Glossar Energie

Solarthermie

Unter Solarthermie versteht man die thermische Nutzung von Sonnenenergie, das heißt die Nutzung der Sonneneinstrahlung für den Gewinn von Wärmeenergie. In Sonnenwärmekraftwerken wird Sonnenenergie etwa mit Hilfe von Spiegelsystemen gebündelt auf einen Absorber gelenkt. Die dort entstehende Wärme wird dann für die Produktion von Strom genutzt.

An einem einzigen Tag sendet die Sonne mehr Energie zur Erde, als die gesamte Menschheit in einem Jahr verbrauchen könnte. Das Heizen mit dieser kostenlosen Energie, ganz ohne fossile Energieträger, also klimaneutral, wird durch Solarthermie möglich gemacht. Die Solarthermie erlaubt mittels einer Solaranlage auf dem Dach die Nutzung der unerschöpflichen Energie der Sonne für Warmwasser oder um ein angenehm warmes Raumklima zu erzeugen.

Photovoltaik und Solarthermie

Bei Solaranlagen ist grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Ansätzen zu unterschieden. Bei der Photovoltaik wird Sonnenenergie in Strom umgewandelt und kann so vielseitig eingesetzt werden. Bei der Solarthermie wird Solarwärme durch eine Solaranlage aufgefangen und für Warmwasser oder Heizungsunterstützung verwendet.

Dies ist technisch wesentlich weniger aufwändig als die Umwandlung der Solarwärme in elektrische Energie. Die Wärme der Sonnenstrahlen werden so wie bei Photovoltaik mit einer speziellen Solaranlage auf dem Dach eingefangen. Optisch erinnern die Kollektoren der Solarthermieanlage eher an eine Reihe dunkle Röhren und sind nicht glatt und flächig wie Solarzellen. Die erzeugte Wärme kann verwendet werden, um Brauchwasser zu erhitzen oder die Heizung zu unterstützen.  

Solarkollektoren montiert am Dach eines Wohnhauses

So funktioniert Solarthermie

Die Funktionsweise einer Solarthermie-Anlage ist nicht allzu kompliziert. Ein Kollektor fängt die Sonnenwärme ein. In den Kollektoren befindet sich eine Wärmeträgerflüssigkeit, die in der Regel aus Wasser und Frostschutzmittel besteht. Da sich Flüssigkeiten beim Erwärmen ausdehnen, entsteht so ein Kreislauf in der Anlage, der warmes Wasser aus den Kollektoren über ein Röhrensystem in den Solarspeicher leitet. Dabei handelt es sich um einen isolierten Behälter, der Heizungs- oder Trinkwasser beinhaltet und über einen Wärmetauscher von der Wärmeträgerflüssigkeit erhitzt wird. Dieser Pufferspeicher kann die solare Wärme für eine gewissen Zeit speichern bis sie zur Heizungsunterstützung, Warmwasserleitung oder Trinkwassererwärmung verwendet wird. Auf diese Weise kann die Solarwärme sogar nachts genutzt werden.

Großflächige Solaranlage

Arten von Kollektoren

Die Kollektoren sind ein elementarer Bestandteil jeder Solarthermieanlage. Typ und Größe bestimmen die gewonnene Wärme. Man unterscheidet zwischen zwei Arten von Kollektoren: Vakuumröhrenkollektoren und Flachkollektoren.

Der hohe Wirkungsgrad von Vakuumröhrenkollektoren ermöglicht selbst auf kleinen Flächen leistungsstarke Anlagen. Sie sind besonders geeignet für schräge Flächen.  

Flachkollektoren hingegen sind eine gute Alternative bei senkrecht einfallender Sonne oder bei schwierigen Platzverhältnissen. 

Solare Kühlung 

Eine interessante Anwendungsform bietet die solare Kühlung. Hier wird mit Hilfe lange erprobter Kältemaschinen die im Solarkollektor gesammelte Solarenergie in Kälte umgewandelt und kann zum Kühlen von Gebäuden verwendet werden. Nachteil: Leider sind diese Systeme bisher noch wenig effizient.  

Solaranlage auf einer Wiese

Vorteile - Wann lohnt sich eine Solarthermie-Anlage?

1. Es ist weniger Fläche als für Photovoltaik-Anlagen notwendig. Der große Vorteil einer Solarthermieanlage ist ihre Effizienz im Vergleich zur Photovoltaik. PV-Anlagen erzeugen bei gleicher Fläche weniger Energie. 

In Kombination mit einer konventionellen Heizung oder kombinierten Warmwasserbereitung können auch schon kleinere Solaranlagen die Nutzung der Sonnenenergie und damit den Einstieg in erneuerbare Energien möglich machen. 

2. Die Effizienz ist hoch: Geringe Wartungskosten und eine lange Lebensdauer machen solarthermische Anlagen schnell rentabel. Die mit einer Solarthermieanlage erzeugte Wärme trägt so nicht nur aktiv zum Ausstieg aus den fossilen Energien bei, sondern hilft Hausbesitzer: innen auch dabei, Ihren Geldbeutel zu schonen. 

3. Wärme aus Solarenergie ist genauso nachhaltig wie Naturstrom, da sie zu 100 Prozent aus erneuerbarer Energie besteht. 

4. Solarenergie ist unbegrenzt und kostenlos nutzbar. So ist es möglich dauerhaft Kosten für die Erzeugung von Wärme zu sparen.

5. Solarthermie-Anlagen können auch den Stromverbrauch senken, beispielsweise wenn das durch sie erzeugte Warmwasser zum Baden oder Kochen verwendet wird. 

Solarthermie

Nachteile - Was spricht gegen eine Solarthermieanlage? 

1. Ein Nachteil dieser Solaranlagen ist, dass im Sommer, wenn sie aufgrund von starkem Sonnenschein am besten funktionieren, eher selten Räume beheizt werden müssen. Sie sind daher nur als Ergänzung zur konventionellen Heizung sinnvoll.

2. Im Winter, wenn Heizen am nötigsten ist, reicht hingegen die Sonneneinstrahlung oft nicht aus, um alles vollständig zu heizen und es müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden. Grundsätzlich sind Wintertage, Bewölkung und den Himmel verdunkelnde Wetterlagen die größten Nachteile von Solar – egal ob Photovoltaik oder Solarthermie. 

3. Die Installation der Anlage ist relativ aufwendig, weil die Rohre für die Wärmeträgerflüssigkeit zusätzlich verlegt werden müssen. Hierdurch entstehen zunächst höhere Anschaffungskosten. Der Vorteil: Für Hausbesitzer: innen gibt es Förderungen durch die Kreditanstalt für Wiederaufbau.
 

4. Bei Photovoltaikanlagen, wie zum Beispiel der Smartflower, wird die im Sonnenkollektor eingefangene Energie als Strom voll genutzt. Sie wird entweder verbraucht oder gegen eine Einspeisevergütung in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder in Batteriespeichern aufbewahrt. Die solar erzeugte Wärme einer Solarthermieanlage kann nur für eine begrenzte Dauer gespeichert werden.

Wann lohnt sich eine Solarthermie-Anlage? 

Solarthermische Anlagen sind vor allem dann von Vorteil, wenn sie von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energie umstellen wollen. Die Anlage sollte aber möglichst genau auf den jeweiligen Bedarf angepasst werden. Für Haushalte mit nur 1 bis 2 Personen lohnen sich die Anlagen in der Regel nicht. 

Je mehr Verbraucher:innen an der Anlage hängen, desto größer sollte die gewählte Fläche der Sonnenkollektoren sein. Mit einem ausreichend dimensionierten Solarkollektor ist es möglich, bis zu 60 Prozent der für die Warmwasserbereitung notwendigen Energie zu sparen. Eine Heizung oder eine Klimaanlage kann die Technologie aber nicht vollständig ersetzen. Zudem gibt es eine Förderung des Staates für den Einbau von Solaranlagen. Gerade in Kombination mit einer Wärmepumpe kann die Effizienz beider Systeme erhöht werden.   

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Fotos: Vattenfall Media, Dovapi / Getty Images