Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Sonne

Die auf die Erde treffende Sonnenstrahlung stellt die weitaus größte erneuerbare Energiequelle dar, deren Energiemenge im Jahr knapp dem 10.000-fachem des Weltprimärenergiebedarfs entspricht. Bei der Solarthermie wird aus der Sonneneinstrahlung mit Hilfe von Sonnenkollektoren Wärme gewonnen.

Im Jahre 2014 wurden in Deutschland 0,9 Mio. m² neue Kollektorflächen zur solaren Wärmegewinnung montiert (BSW). Damit ist die installierte Fläche auf insgesamt 18,4 Mio. m² bzw. 2,05 Mio. Anlagen gestiegen. So wurden ca. 7,3 TWh Solarwärme erzeugt, was einem Prozent des Wärmebedarfs der deutschen Haushalte entspricht. Eine Solarwärmeanlage vermindert die verbrauchsgebundenen Kosten bei der Wärmebereitstellung durch Einsparung anderer Energieträger. Zudem erhöht sich der Wert des Gebäudes, auf dem die Anlage installiert wird. Der Bund fördert insbesondere Solarkollektoranlagen auf Bestandsgebäuden, da im Gebäudebestand ein besonders großes Einsparpotenzial besteht.

Sonnenkollektoren (Flach-, Vakuumflach-, Vakuum-röhren- und Speicherkollektoren) können auf Dächern, an Fassaden oder freistehend installiert werden. Sie wandeln das einfallende Licht in Wärme um. Bei einer Solarthermieanlage befinden sich Röhrensysteme im Absorber, der zur Aufnahme der Strahlungsenergie dient. Diese sind mit einem Wärmemedium gefüllt, das die gesammelte Wärme aufnimmt und sie zum Warmwasserpufferspeicher befördert. Die dort gespeicherte Wärme kann z.B. über einen Wärmetauscher an das Brauchwasser übertragen werden. Pufferspeicher dienen zur zeitlichen Entkopplung des Energieangebots der Sonne und dem Wärmebedarf der Verbraucher. Neben dem Kollektor und dem Pufferspeicher gehören Umwälzpumpen und eine Regelung zu den weiteren Anlagenkomponenten. Ein- bzw. Zweifamilienhäuser benötigen für die Wassererwärmung im Sommer üblicherweise pro Person
ca. 1 - 2 m² Flachkollektorfläche sowie ca. 80 - 100 Liter Speichervolumen. Der Jahresdeckungsgrad für den Gesamtenergiebedarf der Brauchwassererwärmung liegt dann bei 60 %. Der restliche Energiebedarf muss mit einer Heizungsanlage abgedeckt werden. Sollen die Raumheizung und die Warmwasseraufbereitung durch eine Solaranlage betrieben werden, so muss diese dementsprechend größer dimensioniert werden.

Weitere Einsatzgebiete für Solarthermieanlagen sind die Wassererwärmung in Schwimmbädern sowie die solare Kälteerzeugung, bei der die gewonnene Wärme dazu genutzt wird, Kälte zu erzeugen. Weitere Nutzungsarten sind die Bereitstellung von Prozesswärme und die Stromerzeugung durch solarthermische Kraftwerke. Im Unterschied zu Photovoltaik-Anlagen, die direkt über die Solarzellen Strom erzeugen, wird bei solarthermischen Kraftwerken Dampf erzeugt, der wiederum Turbinen zur Stromerzeugung antreibt. So bündelt z.B. ein Parabolrinnenkraftwerk das Sonnenlicht mittels eines parabelförmig gebogenen Spiegels und erhitzt im Absorber zirkulierendes Thermoöl zunächst als Wärmeträger auf ca. 400 °C. Dieses erzeugt in einem zweiten Schritt Wasserdampf, der wiederum über eine Dampfturbine einen Stromgenerator antreibt.

In Zukunft muss die Kurz- bzw. Langzeitspeicherung der solaren Wärme weiterentwickelt werden, um die Schwankungen in der Einstrahlung auszugleichen. Damit kann zukünftig eine optimale Integration der Solarthermie in Heiz- und Kühlsysteme gewährleistet werden.