfest und begehbar
  • geringe Anschaffungskosten
  • für verschiedene Dachformen geeignet
  • geringe Leistung je m2 Kollektorfläche
  • begrenztes Einsatzgebiet (Pool, Wärmepumpe)
  • niedriger Wirkungssgrad

Autor: Andreas Braun

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