Mit der Sonne Wasser erwärmen und die Wohnung heizen – das leistet die Solarthermie. Das Prinzip ist einfach:Auf dem Dach wird eine Solarthermieanlage installiert.
Sonnenlicht trifft auf die Kollektoren
Ihr Herzstück ist der Kollektor. Meist handelt es sich um Flachkollektor. Er ist von Röhren durchzogen,die das Wärmeträgermedium enthalten. In der Regel ist dies ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel,das die Anlage bei Minusgraden vor dem Gefrieren und damit dem Platzen der Röhren schützt. Die eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt diese Solarflüssigkeit. Flachkollektoren arbeiten bei einer mittleren Temperatur von 80 Grad Celsius.
Um thermische Verluste zu minimieren,wird der Kollektor in einen wärmegedämmten Kasten eingebettet. Seine Abdeckung ist transparent – meist besteht sie aus Glas –,damit das Sonnenlicht die Absorberröhren im Kollektor erreicht.
Moderne Kollektoren enthalten Vakuumröhren. Bei ihnen liegen zwei Glasröhren konzentrisch ineinander. Die innere Röhre enthält die Solarflüssigkeit. Der Raum zwischen ihr und der äußeren Röhre wird luftleer gepumpt,was die innere Röhre thermisch isoliert. Wärmeverluste lassen sich so weitgehend verhindern. Vakuumröhrenkollektoren können auch Reflektoren enthalten. Sie konzentrieren die Strahlung auf das innere Solarrohr mit dem Wärmeträgermedium. Manche Flachkollektoren sind insgesamt luftleer,dank dieser Vakuumisolierung benötigen sie kein Dämmmaterial.
Solarthermie speichert Wärme
Ein weiteres zentrales Element einer Solarthermieanlage ist der Speicher samt einer Wärmepumpe. Sie überträgt die im Kollektor eingefangene Solarwärme von der Solarflüssigkeit,die mittels einer Umwälzpumpe zum Speicher gelangt,an Wasser. So steht warmes Wasser auch dann zur Verfügung,wenn die Sonne nicht scheint.
Je nach Auslegung liefert die Anlage nur warmes Trink- und Brauchwasser für Dusche,Waschmaschine und Geschirrspüler,sie kann aber auch zur Heizungsunterstützung dienen. Insbesondere in den Übergangszeiten (Frühjahr und Herbst),wenn die Temperaturen niedrig sind,die Sonne aber schon oder noch relativ kräftig scheint,kann eine Solarthermieanlage die normale Heizung ganz oder teilweise ersetzen. Bei so genannten Passivhäusern ist es möglich,auf eine Heizanlage zu verzichten,lediglich für die Warmwasserbereitung ist eine zusätzliche Wärmequelle erforderlich.
Reine Warmwasser-Anlagen erfordern meist Kollektorflächen von drei bis sieben Quadratmetern,bei heizungsunterstützenden Anlagen sind es durchschnittlich sieben bis 15 Quadratmeter. Daneben lassen sich Solarkollektoren analog zu Solarparks in Freiflächenanlagen aufstellen,etwa zur Einspeisung von Warmwasser in Nah- oder Fernwärmenetze. Im dänischen Marstal arbeitet eine solche Anlage seit 2003,sie versorgt rund 1400 Kunden mit Wärme. In der dänischen Stadt Silkeborg und in Graz sind ähnliche Solarthermieparks geplant.
Solaranlage nach zweieinhalb Jahren amortisiert
In südlichen Ländern ist die Nutzung der Solartherme deutlich einfacher. Dort sind auf zahlreichen Flachdächern oft simple Wasserbehälter aus Blech aufgeständert,die sich durch einen geeigneten Anstrich im Sonnenlicht gut erwärmen. Daneben gibt es sogenannte Thermosiphon-Anlagen:Das Trinkwasser durchströmt einen Flachkollektor und steigt infolge der Erwärmung von selbst in einen in einen über dem Kollektor montierten Speicher auf. Solche Systeme benötigen weder Pumpen noch Regeltechnik oder Hilfsenergie.
Mit den derzeit in Europa gängigen Systemen lassen sich jährlich 50 bis 65 Prozent des Warmwasserbedarfs einer Familie mit Solarenergie decken. Im Sommer lässt sich die konventionelle Heizanlage ganz abschalten. Heizungsunterstützende Anlage können in einem Einfamilienhaus etwa 15 bis 45 Prozent der pro Jahr benötigten Heizenergie einsparen. Die energetische Amortisationszeit einer Solarthermieanlage – also die Zeitspanne,bis die Anlage so viel Energie erzeugt hat,wie zu ihrer Herstellung benötigt wurde – beträgt laut der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie zwischen einem halben und zweieinhalb Jahren.
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