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Solarthermie ist die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie, also Wärme, die im Haushalt etwa zum Baden, Duschen oder zur Heizungsunterstützung genutzt wird. Eine thermische Solaranlage kann einen Anteil von etwa 60 % zur Trinkwassererwärmung im Haushalt leisten.
Die gesamte auf die Erdoberfläche auftreffende Energiemenge ist mehr als 5.000 mal größer als der Energiebedarf der Menschheit. Das Potenzial von Sonnenenergie ist somit größer als das aller anderen erneuerbaren Energien zusammen. Dabei ist die Solarthermie eine der ältesten Formen der Nutzung erneuerbarer Energie: Das weltweit erste Patent für eine Solaranlage wurde 1891 an einen einfachen Wärmekollektor für Warmwasser vergeben.
Solarthermie wird vor allem im Rahmen der Gebäudeheizung und -klimatisierung genutzt. Zusammen mit einer guten Wärmedämmung und der passiven Nutzung der solaren Einstrahlung wird der Bedarf an zusätzlicher Heizenergie stark reduziert. Im Idealfall kann eine durchdachte passive Nutzung der Sonnenenergie soweit gehen, dass eine aktive Heizungsanlage nicht mehr erforderlich ist. Gute Beispiele für eine passive Nutzung der Sonnenstrahlung sind das Gewächshaus und der Wintergarten. Dachüberstände über großen isolierverglasten Südfenstern können im Sommer kühlend wirken, und im Winter die durch das Fenster einfallende Wärmestrahlung zur Raumheizung nutzen. Ein ähnlicher Effekt lässt sich durch Absorberwandflächen erreichen, an denen das Sonnenlicht hinter einer transparenten Dämmmaterialschicht an einer schwarzen Absorberfläche auftrifft und die dahinterliegende Wand heizt. Diese passiven Techniken finden in der sog. „Solararchitektur“ Anwendung.
Kollektorbasierte solarthermische Systeme gelten als „aktive“ Technologie aufgrund des Einsatzes aktiver, also meistens elektrisch betriebener Umwälzpumpen innerhalb des Wärmekreislaufes. Auch ein passiver Einsatz ist denkbar, etwa bei Kollektoren in Kleinanlagen, etwa zur Erwärmung des Wassers für Außenduschen.
Sonnenkollektoren können zur Warmwasserbereitung, als eigenständige und vollwertige Heizung, oder zur Unterstützung einer bereits vorhandenen anderweitigen Heizung verwendet werden. Eine anderweitige zusätzliche Heizung wird nur bei Altbauten benötigt, bei denen entweder die Dämmung nicht ausreicht, oder eine im Verhältnis zum Raumvolumen zu kleine Dachgröße vorliegt, als dass der Wärmebedarf vollständig durch Kollektoren gedeckt werden könnte.