Solarthermie

Wärme aus Sonnenenergie

Der Einsatz von Sonnenenergie zur Warmwasseraufbereitung oder zur Unterstützung der Heizung wird immer beliebter. Mit Hilfe von Sonnenkollektoren wird dabei die Sonnenstrahlung in nutzbare Wärme umgewandelt.

Die Kollektorfläche wird von einer Soleflüssigkeit (= Wasser oder mit Frostschutzgemisch) durchströmt, welche die einstrahlende Sonnenenergie aufnimmt. Über ein Rohrleitungssystem wird die Wärme zu einem Warmwasserspeicher transportiert.

Eine Solaranlage ist eine attraktive Ergänzung für Ihre bestehende Heizungsanlage. Die Solaranlage übernimmt z.B. die Erwärmung des Warmwassers zu 70 %, reduziert somit die Laufzeiten des Wärmeerzeugers und erhöht somit seine Lebensdauer.

Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung der Sonnenenergie in nutzbare Wärmeenergie.

Die Sonne gibt durch die im inneren ablaufende Kernfusion eine unglaublich hohe Menge an Strahlungsenergie ab. Diese Sonnenstrahlung wird durch die sich um die Erde befindliche Atmosphäre gedämpft. Die gesamte Strahlungsleistung der Sonne, die pro Quadratmeter auf die Erde einfällt, wird durch die Solarkonstante beschrieben. Sie beträgt im Mittel: E =1.367 W/m². Die gezielte Nutzung dieser einfallenden Sonnenenergie in Form von elektromagnetischen Wellen geschieht gezielt über so genannte Sonnenkollektoren. Die grundlegende Funktionsweise beruht auf der Übertragung der einstrahlenden Sonnenergie auf ein Wärme übertragendes Medium. Somit wird die Photonenenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Im wesentlichen geschieht dies praktisch durch den Einsatz von zwei Kollektorarten: den Flach- und den Röhrenkollektoren:

Das Hauptmerkmal der Flachkollektoren liegt in der flachen, zentralen Ausrichtung der Kollektoren zur Sonne. Sie arbeiten durchschnittlich bei einer Arbeitstemperatur von ca. 80 °C. Hier wird Licht weder gebündelt noch auf einen Punkt konzentriert. In diesen Kollektoren wird meist ein Wasser-Propylenglykol-Gemisch (Verhältnis 60:40) als Wärmeträgermedium verwendet. Durch den Zusatz von 40 Prozent Propylenglykol wird ein Frostschutz bis -23 °C und darunter ein Gefrieren ohne Volumenzunahme (keine Frostsprengung) erreicht, sowie eine Siedetemperatur, die je nach Druck 150 °C und mehr betragen kann. Bei höheren Temperaturen gehen viele Kollektoren in Stillstand und liefern keine Energie mehr. Die jährlich nutzbare Wärmeenergie, die ein Solarkollektor von 6 m² im privaten Wohnungsbau liefert, liegt bei circa 2.100 Kilowattstunden (circa 350 kWh/m²). Größere Kollektorflächen haben tendenziell niedrigere Nutzungsgrade, da der Wärmebedarf im Sommer oft nicht mit dem Angebot mitwächst. Die größere Fläche wird jedoch in den sonnenärmeren Zeiten benötigt.

Vakuumröhrenkollektoren sind im einfachen Schaubild zwei ineinander gebaute Glasröhren. Zwischen diesen Glasröhren befindet sich ein Vakuum, welches eine Transmission des Lichts zum Absorber (Wärmeübertragsmedium meist Wasser-Glycol-Gemisch) zulässt, aber einen Wärmeverlust durch Konvektion verhindert. Diese Kollektoren können auch als Flachkollektoren verbaut werden (eher selten) und arbeiten bei einer Betriebstemperatur von ca. 150 °C.