Propylenglykol ist das ungiftige Frostschutzmittel, das mit Wasser gemischt wird, um geschlossene solarthermische Kreise vor dem Einfrieren zu schützen. Ein 40-%-Glykolgemisch schützt bis etwa -21 °C, ein 50-%-Gemisch bis etwa -33 °C. Solarflüssigkeiten enthalten Korrosionsinhibitoren und müssen alle 2–3 Jahre geprüft werden, denn wiederholter Stillstand oberhalb von etwa 170 °C zersetzt Glykol zu korrosiven Säuren.
Warum brauchen solarthermische Anlagen Frostschutzmittel?
Solarkollektoren stehen im Freien und fallen regelmäßig unter 0 °C – in klaren Nächten kann die Strahlungskühlung einen Absorber um mehrere Grad unter die Lufttemperatur ziehen. Reines Wasser würde gefrieren, sich um etwa 9 % ausdehnen und Absorberrohre und Rohrleitungen sprengen. Propylenglykol im geschlossenen Kreis senkt den Gefrierpunkt unter jede realistische Winterauslegungstemperatur. Anders als das in Kfz-Kühlsystemen verwendete Ethylenglykol ist Propylenglykol ein Stoff geringer Toxizität, der auch in Lebensmitteln und Kosmetika verwendet wird, weshalb es überall dort die Standardflüssigkeit ist, wo nur eine Wärmetauscherwand die Solarflüssigkeit vom Trinkwasser trennt. Die wichtigste Alternative ist ein Drain-Back-System, das die Flüssigkeit aus den Kollektoren entfernt, statt sie chemisch zu schützen.
Welche Glykolkonzentration schützt vor Frost?
Ein 40-%-Propylenglykolgemisch schützt bis etwa -21 °C und ein 50-%-Gemisch bis etwa -33 °C – zusammen decken diese beiden Konzentrationen praktisch ganz Europa ab. Solarflüssigkeiten werden als Fertigmischung geliefert oder vor Ort mit entmineralisiertem Wasser dosiert:
| Propylenglykolanteil | Gefrierpunkt | Typisches Klima |
|---|---|---|
| 30 % | ≈ -13 °C | Milde Küsten- und Mittelmeerregionen |
| 40 % | ≈ -21 °C | Der größte Teil Mitteleuropas |
| 50 % | ≈ -33 °C | Alpin, nordisch und kontinental |
Unterhalb seines Gefrierpunkts bildet das Gemisch zunächst einen pumpfähigen Eisbrei, bevor es erstarrt, sodass der Berstschutz etwa 10 K weiter nach unten reicht als die angegebenen Werte. Konzentrationen über etwa 55 % bringen keinen nützlichen Gewinn: Der Frostschutz erreicht ein Plateau, während die Viskosität weiter steigt.
Wie verändert Glykol Wärmeübertragung und Pumpenauslegung?
Glykol transportiert weniger Wärme als Wasser und setzt der Strömung mehr Widerstand entgegen. Ein 40-%-Gemisch hat eine spezifische Wärmekapazität von etwa 3,7 kJ/(kg·K) gegenüber 4,19 bei reinem Wasser – rund 12 % weniger – und bei niedriger Temperatur eine mehrfach höhere Viskosität als Wasser. Der Kreis braucht daher für dieselbe transportierte Leistung einen etwas höheren Volumenstrom, und die Solarpumpengruppe muss unter Berücksichtigung des zusätzlichen Druckverlusts gewählt werden. Prüfen Sie die tatsächlich eingebaute Konzentration immer mit einem Refraktometer, statt dem Etikett auf dem Kanister zu vertrauen.
Warum lässt der Stillstand die Flüssigkeit altern?
Wenn der Speicher voll ist und die Pumpe stoppt, steigen die Kollektoren auf ihre Stillstandstemperatur – bei Flachkollektoren oft 170–200 °C und bei Vakuumröhren höher. Die Flüssigkeit siedet, und wiederholte Hochtemperaturereignisse spalten Glykolmoleküle zu organischen Säuren, die den pH-Wert senken, die Korrosionsinhibitoren verbrauchen und die Flüssigkeit braun färben. Kollektorhersteller – Solimpeks eingeschlossen – veröffentlichen die Stillstandstemperatur jedes Modells aus der Prüfung nach ISO 9806, und das ist die Zahl, die die Flüssigkeit überstehen muss. Propylenglykol-Solarflüssigkeiten sind mit Hochtemperaturstabilisatoren genau für diese Beanspruchung formuliert, doch keine Flüssigkeit ist immun: Eine Anlage, die jeden Sommernachmittag stagniert, braucht Flüssigkeitswechsel weit früher als eine, die so ausgelegt ist, dass sie Stillstand vermeidet.
Wie oft sollte Solarflüssigkeit geprüft und ersetzt werden?
Prüfen Sie die Flüssigkeit alle 2–3 Jahre und nach jedem Sommer mit bekannten Stillstandsereignissen. Drei Prüfungen geben Aufschluss: den Frostschutz mit einem Refraktometer, den pH-Wert mit einem Teststreifen (frische Flüssigkeit liegt typischerweise bei 8–9; unterhalb von etwa 7 austauschen) und eine Sicht- und Geruchsprüfung – dunkle Farbe oder Brandgeruch bedeuten, dass die Flüssigkeit verbraucht ist. Die typische Nutzungsdauer beträgt 5–10 Jahre. Ersetzen Sie sie gleichwertig durch ein inhibiertes Produkt in Solarqualität, füllen Sie nie über kleine Korrekturen hinaus mit reinem Leitungswasser nach, und prüfen Sie die Konzentration nach jedem Eingriff erneut.
Häufig gestellte Fragen
Ist Propylenglykol in Solaranlagen giftig?
Nein – Propylenglykol selbst ist ein Stoff geringer Toxizität, der in Lebensmitteln und Kosmetika verwendet wird und unter der EU-REACH-Verordnung registriert ist. Solarflüssigkeit ist dennoch kein Trinkwasser: Sie enthält Korrosionsinhibitoren, sodass eine Verschleppung in Trinkwasserkreise konstruktiv verhindert und verbrauchte Flüssigkeit nach den örtlichen Vorschriften entsorgt werden muss.
Was ist der Unterschied zwischen Propylenglykol und Ethylenglykol?
Ethylenglykol überträgt Wärme etwas besser und ist günstiger, ist aber für Menschen und Tiere giftig. Die Trinkwasser-Sicherheitspraxis verlangt daher ungiftiges Propylenglykol in Solaranlagen, in denen nur eine Wärmetauscherwand die Solarflüssigkeit vom Trinkwasser trennt.
Kann ich meine Solaranlage mit Wasser auffüllen?
Nur in kleinen Mengen, und nur, wenn Sie den Frostschutz anschließend mit einem Refraktometer erneut prüfen. Größere Verluste sollten mit der richtigen Fertigmischung ersetzt werden – verdünnte Flüssigkeit verliert sowohl Frostschutz als auch Korrosionsschutz.
Woran erkenne ich, dass die Solarflüssigkeit ersetzt werden muss?
Drei Anzeichen: ein pH-Wert unter etwa 7, ein Frostschutz, der schwächer ist als der Auslegungswert, und dunkle Farbe oder ein Brandgeruch. Jedes davon rechtfertigt einen Flüssigkeitswechsel – typischerweise alle 5–10 Jahre fällig.