Basiswissen Solarthermie

Solarthermie nutzt die Strahlungsenergie der Sonne direkt zur Wärmeerzeugung. Ein einfaches Beispiel aus dem Alltag erklärt diesen Effekt: Wenn ein schwarzer Gartenschlauch in der Sonne liegt, erwärmt sich die Oberfläche und zusätzlich auch das Wasser im Inneren. Das schwarze, matte Material absorbiert das Licht und leitet die Wärme nach innen weiter.

Wärmeerzeugung durch Sonnenstrahlung

Sonnenstrahlung
Die Wärme der Sonne man kann mit solarthermischen Anlagen nutzen.

Solarthermie nutzt die Strahlungsenergie der Sonne direkt zur Wärmeerzeugung. Ein einfaches Beispiel aus dem Alltag erklärt diesen Effekt: Wenn ein schwarzer Gartenschlauch in der Sonne liegt, erwärmt sich die Oberfläche und zusätzlich auch das Wasser im Inneren. Das liegt daran, dass das schwarze, matte Material das Licht absorbiert (aufnimmt) und die Wärme nach innen weiterleitet.
Thermische Solaranlagen nutzen das Licht der Sonne durch Solarkollektoren, zum Beispiel für die Brauchwasserbereitung und zur Unterstützung der Heizungsanlage.

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Technischer Aufbau

Schema einer thermischen Solaranlage
Kreisläufe einer komibierten Solaranlage mit Kollektor, Pufferspeicher und zuschaltbarem Heizkessel.

Brauchwassernutzung mit Solarthermie
Um die solare Wärme für die Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser nutzen zu können, wird ein Zweikreissystem aus Solarwärmekreis und Brauchwasserkreis angelegt. Für die Nachheizung wird gegebenenfalls noch ein einfacher Heizkreislauf angeschlossen.
Um den Solarwärmekreislauf der thermischen Anlage zu erzeugen, braucht man eine Solarkreispumpe. Für einen geringen Stromverbrauch sollte sie relativ klein dimensioniert und möglichst elektronisch regelbar sein. Ein Hinaufströmen des warmen Wassers zurück zu den Kollektoren wird durch eine Schwerkraftbremse verhindert.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Ausbildung des Brauchwasserkreislaufes:
Im Trinkwasserspeicher wird die Wärme über einen Wärmetauscher direkt ins Trinkwasser abgegeben. Der Nachteil ist, dass bei geringem Verbrauch das Trinkwasser über mehrere Tage im Speicher steht und somit verkeimen kann. Darum sollte ein Durchlaufspeicher bevorzugt werden: Er nutzt die gespeicherte Wärme, um frisches Wasser über einen Wärmetauscher zu erwärmen.
Da in den Wintermonaten weniger solarer Ertrag zu erwarten ist, sollte man den Solarspeicher mit einer Nachheizung ausrüsten. Die effizienteste Möglichkeit hierzu ist ein Anschluss an die Heizungsanlage, der im Bedarfsfall über einen weiteren Wärmetauscher Wärme in den Solarspeicher abgibt.

Heizen mit Solarthermie
Mit einer kombinierten Anlage kann man die Solaranlage neben der Wasserbereitung auch zur Unterstützung der Heizung nutzen. Die Anlage braucht einen kombinierten Speicher, der sowohl an den Brauchwasserkreis als auch an den Heizkreis angeschlossen wird. Wenn die solare Wärme nicht oder nur zum Teil für Brauchwassernutzung verbraucht wird, wird der Überschuss an den Heizkreislauf weitergegeben. Der kombinierte Pufferspeicher gibt die Wärme je nach Bedarf entweder an den Wasser- oder Heizkreislauf ab. Alternativ kann der Tank-in-Tank-Speicher beide Kreisläufe zeitgleich bedienen, da er über einen zusätzlichen integrierten Trinkwasserspeicher verfügt.

Kühlen mit Solarthermie
Für die thermische Kühlung werden Entfeuchtungsanlagen oder Kältemaschinen mit solarer Wärme betrieben. Da sich die thermische Klimatisierung aber noch in der Entwicklungsphase befindet, wird sie derzeit nur für größere Gebäude, wie Kaufhäuser oder Bürokomplexe und k