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Die wichtigsten Komponenten einer Solaranlage sind die Solarkollektoren. Solarkollektoren habe die Aufgabe, das Sonnenlicht einzufangen und die gewonnene Energie in nutzbarer Form abzugeben. Solarkollektoren bestehen aus dem Absorber und dem umschließenden Gehäuse. Solarkollektoren wirken wie eine „Falle“ für das auftreffende Sonnenlicht. Sie haben auf der Oberseite eine lichtdurchlässige Abdeckung, etwa eine Glasscheibe.

Die Sonnenstrahlen fallen auf den Absorber der Solarkollektoren, das ist ein schwarzes Blech, von dem sie fast vollständig „geschluckt“ werden. Die Sonnenenergie wird bei diesem Vorgang in Wärme umgewandelt. Da der Absorber vollständig vom Gehäuse umschlossen ist, kann kaum noch Wärme entweichen und die Temperatur des Absorbers steigt bei Sonneneinstrahlung an. Die absorbierte Wärme wird ihm durch das Wärmeträgermedium entzogen. Das Wärmeträgermedium strömt durch Rohre und Kanäle im Absorberblech.

Es existieren sehr unterschiedliche Bauarten von Solarkollektoren, das dargestellte Wirkungsprinzip der Solarkollektoren ist jedoch immer dasselbe. Die Bauarten der Solarkollektoren unterscheiden sich vor allem durch die jeweilige Techniken zur Begrenzung der Wärmeverluste.

Flachkollektor

Der Flachkollektor ist die gewöhnliche Bauart für Brauchwasser-Solaranlagen. Solche Solarkollektoren verfügen über einen Absorber mit großer Fläche und sind von einem kastenförmigen Gehäuse umgeben. Als transparente Abdeckungen dienen meist Glasscheiben, es gibt sie aber auch mit Kunststoff als Folien- oder Platten. Auf der Rückseite und an den Seiten reduzieren temperaturbeständige Dämmmaterialien wie Mineralfaser- oder Polyuhrethanplatten die Wärmeverluste. Das Gehäuse besteht aus verzinktem Stahlblech oder Aluminium. Hersteller von Solarkollektoren bieten auch Bausätze für Flachkollektoren an.

Trifft Sonnenlicht auf den Flachkollektor, so wird lediglich ein Teil der Wärme durch den Wärmeträger abgeführt. Kleinere Mengen des einfallenden Lichtes werden an der Glasabdeckung und am Absorber reflektiert - das sind die „optischen Verluste“. Aber auch ein Teil der vom Absorber aufgenommenen und in Wärme umgewandelten Sonnenenergie kann nicht genutzt werden - das sind die „thermischen Verluste“ der Solarkollektoren.

Vakuumflachkollektor

Der Vakuumflachkollektor ist eine Variante des Flachkollektors und ähnlich aufgebaut. Die Dämmwirkung wird beim Vakuumflachkollektor allerdings durch einen Unterdruck im Gehäuse erreicht. Er verringert den Wärmetransport durch Luftströmung (Konvektion). An der Rückseite sind Stützen aufgebaut, die den von außen wirkenden Luftdruck aufnehmen. Ab und zu müssen die Solarkollektoren nachevakuiert werden, um den Druckanstieg durch konstruktionsbedingte Undichtigkeiten auszugleichen. Beim Kauf dieser Solarkollektoren sollten die Herstellerangaben berücksichtigt werden.

Vakuumröhrenkollektor

Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus einem Gestell mit mehreren Glasröhren, in denen sich jeweils ein Absorberstreifen befindet. Die Röhren sind evakuiert - das Vakuum ist wesentlich besser als in Vakuumflachkollektoren.

Zwei Funktionsprinzipien dieser Bauart von Solarkollektoren werden unterschieden:

• Das in der Mitte des Absorberstreifens verlaufende Rohr wird direkt vom Wärmeträgermedium durchströmt.
• Energie wird durch das Zirkulieren einer speziellen Flüssigkeit, durch Verdampfen und Kondensieren, innerhalb des Absorberrohres transportiert. Ein Wärmetauscher gibt die Wärme am Rohrende an den Solarkreis ab. Vorteil: Defekte Rohre dieser Solarkollektoren können so leichter ausgetauscht werden.

Die Glasröhren werden bei der Herstellung dauerhaft abgedichtet. Bei besonderer mechanischer oder thermischer Belastung kann es vorkommen, dass einzelne Rohre beim Transport oder Einbau undicht werden. Der Vakuumverlust ist daran erkennbar, dass die defekte Glasröhre außen wesentlich wärmer wird als die Umgebungstemperatur. Deshalb sollten die einzelnen Röhren nach der Montage überprüft werden.

Speicherkollektoren

Speicherkollektoren finden sich vor allem in südlichen Regionen. Bei Speicherkollektoren sind Solarkollektoren und Warmwasserspeicher in einem Gehäuse zusammengefasst, das im Freien aufgestellt wird. Für westeuropäische Breitengraden gibt es Systeme der Solarkollektoren, die mit „transluzenter“ Wärmedämmung abgedeckt sind, das ist ein lichtdurchlässiges Kunststoffmaterial mit sehr guten Dämmeigenschaften.

Speicherkollektoren lassen sich als komplett anschlussfertig gelieferte Systeme einfach montieren. Da hier Leitungswasser im Außenbereich eingesetzt wird, ist eine Frostschutzsicherung dieser Solarkollektoren notwendig.

Keinesfalls sollte eine Zusatzheizung wie Wärmetauscher oder elektrischer Heizstab direkt in den Speicher eingebaut werden - sonst werden die Verluste zur Außenluft - insbesondere im Winter, wenn hoher Zusatzwärmebedarf besteht - wesentlich höher als bei separaten Speichern, die im Gebäude aufgestellt sind.

Schwimmbadabsorber

Zur Erwärmung von Schwimmbeckenwasser kommen einfache Absorber ohne Abdeckung als Solarkollektoren in Frage. Sie bestehen aus witterungsbeständigen Kunststoffen, die als Rohrschleifen oder als Matten mit eingearbeiteten Röhrchen verlegt werden. Sie werden vom Beckenwasser direkt durchströmt.

Schwimmbadabsorber kosten wenig, können jedoch nur bei Mediumtemperaturen unter 30° C und warmer Witterung sinnvoll eingesetzt werden. Sie sind daher als Solarkollektoren für ganzjährig betriebene Anlagen zur Brauchwassererwärmung ungeeignet.