Solarthermie mit Vakuumröhren und Heatpipes ist eine einfache, zuverlässige und hocheffiziente Technologie. Das sind bereits drei gute Gründe, sich diese Alternative genauer anzusehen. In diesem technischen Leitfaden findest du praktische Tipps zur Installation, detaillierte Schaubilder und eine Übersicht der besten Optionen, wenn du dein Zuhause mit diesem System ausstatten möchtest.

Am Ende dieses Leitfadens wirst du alles wissen, was man über Solar-Vakuumröhren mit Heatpipes wissen muss. Aber Vorsicht – im Internet kursieren viele fragwürdige Empfehlungen. Manche behaupten ohne jeden Beleg, dass dieses System immer die beste Lösung sei. Das stimmt so nicht. Deshalb geben wir dir hier fundierte, sachliche und praxisnahe Empfehlungen, damit du die richtige Entscheidung treffen kannst.

Heatpipes für Einsteiger

Fangen wir ganz einfach an, mit den Grundlagen dieser Technologie. Ich erkläre dir, wie eine Heatpipe funktioniert – so verständlich wie möglich.

Zuerst musst du den Zweck einer Heatpipe verstehen: Sie dient dazu, Wärme zu übertragen. In unserem Fall soll möglichst viel Sonnenenergie eingefangen und an dein Heizsystem weitergeleitet werden.

So funktioniert das Ganze in der Praxis: Die Heatpipe ist ein Metallrohr, das eine kleine Menge mit Glykol versetztes Wasser enthält. Das Glykol verhindert, dass die Flüssigkeit bei Frost gefriert. Wenn die Temperatur im Inneren des Rohrs steigt, verdampft die Flüssigkeit und wird gasförmig. Dieser Druckdampf steigt nach oben, wo er seine Wärme an den Wärmetauscher abgibt. Danach kondensiert das Gas, fließt zurück nach unten und der Kreislauf beginnt von vorn. Solange das Rohr dicht bleibt, läuft dieser Prozess kontinuierlich weiter.

In 4 einfachen Schritten zusammengefasst:

• Die Flüssigkeit verdampft, wenn sie erhitzt wird.
• Der Dampf baut Druck auf und überträgt seine Wärme an den Kollektor.
• Beim Abgeben der Wärme kondensiert der Dampf.
• Nach der Kondensation fließt die Flüssigkeit zurück zum unteren Ende des Rohrs.

Am Ende kann man eine Heatpipe als ein System betrachten, das Wärme sammelt und sie genau dort konzentriert, wo sie gebraucht wird – am Übergabepunkt.

Übrigens werden Heatpipes nicht nur in Solarsystemen verwendet. Sie sind auch bei Computerfans bekannt, die ihre Prozessoren durch Übertaktung bis an die Grenze treiben. In diesem Fall sorgt die Heatpipe dafür, dass möglichst viel Wärme vom Prozessor abgeleitet wird, um ihn vor dem Durchbrennen zu schützen. Die aufgenommene Wärme wird anschließend außerhalb des Gehäuses abgegeben.

Heatpipes können also auch zur Kühlung eingesetzt werden. Aber das ist ein Thema für eine andere KB.

So funktionieren Solar-Vakuumröhrensysteme mit Heatpipes (im Detail)

Jetzt, wo du weißt, wie eine Heatpipe funktioniert, schauen wir uns an, wie das gesamte System zusammenspielt.

Erster Schritt: Jede Heatpipe ist mit einem Solarabsorber ausgestattet. Sonnenlicht trifft auf diesen Absorber, wodurch Wärme entsteht, die im Vakuumrohr eingeschlossen wird. Die Temperatur im Inneren steigt schnell an, das Fluid verdampft und überträgt seine Wärme an eine kleine Kupferspitze am oberen Ende des Rohrs.

Jedes Vakuumrohr ist über eine dichte Steckverbindung mit einem Wärmekollektor verbunden. Dieses System ermöglicht es den Röhren, nacheinander das Wärmeträgerfluid im Kollektor zu erhitzen. Die erwärmte Flüssigkeit fließt dann zu einem Wärmetauscher im Speicherbehälter. Dieser Speicher hält die Wärme zurück, damit sie später genutzt werden kann – zum Beispiel zum Heizen des Hauses oder zur Warmwasserbereitung.

Man kann sich den Speicher wie eine thermische Batterie vorstellen. Und da Sonnenenergie allein den Heizbedarf über das ganze Jahr nicht vollständig decken kann, ist in der Regel ein zweiter Wärmetauscher integriert, der an eine zusätzliche Energiequelle deiner Wahl angeschlossen ist. Ein gutes Schaubild – und alles wird klar.

Je nach Höhenunterschied zwischen den Kollektoren und dem Speicherbehälter ist wahrscheinlich eine Umwälzpumpe mit Temperatursensoren erforderlich. Der Stromverbrauch dieses kleinen Systems ist minimal.

Im Idealfall arbeitet man mit einem Thermosiphonsystem – keine Elektrizität, keine beweglichen Teile. Aber in vielen Fällen ist das einfach nicht machbar.

Lies das, bevor du in Solarwärme investierst

Bevor wir über Solarheizung sprechen, sollten wir ein paar Dinge klären:

Bevor du auch nur einen Cent in eine Solaranlage steckst, stell sicher, dass dein Haus gut isoliert ist. Wenn das nicht der Fall ist, lohnt es sich viel mehr, zunächst in die Reduzierung des Wärmeverlusts zu investieren, statt draußen die Luft zu beheizen.

Solarheizungen funktionieren wirklich nur gut mit Niedertemperatur-Heizsystemen. Das bedeutet im Idealfall eine Fußbodenheizung, bei der warmes Wasser durch ein Netzwerk unter dem Boden fließt. Das ist sehr komfortabel und sorgt für eine sanfte, gleichmäßige Wärme. Du kannst das ganze Jahr über barfuß laufen und es genießen. Bei Renovierungen kannst du auch auf Sockelleistenheizungen mit niedriger Vorlauftemperatur setzen. Sie sind nicht ganz so effizient, aber durchaus praktikabel.

Lass uns nun ein paar Marketing-Mythen aus dem Weg räumen. Nein, deine Solarkollektoren werden dein Haus im Winter nicht auf 25 °C halten. Und nein, deine Heizkosten sinken nicht einfach so um 90 %. Aber die Realität sieht trotzdem gut aus. In gemäßigten Klimazonen lassen sich im Frühling und Herbst spürbare Einsparungen erzielen, indem man die kostenlose Energie der Sonne nutzt. Das gilt auch für die solare Warmwasserbereitung – erwarte im Winter einfach keine Wunder.

Jetzt kommen wir zu einem Profi-Tipp, mit dem du beim Kauf eines Solarsystems für Warmwasser richtig Geld sparen kannst :

Zentrale Tipps für eine gelungene Solarheizungsanlage

Ein gutes Zeichen dafür, dass manche Heizungsprofis wirklich wissen, was sie tun : Viele von ihnen empfehlen keine Solarheizungen – nicht weil sie nicht funktionieren, sondern weil sie im Sommer oft zu viel Wärme erzeugen. Und ganz ehrlich : Niemand braucht Heizwärme, wenn es draußen heiß ist. Diese überschüssige Energie kann das System auf Dauer sogar beschädigen.

Die Lösung ? Setze die Kollektoren im Sommer außer Betrieb. Du kannst sie einfach mit einer Schutzplane abdecken oder – falls sie schwer zugänglich sind – einen elektrischen Rollladen installieren. In diesem Setup ist es oft sinnvoll, ein oder zwei Kollektoren aktiv zu lassen, um weiterhin Warmwasser zu erzeugen. Das lässt sich gut steuern, bringt aber entweder zusätzliche Kosten oder erfordert manuelles Eingreifen.

Aber keine Sorge – auch dafür gibt es eine clevere Lösung :

Lebensdauer, Sicherheit und Wartung

Die Lebensdauer dieser Module hängt hauptsächlich von ihrer Fertigungsqualität ab. Mit einer guten Glas-Metall-Verschweißung können sie theoretisch bis zu 30 Jahre halten.

Ein Röhrenmodul funktioniert nicht mehr, wenn das Vakuum verloren geht. Um das zu erkennen, befindet sich am unteren Ende jeder Röhre eine feine Bariumschicht. Dieses Barium verfärbt sich, sobald es mit Luft in Kontakt kommt. Wenn das passiert, musst du die Röhre einfach austauschen. Das ist so einfach wie das Wechseln einer Glühbirne : Alte Röhre herausklipsen, neue einklipsen. Du brauchst keine handwerklichen Kenntnisse und musst das System auch nicht entleeren. Röhre raus – fertig.

Einer der größten Vorteile von Heatpipe-Systemen ist, dass bei einem Ausfall – selbst mehrerer Röhren – die übrigen weiterhin ohne Unterbrechung Wärme liefern.

Die Röhren sind etwas empfindlich bei der Montage, aber nach der Installation bietet ihre runde Form eine hervorragende Stoßfestigkeit. Im Vergleich zu Flachkollektoren halten sie zum Beispiel Hagel besser stand.

Was die Wartung angeht ? Vielleicht mal kurz mit einem Tuch abwischen, wenn sie staubig werden – und das war’s.

Ein letzter Hinweis : Lass dein System nicht „trocken“ laufen, also ohne Flüssigkeit, die die Wärme aufnehmen kann. Übermäßige Temperaturen können die Lebensdauer der Röhren verkürzen oder sie im schlimmsten Fall vollständig zerstören.

Spezielle Einsatzbereiche

Dieser Leitfaden konzentriert sich bewusst auf das häufigste Szenario – gemäßigte Klimazonen wie in weiten Teilen Nordamerikas und Europas. Aber in bestimmten Fällen, zum Beispiel bei über 200 Sonnentagen im Jahr, sieht die Situation ganz anders aus.

Als ich noch mein eigenes Ingenieurbüro hatte, war ich mit zahlreichen individuellen Anforderungen konfrontiert. Viele meiner Kunden wollten umweltfreundlicher werden und dabei spürbar Kosten senken. Genau diese Vielfalt an Herausforderungen – und die breite Palette erneuerbarer Lösungen – machte den Job so spannend. Es wurde nie langweilig.

Ein Beispiel : Mehrere Unternehmen der Lebensmittelbranche verbrauchten täglich riesige Mengen an sehr heißem Wasser – das führte zu extrem hohen Energiekosten. In solchen Fällen waren qualitativ hochwertige Vakuumröhrenkollektoren mit Heatpipes eine extrem effiziente Lösung, um an jedem sonnigen Tag kochendes Wasser zu liefern. Kombiniert man sie mit einer zweiten erneuerbaren Energiequelle als Backup, sind die Nutzer fast vollständig unabhängig von Energiekosten – und erhalten obendrein ein Umweltzertifikat.

Ein weiterer spezieller Fall : Auch wenn sich solare Warmwasserbereiter für Privathaushalte oft nicht wirklich lohnen, sieht es bei gemeinschaftlichen Anlagen ganz anders aus. Ein Hotel in einer Region mit ganzjährigem Sonnenschein kann durch die Nutzung von Vakuumröhrenkollektoren mit Heatpipes für die Warmwasserbereitung eine sehr schnelle Amortisation erreichen. Die Energiekosten des Gebäudes sinken dadurch deutlich.

Noch ein Beispiel, wieder aus sonnenreichen Regionen : Viele Unternehmen nutzen Dampf für verschiedene Anwendungen. Ja, Vakuumröhrenkollektoren erzeugen keinen Dampf direkt. Aber beim Erhitzen von Wasser ist die erste Phase – von Raumtemperatur auf etwa 70 °C – die energieintensivste. Wenn du dein Wasser kostenlos bis zu diesem Punkt erhitzen kannst, ist der restliche Energiebedarf zur Dampferzeugung vergleichsweise gering.

Eine kleine Anekdote : Einmal wurde ich vom Betreiber eines riesigen Hammams in Marokko kontaktiert. Seine monatlichen Kosten für Warmwasser und Dampf waren enorm. Durch die teilweise Umstellung auf Solarthermie konnte er seine Energiekosten um 70 % senken. Nicht schlecht.

Ich erinnere mich nicht mehr an alle Fälle, aber es gibt zahllose Situationen, in denen Solarthermie Holz, Gas, Kohle oder Strom beim Erhitzen von Wasser ersetzen kann. Und wenn es um langlebige, zuverlässige und wirtschaftliche Hochtemperatur-Solarthermie geht, dann sind Vakuumröhrenkollektoren mit Heatpipes die beste Wahl.

Installationstipps und Kaufberatung

Beim Aufstellort der Kollektoren hast du viele Möglichkeiten : auf einem geneigten Dach, einem Flachdach, an der Wand, am Boden mit Gestell oder sogar als Pergola.

Eine Grundregel : Solarkollektoren sollten immer genau nach Süden ausgerichtet sein, um den ganzen Tag über maximale Sonneneinstrahlung zu erhalten. Was wir bisher noch nicht erwähnt haben – aber was ein riesiger Vorteil ist – ist die Tatsache, dass Vakuumröhrenkollektoren im Vergleich zu Flachkollektoren viel besser mit Sonnenlicht am frühen Morgen und späten Abend umgehen können. Genau das macht ihre Effizienz und Konstanz nahezu unschlagbar.

ür die Dimensionierung eines Systems kannst du mit verschiedenen Konfigurationen in Serie oder Parallelbetrieb arbeiten – ähnlich wie in der Elektrotechnik. In Serie erhöhst du die Intensität der Wärme. Im Parallelbetrieb vergrößerst du das zu behandelnde Volumen.

Aber Vorsicht, solche Konfigurationen sollte man nicht einfach frei nach Gefühl aufbauen. Es sind eine ganze Reihe von Berechnungen notwendig, um die optimale Anordnung zu bestimmen. Ingenieurbüros verwenden dafür spezialisierte Software, um die Auslegung mit hoher Präzision durchzuführen. Hier ist ein Schaubild, das dir zeigt, wie die Serien- und Parallelschaltungen funktionieren:

Ehre, wem Ehre gebührt : Vakuumröhrenkollektoren wurden in den 1980er-Jahren von chinesischen Ingenieuren entwickelt. Die Patente sind inzwischen gemeinfrei, und deshalb kommen heute die meisten Hersteller aus China. Aber „Made in China“ heißt nicht automatisch schlechte Qualität. Wie bei jeder Anschaffung hängt alles von der Marke und der Verarbeitungsqualität ab. Es gibt richtig gute Produkte – und auch ein paar echte Fehlgriffe. Also: Gut informieren, bevor du kaufst.

Ein praktischer Tipp : Wenn du die Kollektoren selbst bestellst, bestell gleich ein paar Ersatzröhren mit. Falls eine frühzeitig kaputtgeht, hast du direkt Ersatz zur Hand. Und wenn du das Ganze über einen Installateur machst, gilt das Gleiche : Frag nach ein paar Reserveteilen und bewahre sie an einem sicheren Ort auf.

Klartext : Eine solarthermische Anlage ist nichts für Hobbybastler. Hier braucht es echtes Know-how und Erfahrung. Wenn du das nicht hast, lass die YouTube-Videos links liegen und beauftrage lieber jemanden, der sich auskennt. Du wirst es dir später danken.

Und noch was : Im Bereich erneuerbare Energien ist leider nicht jeder Anbieter seriös. Lass dich nicht von schicken Webseiten, bunten Flyern oder Online-Bewertungen blenden – die können gefälscht sein. Was wirklich zählt ? Frag nach konkreten Referenzen. Ein oder zwei echte Anlagen, die du dir ansehen kannst. Das ist absolut legitim – und ein professioneller Anbieter wird dir das nie verwehren. So kannst du fundiert entscheiden und dein Projekt mit einem guten Gefühl starten.

Fazit

Vakuumröhrenkollektoren mit Heatpipes sind eine durchdachte ökologische Lösung, die dazu beiträgt, CO₂-Emissionen und andere Schadstoffe zu reduzieren. Außerdem sind die verwendeten Materialien großteils recycelbar.

Und wenn das System zu deinem Bedarf passt, kann sich die Investition sehr schnell auszahlen.

Damit endet dieser Leitfaden – aber auf NovaFuture geht’s weiter, denn diese Technologie hat noch einiges auf Lager. In den nächsten Beiträgen zeigen wir dir, was damit noch alles möglich ist.

Du hast Fragen oder willst deine Erfahrung teilen ? Dann schreib uns gerne in den Kommentaren.