Solaranlage

Thermische Solaranlage selber bauen

Solarzelle oder auch Sonnenkollektor

Thermische Solaranlagen werden wegen der steigenden Energiepreise immer lukrativer. Dennoch sind Lösungen “von der Stange” noch relativ teuer und mit einem recht großen baulichen Aufwand verbunden.

Insbesondere für Häuser mit kleiner Dachfläche, beispielsweise Ferienhäuser oder ähnliches, lohnen sich die großen Anlagen kaum.

Wir zeigen Ihnen eine interessante Eigenbau-Alternative für Ihr Dach: Die kleine Selbstbau-Solaranlage für ein wohliges Gefühl unter der Dusche und im Geldbeutel.

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1. Sonnenenergie Marke Eigenbau: Materialien und Werkzeuge

1.1. Materialien:

Thermische Solaranlage
Eine thermische Solaranlage Marke Eigenbau
  • 2 Stück Holzbalken 8 x 8 x 266 cm
  • 2 Stück Holzbalken 8 x 8 x 96 cm
  • 1 Stück Spanplatte 274 x 96 cm
  • 1 Stück Wellblech, 250 x 80 cm
  • 2 Stück Plexiglasscheiben 150 x 150 cm
  • 2 Stück Wärmereflektorfolie 300 x 100 cm
  • 9 Stück Kupferrohr 250 cm / 10 mm
  • 4 Stück Winkelrohre 10 mm
  • 16 Stück T-Rohre 10 mm
  • Isolierschaum
  • Kupferrohr (für Wasseranschluss)
  • Holznägel und Holzsschrauben
  • 16 Schrauben 4,0 x 120 mm
  • 50 Schrauben 2,5 x 25 mm
  • 50 kleine Stahlnägel
  • 4 Schlauchschellen 12-25 mm
  • 2 Dosen schwarzer Sprühlack, matt

1.2. Werkzeuge:

  • Bohrmaschine
  • Akkuschrauber
  • Holzbohrer entsprechende des Schlauchdurchmessers
  • Rohrschneider
  • Hammer
  • Säge
  • Schraubendreher
  • Rohrzange
  • Bohrhammer
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2. Thermische Solarenergie: Wie funktioniert das?

Skizze des Sonnenkollektors
Skizze des Sonnenkollektors

2.1. Arbeitsprinzip einer Solarthermieanlage, System Tichelmann

Thermische Solarenergie hat mit Photovoltaik, der Stromerzeugung aus Sonnenenergie, nichts zu tun. Vielmehr wird in solarthermischen Verfahren Wasser durch die Sonne aufgewärmt.

Durch die Materialauswahl und eine möglichst große Kollektorenoberfläche kann das Wasser so auf bis zu 70 °C erhitzt werden, dies hängt jedoch von der Sonneneinstrahlungsintensität und -dauer ab.

Die Besonderheit dieser Anlage liegt in den Eigenbau-Kollektoren: Anders als in handelsüblichen Solarthermieanlagen, für die Kollektoren fertig zugekauft werden, lassen sich die Kosten für eine thermische Solaranlage erheblich senken, wenn Sie diese selber bauen.

Das durchströmende Wasser wird in dünnen Röhren vor einem dunklen Hintergrund den Sonnenstrahlen ausgesetzt und erwärmt sich.

Anders als in gewerblichen Anlagen hat diese Solaranlage zudem keinen Sekundärkreislauf: Das erhitzte Wasser, welches später aus der Dusche kommt, wird direkt in den Warmwasserboiler eingeleitet.

Allerdings kann die Anlage wegen Frostgefahr nicht im Winter betrieben werden, angesichts der mangelnden Sonnenstunden ist dies jedoch kein großer Verlust. Der Warmwasserboiler bleibt nötig, da die Anlage lediglich ein Ergänzungssystem darstellt.

3. Montage der thermischen Solaranlage

Wasserzu- und ablauf im Sonnenkollektor
Wasserzu- und ablauf im Rohrsystem

3.1. Bauplan für das Rohrsystem

Das Rohrgitter der Anlage ist insgesamt 250 cm lang und 80 cm breit. Dazu müssen Sie die Rohre zunächst zuschneiden. Sieben der 250 cm-Rohre bleiben, wie sie sind.

  • Schneiden Sie mit dem Rohrschneider aus dem verbliebenen Kupferrohr insgesamt 12 Stücke mit einer Länge von jeweils 9 cm zurecht.
  • Stecken Sie jeweils 6 Rohrstücke mit den T-Verbindern zusammen und befestigen Sie am Ende jeweils zwei Winkelstücke. Die verbliebenen Öffnungen der T- und Winkelstücke weisen alle in die gleiche Richtung.
  • Stecken Sie die sieben 250 cm-Kupferrohre in die T- und Winkelstücköffnungen beider Seiten; so erhalten Sie einen stabilen Rohrrahmen.
  • Schneiden Sie danach vom letzten langen Kupferrohr 20 cm ab und verbinden Sie es wieder mit einem T-Stück. Stecken Sie die beiden Rohre in die Winkelstücke und längen Sie diese ggf. ab, damit die Rohre in die Konstruktion passen. Drehen Sie die T-Stücke seitwärts (siehe Zeichnung).

Die Rohrverbindungen der thermischen Solaranlage müssen noch wasserdicht verpresst werden.

Hierfür brauchen Sie eine Rohrpresszange, wie sie auch von Installateuren bei der Heizungsmontage verwendet wird.

Verpressen Sie nun sorgfältig alle Verbindungen am Rohrrahmen.

Zum Abschluss sollten Sie noch eine Dichtigkeitsprüfung durchführen: Schließen Sie mit einer Schlauchklemme an der einen Seite des Rahmens einen Gartenschlauch an und verschließen Sie die andere Seite mit einem geeigneten Blindstopfen, drehen Sie dann das Wasser voll auf.

Alles dicht? Dann weiter mit dem nächsten Schritt.

3.2. Holzrahmen montieren

Montieren Sie nun aus den Kanthölzern und den 4,0 x 120 mm-Schrauben den Holzrahmen.

Anschließend nageln Sie die Wärmereflektorfolie an der Innenseite des Rahmens alle 20 cm mit einem Nagel fest – dies geht deutlich besser ohne Rückwand.

Schrauben Sie nun die Rückwand hinten auf dem Rahmen fest, sodass sich für den Rohrrahmen ein solides “Bett” bildet.

Bohren Sie am Schluss mit dem Holzbohrer rechts und links, auf Höhe des Zu- und Ablaufs, zwei Löcher für die Anschlussschläuche durch den äußeren Rahmen hindurch.

Legen Sie anschließend das Wellblech in den Holzrahmen und schrauben Sie es an der Unterseite mit 6 3,0 x 25mm-Schrauben oben, unten und in der Mitte fest.

Nehmen Sie dann den schwarzen Sprühlack zur Hand und lackieren Sie den gesamten Rahmen gründlich und deckend von innen aus. Das Ergebnis muss nicht schön, sondern nur satt schwarz sein.

3.3. Rohrrahmen einsetzen, anschließen und verschließen

Nachdem die schwarze Farbe getrocknet ist, können Sie nun den Rohrrahmen im Kollektorkasten einsetzen. Schließen Sie die beiden Zuleitungsschläuche an den nach oben weisenden T-Stücken mit den Schlauchschellen an und führen Sie die Schläuche durch die Rahmenbohrungen.

Achten Sie schon jetzt auf eine ausreichende Schlauchlänge zum Boiler.

Nun können Sie die Plexiglasplatten auf den Kollektorkasten aufsetzen und mit den 3,0 x 25 mm-Schrauben fest verschrauben. Eine umlaufende Silikonnaht sorgt für Dichtigkeit bei schlechtem Wetter und trägt zur Wärmeisolierung bei.

Jetzt kann der Kollektorkasten auf dem Dach montiert werden.

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3.4. Dachmontage und Anschluss des Kollektors

Nun können Sie die Solarkollektoren aufstellen, dabei hängt die richtige Montagemethode von Ihrem Dach ab. Achten Sie aber in jedem Fall darauf, die Dachkonstruktion nicht zu beschädigen.

Die Zu- und Ablaufschläuche werden wie folgt angeschlossen:

  • Der Zulaufschlauch wird direkt mit einem außenliegenden Wasserhahn verbunden
  • Der Ablaufschlauch wird mit dem Wasserboiler im Hausinneren verbunden

Der Leitungsdruck sorgt nun dafür, dass warmes Wasser in den Kollektor nachfließen kann und so die Warmwasserversorgung des Hauses unterstützt.

Im Kollektorsystem befinden sich etwa 8,5 Liter warmes Wasser – genug zum Spülen oder für die abendliche Katzenwäsche.

Wir wünschen Ihnen viel Erfolg beim Energiesparen.

4. Lohnt sich die Investition?

solarthermie-teaser

Lukrative Solarthermie wird immer beliebter.

Auch wenn die aktuellen Kosten für Erdgas und Heizöl auf einem Minimum liegen, ist mittel- und langfristig mit ganz erheblichen Preissteigerungen zu rechnen.

In der Folge werden sich viele Bauherren und Hausbesitzer die Frage stellen, ob nicht ein alternativer Energieträger die bessere Wahl ist.

Immer beliebter wird offenkundig die Solarthermie: Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) konnte im Juli 2017 immerhin 1.912 Anträge zur Förderung dieser Technik verzeichnen – was den Jahresrekord darstellt.

Was sollten Sie zu dieser Technik wissen, wo liegen die Tücken?

4.1. Wie Solarthermie funktioniert

solarthermie-wasser

Bereits einfache Konstruktionen bieten eine günstige Warmwasserversorgung.

Unter Solarthermie wird die Umwandlung der Sonnenenergie in Wärme verstanden.

Anders als bei der Photovoltaik wird also auf eine Stromerzeugung verzichtet, wodurch die Kosten für diese Anlagen erheblich geringer ausfallen.

Außerdem besteht das Problem der Energiespeicherung in dieser Weise nicht, weil sich in heißem Wasser tatsächlich viel Wärmeenergie speichern lässt.

Zu einem solchen System gehören folglich auch nur drei Komponenten: die Sonnenkollektoren, eine Pumpe und ein Pufferspeicher mit einigen 100 l Wasser.

Die Pumpe sorgt dafür, dass die Sonnenkollektoren mit dem Wasser durchströmt werden und dieses aufheizen – eine Speichertemperatur von 55°C lässt sich auch außerhalb der Sommermonate erreichen.

Dadurch muss die konventionelle Heizung weniger oft verwendet werden, je nach Dimensionierung der Anlage lassen sich 50-60 % des Warmwasserbedarfs eines Einfamilienhaushalts über die Solarthermie decken.

Wichtig ist dabei aber eine ausreichende Dimensionierung der Anlage im Vorfeld und der Kauf beim Fachmann. Eine detaillierte und praxisnahe Übersicht der Kosten von Solarthermie bietet z. B. Käuffer, Spezialist für moderne Heizsysteme und Gebäudetechnik.

Auf Basis einer Nutzungszeit von zumeist 20 Jahren lässt sich kalkulieren, wie es um die Wirtschaftlichkeit bestellt ist.

4.2. Fast 1000 Euro jährlich sparen

solarthermie-dach

Die Größe der Kollektoren sollte etwa 10% der Wohnfläche betragen.

Der Reduzierung der Brennstoffkosten bei der konventionellen Heizung stehen durchaus üppige Investitionskosten gegenüber.

Ausgehend von einem Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von etwa 150 m² sollte ein Flachkollektor mit einer Größe von mindestens 15 m² installiert werden.

Die Kosten dafür betragen etwa 4000 Euro; hinzu addieren sich rund 2000 Euro für den Kombispeicher und noch einmal dieselbe Summe für Kleinteile und Montage.

Insgesamt ergeben sich Gesamtkosten in Höhe von 8000 Euro.

Wird von durchschnittlichen Heizkosten bei einer Ölheizung von etwa 1.800 Euro pro Jahr ausgegangen, beträgt die Ersparnis also rund 900 Euro jährlich. Über die gesamte Lebensdauer wird sich die Solarthermie zweifelsohne amortisieren.

Dabei sollte allerdings berücksichtigt werden, dass die Preisentwicklung bei den fossilen Brennstoffen noch vollkommen unklar ist – eine deutliche Steigerung ist, wie bereits eingangs erwähnt, in einigen Jahren durchaus wahrscheinlich.

Zudem sorgt die weniger starke Beanspruchung des Heizungssystems auch für eine längere Lebensdauer des Kessels.

4.3. Installation von Solarthermie: renditestarke Anlage

solarthermie-sonne

Die Sonne als Wertanlage.

Die Anschaffung einer Anlage zur Solarthermie kann aber auch seinen ganz anderen Grund interessant sein: derzeit befindet sich die Verzinsung auf dem Kapitalmarkt auf einem historischen Tief.

Wer also etwa 8000 Euro die Installation einer Anlage zur Solarthermie investiert und Heizkosten in Höhe von 900 Euro jährlich einspart, erhält eine Rendite von 11,25 % – und das mit ganz überschaubarem Risiko und zum Nutzen der Umwelt.

Die Investitionssumme lässt sich durch die Förderung des BAFAs noch ein wenig senken: für Anlagen mit einer Kollektorengröße bis 10 m² werden 500 Euro Zuschuss als pauschale gewährt, darüber hinaus sind es 50 Euro je Quadratmeter – in unserem Rechenbeispiel also immerhin 750 Euro.

Am Ende zeigt sich: Nicht nur die Umwelt profitiert von der Solarthermie, auch in wirtschaftlicher Hinsicht erscheint die Investition sinnvoll.

5. Häufige Fehler bei der Selbstmontage von Solaranlagen vermeiden

photovoltaik

Die Photovoltaik-Anlage.

Sicherlich gibt es eine Menge Heimwerker, die sich für die neuesten Standards im Bereich der Energieversorgung interessieren und sich ständig darüber informieren. An der Photovoltaik führte somit in den vergangenen Jahren wohl kaum noch ein Weg vorbei, für denjenigen, der eine autarke Energieversorgung anstrebt.

Nun finden sich im Netz vielerlei Montageanleitungen für Photovoltaikanlagen, in denen erklärt wird, wie Sie Ihre PV Anlage anschlussfertig und ohne fremde Hilfe aufs eigene Dach bekommen.

Sicher mögen viele dieser Anleitungen gut gemeint und in gewissem Umfang auch fachlich korrekt wiedergegeben sein, dennoch kommt es bei der Installation durch Laien immer wieder zu den selben Fehlern, die auf kurz oder lang verheerende Auswirkungen auf den Betreib der Solaranlage haben können.

Damit Ihnen das nicht passiert, sollen in diesem Beitrag die häufigsten Fehlerquellen beim Photovoltaik Selbstbau einmal kurz erläutert werden.

Besonders wichtig für die Stabilität einer Solaranlage sind die richtigen Schienenabstände, damit beim Einsetzen der Module auch die Klemmbereiche des jeweiligen Modultyps eingehalten werden können. Als sinnvoll hat sich hier die Methode erwiesen, auf einem Zollstock die Länge des Moduls abzuzeichnen.

Mit Hilfe des Zollstocks können auf den Dachschindeln nun Modulanfang und Modulende eingezeichnet werden, ebenso müssen die Schindeln gekennzeichnet werden, unter die ein Haken kommt. So stellen Sie sicher, dass die Schienenabstände mit den Klemmbereichen der Solarmodule kompatibel sind.

Im Laufe der Lebenszeit einer Photovoltaikanlage ist diese natürlich auch der Witterung ausgesetzt – und das über einen sehr langen Zeitraum. Aus diesem Grund ist es erforderlich die Kabel, welche unter den Modulen verlaufen, mit Hilfe von Kabelbindern so zu befestigen, dass diese mit dem Dach nicht in Berührung kommen und insbesondere bei Regenfällen nicht dem Wasser ausgesetzt sind.

Sofern die Möglichkeit besteht, an den Schienen Aluminiumrohre zu befestigen, sollten dies tun und durch diese die Solarleitungen ziehen. Auf diese Weise werden Kabel und auch Steckverbinder vor Strahlung und Feuchtigkeit geschützt, was Ihre Lebensdauer enorm verlängert.

Dies waren leider nicht die einzigen Fehlerquellen, zumindest aber die häufigsten, die Heimwerker bei der Selbstmontage Ihrer Solaranlage begehen. Im Zweifel lohnt es sich einen Fachmann zu Rate zu ziehen oder im Internet nach entsprechenden Informationen zu suchen.