Solarthermie - Die unerschöpfliche Wärmequelle der Sonne

Was versteht man unter Solarthermie und wie findet diese Technologie im Eigenheim Anwendung?

Die Sonne versorgt die Erde mit verschiedenen Formen der Energie. Die beiden wesentlichen Energieformen, die schon heute vom Menschen genutzt werden, sind die Lichtenergie und die Wärmeenergie. Die Energie des Lichtes wird in den PHotovoltaikanlagen, die aus der Strahlungsenergie mithilfe von Halbleiterelementen Strom erzeugen, genutzt. Die Wärmeenergie wird in Solarthermie-Anlagen verwendet. Hierbei erfolgt im Grunde genommen eine Umleitung und Konzentration der Wärmeenergie, die in der Regel dazu dient, Was- ser aufzuheizen, das dann etwa in einem Eigenheim als warmes Wasser zum Heizen oder Duschen herangezogen werden kann.

Das Prinzip der Solarthermie

Diese Gewinnung der Wärme aus der Sonnenwärme mithilfe einer Solarthermieanlage ist vom grundsätzlichen Prinzip eine recht einfache und leicht verständliche Technik.

 

Um die Wärme in das Eigenheim zu bekommen, werden auf dem Dach des Hauses so genannte Solarthermiemodule installiert. Bei diesen Modulen handelt es sich um flache plattenförmige Elemente, die dazu dienen, die Sonnenwärme aufzunehmen und in das Innere des Hauses weiterzuleiten. Hierzu besitzen die Module dünne Röhren, in denen sich eine Flüssigkeit mit einer hohen Wärmekapazität befindet. Die Röhren der einzelnen Module sind miteinander verbunden, führen in das Haus und von da wieder auf das Dach zurück, sie bilden also einen geschlossenen Kreis. Die Flüssigkeit, die sich in den Röhren befindet, wird auf dem Dach durch die Sonne aufgeheizt, sie nimmt also Wärmeenergie auf. Im Inneren des Hauses wird die Flüssigkeit an einen Wärmetauscher geleitet. Dieser Wärmetauscher ist das Herzstück einer Solarthermie-Anlage. In ihm befindet sich eine Flüssigkeit, die die Wärme der Sonne, die in den Röhren transportiert wurde, aufnimmt und zum Aufheizen des Wassers im Haus nutzt. Wird ein stark vereinfachter Vergleich zwischen einer konventionellen Ölheizung und einer Solarthermie-Anlage gezogen, so entspricht der Wärmetauscher dem Zentralheizofen. Vom Wärmetauscher aus gelangt die Flüssigkeit wieder zu den Modulen auf dem Dach des Hauses und wird dort erneut aufgeheizt.

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Vor- und Nachteile

Der Vorteil einer Solarthermie-Anlage liegt in der vergleichsweise einfachen Technik mit ihrem verständlichen Grundprinzip. Anlagen dieser Art sind schon lange in Gebrauch und daher ausgereift. Auch die Investitionskosten für eine solche Anlage halten sich in überschaubaren Grenzen. Der wesentliche Nachteil von Solarthermie-Anlagen ist systemimmanent, denn die Nutzung der Sonnenwärme ist dann besonders effektiv, wenn ihr Bedarf vergleichsweise gering ist. Durch das Prinzip der Wärmegewinnung mithilfe der Sonnenwärme arbeitet die Anlage mit einem hohen Wirkungsgrad, wenn die Außentemperaturen hoch sind, also im Sommer. In solchen Zeiten wird aber nur wenig Wärmeenergie im Haus benötigt, da bei hohen Außentemperaturen der Betrieb einer Heizungsanlage obsolet ist. Im Winter dagegen, wenn im Haus besonders viel Wärme benötigt wird, kann die Solarthermie-Anlage nur einen geringen Beitrag zur Wärmeversorgung leisten.

Lösungsansätze

In einigen wenigen Haushalten wird auch im Sommer viel Wärmeenergie benötigt, etwa wenn eine große Wassermenge zum Betrieb eines beheizten Schwimmbeckens kontinuierlich mit Wärme versorgt werden soll. In solchen Sonderfällen ist eine Solarthermie-Anlage ausgesprochen effektiv. Ansonsten wird oftmals angestrebt, die Wärmeenergie, die die Anlage in der warmen Jahreszeit aufnimmt, zu konservieren, also zu speichern und erst im Winter zu nutzen. Hierzu gibt es heute unterschiedliche Lösungsansätze, deren Wirksamkeit und Umsetzbarkeit von den Bedingungen des Einzelfalles abhängen. Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung von Pufferspeichern. Hierbei handelt es sich um isolierte Behälter, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, welche die Wärme aufnimmt, speichert und erst im Winter wieder abgibt. Eine weitere technisch aufwändige Möglichkeit besteht darin, die Solarthermie-Anlage mit einer Geothermie-Anlage zu koppeln, indem der Boden selbst als Speicher genutzt wird.

Bildquelle Solarthermie-Grafik: © guukaa - Fotolia.com