Windkraftanlage auf grüner Wiese, hinten sind die Berge zu sehen

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.

Inhaltsverzeichnis

Jeden Tag sendet die Sonne Energie zur Erde. Das Heizen mit dieser kostenlosen Energie wird durch Solarthermie möglich gemacht. Die Solarthermie erlaubt mittels einer Solaranlage auf dem Dach die Nutzung der 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 unterscheiden. 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.

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.

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 verbrauchsarm.

Vorteile - Wann lohnt sich eine Solarthermie-Anlage?

1. Für die Bereitstellung der gleichen Menge an Nutzwärme benötigt eine Solarthermieanlage in der Regel weniger Dachfläche als eine Photovoltaikanlage. Das liegt am höheren rein thermischen Wirkungsgrad der Solarthermie-Kollektoren pro Quadratmeter. 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. Verbrauchsarm: Durch geringe Wartungskosten und eine vergleichsweise ergiebige Lebensdauer sich solarthermische Anlagen vergleichsweise schnell aus. Die mit einer Solarthermieanlage erzeugte Wärme unterstützt den schrittweisen Umstieg auf erneuerbare Energien und hilft Hausbesitzer:innen, ihre Energiekosten zu senken.

3. Wärme aus Solarenergie besteht zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen.

4. Solarenergie ist 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. 

Nachteile - Was spricht gegen eine Solarthermieanlage?

Ein Nachteil dieser Solaranlagen ist, dass im Sommer, wenn sie aufgrund von starkem Sonnenschein am besten funktionieren, eher selten Räume beheizt werden müssen. Solarthermie dient daher meist als Unterstützung des primären Heizsystems für die Warmwasserbereitung.
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 staatliche Zuschüsse im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), die über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) beantragt werden können.

4. Bei Photovoltaikanlagen wird die im Solarmodul eingefangene Energie entweder verbraucht, 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 bei optimaler Auslegung 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, beispielsweise über die KfW im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude. Besonders vorteilhaft ist der Betrieb in Kombination mit einer Wärmepumpe: Die Solarthermie übernimmt im Sommer die Warmwasserbereitung komplett, schont so die Wärmepumpe und verlängert deren Lebensdauer, während das Gesamtheizsystem fossile Ressourcen einspart.

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