In südlichen Ländern kommt man mit weniger technischem Aufwand aus

Die günstigsten Verhältnisse für den Einsatz von Sonnenkollektoren bieten südliche Länder. Dort findet man oft auf jedem zweiten Flachdach einen solchen Warmwasser-Lieferanten aufgeständert: In der einfachsten Ausführung tut es ein simpler Speicherkollektor in Form eines Wasserbehälters aus Blech, dem man einen geeigneten Anstrich verpaßt hat, damit sich sein Inhalt unter der Sonneneinstrahlung möglichst gut erwärmt. Ansonsten herrschen auf südlichen Dächern die sogenannten Thermosiphon-Anlagen: Bei dieser Technik durchströmt das Trinkwasser einen Flachkollektor und steigt dann infolge der Erwärmung von selbst in einen Speicher auf, der oberhalb des Sonnenkollektors angebracht ist. Solche Thermosiphon-Anlagen benötigen weder Pumpen noch Regeltechnik oder Hilfsenergie. Man läßt das Wasser einfach durch den Kollektor fließen und zapft es nach der Erwärmung aus dem Speicher ab.

Einkreisige Thermosiphon-Anlage, wie sie in südlichen Ländern gebräuchlich ist: Unter dem Glas der Flachkollektoren sieht man die schwarzen Absorberflächen mit den darin eingebetteten Röhren, durch die das Warmwasser zirkuliert. Infolge der Erwärmung steigt das Wasser dann von selbst in den darüber befindlichen Speicher.

In unseren Breiten, wo die Sonne seltener scheint, reicht diese einfache Technologie nicht aus: Der simple Wasserbehälter auf dem Dach würde allenfalls im Hochsommer genügend Warmwasser liefern. Und auch die einkreisige Thermosiphon-Anlage aus dem Süden eignet sich nicht, weil sie im Winter einfrieren würde.

Es bedarf deshalb eines zusätzlichen technischen Aufwandes, um die Anlagen einfriersicher und effizienter zu machen. Für die sonnenarmen Tage des Jahres müssen sie mit einer Zusatzheizung ausgerüstet werden. Ferner brauchen sie noch Pumpen und Regeltechnik. Daher sind die Anschaffungs- und Betriebskosten solcher Anlagen bei uns höher als in den südlichen Ländern.

Für die Freibad-Erwärmung genügt schon ein offener Absorber

Es gibt allerdings auch bei uns einen Anwendungsfall, wo die simpelste Technik nicht nur ausreichend, sondern sogar die beste ist: Das sind die Sonnenkollektoren, die in vielen Schwimmbädern für die Erhöhung der Wassertemperatur sorgen. Im Grunde ist ein Schwimmbad-Kollektor nichts anderes als ein langer schwarzer Schlauch, den man in Form einer Matte auf dem Dach der Umkleidekabinen oder einer anderen geeigneten Fläche auslegt. Wenn man das Wasser des Schwimmbeckens durch diesen Schlauch pumpt, erwärmt es sich bei Sonnenschein wesentlich schneller, als wenn man es im Becken belassen würde. Trotz der simplen Ausführung sind solche Schwimmbad-Kollektoren die ideale Lösung, um die Temperatur des Wassers um einige Grade - etwa von 18°C auf 21°C - zu erhöhen. Sie erreichen dabei Wirkungsgrade von 40 bis 45 Prozent.

In den schwarzen Absorber-Schläuchen auf dem Dach der Umkleidekabinen erwärmt sich das Wasser schneller als im Schwimmbecken.

Beim Schwimmbad-Kollektor beschränkt sich das gesamte Erwärmungssystem auf den Absorber, wie die Fachleute jenen speziellen Teil des Kollektors bezeichnen, der die Umwandlung des Sonnenlichts in Wärme besorgt. Es würde auch nichts bringen, einen höheren Aufwand zu treiben. Beispielsweise würde es den Wirkungsgrad eines Schwimmbad-Kollektors sogar eher vermindern, wenn man den schwarzen Schlauch mit einer Glasscheibe abdecken würde: Als offener Absorber vermag er nämlich auch die Infrarotstrahlung zu verwerten, die durch das Sonnenlicht direkt oder indirekt anfällt. Das verhilft den Schwimmbad-Kollektoren in ihrem speziellen Bereich zu einem teilweise überlegenen Wirkungsgrad gegenüber aufwendigeren Konstruktionen, bei denen ein Teil der Infrarotstrahlung durch die notwendige Glasabdeckung geschluckt wird.

Für den Betrieb bei höheren Temperaturdifferenzen - etwa zur Beheizung eines Hallenbads im Winter - sind solche Schwimmbad-Kollektoren aber ungeeignet. Der Absorber gibt dann nämlich an seine Umgebung entsprechend mehr Energie ab: Zum einen verliert er sie durch "Konvektion" an die ihn umgebende Luft. Zum anderen erhöht sich seine Rückstrahlung an die kältere Umgebung. Denn jeder gute Absorber ist von Natur aus zugleich ein guter Wärmestrahler. Mit wachsender Temperaturdifferenz tendiert deshalb der Wirkungsgrad von offenen Absorbern rasch gegen Null.