Alternative Energie mit Hilfe der Solaranlage, Solaranlagen, sowie Photovoltaikanlagen und der Solarthermieanlage
Mit Hilfe einer Solaranlage kann Sonnenenergie in andere Energieformen umgewandelt werden. Ab einer gewissen Größe wird die Solaranlage, die Sonnenenergie in elektrische Energie umwandelt, als Solarkraftwerk bzw. Solarthermieanlage bezeichnet.
Es gibt unterschiedliche Anlagen, hier drei verschiedene Typen:
- Photovoltaikanlagen: Lieferant von Gleichstrom, der durch einen Wechselrichter in das Stromnetz gespeist wird.
- Thermische Solaranlagen: Lieferant von Wärmeenergie im niedrigen Temperaturbereich für Haushalte. Meist mit Röhrenkollektor gebaut.
- Thermische Solarkraftwerke: Lieferfant von Wärmeenergie im höheren Temperaturbereich für industrielle Zwecke. Umwandlung der Wärme in Strom oder direkte thermische Nutzung für chemische Prozesse.
Die thermischen Solaranlagen werden für die Erwärmung von Trinkwasser oder der Gewinnung von Wärme für Heizungen insbesondere die Fußbodenheizung, genutzt. Dabei werden sog. thermische Kollektoren eingesetzt, bei denen die speziell beschichtete Absorberfläche durch elektromagnetische Sonnenstrahlung im sichtbaren und infraroten Bereich des Spektrums erhitzt wird. Der Absorber besitzt Rohre, die für den Transport der Wärme genutzt werden. Dafür werden Flüssigkeiten oder Gase eingesetzt, die durch die Rohre strömen und die Wärme aufnehmen. Das Transportmedium wird mit Hilfe einer Pumpe oder einem Ventilator zu einem Speicher geführt, der für die Abkühlung des Mediums verantwortlich ist. Anschließend wird es wieder zum Eingang des Absorbers geschickt und der Kreislauf wird geschlossen.
Die thermischen Solaranlagen können in Zentraleuropa 50 bis 60% des Energiebedarfs decken, der notwendig ist für die Erwärmung von Trinkwasser. Aber auch die Speisung der Heizung ist möglich. 1989 konnte aufgezeigt werden, dass es möglich ist den Wärmebedarf für ein Einfamilienhaus durch Solarenergie komplett abzudecken.
In einigen Ländern, unter anderem Schweden oder Dänemark, werden die Fernwärmnetze durch Solarenergie versorgt. Dabei wird die übliche Energieversorgung für ca. 100 Ortschaften durch spezielle Kollektoren für Großanlagen unterstützt.
Aber auch Kälte kann auf diese Weise bereitgestellt werden. Der Vorgang wird als solare Klimatisierung bezeichnet. Diese Kältemaschinen werden angetrieben mit der Wärme aus den Kollektoren. Ein Beispiel ist das Hauptgebäude der Caixa Geral de Despositos in Lissabon, welches die größte Solare Kühlung im Bürobereich aufweisen kann.
Bei den thermischen Solarkraftwerken wird das einfallende Sonnenlicht auf indirektem Wege in elektrischen Strom umgewandelt. Dabei gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, die jedoch alle mit konzentrierenden Spiegelflächen arbeiten:
- Heiliostaten: Es werden großflächige Spiegel für die Bündelung des Sonnenlichtes eingesetzt. Das Licht wird mit Hilfe der Heliostaten auf einen zentralen Absorber an der Spitze eines hohen Turms reflektiert. Die gewonnene Wärme auf dem Absorber wird in elektrischen Strom umgewandelt. Für diesen Prozess wird ein Wärmekraftwerk nachgeschaltet.
- Parabolrinnen: Dabei werden solche Rinnen zweiachsig der Sonne nachgeführt. Zweck ist die Konzentration der Strahlung auf ein Absorberrohr in der Brennlinie. Das Rohr besitzt ein Thermoöl, das eine Turbine und Stromgenerator antreibt. Vorher wird es in einem konventionellen Dampfkreislauf erhitzt.
Durch Photovoltaikanlagen kann das elektromagnetische Spektrum der Sonne auf direktem Wege in elektrischen Strom umgewandelt werden. Dabei werden Solarzellen verwendet, die durch den Photonenbeschuss der Einstrahlung die positive und negative Ladung voneinander trennen. Durch die elektrisch leitende Verbindung der Ladungszonen wird ein Stromfluss erzeugt und die gewonnene Leistung wird direkt genutzt oder in Solarbatterien gespeichert.
Das EEG-Gesetz beschäftigt sich unter anderem mit diesem Thema und der Brennwerttechnik im allgemeinen.