Funktionsweise
Mit einer Solarthermie- Anlage wird Wärme (für die Warmwasserbereitung oder als Heizenergie) aus Sonnenlicht erzeugt. Die Erzeugung der Wärme geschieht durch Solarzellen, in denen ein Wärmemedium, wie Wasser oder Luft, erhitzt wird.
Wie funktioniert Solarthermie genau?
Man weiß es noch aus dem Physikunterricht: Wenn man ein mit Wasser gefülltes Gefäß lange genug der Sonneneinstrahlung aussetzt, heizt sich das Wasser auf. Ein dunkles Glas heizt sich dabei schneller auf, als ein helles. Auf diesem Grundprinzip beruht die Solartechnik. Ein Sonnenkollektor nimmt die Sonnenenergie auf und wandelt sie in Wärme um. Der Kollektor wird von einem Wärmeträger durchströmt, in obigem Beispiel Wasser, mit dem die Wärme weitertransportiert wird.
Über einen Wärmetauscher gelangt die Wärme in einen Speicher mit kälterem Wasser, was dadurch erwärmt wird. Das so erwärmte Wasser kann jetzt als warmes Brauchwasser genutzt werden. An Tagen mit weniger Sonnenstrahlung sorgt eine Zusatzheizung für ausreichende Warmwassertemperatur.
Bildquelle:unendlich-viel-energie.de
Die wesentlichen Vorteile der Nutzung von Sonnenenergie im Rahmen der Fotovoltaik und der Solarthermie liegen auf der Hand.
Vorräte:
Die Solarenergie ist im Gegensatz zu den fossilen Energiequellen oder dem zur Erzeugung von Strom aus Atomkraft notwendigen Plutonium unbegrenzt verfügbar.
Emissionen:
Bei der Verwendung von Solarenergie entstehen weder Feinstaub- Russpartikel noch Treibhausgase, wie Co2.
Energieverlust:
Es entstehen erheblich geringere Energieverluste gegenüber den heute vorhandenen Hochspannungsleitungen. Nach den Betreiberangaben verlieren die Energieerzeuger durch Verteilung und Übertragung des Stroms ca. 14 % der verfügbaren Energie. Eine Fotovoltaikanlage auf dem Dach hat fast keine Energieverluste auf dem Weg zum Abnehmer im Haus.
Copyright: BMU / Brigitte Hiss
Kosten:
Nach Angaben der Energiewirtschaft sind die Kosten für die Verteilung und Übertragung des elektrischen Stroms genau so hoch, wie die Erzeugung der elektrischen Energie selbst. Dem gegenüber entfallen diese Kosten bei einer Fotovoltaik - Anlage auf dem Hausdach aus volkswirtschaftlicher Sicht komplett.
Abhängigkeit:
Durch die Eigenproduktion von Energie sinkt die Abhängigkeit von den großen Ölförder-Unternehmen und von dem nicht immer nachzuvollziehenden Preisanstieg des Börsenpreises für Erdöl. Auch politische Wirrnisse in Ölförder-Regionen können dann keinen oder zumindest nur einen drastisch verringerten Einfluß auf die Versorgung mit elektrischer Energie und Heizöl mehr nehmen.
Dabei unterscheidet man zwischen Fotovoltaik und Solarthermie.
Die Anwendung zur Erzeugung von Strom, wird als Fotovoltaik bezeichnet.
Die Energie des Sonnenlichtes wird dabei direkt in elektrische Energie umgewandelt. Dazu benutzt man Solarzellen und Solarmodule.
Das Foto zeigt eine Silizium-Solarzelle
Eine Solarzelle ist eine dünne Silizium- Scheibe. Auf der Solarzelle befindliche Leiterbahnen führen die vom Sonnenlicht produzierte Energie ab. Wenn mehrere Solarzellen miteinander verbunden werden, bilden sie ein Fotovoltaik Modul.
Das Foto zeigt ein Solarzellenmodul
Verbindet man dann mehrere Fotovoltaik Module miteinander, ergeben Sie einen Generator, mit dem elektrische Energie hergestellt wird.
Die Anwendung zur Gewinnung von Wärme nennt man Solarthermie.
In der Solarthermie wird die Infrarot-Strahlung der Sonne als thermische Energie genutzt und über Solarthermie-Anlagen aufgefangen.
Eine Solarthermie-Anlage besteht aus einem Kollektorfeld auf dem Dach, einem Solarspeicher mit eingebauten Wärmetauschern und einer Pumpe. Diese Komponenten sind durch Rohre miteinander verbunden und bilden den Solarkreislauf.
Man unterscheidet je nach gewünschter Nutzung der Anlage zwischen zwei verschiedenen Arten von solarthermischen Anlagen:
Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser
Hierbei wird nur das Brauchwasser aus der Wasserleitung mit Hilfe der Kollektoren erwärmt und in den Haus-Kreislauf des Wassers eingespeist.
Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser und zur Heizungsunterstützung
Bei dieser Anlage wird neben dem Brauchwasser auch die Heizung unterstützt. Die Verwendung erfolgt meistens im Rahmen einer Fußbodenheizung, denn hier reicht die Temperatur bereits für den Heizungs - Wasser – Kreislauf aus.
Diese Art der Umwandlung von Sonnenenergie in thermische Energie durch Sonnenkollektoren ist die sicherlich am meisten verbreitete Nutzung der Sonnenenergie im Bereich der Solartechnik.
Bildquellen:
Bild 1+2 Hahn-Meitner-Institut Berlin.
Bild 3 Pixelquelle.de
Als Solarenergie wird die von der Sonne erzeugte Energie bezeichnet, die als elektromagnetische Strahlung die Erdoberfläche erreicht. Eine Strahlung, die nicht sichtbar, aber messbar und fühlbar ist.
Da diese Strahlung seit Jahrhunderten in gleicher Intensität (konstant) auf die Erde trifft, hat man zur Bezeichnung für diesen Wert den Begriff Solarkonstante eingeführt. Die Solarkonstante wird an der Grenze von Atmosphäre und Weltraum gemessen und beträgt ca. 1,367 kW/qm. Leider gelangt nicht die gesamte Energie(menge) zur Erde. Ein Teil wird in das Weltall reflektiert, ein anderer durch die in der Atmosphäre vorhandenen Teilchen von Staub, Eis und Wasser aufgesogen.
Wenn die Strahlung im rechten Winkel auf einen Punkt auf der Erde trifft, hat die Strahlungsintensität noch einen Wert von ca. 1 kW / qm. Ein höherer Wert für die Intensität der Strahlung ist nicht möglich. Je schräger die Strahlung auf die Erde trifft, desto geringer wird der Strahlungswert.
Daraus ergibt sich für die Praxis die Notwendigkeit, den Neigungswinkel des Daches, auf dem die Solaranlage montiert wird, so einzurichten, dass ein größtmöglicher Sonnenertrag erreicht wird. Die unterschiedlichen Erträge aus Solaranlagen liegen oftmals in der falschen Ausrichtung des Gebäudes selbst oder im Neigungswinkel des Daches begründet.
Weiterer Veränderungen im Solarertrag ergeben sich daraus, daß die Erde je nach der Jahreszeit nicht immer den gleichen Abstand von der Sonne hat. Wie jeder weiß, hat die Sonne im Sommer eine erheblich höhere Strahlungskraft, als im Winter.
1 Trinkwasser
