Die Mutter der Nutzung Erneuerbarer Energien ist sicherlich die Sonnenwärme. Schon im 5. Jahrhundert vor Christus beschrieb Sokrates die Sonnenenergienutzung in Olynthus: „In Häusern, die nach Süden blicken, dringt im Winter die Sonne durch das Portikum, während im Sommer die Sonne gerade über unseren Köpfen und über dem Dach steht, so dass darunter Schatten herrscht.”
Jetzt könnte man sagen, im sonnenreichen Griechenland ist das kein Problem aber hier in Deutschland scheint die Sonne zu wenig. Das ist so nicht richtig. Mit der richtigen Technik kann man auch in Deutschland die Sonne für die Heizung nutzen.
Jeder Autofahrer kennt das: wenn das Auto zu lange in der Sonne steht, wird es im Innern unerträglich warm, und das selbst im Frühjahr oder Herbst. Ein Sonnenkollektor für die
Heizung macht sich diesen „Treibhauseffekt“ zu Nutze. Der schwarze Absorber hinter einer Glasscheibe nimmt die Sonnenwärme auf und transportiert sie zu einem Speicher, in dem die Sonnenwärme für Heizung und Warmwasser genutzt wird. So gut so einfach, in den vielen Jahren, in dem die Sonnenwärme genutzt wird, hat sich die Technik enorm verbessert. Mit seiner optimierten Absorberbeschichtung kann ein Flachkollektor heute unter optimalen Bedingungen über 80 Prozent der Solarstrahlung in nutzbare Wärme umwandeln. Da die Bedingungen aber nicht immer optimal sind, so liegt der Jahreswirkungsgrad bei ungefähr 40 Prozent. Damit ist der Wirkungsgrad der Solarthermie mehr als doppelt so hoch wie in der Solarstromnutzung.Neben dem Flachkollektor gibt es den Vakuum-Röhrenkollektor. Vakuum ist ein sehr guter Isolator, das kennen wir von der Thermoskanne. Ein Vakuumkollektor hat einen noch höheren Wirkungsgrad, ist allerdings auch teurer, deshalb wird in Deutschland meistens der Flachkollektoren eingesetzt.
Für eine effektive Solaranlage ist nicht nur der Kollektor entscheidend, auch die anderen Komponenten sind wichtig. Die Solarsteuerung regelt die Solaranlage so, dass der Solarertrag optimiert wird, Hocheffizienzpumpen minimieren den Strombedarf für die Umwälzung des Solarmediums, optimal gedämmte Solarspeicher können die eingebrachte Wärme lange speichern. Eine Besonderheit sind Speicher mit Ladeeinrichtungen, die die Sonnenwärme optimal einspeichern können und die Wärmeschichtung im Speicher unterstützen.
Die einfachste Form der Sonnenwärmenutzung ist die solare Warmwasserbereitung. Ein Trinkwasserspeicher mit ungefähr dem doppelten Tagesbedarf an Warmwasser nimmt die Energie der Sonnenkollektoren auf und kann so auch einen sonnenarmen Tag überbrücken. Eine Warmwasser-Solaranlage wird im Allgemeinen so ausgelegt, dass im Sommer der Heizkessel nicht benötigt wird und die Sonne die gesamte Warmwassererwärmung übernimmt. Über das Jahr stellt die Sonne dann zweidrittel der Energie für die Warmwasserbereitung zur Verfügung.
Am meisten verbreitet ist die Solaranlage für Heizung und Warmwasser. Der Pufferspeicher nimmt hier die Energie für Heizung und Warmwasser auf. Je nach Größe der Solaranlage kann die Sonne bis zu 30 Prozent der gesamten Energie für Heizung und Warmwasser liefern.
Eine Besonderheit ist das Sonnenhaus. Hier wird ein sehr großer Speicher installiert, der die Heizenergie für mehrere Wochen aufnehmen kann. Eine große Solaranlage liefert die Sonnenenergie in den Speicher. So kann ein gut gedämmtes Wohnhaus zu über 50 Prozent mit der Energie der Sonne geheizt werden, in den meisten Sonnenhäuser beträgt die solare Deckung sogar 70 Prozent. Es gibt aber auch einige Beispiele für Sonnenhäuser, die zu 100 Prozent solar beheizt werden. Das Konzept Sonnenhaus funktioniert nicht nur im Neubau, auch in einem gut gedämmten Altbau kann das Sonnenhauskonzept verwirklicht werden.
Kommen wir zurück zu dem Haus, das Sokrates beschrieben hat. Das Heizen mit der Sonneneinstrahlung im Winter nennt man auch passive Sonnenenergienutzung. Dieses Prinzip macht man sich im Passivhaus zu Nutze. Das Passivhaus ist sehr gut gedämmt und wird zum großen Teil durch die einstrahlende Sonnenenergie und die Abwärme im Haus geheizt.
Sonnenenergie kann aber nicht nur für die Raumheizung genutzt werden. Auch Wärmeprozesse in der Industrie können mit Sonnenenergie unterstützt werden. Es gibt mittlerweile viele Beispiele für solare Prozesswärme: Wäschereien, Waschstraßen, Reinigungsprozesse, galvanische Bäder, Trocknung, Kühlung …
Die Sonnenwärmenutzung für Prozesswärme wird vom Bund zu 50 Prozent gefördert.Damit wären wir schon beim Thema staatliche Förderung für Sonnenwärme. Eine Warmwasser-Solaranlage wird im Bestandsgebäude mit bis zu 600 Euro gefördert. Die Solaranlage für Heizung und Warmwasser erhält vom Bund ungefähr 3.000 Euro Förderung.
Besonders gefördert werden Solaranlagen in Mehrfamilienhäusern und Sonnenhäusern. Hier gibt es als Besonderheit auch eine leistungsabhängige Förderung, das heißt Sonnenkollektoren mit einer hohen Leistungsfähigkeit werden besser gefördert.
Zusätzlich fördert das Land NRW Solaranlagen mit seinem Förderprogramm proges.nrw, allerdings werden vom Land NRW keine reinen Warmwasser-Solaranlagen gefördert.
Beachten Sie unsere Informationsveranstaltung Sparsam Heizen – mit oder auch ohne Sonne
Dies ist ein Beitrag für die Energiekolumne der Zeitung Vestimmo