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Solarthermie

Aufgrund der Energiekrise stehen erneuerbare Energien immer wieder vermehrt im Fokus, denn sie können dazu beitragen Deutschland in der Energieversorgung von anderen Ländern unabhängig zu machen. Vor allem Sonnenenergie ist eine Energiequelle, die hierzulande in Form von Photovoltaikanlagen oder Solarthermie genutzt werden kann. 

Solarthermieanlagen machen sich Sonnenstrahlen zunutze, um Wärme zu erzeugen, die in privaten und öffentlichen Gebäuden für die Heizung und Warmwasserbereitung genutzt werden kann. Da bei der Nutzung von Solarthermie kein CO2 ausgestoßen wird, ist ihre Nutzung besonders attraktiv. Wie eine derartige Anlage funktioniert, wie sie sich von Photovoltaik unterscheidet und wie Solarthermie in Deutschland gefördert wird, erfährst du hier. 

Wie funktioniert Solarthermie?

Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme. In Solarthermieanlagen wird Solarenergie genutzt, um Warmwasser zu erzeugen. Im Gegensatz zu Photovoltaikanlagen wird Wärme und kein Strom erzeugt. Das erwärmte Wasser wird für die Heizung oder die Warmwasserbereitung eingesetzt.

Thermische Solaranlagen arbeiten mit Kollektoren, die sich meist auf dem Dach eines Hauses befinden. Die großen Solarkollektoren sind dunkel, da die Farbe am meisten Wärme aufnimmt. In den Rohren der Kollektoren befindet sich eine Flüssigkeit, die meist aus Wasser sowie Frostschutzmittel besteht und mithilfe einer Pumpe zirkuliert.

Treffen Sonnenstrahlen auf die Rohre, heizt sich die Flüssigkeit auf. So kann sie Temperaturen von bis zu 90 °C erreichen. Die heiße Flüssigkeit gibt dann in einem Wärmetauscher ihre Wärme an das Wasser im Pufferspeicher ab, welches für die Erzeugung von Warmwasser und die Heizungen genutzt werden kann. Der Pufferspeicher befindet sich meist in der Nähe der Heizanlage im Keller eines Gebäudes wie zum Beispiel nahe der Wärmepumpe. Die Flüssigkeit im Pufferspeicher der Solaranlage wird dann wieder zu den Kollektoren auf dem Dach gepumpt, damit sie sich wieder erwärmen und der Prozess der Solarthermie von vorne beginnen kann. 

Röhren- und Flachkollektoren

Flachkollektor für Solarthermie

Als Kollektor für die thermische Solaranlage kommt entweder ein Röhren- oder Flachkollektor zum Einsatz. Sie funktionieren beide nach demselben, oben beschriebenen Prinzip und nutzen Solarenergie. Flachkollektoren werden am meisten verbaut, da sie kostengünstiger sind und bis zu 25 Jahre eingesetzt werden können. Der Kollektor besteht aus einem Absorber aus Aluminium, welcher die Wärme aufnimmt und an die darunter liegenden Rohre weitergibt, in denen sich die Flüssigkeit befindet.

Röhrenkollektoren für Solarthermie

Röhrenkollektoren hingegen bestehen aus Vakuumrohren, auf denen sich Absorber befinden. Durch das Vakuum können sie die Wärme besser halten und benötigen nur wenig Sonnenstrahlen, um effizient Wärme zu erzeugen. So können sie auch auf Dächern montiert werden, die nicht nach Süden ausgerichtet sind. Röhrenkollektoren sind im Vergleich zu Flachkollektoren jedoch deutlich teurer. Beide Solarkollektoren sind mit anderen Heizanlagen, wie z.B. einer Wärmepumpe, kombinierbar und werden für die Erzeugung von Warmwasser und als Heizungsunterstützung eingesetzt. 

Vor- und Nachteile der Solarthermie

Sonnenergie gehört mit Wasserkraft, Wind-, Wasserenergie, Geothermie und Biomasse zu den erneuerbaren Energien. Das bedeutet, dass bei der Erzeugung von Strom mithilfe von Solarthermie keine oder nur wenige Emissionen wie CO2 ausgestoßen werden.

Sonnenergie ist darüber hinaus kostenlos und steht unerschöpflich zur Verfügung. Mit einer derartigen Anlage sind Warmwasserersparungen bis zu 60 % möglich. Beim Heizen mithilfe von Solarthermie liegt die Ersparnis bei bis zu 30 %.

Da thermische Solaranlagen auf Sonnenstrahlen für die Wärmeerzeugung angewiesen sind, ist diese Energieanlage in den Wintermonaten, wenn die Sonne nur wenig scheint, jedoch nicht sehr ergiebig. Doch gerade in dieser kalten Zeit wird viel Wärme benötigt. Ein weiterer Nachteil von Solarthermie ist, dass die Wärme nicht in das öffentliche Energienetz eingespeist werden kann. Bei Photovoltaikanlagen hingegen ist die Einspeisung bei Überproduktion von Strom möglich. Da eine Anlage aber meist auch nicht den gesamten Heizenergiebedarf eines Hauses decken kann, ist dieser Punkt marginal. Solarthermieanlagen müssen immer mit anderen Systemen, wie beispielsweise einer Wärmepumpe, kombiniert werden und dienen der Heizungsunterstützung.

Zudem muss auf dem Dach eine ausreichend große Fläche zur Verfügung stehen, damit die Kollektoren darauf angebracht werden können. Die Kollektorfläche muss zur Sonne ausgerichtet sein, um die Sonnenstrahlen einzufangen. Ist das Dach tendenziell nach Osten oder Westen ausgerichtet, werden mehr Solarkollektoren benötigt als bei einer Südausrichtung. Die Kollektorfläche beträgt bei einem Flachkollektor circa 1m² pro 10m² Wohnfläche, wenn die Kollektoren als Heizunterstützung genutzt werden. Bei einem Röhrenkollektor fällt die Kollektorfläche kleiner aus. Werden die Kollektoren für die Warmwasseraufbereitung genutzt, ist die Kollektorfläche für beide Modelle größer. 

Förderung in Deutschland

Da erneuerbare Energien in Deutschland und somit auch Solarthermie immer weiter gefördert werden sollen, um die Klimaziele und Energiewende zu erreichen, fördert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) die Investitionskosten von Solarthermieanlagen mit bis zu 25 %. Dies ist allerdings von der Kostenhöhe abhängig, sowie davon, ob die Anlage beim BAFA als Kollektor gelistet ist. Wenn das Haus in Form von einer energetischen Sanierung eine thermische Solaranlage erhalten soll, kann dies von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert werden. Ob sich die Anschaffung einer Solarthermieanlage und das Heizen mit Solarthermie lohnen, sollte mit einem Experten vor der Installation erörtert werden. Förderungen der Anschaffung von Solarthermieanlagen können nur vor dem Aufgeben von Aufträgen bei Bauunternehmen beansprucht werden – egal ob Flach- oder Röhrenkollektoren. 

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