Zwischen November und Februar fängt ein solarthermisches Panel weiterhin die Energie der Sonne ein, um Wärme zu erzeugen. Die Frage ist nicht, ob es im Winter funktioniert, sondern wie groß der Ertragsunterschied zu den günstigsten Monaten ist und welche technischen Hebel es gibt, um diesen Unterschied zu verringern. Mehrere Parameter, die oft vernachlässigt werden, beeinflussen direkt die Menge an Wärme, die im kalten Saison durch den Wärmeträgerkreis zurückgewonnen werden kann.
Technische Faktoren, die die solarthermische Produktion im Winter reduzieren
Der Rückgang der Wintererträge lässt sich nicht durch einen einzigen Faktor erklären. Mehrere Elemente wirken gleichzeitig, und ihr jeweiliges Gewicht variiert je nach geografischer Lage, Art des Kollektors und Zustand der Installation.
| Faktor | Mechanismus | Auswirkung auf den Ertrag |
|---|---|---|
| Reduzierte Sonnenscheindauer | Kürzere Tage, weniger Stunden der Energieaufnahme | Direkte Verringerung des produzierten Wärmevolumens |
| Niedriger Sonnenstand | Flach einfallende Strahlen, geringere Energie pro m² | Weniger effiziente Energieaufnahme, wenn die Neigung nicht angepasst ist |
| Erhöhte Bewölkung | Häufige Wolkenbedeckung | Reduzierung der direkten Bestrahlung, nur Aufnahme der diffusen Strahlung |
| Wärmeverluste des Kreislaufs | Hoher Temperaturunterschied zwischen Kollektor und Außenluft | Wärmeverluste an den Leitungen und dem Speicher |
| Schnee oder Frost auf den Kollektoren | Teilweise oder vollständige Verdeckung der Verglasung | Nullproduktion, solange die Fläche nicht freigelegt ist |
Diese Tabelle zeigt, dass die Sonnenscheindauer und der Sonnenstand die beiden strukturellen Parameter sind. Die drei anderen hingegen betreffen die Wartung oder Einstellung der Installation. Auf letztere hat eine Winteroptimierung die spürbarsten Effekte.
Die Analyse des Ertrags eines solarthermischen Panels im Winter setzt voraus, diese strukturellen Ursachen von den korrigierbaren Ursachen zu unterscheiden, andernfalls wird der saisonale Rückgang als unabwendbar betrachtet.
Wärmeträgerkreis und Frostschutzmittel: die Einstellung, die die meisten Installationen vernachlässigen
Das Wärmeträgerfluid (in der Regel eine Mischung aus Wasser und Glykol) ist der Wärmeüberträger zwischen den Kollektoren und dem Speichersystem. Im Winter wird seine Rolle aus zwei gegensätzlichen Gründen kritisch: Es muss den Kreislauf vor Frost schützen und gleichzeitig eine gute Wärmeübertragungsfähigkeit bewahren.
Glykolkonzentration und Viskosität
Eine Überdosierung von Glykol verschlechtert den Wärmeübertragungsprozess im Kreislauf. Die Mischung wird viskoser, zirkuliert schlechter und überträgt weniger Energie auf den Speicher. Die Konzentration muss den Vorgaben des Herstellers und dem tatsächlichen Frostrisiko des Standorts entsprechen, nicht einer willkürlichen Sicherheitsmarge.
Vor dem Winter sollte die Druckprüfung des Kreislaufs und der Zustand des Fluids überprüft werden, um Lecks, Luftansammlungen oder chemische Zersetzungen des Glykol zu erkennen. Diese Anomalien führen zu einer messbaren Ertragsminderung ohne sichtbare Anzeichen an den Kollektoren selbst.
Druck und Entlüftung des Kreislaufs
Ein unzureichender Druck deutet oft auf ein langsames Leck oder einen Füllfehler hin. Eingeschlossene Luft im Kreislauf erzeugt Taschen, die den Fluss des Fluids blockieren. Die Entlüftung gehört zu den Wartungsarbeiten, die vor der kalten Jahreszeit durchgeführt werden sollten, und ihre Wirkung auf die Produktion kann in ihrem Umfang überraschen.
Einstellung der Zusatzheizung und Solarpriorität: ein häufiges Konfliktthema
Die meisten solarthermischen Installationen sind mit einer Zusatzheizung (Kessel, elektrische Heizung, Wärmepumpe) gekoppelt. Diese Kopplung stellt im Winter ein Regelungsproblem dar: Wenn die Zusatzheizung den Speicher zu früh aufheizt, verringert sie die solarthermische Speicherkapazität.
Der Mechanismus ist einfach. Der Pufferspeicher hat eine endliche Kapazität. Wenn die Zusatzheizung ihn am Morgen aufheizt, um einen unmittelbaren Bedarf zu decken, erreicht der Speicher seine Solltemperatur, bevor die Solarkollektoren ihren Höchststand an Wärmeproduktion zur Mittagszeit erreichen. Dann steht kein Speichervolumen mehr für die Solarenergie zur Verfügung.
- Die Zusatzheizung am Ende des Tages oder am Abend programmieren, um der Solarenergie während der Sonnenstunden Vorrang zu geben
- Die Solltemperatur der Zusatzheizung um einige Grad absenken, um eine Speichermarge zu schaffen
- Überprüfen, ob der Temperatursensor des Speichers korrekt positioniert ist: Ein falsch platzierter Sensor kann die Zusatzheizung vorzeitig auslösen
Diese Einstellung kostet nichts und erfordert keine Eingriffe an den Kollektoren. Sie wirkt sich nur auf die Regelungslogik des Systems aus.
Isolierung der Leitungen und Neigung der Kollektoren: zwei komplementäre Hebel
Der Temperaturunterschied zwischen dem heißen Fluid, das aus den Kollektoren kommt, und der Außenluft im Winter verstärkt die Wärmeverluste an den Leitungen. Eine mangelhafte Isolierung über einige Meter Außenrohr kann einen signifikanten Teil der gewonnenen Wärme dissipieren.
Die isolierenden Hüllen, die den Witterungseinflüssen ausgesetzt sind, verschlechtern sich im Laufe der Zeit (UV-Strahlen, Feuchtigkeit, Nagetiere). Die Sichtprüfung der Leitungen zwischen Kollektoren und Speicher gehört zur vorwinterlichen Kontrolle, ebenso wie die Überprüfung des Fluids.
Neigung an den tief stehenden Wintersonne anpassen
Im Winter steht die Sonne tief am Horizont. Ein Kollektor, der für eine durchschnittliche Jahresleistung (rund um den Breitengrad des Standorts) geneigt ist, nimmt die flach einfallenden Strahlen im Dezember oder Januar nicht optimal auf. Die Erhöhung der Neigung um einige Grad im Winter verbessert die Energieaufnahme, wenn das System dies zulässt.
Einige Installationen verfügen über verstellbare Halterungen. Bei festen Dächern ist die Neigung ein Kompromiss, der bei der Installation festgelegt wird. In diesem Fall erfolgt die Optimierung eher über die anderen Hebel (Fluid, Regelung, Isolierung).
Saisonale Schattenzonen und Wartung der Verglasung
Ein Laubbaum, der die Kollektoren im Sommer nicht behindert, kann im Winter, wenn die Sonne tiefer steht, einen Schatten auf die Verglasung werfen. Diese saisonale Obstruktion ist leicht zu erkennen, wird jedoch bei der Installation selten vorhergesehen.
- Die Schatten, die zwischen 10 und 14 Uhr im Winter auf die Kollektoren fallen, beobachten
- Die Äste, die die direkte Bestrahlung abfangen, zurückschneiden
- Die Kollektoren von Schnee befreien, sobald die Schicht dick genug ist, um das Licht zu blockieren, und dabei ein nicht abrasives Werkzeug verwenden
- Die Verglasung der Kollektoren reinigen, um Ablagerungen (Blätter, Staub, Moos) zu entfernen, die die Lichtdurchlässigkeit verringern
Diese Wartungsmaßnahmen erfordern keine besonderen technischen Fähigkeiten. Sie gehören zur laufenden Wartung, aber ihre kumulierte Auswirkung auf die Winterproduktion wird oft unterschätzt.
Der Ertrag eines solarthermischen Panels im Winter hängt weniger vom Wetter ab als vom tatsächlichen Zustand des Wärmeträgerkreislaufs, der Einstellung der Regelung und der Isolierung der Leitungen. Die strukturellen Ursachen (reduzierte Sonneneinstrahlung, niedriger Sonnenstand) lassen sich nicht verändern. Die korrigierbaren Ursachen hingegen stellen den konkreten Handlungsspielraum dar, um eine nützliche Wärmeproduktion zwischen November und Februar aufrechtzuerhalten.
