Kurs: Technik, Energie und Nachhaltigkeit | OnCourse UB

  • Lektion 3

    • Technische Varianten der Solarthermie

      An dieser Stelle soll die Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme und deren Übertragung an ein Wärmeträgermedium (Wasser, Solarflüssigkeit, Luft) vertiefend betrachtet werden = die Solarthermie.  

      Die Sonnenwärme kann zur Brauchwasserbereitung (auch: Warmwasserbereitung, z.B. für die Dusche), Heizungsunterstützung oder Schwimmbaderwärmung genutzt werden. Im Volksmund wird bei Solarthermischen Anlagen für Privatverbraucher, meist auf Dächern montiert, von Sonnenkollektoren gesprochen. Etwas seltener in Deutschland sind Freiflächen-Kollektorfelder. Solarthermische Großanlagen sind noch nicht so häufig montiert, die Projektlandkarte der Plattform „Solare Wärmenetze“ zeigt solarthermische Großanlagen in Deutschland wie folgt mit Stand 11/2024:

      • In Betrieb: 58 Anlagen mit insgesamt 163.411 m² Kollektorfläche
      • In Planung/Realisierung bis 2024: 13 Anlagen mit insgesamt 153.460 m² Kollektorfläche
      • Weitere Anlagen in Vorbereitung: 68 Anlagen mit insgesamt ca. 240.000 m² Kollektorfläche

    • Solarthermische Anlagen werden in zwei Varianten gebaut:
      1. ausschließlich zur Trinkwasser-/Brauchwassererwärmung (Flachkollektoren)
      2. zur Heizungsunterstützung und Trinkwasser-/Brauchwassererwärmung (Röhrenkollektoren) 

      Solarthermieanlagen für Warmwasser erreichen in Deutschland einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent; Solarthermieanlagen für Heizung und Warmwasser kommen durchschnittlich auf 25 bis 30 Prozent. Deshalb müssen sie mit anderen Heizungssystemen, wie mit einer Pelletheizung, Gasheizung oder Wärmepumpe, kombiniert werden. Bei Neubauten können solarthermische Anlagen idealerweise mit Fußbodenheizungen kombiniert werden, die eine geringere Vorlauftemperatur benötigen.
      Solarthermische Systeme werden anhand ihrer Kollektoren-Bauart unterschieden, wie die folgende tabellarische Übersicht zeigt. Die häufigsten Kollektoren auf den Dächern in Deutschland sind wegen ihres guten Preis/Leistungsverhältnisses Flachkollektoren:


    • Solarthermische Anlagen können auch für Kühlzwecke eingesetzt werden. 

      Ein Beispiel ist der Obstgroßmarkt in Mittelbaden mit einer Röhrenkollektorfläche von 409 m2 (297 kW Kollektorleistung),´und einem Pufferspeicher von 30.000 l Wasser. Mit der Wärme wird eine Absorptionskältemaschine betrieben, die die Kälte in den Kühlzellen des Großmarktes bereitstellt. 

      Eine Absorptionskältemaschine (kurz AKM) ist eine Kältemaschine, bei der im Gegensatz zur Kompressionskältemaschine (Kühlschrank) die Verdichtung durch eine temperaturbeeinflusste Lösung des Kältemittels erfolgt. Man bezeichnet dies auch als thermischen Verdichter.

      Solarthermische Anlagen bekommen auch als Freiflächenanlagen eine wachsende Bedeutung, sie können mit anderen Wärmequellen kombiniert werden. Mit Stand Juli 2023 sind in Deutschland 52 solare Wärmenetze in Betrieb (vgl.: Solites Steinbeis Forschungsinstitut), mit einer Gesamtleistung von insgesamt 75 MW. Große Solarthermie-Anlagen können in Deutschland zu wettbewerbsfähigen Kosten von 3 bis 5 Cent pro kWh Wärme für Wärmenetze zur Verfügung stellen (vgl.: Bundesverband Solarwirtschaft 2024).

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