Gewächshausheizung Solar

Gewächshausheizung Solar: Sonnenwärme sinnvoll nutzen

Eine weitere energiesparende Form, Ihre Pflanzen im Gewächshaus zu überwintern, ist die solarbetriebene Gewächshausheizung. Dabei handelt es sich meist nicht, wie anfangs vermutet, um Solarpanels auf dem Dach, sondern um passive Wärmespeicher: eine schwarze Folie, die unter den Pflanzen ausgelegt wird, dunkle Wasserbehälter oder Steinplatten. Über einen sonnigen Tagesverlauf nehmen sie Wärme auf, die sie über die Nacht wieder an die Umgebung abgeben. Da dabei keine Energiekosten anfallen, ist so ein Speicher eine günstige zusätzliche Wärmequelle für Ihr Gewächshaus.

Die Einordnung fällt allerdings nüchtern aus: Solar ist im mitteleuropäischen Winter kein vollwertiger Frostschutz. Wer seine Kübelpflanzen zuverlässig über eine Frostnacht bringen will, braucht eine elektrische Heizung oder eine Gasheizung. Solarlösungen sind Ergänzung und Puffer, nicht Ersatz.

Warum Solar im Winter an Grenzen stößt

Das Grundproblem ist ein zeitliches: Wärme brauchen Sie nachts, im Spätherbst und im Winter. Genau dann liefert die Sonne am wenigsten. Im Dezember erreicht der Ertrag einer nach Süden ausgerichteten Photovoltaikfläche in Deutschland nur ungefähr ein Zehntel des Juni-Wertes, und über die Nacht liefert sie gar nichts.

Dem steht ein Wärmeverlust gegenüber, der leicht unterschätzt wird. Ein kleines Gewächshaus von rund sechs Quadratmetern Grundfläche hat je nach Bauform etwa 20 bis 25 Quadratmeter Hüllfläche. Einfachglas hat einen Wärmedurchgangskoeffizienten von ungefähr 5,8 W/(m²·K). Bei zehn Kelvin Temperaturunterschied zwischen innen und außen ergibt das einen Verlust in der Größenordnung von gut einem Kilowatt: also die Leistung eines kräftigen Heizlüfters, dauerhaft. Doppelstegplatten aus Polycarbonat senken diesen Wert etwa auf die Hälfte bis ein Drittel, sind aber immer noch weit von einer Hauswand entfernt.

An dieser Größenordnung muss sich jede Solarlösung messen lassen.

Passive Wärmespeicher: der wirksamste Solar-Ansatz

Passive Speicher haben kein Gerät, keine Regelung und keinen Verbrauch. Sie nehmen tagsüber Wärme auf und geben sie ab, sobald die Umgebung kühler wird als sie selbst. Das ist der Kern dessen, was im Gewächshausbau als Solarheizung bezeichnet wird.

Schwarze Folie: der Speicher ist der Boden

Eine schwarze Folie über dem Beet ist streng genommen kein Wärmespeicher, sondern ein Absorber. Ihre eigene Masse ist verschwindend gering und kann kaum Wärme aufnehmen. Was sie tut: Sie wandelt einfallendes Sonnenlicht in Wärme um und gibt diese an den Boden darunter ab. Der eigentliche Speicher ist die Erde, und die ist tatsächlich der größte Wärmespeicher im ganzen Gewächshaus.

Zusätzlich bremst die Folie die Verdunstung: Feuchter, unbedeckter Boden kühlt durch Verdunstungskälte spürbar ab, unter Folie fällt das weg. Die Temperaturgewinne in den oberen Bodenschichten liegen allerdings im Bereich weniger Kelvin, und bei tiefstehender Wintersonne und bedecktem Himmel geht der Effekt weiter zurück.

Grenzen: Unter der Folie kommt kein Gießwasser an, die Bewässerung müssen Sie anpassen. Und die Folie muss der Sonne ausgesetzt sein: Unter dichtem Blattwerk erreicht sie kaum Strahlung.

Wassertonnen und Wasserkanister

Wasser ist der beste bezahlbare Wärmespeicher, den Sie in ein Gewächshaus stellen können. Seine spezifische Wärmekapazität beträgt 4,18 kJ/(kg·K), das entspricht 1,16 Wattstunden je Kilogramm und Kelvin.

Ein Rechenbeispiel: 200 Liter Wasser, tagsüber auf 20 Grad erwärmt, geben beim Abkühlen um zehn Kelvin rund 8.400 Kilojoule ab, also etwa 2,3 Kilowattstunden. Verteilt auf zwölf Nachtstunden sind das im Mittel knapp 200 Watt. Das ist keine Kleinigkeit, deckt aber nur einen Teil der oben berechneten Verluste. Als Faustzahl gelten 20 bis 40 Liter je Quadratmeter Grundfläche, für ein Sechs-Quadratmeter-Haus also eine bis zwei Regentonnen.

Damit der Speicher wirkt, muss er geladen werden. Stellen Sie die Behälter dunkel gestrichen an die Nordseite, wo sie direkte Sonne bekommen, ohne den Pflanzen Licht zu nehmen. Behälter im Schatten sind wirkungslos.

Ein unterschätzter Nebeneffekt: Beim Gefrieren gibt Wasser 334 kJ je Kilogramm ab, in 200 Litern stecken damit rechnerisch knapp 19 Kilowattstunden latente Wärme. Diese Energie wird aber bei 0 Grad frei: Ein zufrierender Speicher hält den Raum nahe am Gefrierpunkt, nicht darüber. Für frostempfindliche Pflanzen ist das zu wenig. Füllen Sie Behälter zudem nie randvoll, sonst sprengt sie das Eis.

Steinplatten, Beton und Erdspeicher

Feste Materialien speichern pro Kilogramm deutlich weniger als Wasser: Beton, Ziegel und Naturstein liegen bei etwa 0,8 bis 1,0 kJ/(kg·K), also rund einem Viertel des Wasserwerts. Weil sie dichter sind, fällt der Unterschied je Volumen kleiner aus: Wasser speichert je Kubikmeter etwa doppelt so viel wie Beton.

Praktisch nutzbar sind dunkle Bodenplatten, eine gemauerte Rückwand oder ein gepflasterter Mittelgang. Ihr Vorteil gegenüber Tonnen: Sie brauchen keine Stellfläche, weil sie ohnehin Teil des Aufbaus sind. Ihr Nachteil: Sie liegen oft im Schatten der Beete und werden dann kaum geladen.

Ein Erdspeicher geht einen Schritt weiter: Ein Ventilator bläst warme Luft aus dem Dachbereich durch perforierte Rohre, die etwa 30 bis 60 Zentimeter tief unter den Beeten liegen. Die Wärme wandert in den Boden und kommt nachts langsam zurück. Das funktioniert physikalisch, verlangt aber Erdarbeiten, Strom und eine Steuerung. Für ein Hobbygewächshaus steht der Aufwand meist in keinem Verhältnis zum Nutzen.

Was ein Speicher leisten kann und was nicht

Ein Wärmespeicher erzeugt keine Energie, er verschiebt sie zeitlich. Daraus folgen zwei ehrliche Einschränkungen:

• Er wirkt nur nach einem sonnigen Tag. In einer Woche mit Dauernebel und Dauerfrost hat er nichts aufgenommen, was er nachts abgeben könnte.
• Er dämpft in beide Richtungen. Ein großer Speicher verlangsamt den Temperatursturz am Abend, bremst am Morgen aber auch das Aufheizen.

Realistisch dämpft ein gut dimensionierter Speicher den nächtlichen Temperaturabfall um wenige Kelvin. In den Übergangszeiten kann das den Unterschied zwischen leichtem Frost und Frostfreiheit ausmachen. In einer klaren Januarnacht bei minus zehn Grad rettet er nichts.

Solarluftkollektor mit kleinem PV-Lüfter

Ein Solarluftkollektor ist ein flacher, verglaster Kasten mit dunklem Absorber. Ein kleines Photovoltaikmodul mit wenigen Watt treibt einen Lüfter an, der Luft durch den Kasten schiebt. Das ist elegant selbstregelnd: Scheint die Sonne, läuft der Lüfter; ist es dunkel, steht er still und kann keine Wärme nach draußen fördern.

Der Nutzen liegt weniger in der Heizleistung als in Luftbewegung und Entfeuchtung: Trockenere Luft senkt den Pilzdruck im Winterquartier deutlich.

Die Grenze ist grundsätzlich. Ein Gewächshaus ist selbst schon ein großflächiger Solarkollektor. Ein zusätzlicher Kollektor von ein bis zwei Quadratmetern liefert Wärme tagsüber, wenn der Raum ohnehin meist warm genug ist. Sinnvoll wird die Sache erst, wenn diese Wärme in einen Speicher geht, also in Boden, Stein oder Wasser. Nachts liefert ein Solarluftkollektor nichts.

PV-Modul plus Akku für eine elektrische Heizung

Naheliegend klingt die Idee, ein Solarmodul mit Akku aufzustellen und damit eine elektrische Heizung zu betreiben. Für echte Heizleistung scheitert das an zwei Punkten.

Erstens am Bedarf: Ein Frostwächter mit 300 Watt zieht über zwölf Nachtstunden 3,6 Kilowattstunden. Ein 100-Watt-Modul erntet im Dezember an einem durchschnittlichen Tag nur einen Bruchteil davon und bräuchte viele Wochen für eine einzige Frostnacht. Um 3,6 Kilowattstunden pro Tag im Dezember zu erzeugen, wären mehrere Kilowatt Modulleistung nötig, dazu ein Akku mit vier bis fünf Kilowattstunden nutzbarer Kapazität, wegen mehrtägiger Schlechtwetterlagen eher das Doppelte.

Zweitens an der Kälte: Bleiakkus geben bei Frost deutlich weniger Kapazität ab als bei Zimmertemperatur, Lithiumakkus dürfen unter null Grad nicht ohne Vorheizung geladen werden. Der Speicher braucht also selbst einen frostfreien Platz.

Sinnvoll funktionieren die Nebenaufgaben: ein automatischer Fensteröffner, ein Umluftventilator, Beleuchtung oder eine Bewässerungspumpe. Dafür genügt ein kleines Modul mit Akku. Achten Sie beim Kauf darauf, was ein als Solarheizung beworbenes Set tatsächlich an Modulleistung mitbringt: Zwanzig oder dreißig Watt erwärmen ein Gewächshaus auch bei voller Sonne nicht messbar.

Isolierung wirkt oft stärker als jede Zusatzwärme

Der wirksamste Hebel ist meist nicht mehr Wärme, sondern weniger Verlust. Eine innen angebrachte Noppenfolie legt eine ruhende Luftschicht vor die Scheibe und wirkt wie eine zweite Verglasung. Der Wärmedurchgang sinkt spürbar, die Folie kostet allerdings Licht, was gegen einen ganzjährigen Einsatz spricht.

Weitere Maßnahmen mit gutem Verhältnis von Aufwand und Wirkung:

• Undichtigkeiten an Türanschlag, First und Bodenkante schließen, denn Zugluft kostet mehr als jede Scheibe.
• Nur den benötigten Teil des Gewächshauses beheizen und den Rest mit einer Folienwand abtrennen.
• Empfindliche Pflanzen zusätzlich mit Thermovlies abdecken, das die Abstrahlung in den klaren Nachthimmel bremst.
• Töpfe vom kalten Boden abheben und die Wurzelballen einpacken, denn erfrieren tun zuerst die Wurzeln.

Diese Maßnahmen wirken jede Nacht, unabhängig davon, ob am Tag die Sonne geschienen hat. Genau das unterscheidet sie von jedem Solarspeicher.

Für wen sich Solar eignet und für wen nicht

Geeignet ist der solare Ansatz für Sie, wenn:

• Sie ein unbeheiztes Gewächshaus haben und die Saison im Frühjahr und Herbst um einige Wochen verlängern wollen.
• Sie robuste, nur leicht frostempfindliche Pflanzen überwintern, bei denen wenige Grad den Ausschlag geben.
• Ihr Gewächshaus keinen Stromanschluss hat und Sie den Temperatursturz wenigstens dämpfen möchten.
• Sie eine vorhandene Heizung entlasten und deren Laufzeit verkürzen wollen.

Nicht geeignet ist er, wenn:

• Sie frostempfindliche Kübelpflanzen wie Zitrus, Oleander oder Palmen sicher über den Winter bringen müssen.
• Sie eine bestimmte Mindesttemperatur zuverlässig garantieren wollen, etwa für die Anzucht.
• Ihr Gewächshaus in einer kalten Lage steht, verschattet ist oder ungünstig zur Wintersonne ausgerichtet.
• Sie im Winter nicht täglich nach dem Rechten sehen können, denn ein passiver Speicher hat keine Regelung und keine Alarmfunktion.

In der Praxis bewährt sich die Kombination: Wärmespeicher und Isolierung als Grundlage, dazu eine thermostatgeregelte elektrische Heizung oder eine Gasheizung als Absicherung. Der Speicher senkt die Laufzeit der Heizung, die Heizung sichert die Nächte ab, in denen der Speicher leer bleibt.

Häufige Fragen zur Gewächshausheizung Solar

Reicht eine schwarze Folie allein als Frostschutz?

Nein. Sie erwärmt an sonnigen Tagen den Boden darunter und bremst die Verdunstung, aber sie speichert selbst praktisch keine Wärme. Als alleinige Maßnahme gegen Nachtfrost ist sie nicht ausreichend.

Wie viele Wassertonnen brauche ich?

Als Orientierung gelten 20 bis 40 Liter je Quadratmeter Grundfläche. Entscheidender als die Menge ist der Standort: Nur ein Behälter mit direkter Sonne wird überhaupt geladen, und dunkle Oberflächen nehmen mehr Strahlung auf als helle.

Ist eine Solarheizung mit Akku eine Alternative zur Steckdose?

Für Beleuchtung, Lüfter und Fensteröffner ja, für eine Heizung nein. Der Winterertrag eines kleinen Moduls liegt weit unter dem, was ein Frostwächter über eine Nacht verbraucht. Ohne Steckdose ist eine Paraffinheizung die realistischere Lösung.

Können Wassertonnen im Gewächshaus einfrieren?

Ja, bei längerem Frost. Solange Wasser gefriert, gibt es Wärme ab und hält die Temperatur nahe null Grad, was für viele Pflanzen zu kalt ist. Füllen Sie Behälter nur zu etwa neunzig Prozent, damit das Eis Platz hat.

Was bringt mehr: ein Wärmespeicher oder Noppenfolie?

In den meisten Fällen die Noppenfolie: Sie wirkt in jeder Nacht und unabhängig vom Wetter des Vortags, während ein Speicher einen sonnigen Tag zum Laden braucht. Am besten setzen Sie beides ein, denn die Folie hält die eingespeicherte Wärme länger im Haus.

Fazit

• Solar im Gewächshaus bedeutet in der Praxis passive Wärmespeicherung, nicht Photovoltaik.
• 200 Liter Wasser geben bei zehn Kelvin Abkühlung rund 2,3 Kilowattstunden ab, im Mittel etwa 200 Watt über eine Nacht. Der Verlust eines einfach verglasten Kleingewächshauses liegt bei derselben Temperaturdifferenz schon über einem Kilowatt.
• Ein Speicher dämpft den Temperatursturz um einige Kelvin, ersetzt aber keine Heizung.
• Photovoltaik mit Akku trägt im Dezember keine Heizlast, eignet sich aber für Lüftung, Licht und Fensteröffner.
• Isolierung und Abdichtung bringen meist mehr als jede zusätzliche Wärmequelle.
• Wer echten Frostschutz braucht, kombiniert Solarspeicher mit einer elektrischen Heizung oder einer Gasheizung.