Solarthermie wandelt Strahlung in Wärme

Eine Solarthermie- oder Solarwärmeanlage wandelt die energiereiche Strahlung der Sonne in Wärme. Übertragen auf das Heizungssystem, sorgt diese sogenannte Solarwärme dann für angenehme Temperaturen oder warmes Trinkwasser im eigenen Zuhause. Damit das funktioniert, sind verschiedene Komponenten nötig. Diese sind:

  • die Solarkollektoren
  • der Wärmespeicher
  • der Solarkreis

Vergleicht man Solarthermie und Photovoltaik erzeugt erstere Wärme, die in der Regel auf das Heizungswasser übertragen wird.

Solarkollektoren fangen Licht auf

Die Solarkollektoren fangen das Licht der Sonne auf und wandeln es an Ort und Stelle in nutzbare Wärme. Ganz einfach beschrieben, funktioniert das wie bei einem Regenfass im Sommer. Wird dieses von der Sonne beschienen, nimmt es Energie auf und die Wassertemperatur steigt. Bei der Solarthermie funktioniert das etwas effizienter. Und zwar mit Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren.

Flachkollektoren bestehen aus einem rechteckigen Kasten, der innen mit einer Wärmedämmung ausgekleidet ist. Die Front ist mit einer transparenten Glasscheibe abgedeckt, die das Innenleben vor der Witterung schützt und möglichst viele Sonne hinein lässt. Hier trifft die Strahlung auf eine dunkle Platte, die sich dabei erwärmt. Dieser sogenannte Kollektor ist mit Rohrleitungen verbunden, die die thermische Energie über das in ihnen zirkulierende Heizungswasser abtransportieren.

Vakuumröhrenkollektoren sind dagegen etwas effizienter. Denn hier befindet sich der Absorber in einer doppelwandigen Glasröhre. Wie bei einer Thermoskanne befindet sich zwischen den Glasschichten ein annäherndes Vakuum, das die Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert. Um möglichst viel Energie zu gewinnen, besteht ein Kollektor in der Regel aus mehreren Röhren.

Im Vergleich von Solarthermie und Photovoltaik nennt man die Energiewandler hier Kollektoren.

Speicher bevorraten Wärme

Ein Energiespeicher nimmt die Solarwärme auf, wenn die Sonne scheint und hält sie vor, bis sie im Haus benötigt wird. Auf diese Weise lässt sich die kostenfreie Energie effizient nutzen und die Heizkosten sinken. Je nach Art der Anlage kann der Speicher mit Heizungs- oder Trinkwasser gefüllt sein.

Einen mit Heizungswasser befüllten Speicher nennt man auch Pufferspeicher. Er kommt immer dann zum Einsatz, wenn die Solarwärmeanlage nicht nur das Trinkwasser, sondern auch das Haus erwärmen soll.

Arbeitet die Anlage allein zur Warmwasserbereitung, installiert man einen sogenannten Brauchwasserspeicher. Dieser bevorratet frisches Trinkwasser, das über die Solaranlage erhitzt und dann an die Entnahmestellen im Haus verteilt wird.

Stellt man die Speichertechnik von Solarthermie und Photovoltaik gegenüber, so sind Wärmespeicher um ein Vielfaches günstiger. So lässt sich eine Kilowattstunde hier für rund 30 Euro bevorraten, während ein Stromspeicher mit der gleichen Kapazität mehr als 700 Euro kostet.

Solarkreis transportiert Sonnenwärme

Der Solarkreis besteht neben den Rohrleitungen aus verschiedenen Armaturen und einer Pumpe. Er transportiert die Solarflüssigkeit und mit dieser auch die Sonnenwärme von den Kollektoren zum Speicher.

Photovoltaik wandelt Strahlung in Strom

Eine Photovoltaik- oder Solarstromanlage fängt die Strahlung der Sonne auf und wandelt sie in elektrische Energie. Diese lässt sich im Haus selbst verbrauchen oder in das öffentliche Netz einspeisen. Damit das funktioniert, sind verschiedene Komponenten nötig. Die Wichtigsten sind:

  • die Solarmodule
  • der Wechselrichter
  • der Stromspeicher

Vergleicht man Solarthermie und Photovoltaik, gewinnt die Photovoltaik Grün-Strom, der Hausbesitzer unabhängig von großen Konzernen macht. 

Photovoltaikmodule gewinnen elektrische Energie

Die Photovoltaikmodule nutzen den photoelektrischen Effekt, um das Sonnenlicht in elektrischen Strom umzuwandeln. Wie effizient das funktioniert, hängt von ihrem Aufbau bzw. ihrer Zusammensetzung ab. Unterscheiden kann man unter anderem Module mit monokristallinen, polykristallinen oder amorphen Zellen.

Monokristalline Zellen erreichen durch ihre einheitliche Kristallstruktur einen besonders hohen Wirkungsgrad. Sie können zwischen 18 und 20 Prozent des auftreffenden Lichts in Solarkraft umwandeln, sind im Vergleich aber am teuersten.

Polykristalline Zellen erkennt man an der gut sichtbaren Kristallstruktur. Sie lassen sich aus Blöcken herstellen und erreichen Wirkungsgrade von 11 bis 14 Prozent. Da sie günstiger sind als Module mit monokristallinen Zellen, bieten polykristalline ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

Bei amorphen Zellen dampft man eine dünne Siliziumschicht auf verschiedene Trägerelemente auf. Das senkt den Wirkungsgrad zwar auf 6 bis 8 Prozent, bietet dafür aber auch gestalterisch große Spielräume. Im Vergleich zu anderen Zell-Arten sind amorphe günstig herzustellen.

Stellt man Solarthermie und Photovoltaik gegenüber, erreicht die PV-Technik heute Wirkungsgrade von rund 20 Prozent. Moderne Solarkollektoren können mehr als 70 Prozent der auftreffenden Energie in Wärme umwandeln.

Wechselrichter macht Strom nutzbar

Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den Gleichstrom der Module in Wechselstrom umzuwandeln. Denn nur dieser lässt sich im Haus nutzen oder in das öffentliche Netz einspeisen. Die kompakten Geräte werden oft direkt unter dem Dach oder im Keller installiert.

Stromspeicher bevorratet Sonnenstrom

Der Stromspeicher nimmt die selbst erzeugte elektrische Energie am Tage auf und macht sie auch in der Nacht noch nutzbar. Auf diese Weise müssen Hausbesitzer weniger Strom aus dem Netz beziehen und die Energiekosten sinken. Im Vergleich zur Einspeisevergütung, ist die mögliche Einsparung dabei bereits mehr als doppelt so hoch.

Im Vergleich von Solarthermie und Photovoltaik lässt sich Strom wirtschaftlich nur für kurze Zeit bevorraten. Geht es darum, die kostenfreie Energie aus dem Sommer bis in den Winter hinein verfügbar zu machen, sind Wärmespeicher die günstigere Alternative.

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