Die Sonne liefert Energie überall dort, wo sie gebraucht wird, Nutzbar gemacht wird sie erst, wenn sie in technischen Anlagen umgewandelt wird.
Die Solarthermie wiederholt in kleinem Maßstab, was bei der Erwärmung der Erde durch die Sonne passiert. An die Stelle der Erdoberfläche tritt ein Absorber und an die Stelle der Lufthülle eine Glasscheibe. Dieses Gesamtsystem wird als Kollektor bezeichnet.
Funktionsbetrieb einer Solarthermieanlage
Durch das Glas können die Sonnenstrahlen die Absorberflächen mit dem darin zirkulierenden Wärmeträgermedium (Wasser-Glykol-Gemisch) ohne größere Verluste erreichen. Die Wärmeverluste durch Konvektion werden jedoch stark verringert, weil die Luft den Absorber nicht frei umströmen kann. Eine Glasabdeckung auf der Frontseite reduziert die Verluste aus Konvektion und Wärmestrahlung, da diese langwelliger ist und vom Glas nicht so leicht durchgelassen wird.
Um einen gewissen Vorrat an erwärmtem Wasser zu haben, benötigt man noch einen Solarspeicher, der das zu erwärmende Brauchwasser aufnimmt. Das erwärmte Wärmeträgermedium wird im Solarkreislauf über eine Pumpe in den unteren Wärmetauscher des Solarspeichers gefördert.
Das Brauchwasser wird erwärmt und steht zum Duschen zur Verfügung. Ein nachgeschaltetes konventionelles Heizsystem übernimmt im oberen Bereich des Solarspeichers die restliche Erwärmung des Brauchwassers. Im Jahresmittel können durch eine Solarthermieanlage 45 – 55% des jährlichen Warmwasserbedarfs abgedeckt werden.
Kollektorbauformen
- Flachkollektoren
Bestehen aus einem rechteckigen Gehäuse mit Absorberblech und selektiver Beschichtung. Die Rückseite und die Ränder des Gehäuses sind wärmegedämmt und die Oberseite besteht aus einer transparenten Glasabdeckung. Durch die Beschichtung des Absorberbleches wird von der absorbierten Energie nur ein geringer Teil als Wärmestrahlung wieder abgegeben. So bleibt der Großteil der eingestrahlten Sonnenenergie im Absorber erhalten. - Vakuumröhrenkollektoren
Bei ihnen befindet sich die Absorberfläche in einem evakuierten, das heißt luftleeren Glasrohr. Die Sonnenstrahlung kann das Glasrohr nahezu ungehindert durchdringen, wird vom Absorber aufgenommen und erwärmt das durchströmende Wärmeträgermedium. Durch das Vakuum kommt es zu keiner Wärmeströmung innerhalb der Glasrohre und damit kaum zu Wärmeverlusten. Durch Drehung der Absorberflächen um bis zu 30° gegen die Horizontale lässt sich hierdurch die Sonnenenergie optimal nutzen.
