Funktionsweise

Eine moderne Solarthermieanlage sammelt mit Hilfe von Solarkollektoren etwa 60-75% der Energie des einfallenden Sonnenlichts. Die Kollektoren werden meistens auf der Dachfläche des Gebäudes montiert. Diese Energie wird an die Solarflüssigkeit, das Transportmedium, übertragen. Sobald sich die Solarflüssigkeit hinter den Kollektoren ausreichend erwärmt hat, startet das Regelsystem die Wärmepumpe. Sie betreibt den Solarthermie Kreislauf, der die Solarflüssigkeit im System zirkulieren lässt. Die erhitzte Solarflüssigkeit strömt zum Wärmespeicher und gibt dort die aufgenommene Sonnenenergie an das Speichermedium ab.

Speicher

Der offensichtliche Nachteil an der Nutzung von Solarthermie ist, dass die Anlage dann am meisten Wärme erzeugt, wenn sie am wenigsten gebraucht wird, nämlich mittags mehr als in den Morgen- und Abendstunden und im Sommer mehr als im Winter. Die Wärmespeicherung ist also ein Kernpunkt der Anlage. Speicher, die tages- oder jahreszeitliche Schwankungen von Energieerzeugung und -bedarf überbrücken, werden auch als Pufferspeicher bezeichnet. Heute werden meist Wasserspeicher als Wärmespeicher eingesetzt. Wasser hat eine hohe spezifische Wärme, das heißt, es kann eine große Menge an Energie pro Volumeneinheit speichern. Aber auch eine Füllung mit Thermoöl kommt gelegentlich zu Einsatz.

Brauchwasser für den Haushalt sollte nicht über längere Zeit in erhitztem Zustand vorrätig gehalten werden, denn dann besteht die Gefahr einer Durchseuchung mit Legionärs-Bazillen. Mit Solarthermie lässt sich diese Gefahr umgehen. Um Brauchwasser für einen Haushalt zu erwärmen, wird im oberen Teil des Wärmespeichers ein Durchlauferhitzer angebracht, der das frische Brauchwasser bei Bedarf aufheizt. Für die Gewinnung der Energie für Brauchwassererwärmung ist nur eine vergleichsweise kleine Kollektorfläche nötig.

Heizungsunterstützung

Mit entsprechend größerer Kollektorfläche und einem größeren und effizient konstruierten Wärmespeicher ist es auch möglich, das Heizungssystem mit einer Solarthermieanlage zu unterstützen. Hier bieten sich so genannte Schicht-Wärmespeicher an, die im oberen Bereich heißes Wasser zur Erhitzung des Brauchwassers vorhalten und aus dem mittleren Bereich mit warmem Wasser in der Vorlauftemperatur des Heizsystems direkt den Heizungskreislauf mit versorgen. Zu Beginn der Heizperiode sollte der Schicht-Wärmespeicher auf volle Kapazität aufgeheizt sein.

Um im Sommer wirklich die gesamte notwendige Energie für eine volle Heizperiode zu gewinnen und zu speichern, sind Wasserspeicher allerdings ungeeignet, da dann ein Speichervolumen von der Größe eines Hauses nötig wäre. Thermochemische Langzeitspeicher, z.B. Sorptionsspeicher sind in Entwicklung. Sie verwenden bestimmte Granulate, die eine bis zu fünfmal höhere Speicherkapazität von Wärmeenergie haben als Wasser und die Solarthermie-Energie verlustfrei über Jahre speichern können.