Foto: Links Kreislauf- Umwälzpumpe, Mitte: Eigenbau- Umschaltventil (Antrieb durch Motor im schwarzen Kasten oben rechts), Rechts: Zusätzliche Mischpumpe. Oben links: Schaltuhr für Nacht- Entleerung. Oben rechts: Drehknopf für Timer zur verzögerten Umschaltung auf den heißeren Boiler. Beim Start wird über das obere Rohr vom großen kälteren Speicher gepumpt

Optimiert, aber leider kurzlebig

Geschichte eines Solarkollektors, der ganzjährig Brauchwasser erwärmen konnte

Foto: Vakuum- Kollektoren über der Terrasse, unten die aufgewickelte Plane, oben die zwecks besserer Entleerung leicht geneigt montierten Wärmetauscher- Elemente.

Als ich im Jahr 2018 die letzten Reste meiner nicht mehr funktionsfähigen Anlage abgebaut hatte, wollte ich dieses Kapitel ganz von meiner homepage entfernen. Das ursprüngliche Ziel, andere Interessenten zum Bau leistungsfähiger Solarthermie anzuregen, hatte ich ohnehin verfehlt. Für die meisten werden meine Vorschläge eher abschreckend gewesen sein. Oft hatte ich auch für meine Anlage nicht das Optimum gewählt, sondern einen Kompromiss. Aber die Fülle dessen, an was man alles denken könnte oder sollte, war zuviel für die Praktiker. Der Nutzer wollte das den Fachleuten überlassen. Als sich die Kurzlebigkeit meiner Anlage anzudeuten begann, zweifelte ich selber daran, den richtigen Weg beschritten zu haben.

Inzwischen fand ich Quellen, die darauf hindeuten, dass nicht meine Arbeit, sondern die Qualität der zugekauften Komponenten die Lebensdauer begrenzt hatte. Ich fühlte mich insofern rehabilitiert, weil ich ja mehr Aufwand getrieben hatte, die Anlage zu schützen, als alle anderen, die ich zum Vergleich heranziehen konnte. So entschloss ich mich dazu, die Texte dieser homepage nur zu ergänzen (an roter Schrift erkennbar) und sie in den geschichtlichen Rahmen einzubetten.

Achtung:   Um nicht auch die ganze Menu- Struktur erneuern zu müssen, wird diese Einleitung etwas länger. Denn die folgenden neuen Erkenntnisse will ich nicht unterschlagen:

Die Vorgeschichte

Während des Studiums überzeugte mich die Einstellung des Club-of-Rome. Heute spricht man von Backstop- Technik und -Technologie, um erschöpfliche Ressourcen durch unerschöpfliche zu ersetzen. Dieses Ziel hat mich nie ganz losgelassen. Aber der Berufsanfang brachte neue Prioritäten. Als ich später den Verbleib in Ulm beschlossen hatte und dort ein kleines Haus suchte, achtete ich mehr auf eine sonnige Lage als auf Alter und Qualität. Viele Jahre Renovierung und Heimarbeit folgten.

Erst gegen 1990 begann ich mit Planungen für den Solarkollektor und sammelte auf Messen Prospekte. Weil es in meiner Gegend so wenige realisierte Anlagen gab, hielt ich die Technik für sehr neu. Die Grundlagen- Bücher verstärkten diesen Eindruck. Deswegen fiel mir das Fehlen von Testberichten und Erfahrungswerten nicht auf. Lediglich die schönen Bilder schienen logischerweise aus südlichen, wärmeren Regionen zu stammen. Aber die Grundlagen und Sonnenstunden- Karten ließen das Projekt auch für Ulm zukunftweisend erscheinen. Was sich dann ja auch bewahrheitete.

Ich fand keinen Hinweis, dass handelsübliche Solarkollektoren schon einen neutralen Test hinter sich gebracht haben könnten. Ich beruhigte mich damit, es sei wohl noch zu früh dafür. Den wahren Grund fand ich erst jetzt, 2019, als mir ein altes, wiedergefundenes Sonderheft der Stiftung Warentest mit Testergebnissen von 1984 geschenkt wurde. Zu vernichtend waren damals die Testergebnisse gewesen. Nur Wärmepumpen waren gut davon gekommen. Für die Zukunft wurden Windkraft und Fotovoltaik empfohlen.

Nicht immer waren 1984 allein die Kollektoren am negativen Ergebnis schuld gewesen. Auch die Steuerungen steckten noch in den Kinderschuhen. Läppische Fehler unterliefen gerade den neugegründeten Herstellern mit zugekaufter Periferie und bezüglich Anwendung von Sicherheitsvorschriften. Deshalb habe ich daraus für diesen Bericht hier eine Tabelle extrahiert, die nur die Kollektoren berücksichtigt:
Anhang: 1984 getestete Kollektoren

Bis 1990 muss eine tiefgehende Wandlung bei den Herstellern vollzogen worden sein. Viele der kleinen Firmen waren verschwunden oder von den großen geschluckt worden. Und wenn man einen bekannten Namen wiederfand, hatte er fast nur neue Produkte im Angebot. Wenn ich das damals gewusst hätte, wäre ich zögerlicher an mein Projekt herangegangen. Ich hielt die angebotenen Komponenten für in fast zehn Jahren ausgereift. Denn so alt waren meine Quellen und Bücher, und die Vorbild- Beispiele darin. Außerdem beschränkte ich mich auf die kleinere Auswahl unter deutschen Herstellern. Womit mir leider wieder ein Fehler unterlief. Erst als die ausgewählten Teile geliefert und bezahlt waren, fand ich bei der Montage immer mehr Hinweise, dass die Vakuum- Kollektorröhren des deutschen Anlagen- Herstellers aus England bezogen worden waren. Woraufhin ich die Behauptung, sie seien hagelsicher, ganz neu bewertete. Schnell wurde aus der sowieso erforderlichen Überhitzungs- Abdeckung eine Hagel- Schutzplane, die noch sehr wertvoll werden sollte.

Ich muss vielleicht noch erklären, warum ich kein einfacheres Projekt vorzog, wenn ich doch nur billig zu warmem Wasser kommen wollte. Mit einfacher Massenware wären mir wohl manche Fehlschläge erspart geblieben. Das teure Spitzenprodukt, das ich herauspickte, wurde sicher nicht in hohen Stückzahlen hergestellt. Die Technologie großer Vakuumröhren ist allerdings schon so lange bekannt und bei Senderöhren so langlebig, dass ich keine Bedenken hatte. Im Gegenteil: Alle anderen Prinzipien haben Abdichtungs- und Reinigungsprobleme, denn wo direkte Sonne ist, gibt es auch Staub und Regen, Eis und Schnee. Außerdem reizte es mich, den Wirkungsgrad zu optimieren. Alle meine vorhergehenden Hobbies im Bereich Amateurfunk und Elektronik waren Forschung und Entwicklung gewesen. In diesen Freizeit- Bereichen war aber in den 1990-er Jahren gerade eine Denkpause, weil der Computer hinein drängte. Also der richtige Zeitpunkt, mal etwas ganz Anderes zu erforschen.

Die folgende Zusammenfassung von 1993 war damals schon in einigen Punkten veraltet und überholt. Sie blieb jedoch, weil sie in Kurzform auf Planungsaspekte und Optimierungskriterien eingeht, die nicht in jedem Firmenprospekt zu finden sind. Danach folgt eine ausführlichere Präsentation der realisierten Solaranlage , ergänzt um Kommentare aus Sicht von 1993.

Einleitung der Zusammenfassung von 1993

Wer träumt nicht davon, einmal ganz von Öl, Gas oder Kohle unabhängig zu sein? Diesen Wunsch können wir uns in Deutschland zwar nicht bei der Heizung, wohl aber bei der Warmwasserversorgung erfüllen. Allerdings bisher nur mit unwirtschaftlich hohen Investitionen. Die Preise für Kollektoren sinken jedoch, so dass bald eine ganzjährig ohne Zusatzheizung auskommende Anlage wirtschaftlich werden kann.

Dieses Ziel ist schneller zu erreichen, wenn auch die Anlagentechnik weiterentwickelt wird. Erst ein kleiner Teil der unüberschaubar vielen Realisierungsmöglichkeiten wurde bisher von Herstellern, Forschungsinstituten oder experimentierfreudigen Nutzern erprobt. Fast alle vorgeschlagenen Anlagen waren auf Betriebszuverlässigkeit und Gesamtwirkunksgrad hin optimiert, einige auf kürzeste Amortisationszeit.

Manche Solarnutzer möchten aber wie der Verfasser die Reihenfolge der Prioritäten anders ansetzen: An erster Stelle die Verfügbarkeit ohne Zusatzheizung, dann erst Zuverlässigkeit, Größen- und Kostenlimit. Warmwasser ist im Gegensatz zur Heizung nicht lebenswichtig. Ein gelegentlicher Ausfall wegen Unzuverlässigkeit ist zwar ärgerlich, erhielt bei der Bewertung aber weniger Minuspunkte als längere, wetterbedingte Nutzungspausen. Abmessungen und Kosten lassen sich in der Prioritätenliste nicht soweit nach hinten schieben, wie man es sich einredet. Als Grenzwerte sind sie schnell wieder in der Rechnung. Die Effektivität erscheint jedoch nicht in dieser Liste.

In diesem Sinne sollen in den folgenden Abschnitten die einzelnen Komponenten und das Anlagenprinzip kommentiert werden. Dann werden Besonderheiten der vom Verfasser realisierten Anlage, und erste Erfahrungen gebracht.

Speicher

Beim Thema "Nutzungsdauer" denkt jeder zuerst an den Speicher. Speichergröße und Isolationsdicke zu optimieren, ist eine Kunst, wenn auf handelsübliche Behälter zurückgegriffen werden soll. Die meiste Wärme geht bei den käuflichen Boilern über die Rohranschlüsse und die Füße bzw. die Aufstandsfäche verloren. Auch sie müssen gut isoliert sein. Wenn ich nochmal anfangen könnte, würde ich die Boiler auf eine dicke Packung Porenbeton- Steine stellen, wie man sie in allen Baumärkten bekommt. Trotz der geringeren Lebesdauer würde ich die Leitungen über Kunststoffschläuche anschließen.

Eine Temperaturschichtung im Boiler wird meist positiv bewertet. Der Kollektor erhält von unten möglichst kaltes, der Verbraucher von oben möglichst warmes Wasser. Wenn der Boiler oben seine maximal zulässige Temperatur erreicht hat, muss der Kollektor abgeschaltet werden, obwohl der Boiler unten noch einige Grad unter der Grenze liegt. Durch eine zusätzliche Mischpumpe kann die Wärmekapazität um einige Prozent erhöht werden. Dasselbe gilt natürlich in verstärktem Maße, wenn der Speicher aus zwei Boilern besteht, wie beim Verfasser der Fall.