Solarenergie: ausreichend, nachhaltig und kostenfrei

Als Solarenergie bzw. Sonnenenergie bezeichnen Experten Sonnenstrahlen, die in Form von Licht und Wärme auf der Erde wahrnehmbar sind. Diese Energie ist nach menschlichen Maßstäben unendlich und lässt sich auf unterschiedliche Weise nutzen. Wie die Sonnenenergie genau entsteht und wie man sie für private und gewerbliche Zwecke verwenden kann, darum geht es in den folgenden Abschnitten. 

Was zeichnet die Solarenergie aus?

Unter Solarenergie versteht man die Energie, die durch die Strahlung der Sonne entsteht. Sie kann für die Erzeugung von elektrischem Strom oder Wärme genutzt werden. Grundlagen der Solarenergie und damit der modernen Solartechnik sind die Kernfusionen. Diese laufen im Inneren der Sonne ab und sorgen für Temperaturen von etwa 5.500 Grad auf ihrer Oberfläche. Nach Einschätzung der Experten dauert es noch maximal eine Milliarde Jahre, bis die Sonne als Energiequelle versiegt. Denn dann hat sie sich so stark ausgedehnt, dass ihre Strahlen die Erdozeane zum Verdampfen bringen würden. 

Enorme Menge an nutzbaren Energien

Bis zum Ende liefert sie jeden Tag eine Menge an Energie, die sich direkt oder indirekt nutzen lässt - und das "frei Haus". In Deutschland beträgt die mögliche Menge an Solarenergie pro Jahr und pro Quadratmeter Fläche 1.000 Kilowattstunden. 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 Kilowattstunde je Quadratmeter vom Dach holen.

Verschiedene Wege, um die Solarenergie zu nutzen

Für die Nutzung von Solarenergie bedarf es im Grunde 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.

Die Sonnenenergie scheint durch die Blätter eines Baumes
© eyetronic /Fotolia

Typische Einsatzbereiche 

Hier die möglichen Anwendungsgebiete im Überblick:

  • Die Pholtovoltaik nutzt Solarzellen zur Stromerzeugung - privat und gewerblich.
  • Die Solarthermie nutzt Sonnenkollektoren zur Wärmeerzeugung - privat und gewerblich.
  • Spezielle Sonnenwärmekraftwerke wie etwa das Parabolrinnenkraftwerk oder das Solarturmkraftwerk nutzen Wärme und Wasser zur Stromerzeugung - rein gewerblich.

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. Wichtigster Bestandteil einer Photovoltaikanlage ist das Solarmodul, das meist auf dem Dach montiert wird. Dessen Ausrichtung sollte möglichst nach Süden gehen, um eine maximale Ausbeute zu gewährleisten. Darüber hinaus ist der Einstrahlwinkel von Bedeutung, welcher zwischen 20 und 60 Grad betragen sollte. Auf Flachdächern lässt sich dieser durch entsprechende Unterkonstruktionen verbessern. Der durch die Sonneneinstrahlung gewonnene Gleichstrom wird zuerst an einen Wechselrichter weitergeleitet, um diesen im Haushalt genutzten Wechselstrom umwandeln zu können.

Photovoltaikanlagen für Eigenverbrauch immer attraktiver

Da die gesetzliche Einspeisevergütung immer kleiner ausfällt, raten Experten dazu, den selbst erzeugten Solarstrom vor Ort zu nutzen. Denn im Schnitt zahlen Anlagenbesitzer etwa 13 Cent pro Kilowattstunde Solarstrom. Im Vergleich dazu kostet eine Kilowattstunde auf dem Markt um die 29 Cent. Hinzukommt, dass die Anschaffungskosten für eine Photovoltaikanlage seit Jahren gesunken sind, was den Eigenverbrauch noch attraktiver macht. Um den Stromverbrauch zu optimieren, ist der Einsatz eines Stromspeichers unverzichtbar. Worauf Sie bei der Planung und beim Kauf einer solchen Anlagen noch achten sollten, lesen Sie im Beitrag "Photovoltaikanlage kaufen". 

Solarthermie: Wärme aus Solarenergie

Wie bereits erwähnt, lässt sich mithilfe der Solarenergie auch Wärme erzeugen. Wie bei der Photovoltaik befinden sich auch die Kollektoren einer thermischen Solaranlage meist auf dem Hausdach. Zum Einsatz kommen dabei Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren. Erstere sind deutlich günstiger in der Anschaffung, liefern dafür aber auch weniger Wärme. Letztere sind demgegenüber 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 höheren Wirkungsgrad. 

Sonniger blauer Himmel - Solarenergie
© K. Thalhofer / Fotolia

Solarthermieanlage optimal als Ergänzung

Eine Solarthermieanlage kann sowohl für die Warmwasserbereitung als auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Je nach Art der Kollektoren kostet eine Solarthermieanlage für Warmwasser für ein durchschnittliches Einfamilienhaus zwischen 3.500 und 5.000 Euro. Soll sie die vorhandene Heizungsanlage ergänzen, steigen die Kosten auf bis zu 12.000 Euro. Dabei lässt sich eine solche Anlage mit nahezu allen Heizsystemen kombinieren. Ausführliche Informationen dazu finden Sie im Beitrag "Solarthermie: Heizen mit Sonnenenergie". 

Nutzung der Solarenergie: Vor- und Nachteile

Viele fossile Energieträger stehen nur begrenzt als Ressourcen zur Verfügung. Beispiele hierfür sind Erdgas, Öl oder Kohle. Dazu kommt, dass Solarthermie im Gegensatz zu vielen anderen Methoden der Energiegewinnung keine schädlichen Emissionen ausstößt und somit sehr umweltfreundlich ist. Zudem hat sich Solarenergie als leistungsfähige Form der Energieerzeugung in Bezug auf die Energiewende und die damit verbundene Abkehr von der Kernenergie erwiesen. Im Hinblick auf die Kosten punktet Solarenergie ebenfalls, da die Sonne bzw. ihre Strahlung dem Menschen kostenlos zur Verfügung steht.

Nutzung am Speicherort

Natürlich kann Solarenergie nach der Umwandlung in Strom auch in ein öffentliches Netz eingespeist werden. Einer der großen Vorteile der Nutzung der Solarenergie ist es jedoch, dass sie dort, wo sie entsteht bzw. gesammelt und umgewandelt wird, auch verbraucht werden kann. Das ist zum Beispiel an der Photovoltaik und ihren Anlagen deutlich ersichtlich. Die Vorteile für den Verbraucher: Eventuelle Transportkosten, zum Beispiel für die Leitung von Kraftwerken zum Speicher- oder Verbrauchsort, können gespart werden. Der Verbraucher wird zudem auch unabhängiger von den am Markt vorherrschenden Energiepreisen.

Sonneneinstrahlung nicht planbar

Nachteilig im Hinblick auf die Nutzung der Sonne für die Erzeugung von Strom oder Wärme ist die Tatsache, dass die Sonneneinstrahlung nicht planbar und natürlich von den typischen Schwankungen abhängig ist. Zudem unterliegt die Solarenergiegewinnung einer geringen Dichte in Bezug auf die Energie, die gewonnen werden soll. Das bedeutet, dass für relativ wenig Energie eine große Fläche zur Energiegewinnung, etwa das Aufstellen von Anlagen der Photovoltaik, verwendet werden muss. Dies steht oft in direkter Konkurrenz zur Nutzung des Landes durch die Landwirtschaft.

Wie Sie Ihre Strom- sowie Heizkosten senken, indem Sie die vorhandene Heizungsanlage durch Solartechnik ergänzen, erklärt unser Tipp des Monats: Umstieg auf Solartechnik.

Heizung.de Autor Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Mithilfe der Solarenergie 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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