Was ist eigentlich "Solarthermie"?
Darum geht’s: Wärme mit der Kraft der Sonne erzeugen
Liegt ein Gartenschlauch in der Sonne, ist das Wasser, das darin vom letzten Gießen zurückgeblieben ist, schon nach kurzer Zeit warm. Aber lässt sich auch das Wasser in der Badewanne mit Sonnenstrahlen auf eine angenehme Temperatur bringen? Ja, so lange man sich nicht darauf verlässt, dass die Sonne ihr Wunderwerk vollbringt, indem sie durch das Fenster ins Badezimmer scheint. Eine solarthermische Anlage kann hier deutlich hilfreicher sein: Sie nutzt die unerschöpfliche Kraft der Sonne, um Wasser zum Baden oder Waschen, aber auch Wasser für die Heizungsanlage zu erwärmen – und ist damit besonders klimafreundlich.
Flüssigkeit wird im Kollektor zum Verdampfen gebracht
So funktioniert eine Solarthermie-Anlage: Auf einer Fläche, die von der Sonne beschienen wird, wie einem Hausdach, wird ein Kollektor mit Röhren angebracht (nicht zu verwechseln mit Photovoltaik-Zellen, die allein der Stromgewinnung dienen). Durch diese Röhren fließt ein Wärmeträgermedium. Das kann je nach Anlagentyp zum Beispiel Wasser sein oder ein Propylenglycol-Wasser-Gemisch. Erwärmt die Sonne die Röhren, verdampft das Medium, steigt nach oben und gibt seine Wärme an einen Speicher ab. Das nun abgekühlte Medium fließt wieder zum Anfang des Kreislaufs, und der Prozess beginnt von vorn. Der Speicher nimmt die Wärme auf und gibt sie ab, sobald sie benötigt wird – zum Beispiel, wenn es Zeit ist für ein angenehm temperiertes Wannenbad.
Ein typisches Warmwasser- und Raumheizungssystem für ein Einfamilienhaus nimmt eine Dachfläche von sieben bis zwölf Quadratmeter ein und deckt bis zu 30 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs. Im Sommer reicht die solarthermische Anlage allein aus, um Energie für die Wärmeversorgung bereitzustellen. In den anderen Jahreszeiten muss ein konventioneller Kessel das vom Kollektor vorgewärmte Wasser nachheizen.
Wärme für industrielle Prozesse
Kleine solarthermische Anlagen können die erzeugte Wärme meist nur für wenige Tage speichern. Um die im Sommer gewonnene Wärmeenergie auch noch im Winter nutzen zu können, sind sehr große Speicher notwendig. Leistungsfähige solarthermische Anlagen kommen auch in der Industrie zum Einsatz: Dort erwärmen sie nicht nur Brauch- und Heizwasser, sondern erzeugen auch Wärme für industrielle Prozesse, die sogenannte Prozesswärme.
Solarthermische Kraftwerke, wie sie in besonders sonnenreichen Regionen etwa in Südeuropa oder Afrika errichtet werden, verbinden Wärmegewinnung und Stromerzeugung: Die Sonne erhitzt eine Flüssigkeit (Wärme), die dann eine konventionelle Turbine antreibt (Strom). Diese Anlagen können zur reinen Stromerzeugung oder zur Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden.
Das geht auch: Mit Sonnenenergie Räume kühlen
Es klingt im ersten Moment paradox, aber auch zum Kühlen und Entfeuchten der Raumluft kann Solarenergie verwendet werden. Einige Verfahren nutzen dabei die Kälte, die bei der Verdunstung von Wasser entsteht. Schon die alten Römer kühlten Früchte nach diesem Prinzip: Sie taten das Obst in feuchte Tongefäße und stellten diese in die Sonne. Das Wasser verdunstete, und die Temperatur in den Gefäßen sank. Weil der Bedarf an Raumkühlung in modernen Gebäuden besonders dann groß ist, wenn die Sonne am stärksten scheint, ist eine solarthermische Anlage mit Kältemaschine eine besonders clevere Kombination. Damit lassen sich fossile Energieträger einsparen, denn konventionelle Klimaanlagen arbeiten in der Regel mit Strom.
Zuschüsse für Privathaushalte und Unternehmen
Im vergangenen Jahr wurden in Deutschland mehr als 100.000 Solarthermieanlagen neu installiert. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert die klimafreundliche Solarthermie über sein Marktanreizprogramm. Für eine Solarthermieanlage, die sowohl heizt als auch für Warmwasser sorgt, werden mindestens 2.000 Euro gezahlt. Die Förderung ruht auf zwei Säulen: Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gewährt Investitionszuschüsse für kleinere Anlagen in Privathaushalten und Unternehmen. Und die KfW bietet Förderkredite und Tilgungszuschüsse für große gewerbliche Anlagen. Bei Neubauten besteht bereits eine Pflicht zur Nutzung erneuerbarer Energien bei der Wärmeerzeugung.