Den richtigen Solarthermiekollektor finden

18. Juni 2021
Im direkten Vergleich unterscheiden sich Flachkollektor oder Röhrenkollektor deutlich, auch wenn die Funktionsweise prinzipiell gleich ist. Eine Gegenüberstellung kann zeigen, unter welchen Umständen welcher Kollektor geeignet ist – wann sollte man einen Flachkollektor oder einen Vakuumröhrenkollektor wählen? Wir zeigen Ihnen die wichtigsten Unterschiede. Erfahren Sie, welcher Kollektor zu Ihnen und Ihren Anforderungen passt!
Dieser Artikel wurde von
Gina Doormann für www.Solaranlagen-Portal.com verfasst.
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SolarthermieKollektorenVergleich

Inhalt

Flachkollektor oder Röhrenkollektor? Kollektoren im Vergleich

Grundsätzlich funktionieren der Vakuumröhrenkollektor und der Flachkollektor gleich: Bei beiden kommt eine dunkle Absorberfläche zum Einsatz, welche die auftreffende Solarstrahlung in Wärme umwandelt. Von diesem Absorberblech, dem Herzstück eines jeden Kollektors, transportieren flüssigkeitsgefüllte Rohre die Wärme zum Warmwasser-Solarspeicher. Hat das Trägermedium die Wärme abgegeben, wird es zum Solarkollektor zurückgeführt und der Kreislauf beginnt erneut. Obwohl das Grundprinzip dasselbe ist, gibt es Unterschiede zwischen Flachkollektoren und Röhrenkollektoren, die wir Ihnen im Folgenden genauer vorstellen möchten.

Tabelle: Flachkollektoren vs. Röhrenkollektoren im Direktvergleich

Kriterium

Flachkollektor

Röhrenkollektor

Einsatzbereich

    • thermische Solaranlagen zur Warmwasserbereitung
    • thermische Solaranlagen zur Heizungsunterstützung
    • thermische Solaranlagen zur Warmwasserbereitung
    • thermische Solaranlagen zur Heizungsunterstützung

Preis/qm

ca. 300 bis 600 €/qm

ca. 400 bis 800 €/qm

Kollektorfläche Heizungsunterstützung

ca. 1 qm pro 10 qm Wohn- und Nutzfläche

ca. 0,8 qm pro 10 qm Wohn- und Nutzfläche

Kollektorfläche Warmwasser

ca. 1,5 qm pro Person

ca. 1 qm pro Person

Wirkungsgrad

ca. 60 bis 85 %

bis ca. 90 %

Montage

Dach / Fassade/ Garten / Indach / Aufdach

Dach / Fassade/ Garten / Aufdach

Lebensdauer

ca. 25 Jahre

ca. 25 Jahre

Leistungsfähigkeit Jahreszeiten

  • hoher Wärmeverlust im Winter und bei Temperaturunterschieden
  • ganzjährig geringer Wärmeverlust
  • Stagnationsgefahr im Sommer

Förderung (KfW/BAFA)

Kredit oder Zuschüsse durch KfW/ BAFA

Spezifische Vorteile

  • günstigere Anschaffung
  • dachintegrierte Montage, geringe Angriffsfläche bei Witterung
  • ausgereifte Technik
  • leichteres Eintreten von Wärme bei beginnender Sonneneinstrahlung
  • hoher Wirkungsgrad von bis zu 90 %
  • Einsatz auch bei nicht optimal geneigten Dächern
  • Erreichen von sehr hohen Temperaturen, daher bessere Eignung zur Heizungsunterstützung
  • geringerer Platzbedarf
  • geringerer Wärmeverlust
  • Einsatz bei anspruchsvollen Wetterlagen, z. B. alpine Gebiete
  • geringere Verluste bei hohen Temperaturdifferenzen

Spezifische Nachteile

  • geringerer Wirkungsgrad als Röhrenkollektoren
  • dadurch höherer Flächenbedarf
  • schwerer als Röhrenkollektoren
  • hoher Wärmeverlust, vor allem im Winter
  • höherer Anschaffungspreis
  • keine dachintegrierte Installation möglich

Flachkollektoren überzeugen im Vergleich mit gutem Preis-Leistungs-Verhältnis

Flachkollektoren sind beliebte Arten von Solarthermie-Kollektoren. | Bildquelle: © AdobeStock_bierwirm

Ein Flachkollektor besteht aus einem Absorber in einem flachen wärmegedämmten Gehäuse mit einer transparenten Abdeckung. Es gibt zwei Anschlüsse für Rohre, die den Zu- und Ablauf der Wärmeträgerflüssigkeit sicherstellen. Sie befinden sich üblicherweise seitlich an dem Solarkollektor.

Flachkollektoren unterscheiden sich vom Vakuumröhrenkollektor nicht nur optisch, sondern vor allem durch die Art, wie ihr Absorber isoliert ist: Anstelle eines hocheffektiven Vakuums kommen Dämmmaterialien wie Polyurethanschaum oder Mineralwolle zum Einsatz. Denn das Format des Flachkollektors macht physikalisch den Einsatz eines Vakuums unmöglich: Der Druck würde zu hoch werden.

Mit der runden Anordnung beim Röhrenkollektor ist dies hingegen umsetzbar. Somit ist die Effizienz des Flachkollektors vor allem durch die Art der Dämmung bei kalten Temperaturen beziehungsweise bei großen Temperaturdifferenzen im Vergleich geringer als die des Vakuumröhrenkollektors. Kurz gesagt: Die thermischen Verluste sind im Vergleich zum Vakuumröhrenkollektor höher.

Auch durch Luftbewegungen – mangels Vakuum – und die reflektierende Abdeckung (optische Verluste) in dem Kollektor kann ein Wärmeverlust auftreten. Somit hat der Flachkollektor eine geringere Wärmeleistung als ein Röhrenkollektor. Zudem ist die maximale effektive Temperatur von Flachkollektor niedriger. Geht es aber lediglich um die solare Warmwasserunterstützung, so rechnet sich der kostengünstigere Flachkollektor mehr.

Aufgrund des verhältnismäßig einfachen Aufbaus, der Langlebigkeit und dem relativ guten Wirkungsgrad von rund 60 bis 80 Prozent bei günstigen Preisen ist der Flachkollektor insgesamt beliebt und weit verbreitet (ca. 70 Prozent Marktanteil Deutschland 2020). Er lässt sich zudem gut nachträglich auf Dächern von Bestandsgebäuden installieren.

Flachkollektoren von Bosch. | Bildquelle: © Bosch Thermotechnik GmbH

Eigenschaften eines Flachkollektors im Überblick:

  • Wirkungsgrad von 60 bis 80 Prozent
  • Herkömmlich wärmegedämmtes Gehäuse aus Metall oder Kunststoff
  • Flache Kubatur
  • Glasabdeckung
  • Wärmeverluste im Winter/bei hohen Temperaturdifferenzen möglich
  • Kosten: ca. 300 Euro pro Quadratmeter
  • Platzbedarf Warmwasser: ca. 1,5 qm Kollektorfläche pro Person
  • Platzbedarf Warmwasser & Heizungsunterstützung: ca. 1 qm Kollektorfläche pro 10 qm zu beheizender Wohnfläche

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Der Röhrenkollektor ist leistungsstärker und teurer

Vakuumröhrenkollektoren überzeugen im Vergleich mit einem hohen Wirkungsgrad. | Bildquelle: © AdobeStock_Christian

Der Absorber des Vakuumröhrenkollektors befindet sich in einer luftleeren Röhre, was die Isolierung des Kollektors deutlich verbessert. So kann die Sonnenstrahlung eintreten und zugleich wird das Auskühlen verhindert. Es gilt – mit diesen guten Wärmedämmeigenschaften – ein "Thermoskannen-Prinzip". In strahlungsärmeren Monaten erzielt der Röhrenkollektor aufgrund dieses Aufbaus eine bessere Leistung. Im direkten Vergleich kann der Wirkungsgrad beim Röhrenkollektor daher zwanzig bis dreißig Prozent über dem Wirkungsgrad vom Flachkollektor liegen.

Röhrenkollektoren erreichen höhere Temperaturen als Flachkollektoren, sodass sie hervorragend zur Heizungsunterstützung geeignet sind. Die Temperatur des Absorbers kann bei 120 Grad Celsius oder höher liegen, während die Glasumhüllung kalt ist. Diesen Vorteil spielt eine Solarthermieanlage mit Röhrenkollektoren vor allem in den Jahreszeiten Frühling und Herbst voll aus.

Allerdings muss dabei auch erwähnt werden, dass der Röhrenkollektor teurer ist. Für die Entscheidungsfindung zwischen Flachkollektor und Röhrenkollektor ist zudem relevant, dass bei dem Röhrenkollektor eine Indachmontage – im Vergleich zum Flachkollektor – meistens nicht möglich ist. Darüber hinaus kann es bei sommerlichen Temperaturen unter Umständen zu überhitzungsbedingten Problemen, der Stagnation, kommen. Der Grund sind die höheren Temperaturen des Absorbers. Diese Gefahr sei aber laut Experten für eine richtig dimensionierte Anlage geringer.

Im Winter wiederum zeigt sich: Eine Schnee- oder Raureifschicht auf dem Kollektor taut auf dem Röhrenkollektor weniger schnell ab als auf dem Flachkollektor. Das bedeutet, dass Röhrenkollektoren bei kalten Temperaturen etwas später als Flachkollektoren mit der Wärmegewinnung beginnen können. Dieses Manko gleicht jedoch der insgesamt höhere Wirkungsgrad leicht wieder aus.

Röhrenkollektoren sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich:

  • Direkt durchströmte Vakuumkollektoren: Diese können in verschiedenen Positionen montiert werden: zum Beispiel sogar horizontal auf Flachdächern. Durch die Flexibilität sind sie z. B auch bei starkem Windeintrag oder baulichen Belangen wie Denkmalschutz geeignet. Direkt durchströmte Vakuumkollektoren gibt es in den Ausführungen: Absorber in einer Vakuum-Glasröhre, Sydney- bzw. CPC-Kollektor, Vakuumröhre aus drei ineinander liegenden Glasröhren. Sydney-Kollektoren erfreuen sich in Deutschland großer Beliebtheit.
  • Indirekt durchströmte Vakuumkollektoren (Heatpipe): Die Heatpipe ist in einen warmen und einenkalten Bereich aufgeteilt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Diese nimmt in der Warmzone die solare Wärme auf. Im Kaltbereich verdampft sie wiederum und überträgt dampfförmig die Wärme an das Trägermedium, das sich in einem eigenen Absorber befindet. Mithilfe von Kapillarwirkung gelangt die Flüssigkeit zurück in die warme Zone und der Kreislauf wiederholt sich.

Röhrenkollektoren sind in verschiedenen Varianten erhältlich. | Bildquelle: © Bosch Thermotechnik GmbH

Eigenschaften eines Röhrenkollektors im Überblick:

  • Hoher Wirkungsgrad von bis zu 90 %
  • "Thermoskannen-Prinzip"
  • Geringe Wärmeverluste durch Vakuum
  • Keine Indachmontage möglich
  • Geringerer Platzbedarf
  • Kosten von 400 bis 800 Euro pro Quadratmeter
  • Platzbedarf Warmwasser: ca. 1 qm Kollektorfläche pro Person
  • Platzbedarf Warmwasser & Heizungsunterstützung: ca. 0,8 qm pro 10 qm beheizter Wohn- und Nutzfläche

Flachkollektor vs. Röhrenkollektor – Dach & Nutzung entscheiden

Ein Flachkollektor eignet sich sehr gut für eine thermische Solaranlage zur Warmwassererzeugung, da hier Leistung und Preis in einem guten Verhältnis stehen. Bei der Frage Flachkollektor oder Röhrenkollektor kommt es beim Vergleich auch auf die Dachfläche an. Ist diese gut nach Süden ausgerichtet, dann sollte der Flachkollektor gewählt werden. Die Leistung vom Flachkollektor ist hier ausreichend und somit bringt ein erhöhter Preis von dem Röhrenkollektor keinen Mehrwert. Eine kostenlose Beratung übernimmt ein lokaler Fachbetrieb für Solarthermie gerne.

Für eine solare Anlage zur Heizungsunterstützung hingegen ist aufgrund des hohen erforderlichen Wärmeertrages ein Röhrenkollektor besser geeignet. Auch für ungünstig ausgerichtete Dächer und große thermische Solaranlagen lohnt sich die Investition in einen Röhrenkollektor. Denn auf ungünstigen Dachflächen kann dieser dann die Leistung erbringen, für die ein Flachkollektor nicht ausreichend ist. Ist die Dachgröße eher gering oder soll noch Dachfläche für eine zusätzliche Photovoltaikanlage genutzt werden, dann ist ebenfalls zu den platzsparenderen Röhrenkollektoren zu raten.

Fachbetriebe für Solarthermie übernehmen gerne eine detaillierte Berechnung und zeigen auf, welcher Kollektor für Ihr Vorhaben am besten geeignet ist.

Häufige Fragen zum Solarkollektoren-Vergleich

Was ist besser: Flachkollektoren oder Röhrenkollektoren?

Der Röhrenkollektor überzeugt vor allem in kälteren Monaten, da er Temperaturunterschiede besser ausgleicht als der Flachkollektor. Allerdings ist er teurer in der Anschaffung. Flachkollektoren sind weniger leistungsstark, dafür aber günstiger. Sie sind oft die richtige Wahl zur reinen Warmwassererzeugung.

Welche Röhrenkollektoren sind die besten?

Es gibt verschiedene Arten von Röhrenkollektoren: direkt durchströmte Vakuumkollektoren oder Heatpipe-Ausführungen. Welche gut geeignet sind, hängt oft auch mit den baulichen Gegebenheiten ab und sollte mit einem Architekten und einem Installationsfachbetrieb erörtert werden.

Wie lange halten Röhrenkollektoren?

Röhrenkollektoren halten, ebenso wie Flachkollektoren, etwa 20 bis 25 Jahre. Eine regelmäßige Wartung und Reinigung ist für beide Kollektorarten empfehlenswert.

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Erfahrungen & Fragen zum Thema Solarthermie

Bei Neubau: Gas-Brennwertheizung vs. Luftwärmepumpe?

Wir planen ein Fertighaus - und haben hier die Wahl seitens des Bauträgers zwischen einer Gas-Brennwert Heizung und einer Luft-Wärmepumpe (eine Erdwärmepumpe steht nicht zur Verfügung). Der Gasanschluss kostet ungefähr 400 Euro. Bei den Luftwärmepumpen sind die Mehrkosten etwa 10.000 Euro im Vergleich zur Gasheizung. Angeboten wird hier eine Nibe F2040 oder einer Nibe F2120. Was macht hier am meisten Sinn, um zukünftig auf der sicheren Seite zu sein? Mein Kopf sagt, dass sich der Mehrpreis für eine Luftwärmepumpe beim aktuellen Gaspreis nicht lohnt. Zudem kann man für den Mehrpreis ja auch eine Solarthermie oder Photovoltaikanlage installieren (oder zumindest teilweise auch schon vorbereiten). Allerdings hat meine Frau auch widerrum Vorbehalte gegen die Sicherheit einer Gasheizung (wegen Gasaustritt) - wobei ich nicht weiß, ob das bei neuen / aktuellen Gasheizungen noch ein Thema ist. Was würden Sie hier empfehlen?
Antwort von LKS SARL

Ich würde raten weder noch! Sie haben schon bei der Solarthermie einen vernünftigen Gedanken, warum nicht direkt auf Pellets hinaus gehen: wir haben das schon fast 20 Jahre: Komfort hervorragend, heimische Energie, bezahlbare wenig schwankbare Kosten und Gebäude Wertzunahme.

Anforderungen der EnEV 2016: Erdgasheizung mit einer Photovoltaikanlage möglich?

Wir sind zur Zeit auf der Suche nach der vernünftigsten Heizungsanlage für unseren Neubau. Nach langer Eigenrecherche stellt sich uns die Frage, ob eine Kombination aus einer Erdgasheizung mit einer Photovoltaikanlage die EnEV 2016 Anforderungen erfüllen kann und wirtschaftlich (vor dem Hintergrund von Investitionskosten) sinnvoll ist. Können Sie uns diesbezüglich weiterhelfen? Unsere Verunsicherung rührt daher, dass die meisten Foren, Tabellen oder Informationsportale lediglich die Kombination aus Erdgasheizung plus Solarthermie oder Luftwärmepumpe plus Photovoltaik vorzuschlagen scheinen. Was würde aus Ihrer Sicht dafür oder dagegen sprechen?
Antwort von Elsner Architekten

Aus meiner Sicht sind das zwei unabhängige Maßnahmen: Die Gasheizung verbraucht kaum Strom (nur zum Zünden und für Pumpen und Stellventile) und kann direkt mit dem Strom, den eine Photovoltaikanlage liefert, nicht viel anfangen. Und die Photovoltaikanlage liefert eben Strom, mal viel, mal wenig. Wenn sie groß genug ist, reicht es vielleicht für eine überwiegende Abdeckung Ihres Stromverbrauchs, und für einige Einspeisung ins Versorgungsnetz. Das hat aber keine Auswirkung auf die Heizung.

Die Kombination von Gasheizung mit Solarthermie führt hingegen zu einer Erhitzung eines Wasservolumens, das als Brauchwarmwasser genutzt werden kann, oder als Puffer für Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung. Hierdurch sinkt direkt der Gasverbrauch. Natürlich kann man auch Gasheizung und Solarthermie einrichten und zusätzlich einige Photovoltaikzellen installieren.

Die Kombination Solarthermie + Wärmepumpe ist zweckmäßig, da die Wärmepumpe ein vergleichsweise großer Stromverbraucher ist, dessen Verbrauch durch die Photovoltaik weitgehend abgedeckt werden kann.

Ob das, was Sie vorhaben, der EnEV 2016 entspricht, hängt noch an einigen weiteren Parametern, und müsste im konkreten Einzelfall beurteilt werden.

Wird ein Grundofen im Primärenergiebedarf mit eingerechnet?

Können Sie mir sagen, ob ein Grundofen im Primärenergiebedarf mit eingerechnet wird? Wir planen zwei Vollgeschosse ohne Keller, Massiv mit Planziegel T9 in 36,5cm Stärke. Ausrichtung ist SW, d.h. es sind 10 von insgesamt 14 Fenster nach Süden und Westen ausgerichtet. Am liebsten wäre mir eine Gasheizung mit Solarthermie für Warmwasser und der Grundofen ohne Wassertasche für die winterliche Gemütlichkeit. Sollte das überhaupt nicht funktionieren (ohne Solar für Heizung und ohne Lüftungsanlage), könnte/ müsste ich mich mit einer Luftwärmepumpe anfreunden.
Antwort von Energieberatung Stapff

Viele gute Antworten, aber leider liegen einige KollegenInnen etwas daneben.

Wenn für das gleiche Wohngeschoss eine weitere Zentralheizung vorhanden ist, darf der handbeschickte Ofen nicht EnEV-angerechnet werden. Ist der Ofen aber Hauptheizung (Zentralheizung) für dieses Wohngeschoss, ist er natürlich anrechenbar. Es war nie verboten (auch von der EnEV nicht), als Heizung Einzelöfen für Biomasse einzusetzen.

Grundsätzlich ist ein Grundofen zu empfehlen, wenn Sie im Dauerbetrieb heizen können. Abends schnell mal einheizen geht damit nicht, da braucht es einen Kaminofen ohne Speichermasse.
Ein wasserführender Grundofen kann nicht sicher funktionieren, deshalb bietet der seriöse Fachhandel auch keinen an.

Gastherme und Solar für WW ist nach wie vor die preiswerteste Heizenergielösung. Ein bisschen mehr Dämmung dazu, dann ist der nachweis Erneuerbare Energie geführt. Ich kenne kein Bauamt, das nach diesem Nachweis fragt.
Bauherren fragen meist nach pragmatischen Lösungen, nicht nach realitätsfremden Vorschriften.

Winterliche Grüße
www.energie-wuerzburg.de

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