Welche Solaranlagen gibt es?

Solare Nahwärmesystem Am Ackermannbogen_Energy-Mag

Basis-Info Solarthermie – Serie. In unserem zweiten Teil der Serie Solarthermie beleuchten wir, welche Typen von solarthermischen Anlagen es eigentlich gibt. Nach wie vor sind die Möglichkeiten der Solarthermie weithin unbekannt und dadurch auch ungenutzt. Auch und gerade in einem sonnenschwachen Land wie Deutschland hat die Solarthermie mit Wirkungsgraden von bis zu 90% eine große Zukunft und Bedeutung für die Energiewende Deutschland, denn Deutschland benötigt 70% seiner Energie für die Wärme. Es lohnt der genaue Blick.


Typen von Solaranlagen

Bei Solaranlagen werden zwei Typen unterschieden: Systeme, die für die reine Warmwasserbereitung genutzt werden sowie Anlagen, die zusätzlich der Heizungsunterstützung dienen, sogenannte Kombianlagen. Eine vierköpfige Familie in Deutschland kann je nach Klimaregion mehr als die Hälfte ihres Wärmebedarfs für Brauchwasser mit 4 bis 6 m² Kollektorfläche solar decken. Der wichtigste Schritt der Anlagenplanung besteht in der möglichst genauen Abschätzung des Warmwasserverbrauchs. Dies ist die entscheidende Größe zur Dimensionierung der zu installierenden Kollektorfläche. Solaranlagen müssen in die bestehende Heizungs- und Warmwasseranlage eines Gebäudes integriert werden. Das Speichervolumen muss auf die Kollektorfläche abgestimmt sein. Ein Speichervolumen des etwa doppelten Tagesbedarfs an Warmwasser oder 50 bis 60 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche haben sich hier bewährt.

Kombianlagen arbeiten im Prinzip wie Anlagen zur reinen Brauchwassererwärmung. Die Erzeugung von Heizwärme erfolgt meist zusätzlich. Kollektorfläche und Speicher sind hierzu etwas größer ausgelegt und der Speicher wird zusätzlich an das Heizungssystem angeschlossen.

Sonnenstunden in Deutschland_Grafik_Energy-Mag
Regionale Verteilung der Intensität der Sonnenstunden in Deutschland. © Solarpraxis AG

Azimutwinkel Sonneneinstrahlung_Energy-Mag
Der Solarertrag ist abhängig von Ausrichtung und Neigung der Kollektorfläche. © Solarpraxis AG

Entweder wird das kalte Wasser, das von den Heizkörpern zurückkommt, solar vorgewärmt und dann vom Heizkessel auf Solltemperatur gebracht oder die Solarenergie wird in einen großen Speicher geladen, der im oberen Bereich auf Solltemperatur gehalten wird. Der Kreislauf für die Heizung wird aus dem oberen Bereich des Speichers durch die Heizkörper wieder zurück in den Speicher geführt. Für ein Einfamilienhaus mit vier Personen müssen mindestens 10 m² Kollektorfläche für eine Kombianlage zur teilsolaren Raumheizung und Warmwasserbereitung eingeplant werden. Eine Kombianlage eignet sich vor allem für gut gedämmte Gebäude mit niedrigem Heizenergiebedarf.

Solare-Nahwärmesystem-Am-Ackermannbogen_Energy-Mag
Insgesamt 2.921 Quadratmeter Kollektorfläche speisen in das solare Nahwärmesystem „Am Ackermannbogen“ ein. © Landeshauptstadt München

Große Bedeutung für die Energiewende Deutschland: Solare Nahwärmenetze

Ein Nahwärmenetz versorgt von einer möglichst zentral gelegenen Heizzentrale aus mehrere angeschlossene Gebäude mit Wärme. Die großen Kollektorfelder eines solaren Nahwärmesystems sind auf einzelnen Häusern oder zentralen Gebäuden installiert. Dabei können bis zu 20 % der benötigten Wärme aus Solarenergie gewonnen werden. Soll ein deutlich größerer Anteil des jährlichen Wärmebedarfs solarthermisch gedeckt werden, ist der Einsatz von großen, saisonalen Wärmespeichern (Langzeit-Wärmespeicher) unumgänglich. Systeme mit diesen Speichern sind auf solare Deckungsanteile von 50 % und mehr ausgelegt. Mit ihnen kann ein Teil der im Sommerhalbjahr solar erzeugten Wärme bis in das Winterhalbjahr gespeichert werden. Solare Nahwärmesysteme sind immer Kombianlagen. Es gibt sie sowohl für neu gebaute als auch für sanierte Siedlungen.

Klimatisierung

Mit Hilfe von Solarenergie wird bei der solaren Klimatisierung die Luft gekühlt und die Luftfeuchte reguliert. Derartige Anlagen findet man meist in Nicht-Wohngebäuden, in denen sich viele Menschen versammeln, z. B. Bürogebäude, Theater, Sporthallen. Bei diesem Verfahren wird die Antriebsenergiequelle einer Kältemaschine oder eines Klimatisierungsverfahrens durch solare Wärme statt elektrischer Energie aus dem Stromnetz, betrieben. Die CO2-Emission ist vergleichsweise gering. Ein weiterer Vorteil bei der Kühlung mit solarer Wärme: Die Sonneneinstrahlung ist in den meisten Fällen am stärksten, wenn auch der höchste Klimatisierungsbedarf besteht.

Prozesswärme in der Industrie

Der Prozesswärmebedarf im produzierenden Gewerbe macht einen erheblichen Anteil des Gesamtenergieverbrauchs der industrialisierten Länder aus, allein in Deutschland rund 30 % des gesamten Endenergieverbrauchs. Da Wärme nicht verlustarm über weite Strecken transportiert werden kann, sind für die Nutzung solarer Prozesswärme nur Standorte geeignet, bei denen sowohl günstige Einstrahlbedingungen als auch genügend Fläche zur Aufstellung der Kollektoren vorhanden sind. In Zeiten geringer solarer Einstrahlung muss eine hundertprozentige Energiereserve aus konventionellen Anlagen verfügbar sein. Prozessschritte, für die eine vergleichsweise geringe Temperatur erforderlich ist, bieten gute Voraussetzungen für die Integration thermischer Solaranlagen. Vor allem für Unternehmen mit reinem Tagesbetrieb und zur Kühlung und Klimatisierung ist solare Prozesswärme interessant. Gut geeignete Einsatzgebiete bietet zum Beispiel die Lebensmittelindustrie.

In eine Fassade integrierte Vakuumkollektoren_Energy-Mag
In eine Fassade integrierte Vakuumkollektoren. © Universität Stuttgart, IBK2

Parabolrinne_Solarthermische Kraftwerke_Energy-Mag
Solarthermische Kraftwerke, hier eine Parabolrinne, brauchen einen hohen Anteil direkter Sonneneinstrahlung. © BSW-Solar

Strom erzeugen mit solarthermischen Kraftwerken

Solarthermische Kraftwerke nutzen solare Hochtemperaturwärme, um CO2-frei Strom zu erzeugen. Dabei wird die direkte Sonneneinstrahlung mit Spiegelsystemen stark konzentriert. Je nach Art des verwendeten Spiegelsystems unterscheidet man Parabolrinnen- und Turmkraftwerke sowie Fresnelsysteme. Dies sind größere, netzintegrierte Kraftwerke. Damit ein Solarkraftwerk wirtschaftlich sinnvoll arbeiten kann, ist ein hoher Anteil direkter Sonneneinstrahlung nötig. Nur diese lässt sich so auf Punkte oder Linien bündeln, dass hohe Temperaturen entstehen. Geeignete klimatische Voraussetzungen findet man rund ums Mittelmeer und in Nordafrika.

Desertec ist das wohl bekannteste solarthermische Kraftwerk zur Stromerzeugung >>

Quelle: BINE Informationsdienst

Das könnte Sie auch interessieren:

Kommentar verfassen

%d Bloggern gefällt das: