Solarenergie

Sonnenenergie – Mit Solarthermie sinnvoll nutzbar

Gastbeitrag von Fabian Bromann, http://www.solaranlagen-portal.com, als fünften Teil einer Serie von Artikeln zum Thema Heizung (weitere Beiträge sind willkommen).

Solarenergie, die Energie der Sonne, liefert uns ein enormes Potential an Wärme. Mit einer Solarthermie Anlage können Haushalte klimafreundlich Brauchwasser erwärmen und die Heizungsanlage unterstützen. Auch im Zuge der aktuellen Haushaltssperre beim Marktanreizprogramm für erneuerbare Energien kann die Investition in eine solarthermische Anlage auch ohne Förderung lohnen. Immerhin kann eine richtig dimensionierte Anlage jährlich rund 50 Prozent des Warmwasserbedarfs mit Sonnenenergie decken.

Funktionsweise von Solarthermie
Thermische Solaranlagen wandeln Sonnenenergie in Wärmeenergie um. Wichtigster Teil der Anlage ist der Kollektor. Er besteht zumeist aus einem flachen, wärmegedämmten Gehäuse, in dem sich ein Absorber befindet. Durch die schwarze Färbung des Absorbers zieht der Kollektor besonders viel Sonnenenergie und überträgt diese auf ein Trägermedium, welche zwischen dem Kollektor und einem Speicher zirkuliert.

Eine Steuerungseinheit kontrolliert ständig die Temperatur und regelt den Fluss des Trägermediums. Sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Warmwasserspeicher übersteigt schaltet eine Pumpe ein, welche die Wärmeenergie in einen Pufferspeicher transportiert.

Über einen Wärmetauscher wird die Wärmeenergie an die dort enthaltene Flüssigkeit abgegeben. So ist die Wärme bei Bedarf abrufbar. Die meisten Solarthermie-Anlagen wandeln etwa 70 Prozent der Sonnenenergie in nutzbare Wärme um.

Vorteile und Nachteile von Solarthermie
Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern ist Solarenergie unbegrenzt verfügbar und besonders klimaschonend. Eine thermische Solaranlage zur Wassererwärmung eines Vier-Personen-Haushalts kann bei einer Laufzeit von 25 Jahren bis zu 60 Prozent Energie, 16 Tonnen Kohlendioxid und erhebliche Kosten einsparen.

Solarthermie eignet sich jedoch nur bedingt um den Bedarf an Wärme für Heizung und Warmwasser über das ganze Jahr zu decken, da die Leistung der Anlage abhängig von den Jahreszeiten ist. In der Zeit von Mai bis September kann durch Solarthermie der Wärmebedarf weitgehend gedeckt werden. Im Winter reicht die Leistung nicht aus, da ein erhöhter Bedarf besteht und die Solarkollektoren nur wenig durch Sonneneinstrahlung aufgeheizt werden. Etwa 20 Prozent des Bedarfs können im Winter durch Solarthermie gedeckt werden. Für den restlichen Bedarf ist Fernwärme oder die Kombination mit einem weiteren Heizsystem nötig. Eine Speicherung der überschüssigen Wärme der Solaranlage aus dem Sommer ist nicht möglich.

Solarthermie in Deutschland
Obwohl Solarthermie hierzulande nur mäßige Energieausbeuten liefert, finden Solarkollektoren in Deutschland großen Anklang. 2009 waren in Deutschland laut Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit rund 13 Millionen Quadratmeter Solarkollektoren installiert – eine Fläche so groß wie 1.770 Fußballfelder.

Besonders bei Neubauten gehört die Technik mittlerweile fast zum Standard und leistet einen endscheidenden Beitrag zur Energieeinsparung. Seit 1990 hat sich der nationale Energieertrag durch Solarthermie von 130 Gigawattstunden auf 4.750 Gigawattstunden im Jahr 2009 gesteigert. Konnten 1990 so bereits 29.000 Tonnen Kohlendioxid eingespart werden, leisteten thermische Solaranlagen bereits 2007 einen Beitrag von 793.000 Tonnen zur Einsparung von CO2.

Auch im Gebäudebestand kann Solarthermie effektiv eingesetzt werden. In Kombination mit einem weiteren Heizsystem wie beispielsweise einer vorhandenen Öl- oder Gasheizung, kann die solarthermische Anlage die laufenden Betriebskosten senken. Besonders effizient ist die Kombination von Solarthermie übrigens mit einer Wärmepumpe, da sich die Systeme im jahreszeitlichen Wechsel ideal ergänzen.

Nutzen von Solarthermie
Die Nutzung der Sonnenenergie zur Warmwasserbereitung bietet sich an, da der Warmwasserbedarf über das Jahr annähernd konstant ist und dadurch eine größere Übereinstimmung zwischen Energiebedarf und solarem Energieangebot als bei der Nutzung zur Raumheizung besteht.

Mit Solarthermie können jährlich rund 250 bis 600 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter Kollektorfläche erzielt werden. Der Ertrag der Anlage ist jedoch abhängig von Art und Wirkungsgrad der Solarheizung sowie Ausrichtung der Anlage. Um den Bedarf an Wärmeenergie für einen Vier-Personen-Haushalt zu decken, werden etwa drei bis sechs Quadratmeter Kollektorfläche sowie ein Warmwasserspeicher zwischen 280 und 400 Litern nötig.

In Deutschland ist für die Installation einer solarthermischen Anlage ein Aufstellwinkel von etwa 60 Grad bei einer Süd-Ausrichtung ideal. In dieser Neigung aufgestellt liefert die Anlage ihre optimale Leistung. Baulich ist dies jedoch nicht immer möglich. Eine leichte Abweichung nach Süd-Westen oder Süd-Osten verringert den Ertrag nur um wenige Prozent. Im Vergleich liefert eine West-Ausrichtung jedoch einen geringfügig höheren Ertrag als eine Ost-Ausrichtung. Eine Ausrichtung der Anlage nach Norden ist nicht zu empfehlen.

Über den Autor

Andreas Kühl

Ich bin Energieblogger aus Leidenschaft mit einem großen Faible für Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Mit energynet.de betreibe ich einen der bekanntesten und einflussreichsten Energieblogs im deutschsprachigen Raum. Innovationen für die Energiewende in Technologien und Geschäftsmodellen sind meine aktuellen Schwerpunktthemen.

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