Solarenergie

In Wikipedia findet sich eine recht einfache Erklärung: „Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die Energie der Sonnenstrahlung, die in Form von elektrischem Strom, Wärme oder chemischer Energie technisch genutzt werden kann.“ und „Die Sonnenenergie ist eine nach menschlichen Maßstäben unerschöpfliche erneuerbare Energiequelle.“ 
Somit können wir vereinfacht sagen „Sonnen-Energie“ ist dem Begriff „Solar-Energie“ gleich zu setzen. Um diese Solarenergie auch nützen können benötigen wir eine Solaranlage. Die Sonnenenergie kann nun in der Solaranlage mittels Photovoltaik in Strom umgewandelt werden oder über Solarthermie die nutzbare Wärme über Kollektoren warmes (heißes) Wasser erzeugen. 

  • Solarstrom = Photovoltaik 
  • Solarwärme = Solarthermie 

Dieses Kapitel betrachtet die Solarthermie. 
 
Solaranlage – Solarthermie 
Die Sonne als Energiequelle wird uns, im Gegensatz zu Fossilen Brennstoffen, noch in Millionen Jahren mit Energie versorgen. Diesen Umstand der umweltfreundlichen (CO2 geringen Belastung) und kostengünstigen (abgesehen von Anlagen Errichtungskosten) Energielieferung nützen wir oft noch zu wenig. Um einen realen Nutzen aus der Sonnenenergie ziehen zu können, sollten wir als erstes das hierfür bestmögliche Einsatzgebiet mit jeweiligen Vor- und Nachteilen betrachten.  
 
Einsatzbereiche – Solarthermie 
Um die Solaranlage für die Erfordernisse korrekt dimensionieren zu können, muss zuerst der Einsatzbereich festgelegt werden. Die Solarthermie bietet die beste Voraussetzung zur Warmwassererzeugung für Brauch- und Nutzwasser. Wobei die Warmwasseraufbereitung – Nutzwasser auch größere Mengen sein können wie z.B. für einen Pool (Schwimmbad) über einen Wärmetauscher. Sollte die Möglichkeit bestehen Waschmaschine und Geschirrspüler an die Warmwasserleitung anzuschließen, entstehen hier zusätzliche Einsparungspotentiale. Abgesehen vom Pool ergibt sich im Jahresmittel ein ungefähr gleichbleibender Bedarf bei Nutz- und Brauchwasser von warmem Wasser über das Jahr verteilt, welcher über die natürliche Nutzung der Sonnenenergie mit ca. 65 – 80% erfüllt werden kann – je nach Lage des Hauses, Dachausrichtung und Region.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin die Solarthermie auch zur Wärmeerzeugung für die Heizung zu nutzen. Durch den „punktuellen“ hohen Bedarf an Wärmeenergie/Nachfrage – zu bestimmten Zeiten und den natürlichen Gegebenheiten/Energieangebot (Sonneneinstrahlung) ist der Wirkungsgrad eher gering ca. 30%.

Funktionsweise – wie funktioniert Solarthermie? 
Die Solarthermie ist im Grunde ein recht einfaches Prinzip, bei der die Sonnenenergie über Kollektoren in Form von Wärme an das Wasser übertragen wird. Das Ergebnis ist ein bis zu 95° Celsius heißes Wasser-Frostschutzgemisch, welches in einem abgeschlossenen Kreislauf zirkuliert und über einen Wärmetauscher diese Wärme an einen Pufferspeicher (Solarspeicher) überträgt. Der Pufferspeicher (z.B. Warmwasserkessel) kann die Wärmeenergie über mehrere Tage zwischenspeichern und versorgt bei Bedarf das Haus mit Warmwasser. Durch eine Umlaufpumpe wird das abgekühlte Wasser-Frostschutzgemisch wieder zu den Kollektoren befördert und der Vorgang wiederholt sich.

Vor- und Nachteile 
Um sich einen generellen Überblick der Möglichkeiten der Solarthermie zu verschaffen sollen nachfolgende gesammelte Vor- und Nachteile dienen. Diese können je nach örtlicher Gegebenheit und baulichen Voraussetzung sehr unterschiedlich sein.  

Vorteile

  • ausgereifte, erprobte und technisch einfache Technologie
  • geringe Errichtungskosten und Betriebskosten
  • besonders nachhaltige und ökologische Energiegewinnung (kein CO2 Ausstoß, da ausschließlich Sonnenenergie genutzt wird – emissionsfrei)
  • unbegrenzte, kostenneutrale Energiequelle
  • auf die individuellen Bedürfnisse anpassbar
  • einfache Brauch/Nutzwarmwasseraufbereitung
  • hoher Wirkungsgrad bis 80% in den Sommermonaten
  • gut mit anderen Systemen (z.B. Photovoltaik) kombinierbar
  • langlebig und geringe Wartungskosten
  • im Sommer als ausschließliche Warmwasseraufbereitung einsetzbar
  • Auf Dach oder Hauswänden (Sonnenseite) montierbar

Nachteile

  • Abhängig von Sonnenenergie, an trüben Tagen wenig bis keine Energiegewinnung
  • Wirkungsgrad abhängig von Dachausrichtung (Himmelsrichtung), Neigung und Größe
  • wenig Effizient zur Nutzung für Heizung (ca. 30% Wirkungsgrad)
  • große Warmwasserspeicher (Kessel) erforderlich – hoher Platzbedarf
  • im Winter „nur“ in Kombination mit anderen Systemen zu verwenden
  • Bei Dachmontage ist auf die Statik zu achten.
  • Hauswandmontage beeinflusst das Erscheinungsbild des Hauses – Ästhetik 

Kosten  
Die Kosten können immer nur zum jeweiligen Zeitpunkt der Betrachtung korrekten ermittelt werden, da die Preise der Hauptkomponenten wie Solarkollektoren und Warmwasserspeicher in letzter Zeit sehr variieDie Kosten können immer nur zum jeweiligen Zeitpunkt der Betrachtung korrekten ermittelt werden, da die Preise der Hauptkomponenten wie Solarkollektoren und Warmwasserspeicher in letzter Zeit sehr variieren. Grundsätzlich wird pro Person mit ca. 1,5m² Kollektorfläche gerechnet – in Abhängigkeit der Dachneigung und Himmelsrichtung. So würde bei einer drei bis vierköpfigen Familie eine Kollektorfläche von 6-10m² und einem täglichen Warmwasserbedarf von ca. 85 Liter pro Person ein Warmwasserspeicher von ca. 500 Litern ausreichen. Die Kosten würden so ca. bei 4.000 – 5.000 EUR liegen. Bei zusätzlicher Nutzung für Heizung entsprechend höher.   

Lohnt ein Umstieg/Nachrüstung 
Bei Vergleich der Vor- und Nachteile ist entscheidend wofür ich die Solarthermie einsetzten möchte. Ist geplant dies ausschließlich zur Warmwasseraufbereitung (Nutz- und Brauchwasser) bzw. Unterstützung der Aufbereitung zu verwenden, dann kann hier eine klare Empfehlung ausgesprochen werden. Hinzu kommt, dass die Solarkollektoren (Thermie) einen geringen Platzbedarf haben und auch an der Hauswand montiert werden können. So kann mehr Dachfläche für Photovoltaik genützt werden. Auch könnte die Nutzung des Warmwassers z.B. für Geschirrspüler und Waschmaschine eine zusätzliche Einsparung bringen.

Sollte die Technologie (Solarthermie) in der Kombination Warmwasseraufbereitung und Heizung verwendet werden, ist davon abzuraten, da der Nutzungsgrad gegenüber anderen alternativen Energieformen recht gering ist. Dies resultierend daraus, dass besonders im Winter ein hoher Wärmebedarf besteht, jedoch die Sonneneinstrahlung gering ist und so zu wenig Wärmeenergie gegenüber dem Bedarf zu Verfügung steht. Zusätzlich entstehen hohe Anschaffungskosten für noch größere Warmwasserspeicher und Hybridmodule (Kombiheizgeräte).