Die Sonnenenergie liefert uns täglich ein immenses Energiepotential. Mit der Sonneneinstrahlung trifft auf die Erde in nur 20 Minuten so viel Energie, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr verbraucht. Diese Energie sinnvoll zu nutzen, ist eine der großen Chancen des 21.Jahrhunderts. Bereits heute nutzen ca. eine Million deutsche Haushalte Solaranlagen zur Wärmegewinnung. Solaranlagen werden heute zur Warmwassererwärmung, Heizungsunterstützung und Schwimmbaderwärmung eingesetzt.
Funktion
In der Solarthermie wird die thermische Energie der Sonnenstrahlung nutzbar gemacht. Der auf dem Dach oder an der Fassade installierte Kollektor ist das Bindeglied zwischen der Sonne und dem Warmwassernutzer. Vereinfacht ausgedrückt- wie ein in der Sonne liegender Gartenschlauch; Die Strahlen der Sonne erwärmen die Trägerflüssigkeit im Kollektor.Eine Umwälzpumpe leitet die aufgeheizte Flüssigkeit zum Solarspeicher. Dort gibt die Trägerflüssigkeit ihre Wärme über einen Wärmetauscher an das Wasser im Speicher ab. Die abgekühlte Flüssigkeit wird zum Kollektor zurückgeführt, um dort erneut aufgewärmt zu werden.
Die Anlage wird über einen Solarregler gesteuert. Sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Speicher übersteigt, schaltet die Regelung die Solarkreis-Umwälzpumpe ein und die Wärmeträgerflüssigkeit transportiert die im Kollektor aufgenommene Wärme in den Speicher. Solarwärmeanlagen zur Heizungsunterstützung benötigen eine größere Kollektorfläche und ein größeres Speichervolumen als Anlagen, die nur der Warmwasserbereitung dienen. Der installierte Speicher muss dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden.
Entscheidend für die Effizienz der Anlage ist die Ausnutzung der im Puffer gespeicherten Energie. So ist es wichtig, möglichst schnell hohe Temperaturen im oberen Bereich des Speichers zu erzielen und diese möglichst lange auf einem hohen Temperaturniveau zu halten. Das kann aber nur mit einer optimalen Speichertechnologie (z. B. Schichtenspeicher) und mit einer optimal abgestimmten Anlagenhydraulik erreicht werden.
Erst die optimal durch den Fachmann gewählten und aufeinander abgestimmten Bauteile bestimmen letztendlich die Effizienz und den energetischen Nutzen jeder Anlage.
Warmwassererwärmung
Die Sonnenkollektoren wandeln das einfallende Sonnenlicht in Wärme um und geben diese an ein frostsicheres Glykol-Wasser-Gemisch, das durch den Kollektor zirkuliert, ab. Die aufgeheizte Wärmeträgerflüssigkeit fließt weiter zum Warmwasserspeicher. Dort wird die Wärme über einen Wärmetauscher an das Warmwasser abgegeben. Die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit fließt zum Kollektor zurück, das erwärmte Wasser steigt im Speicher nach oben. Solarregelung und Pumpenstation sorgen für korrekte Umwälzung.
Heizungsunterstützung
Bei Anlagen zur Heizungsunterstützung entsprechen Aufbau und Funktion des Kollektorkreises dem einer Warmwasser-SoIaranlage. Bei einem System zur Heizungsunterstützung ist es sinnvoll, die Solarenergie direkt im Heizungswasser, im sogenannten Pufferspeicher, für die spätere Verwendung bereitzuhalten.
Reicht die solare Wärme nicht aus, wird je nach Wärmeanforderung für Warmwasserbereitung bzw. Raumheizung die fehlende Wärme durch herkömmliche Wärmeerzeuger abgedeckt.
Anlagengröße
Bei einem mittleren Warmwasserverbrauch von 40 I je Person und Tag und einem Deckungsgrad von 60 % werden ca.1, 5 m² Flachkollektor oder 1 m² Röhrenkollektor benötigt. Das Volumen des Warmwasserspeichers sollte bei ca. 80 ltr/Person liegen, damit auch an sonnenarmen Tagen genügend Warmwasser zur Verfügung steht.
Bei heizungsunterstützenden Anlagen benötigt man je m² Kollektorfläche zwischen 80 und 100 I Puffervolumen und mindestens 10 m² Kollektorfläche pro Anlage.
Alles über Solarthermie
Bauliche Voraussetzungen
- Jedes Dach mit einer Ausrichtung zwischen Südosten und Südwesten sowie einer Neigung von 20 bis 60° ist solartechnisch gut nutzbar. Voraussetzung ist, dass die Dachstatik die zusätzliche Belastung aufnehmen kann.
- Die Windlast der Solarkollektoren spielt oft eine größere Rolle als deren Gewicht.
- Die Fläche sollte beschattungsfrei sein.
- Es muss Platz für einen Wärmespeichervorhanden sein, der die geerntete Sonnenenergie aufnehmen kann.
- Eine Baugenehmigung ist in der Regel für den Einbau einer Solaranlage nicht erforderlich.
Vorteile
- Die Energiequelle ist gratis.
- Die Heizperiode kann verkürzt werden. Im Sommer kann meistens die konventionelle Heizanlage komplett abgeschaltet werden.
- Bis zu 30 % Heizenergie können im Jahr eingespart werden.
- Der Immobilienwert wird erhöht.
- Die Anlage ist förderfähig.
Eignung
- •Solaranlagen eignen sich grundsätzlich für alle Wohngebäude, den Neubau wie auch den nachträglichen Einbau in Bestandsbauten. Beim Neubau eines Hauses werden ca. 2O % der Kosten gegenüber einem nachträglichen Einbau gespart.
- Am effizientesten arbeiten Solaranlagen zur Heizungsunterstützung in Häusern mit einer guten Wärmedämmung und einer Fußbodenheizung, die eine sehr niedrige Vorlauftemperatur im Heizsystem benötigt.
- Hersteller bieten bereits kombiniert Solarspeicher und Brennwertheizgerät in einem Gehäuse an. Die Solaranlage ist aber auch eine hervorragende Ergänzung zum Heizen mit Biomasse,Gas oder Öl.
Sonne hat Zukunft
Mit der Sonnenenergie steht der Menschheit eine Energiequelle zur Verfügung, die den künftigen, noch steigenden Energiebedarf klimaunschädlich decken kann und daneben auch noch positive Beschäftigungseffekte auslöst.
Vom Boom der Solartechnik zeugt die wachsende Zahl an Hausdächern mit Sonnenkollektoren oder -modulen. Wegen der ständig steigenden Preise fossile Brennstoffe sind Solaranlagen eine sehr sinnvolle Ergänzung zur bestehenden Heizungsanlage.
Die Sonneneinstrahlung in Deutschland ist besser als ihr Ruf jedes Jahr werden zwischen 1.300 und 2.000 Sonnenstunden verzeichnet. Bei einer effizienten Solaranlage genügen bereits 1.300 Stunden, um den Großteil des Energiebedarfs für Warmwasser zu decken.
