Sonnenenergie: ausreichend, nachhaltig und kostenfrei

Die Mengen an Energie, die uns die Sonne Tag für Tag "frei Haus" liefert, sind enorm. In Deutschland treffen pro Jahr und pro Quadratmeter Fläche 1.000 Kilowattstunden an Sonnenenergie. Das entspricht etwa dem Energiegehalt von 100 Litern Heizöl. Dieser Wert wird auch als Globalstrahlung bezeichnet. Im Süden liegt er etwas höher, denn hier lassen sich im Schnitt 1.190 kWh/m² vom Dach holen.

Für die Nutzung von Sonnenenergie bedarf es im Grunde noch nicht einmal besonderer technischer Anlagen. Die Sonneneinstrahlung, die durch die Fenster in unsere Wohnungen dringt, kann bereits einen nicht zu verachtenden Teil unseres Wärmebedarfs decken. Es gibt aber auch weniger passive Methoden, den Energiebedarf aus dieser nahezu unerschöpflichen Quelle zu decken. Die beiden häufigsten Methoden, Sonnenenergie nutzbar zu machen, sind Photovoltaik und Solarthermie, also Strom- und Wärmegewinnung aus Sonnenstrahlen.

Sonnenkollektor sammelt Sonnenenergie auf der grünen Wiese

Photovoltaik: Aus Sonnenenergie wird Strom

Mithilfe von Solarzellen ist es schon seit längerer Zeit möglich, die auftreffenden Sonnenstrahlen direkt in elektrischen Strom umzuwandeln. Die so gewonnene Energie kann entweder direkt vor Ort verbraucht oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Sonnenenergie hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Sie kann nur dann gewonnen und größtenteils auch genutzt werden, wenn die Sonne scheint. Nicht umsonst arbeiten Forscher auf der ganzen Welt an Speicherlösungen, mit deren Hilfe sich die Nutzbarkeit von Sonnenenergie drastisch erhöhen ließe. Die Stromspeicher, die zurzeit existieren, sind noch vergleichsweise groß und teuer. Mit fortschreitender Forschung kann jedoch auch bald eine Massenproduktion von Stromspeichern einsetzen, was deren Preise signifikant senken würde.

In den vergangenen Jahren sind die Kosten für Photovoltaikanlagen immer weiter gesunken

Wichtigster Bestandteil einer Photovoltaikanlage ist das Solarmodul, das meist auf dem Dach montiert wird. Dessen Ausrichtung sollte möglichst genau nach Süden gehen, um eine maximale Ausbeute zu gewährleisten. Darüber hinaus ist der Einstrahlwinkel von Bedeutung, welcher möglichst 90 Grad betragen sollte. Auf Flachdächern lässt sich der Einstrahlwinkel durch entsprechende Unterkonstruktionen verbessern. Der durch die Sonneneinstrahlung gewonnene Gleichstrom wird zuerst an einen Wechselrichter weitergeleitet, um ihn in im Haushalt nutzbaren Wechselstrom umwandeln zu können. Anschließend kann der Strom zur Deckung des eigenen Energiebedarfs verwendet bzw. gespeichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

In den vergangenen Jahren sind die Kosten für Photovoltaikanlagen immer weiter gesunken. Derzeit müssen pro Kilowatt noch etwa 1.500-2.000 Euro hingelegt werden. Vor zehn Jahren musste für die gleiche Leistung noch das Vierfache bezahlt werden.

Solarthermie: Wärme aus Sonnenenergie

Bei Solarthermie, also der Gewinnung von Wärme aus Sonnenenergie, stellt das Speichern kein ganz so großes Problem dar. Pufferspeicher sind zwar nach wie vor relativ groß, wenn sie den Warm- und Brauchwasserbedarf einer ganzen Familie decken sollen. Aber die Technik kann mittlerweile als ausgereift betrachtet werden. Wie bei der Photovoltaik befinden sich auch die Kollektoren einer thermischen Solaranlage meist auf dem Hausdach. Zum Einsatz kommen dabei meist Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren.

Vakuumröhrenkollektoren erzielen einen deutlich höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren

Flachkollektoren sind deutlich günstiger in der Anschaffung, liefern dafür aber auch weniger Wärme. Vakuumröhrenkollektoren sind demgegenüber deutlich teurer, denn hier kommen konzentrisch ineinander verbaute Glasröhren zum Einsatz, zwischen denen ein Vakuum besteht. Durch dieses Vakuum wird der Wärmeverlust bei der Übertragung an den Absorber stark gemindert. Vakuumröhrenkollektoren kommen so auf einen deutlich höheren Wirkungsgrad. Ihr Einsatz empfiehlt sich vor allem dann, wenn nur relativ wenig Fläche zur Verfügung steht. Beide Anlagentypen verwenden ein Übertragungsmedium, um die Wärme zum Pufferspeicher zu leiten. Üblicherweise wird hierzu ein frostsicheres Wasser-Glycolgemisch verwendet. Je nach Art der Kollektoren kostet eine Solarthermieanlage für Warmwasser für typische Einfamilienhäuser zwischen 3.500 und 5.000 Euro.

Heizung.de Autor Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Mithilfe der Sonnenenergie lassen sich sowohl Strom als auch Wärme erzeugen. Die dazugehörigen Technologien heißen Photovoltaik und Solarthermie. In den vergangenen Jahren sind die Anschaffungspreise immer mehr gesunken. Für einen wirtschaftlichen Betrieb sind aber eine genaue Planung und Durchführung unbedingt notwendig. 

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