| Solaranlagen

 Thermische Solaranlagen - wie flache Sonnenkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren - können für die Erwärmung von Trinkwasser (Dusch- und Badewasser) sowie zur Wärmegewinnung für Raumheizung und zum Beispiel zum Kochen (Prozesswärme) eingesetzt werden.

Dabei wird eine speziell beschichtete Absorberoberfläche innerhalb eines sogenannten thermischen „Kollektors“ (= Sammler) durch die elektromagnetische Sonnenstrahlung im sichtbaren und infraroten Bereich des Spektrums erhitzt. Durch die Rohre des Absorbers strömt eine Flüssigkeit, seltener auch ein Gas (zum Beispiel Luft), das diese Wärme aufnimmt (Wärmetransportmedium). Mittels einer Pumpe oder eines Ventilators – manchmal auch nur durch den Auftrieb der Erwärmung – wird dieses Medium zu einem Speicher geleitet, dort abgekühlt und wieder zum Eingang des Absorbers geführt (Kreislauf).

In Zentraleuropa können mit thermischen Solaranlagen – je nach Region – üblicherweise 50 bis 60 Prozent des Energiebedarfs zur Erwärmung von Trinkwasser gedeckt werden. Es sind auch höhere Deckungsbeiträge bzw. der Einsatz in der Gebäudeheizungstechnik möglich. Die thermische Solaranlage kann die Heizung unterstützen, der Deckungsbeitrag ist jedoch von verschiedenen Randbedingungen (Bedarf, Speicher, Medium usw.) abhängig. Was möglich ist, zeigte der Schweizer Ingenieur Josef Jenni am Projekt des Oberburger Sonnenhauses bereits 1989: Bei entsprechendem Aufwand ist eine hundertprozentige Deckung des Wärmebedarfs eines Einfamilienhauses durch Solarenergie erreichbar, dies gelingt auch mit einem Mehrfamilienhaus.

Um die eingefangene Wärme unabhängig von der aktuellen Sonneneinstrahlung nutzen zu können, muss sie gespeichert werden. Als Speichermedium dient überwiegend Wasser. Wasser hat im Vergleich mit anderen Stoffen eine hohe spezifische Wärmekapazität von 4187 J/(kg·K). Trotzdem enthält ein 500-Liter-Warmwasserspeicher nur eine nutzbare Energiemenge von ca. 25 kWh bei einer Temperaturdifferenz von etwa 45°K zwischen Zulauf aus dem Kaltwasser-Leitungsnetz und Speicher. Bei Heizungsnutzung, bei der man als Temperaturdifferenz den Unterschied zwischen Vorlauf und Rücklauf von meist maximal 15 °C ansetzen muss, beträgt der nutzbare Speicherinhalt damit nur ein Drittel, also ca. 8 kWh. Ein heute üblicher 300-l-Speicher hat (je nach Fabrikat und Hersteller) z. B. einen Wärmeverlust von ca. 1,9 kWh/Tag, ein 600-l-Speicher bei gleichem Dämmstandard ca. 2,4 kWh/Tag. Bei verdoppeltem Speichervolumen steigt der Wärmeverlust also nur um ca. 30 % an.