Solarthermie

Die Diskussionen über die Energieeffizienz von erneuerbaren Energiequellen, einschließlich Solarthermie-Anlagen, sind noch nicht abgeschlossen. In der Literatur tauchen nahezu täglich neue Ideen und Ansätze zur Verbesserung auf. Viele dieser Konzepte sind noch in den Anfängen, und es bleibt unklar, ob sie sich durchsetzen werden und ob ausreichend Produzenten und Anwender dafür gefunden werden können.

Da die Entwicklungen in diesem Bereich, auch aufgrund politischer Notwendigkeiten, äußerst dynamisch sind, gestaltet sich die Entscheidung für eine technische Lösung schwierig. Es bleibt ungewiss, ob die theoretischen Berechnungen über die gesamte erwartete Lebensdauer der Anlagen zutreffend bleiben.

• Hohe Sonneneinstrahlung: Solarthermie-Anlagen arbeiten am effizientesten in Regionen mit viel direkter Sonneneinstrahlung. Deshalb eignen sich solche Anlagen in sonnenreichen Gegenden und mit abnehmendem Abstand zum Äquator immer besser.

• Wenig Verschattung: Um die maximale Sonnenenergie zu nutzen, sollten Solarthermie-Module möglichst wenig verschattet werden. Für eine ungestörte Sonneneinstrahlung auf die Kollektoren ist zu sorgen.

• Hohe Energiepreise: Solarthermie-Anlagen werden umso wirtschaftlicher, je höher die Energiepreise (über einen längeren Zeitraum) sind.

• Geringe Anschlusskosten: Je geringer die Kosten für die Installation der Solarthermie-Anlage sind, desto schneller amortisieren sich die Investitionen. Standorte, die in der Nähe der Produktionsstätte der Solarkollektoren liegen, können sich daher als vorteilhaft erweisen.

• Hohe Wärmeforderungen: Solarthermie ist am wirtschaftlichsten, wenn es zur Erzeugung von Wärme genutzt wird. Standorte, an denen ein hoher Bedarf an Warmwasser oder Heizung besteht, sind daher besonders geeignet.

• Gute Förderprogramme: In einigen Ländern gibt es Förderprogramme für erneuerbare Energien, die den Einsatz von Solarthermie attraktiver machen können. Standorte in Ländern mit guten Förderprogrammen können daher wirtschaftlich vorteilhaft sein.

Wie erwartet zeigt sich, dass Standorte mit reichlich Sonneneinstrahlung, geringer Verschattung, hohen Energiepreisen, niedrigen Anschlusskosten, hohen Wärmeforderungen und großzügigen Förderprogrammen besonders wirtschaftlich für die Implementierung von Solarthermie geeignet sind.

Solarthermie und Photovoltaik repräsentieren zwei unterschiedliche Ansätze zur Nutzung von Sonnenenergie zur Energieerzeugung, die sich in Bezug auf ihre Wirtschaftlichkeit unterscheiden. Im Weiteren werden diese beiden Technologien in einer groben Übersicht verglichen.

In Zusammenfassung lässt sich feststellen, dass Solarthermieanlagen üblicherweise eine höhere Wirtschaftlichkeit als Photovoltaikanlagen aufweisen, da sie niedrigere Investitionskosten haben und potenzielle Einsparungen bei den Energiekosten bieten können. Allerdings hängt die Wirtschaftlichkeit in beiden Fällen von verschiedenen Faktoren wie Anlagengröße, Energiebedarf und Förderung ab. Daher ist es notwendig, eine individuelle Kosten-Nutzen-Analyse durchzuführen, bevor eine der beiden Technologien ausgewählt wird.

Ja, Norddeutschland eignet sich ebenfalls als Standort für Solarthermie und Photovoltaik. Trotz der nicht so hohen Sonneneinstrahlung in der Region gibt es dennoch ausreichend Sonnenlicht, um solare Energiequellen effektiv zu nutzen. Die erfolgreiche Nutzung von Solarthermie- und Photovoltaikanlagen hängt nicht allein von der Sonnenmenge ab, sondern auch von Faktoren wie Anlagenausrichtung, Sonneneinstrahlungswinkel, Klima und Temperatur. Aufgrund des milden Klimas und der stabilen Temperaturen bieten sich in Norddeutschland durchaus gute Bedingungen für den Betrieb von Solarsystemen.

Tatsächlich sind in Norddeutschland viele erfolgreiche Solarkraftwerke und Solaranlagen zu finden, darunter einige der größten in Europa. Zum Beispiel ist das 70 Megawatt starke Solarkraftwerk Lieberose in Brandenburg eines der größten in Europa und versorgt etwa 30.000 Haushalte mit Strom.

Zusätzlich sind zahlreiche private Haushalte und Unternehmen in Norddeutschland mit kleinen bis mittleren Solaranlagen ausgestattet, die zur Energieversorgung beitragen und gleichzeitig den CO2-Ausstoß reduzieren. Insgesamt erweist sich Norddeutschland somit als vorteilhafter Standort für Solarthermie und Photovoltaik.

Durch die Verwendung von Solarthermie lässt sich Wasser in der Regel auf Temperaturen von 60 bis 90 Grad Celsius erwärmen, abhängig von der Art der Solarthermie-Anlage und den jeweiligen klimatischen Verhältnissen. Wie bereits erwähnt, wird die wirtschaftliche Effizienz einer Solarthermie-Anlage durch verschiedene Faktoren bestimmt, wie die Anlagenart, die Größe und Ausrichtung der Kollektoren, die effektive Sonneneinstrahlung und die Nutzung des aufgeheizten Wassers.

Für eine solarthermische Anlage zur Warmwasserbereitung in einem Einfamilienhaus liegt das wirtschaftliche Optimum üblicherweise bei einer Kollektorfläche von etwa 4 bis 6 Quadratmetern, abhängig von den individuellen Anforderungen des Nutzers. Bei größeren Anlagen, wie beispielsweise in Schwimmbädern oder Industriekomplexen, können die wirtschaftlich idealen Größen erheblich größer sein.

Es ist jedoch wichtig zu berücksichtigen, dass die Wirtschaftlichkeit einer Solarthermie-Anlage nicht nur von der Anlage selbst abhängt, sondern auch von den Kosten herkömmlicher Energiequellen wie Gas oder Öl. Bei hohen Energiekosten und günstigen Bedingungen für die Solarthermie kann die Anlage bereits bei niedrigeren Temperaturen und Kollektorflächen wirtschaftlich attraktiv sein.

Der Einfluss von Wärmeverlusten auf die Wirtschaftlichkeit von Solarthermieanlagen kann erheblich sein, da sie dazu führen, dass weniger Sonnenenergie in Form von Wärme genutzt wird. Je höher die Wärmeverluste sind, desto geringer fällt der Ertrag der Anlage aus und umso länger wird die Zeit bis zur Amortisation.

Die Optimierung der Isolierdicke hängt - ebenso wie die Anlage selbst - von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen die Art und Größe der Anlage, die geografische Lage und die klimatischen Verhältnisse. Generell gilt jedoch, dass eine ausreichend dicke Isolierung notwendig ist, um Wärmeverluste zu minimieren und den Wirkungsgrad der Anlage zu maximieren. Dabei sollte aber darauf geachtet werden, dass eine zu dicke Isolierung nicht zu höheren Kosten führt und den Zugang zur Anlage erschwert.

Um die optimale Isolierdicke und die Kosten zu bestimmen, ist eine Wirtschaftlichkeitsberechnung erforderlich, die alle relevanten Faktoren einbezieht. Hierbei werden die Kosten für Anschaffung, Installation und Wartung der Solarthermieanlage ebenso berücksichtigt wie die zu erwartenden Energieeinsparungen und Einspeisevergütungen. Anhand dieser Informationen kann dann die ideale Isolierdicke ermittelt werden, die die Wärmeverluste minimiert und den Ertrag maximiert, ohne die Kosten unverhältnismäßig zu erhöhen.

Die Wirtschaftlichkeitsberechnung stellt eine Methode dar, um die finanziellen Konsequenzen eines spezifischen Projekts, einer Investition oder geschäftlicher Aktivitäten einzuschätzen. Bei einer Solarthermieanlage kann die Anwendung einer Wirtschaftlichkeitsberechnung dazu dienen, sowohl den möglichen Gewinn als auch die Kosten einer solchen Anlage zu analysieren. Hier dient ein Beispiel für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung im Kontext einer Solarthermieanlage:

Fallbeispiel:

Schritt 1: Ermittlung der Projektaufwendungen

Zuerst müssen die Ausgaben für den Kauf und die Installation der Solarthermieanlage festgestellt werden. Diese Kosten umfassen typischerweise den Erwerb von Solarthermiekollektoren, Rohrleitungen, Pumpen, Steuerungseinheiten sowie die Aufwendungen für die Installation und Instandhaltung der Anlage. Nehmen wir als Beispiel an, dass die Gesamtausgaben für die Anlage 15.000 Euro betragen.

Schritt 2: Ermittlung der Einsparungen

Im nächsten Schritt müssen die potenziellen Einsparungen durch den Einsatz der Solarthermieanlage berechnet werden. Diese Ersparnisse hängen davon ab, wie viel Energie die Anlage generieren kann und wie viel Energie für Warmwasser oder Raumheizung benötigt wird. Angenommen, die Solarthermieanlage kann den Warmwasserbedarf eines Vier-Personen-Haushalts zu 50% decken, was zu Einsparungen von 300 Euro pro Jahr führt.

Schritt 3: Berechnung der Amortisationszeit

Die Amortisationszeit gibt an, wie lange es dauert, bis sich die Investition in die Solarthermieanlage rentiert hat. Dies wird errechnet, indem die Projektausgaben durch die jährlichen Ersparnisse geteilt werden. In unserem Beispiel ergibt sich eine Amortisationszeit von:

15.000 Euro / 300 Euro pro Jahr = 50 Jahre

Das bedeutet, dass es 50 Jahre dauern würde, bis die Investition in die Solarthermieanlage vollständig rentabel wäre.

Schritt 4: Festlegung der internen Verzinsung

Die interne Verzinsung (oder interne Rendite) gibt an, welche Rendite die Investition in die Solarthermieanlage im Vergleich zu anderen Investitionsmöglichkeiten bietet. Die interne Verzinsung wird durch die Lösung einer Gleichung bestimmt, die die Projektausgaben, die jährlichen Einsparungen und die Amortisationszeit berücksichtigt. In diesem Beispiel beträgt die interne Verzinsung 2%.

Schritt 5: Empfehlung

Basierend auf den Ergebnissen der Wirtschaftlichkeitsberechnung kann eine Empfehlung ausgesprochen werden, ob die Investition in die Solarthermieanlage sinnvoll ist oder nicht. In diesem Beispiel würde die Solarthermieanlage möglicherweise aufgrund der langen Amortisationszeit und des niedrigen internen Zinssatzes nicht als rentabel empfohlen werden.

In Zusammenfassung ergibt sich, dass durch eine Wirtschaftlichkeitsberechnung die finanziellen Konsequenzen einer Investition in eine Solarthermieanlage eingeschätzt werden können..

Die Befestigung von Solarmodulen an einer Wand kann eine Alternative darstellen, wenn aus verschiedenen Gründen die Installation der Module auf einem Dach nicht möglich oder praktikabel ist.

• Ausrichtung: Damit Solarmodule effizient arbeiten, müssen sie in der Regel in Richtung Süden ausgerichtet sein, um das meiste Sonnenlicht einzufangen. Wenn eine Wandmontage eine solche Ausrichtung nicht ermöglicht, kann dies zu einer verringerten Leistung führen.

• Verschattung: Eine Wandmontage kann anfälliger für Verschattung durch umliegende Gebäude, Bäume oder andere Hindernisse sein. Wenn die Solarmodule verschattet werden, kann dies die Leistung verringern.

• Tragfähigkeit: Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Wand, an der die Solarmodule montiert werden, stark genug ist, um das Gewicht der Module und des Befestigungssystems zu tragen.

• Instandhaltung: Bei einer Wandmontage können die Solarmodule schwieriger zu erreichen sein, was die Wartung und Reinigung erschweren kann.

Generell kann die Montage an einer Wand eine passende Wahl sein, wenn die genannten Faktoren beachtet werden und die Installation fachgerecht erfolgt. Dennoch ist es von Bedeutung, die Vor- und Nachteile gründlich abzuwägen.

Die Wandmontage von Photovoltaik und Solarthermie hat jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile. Im Folgenden werden die beiden Technologien verglichen und ihre jeweiligen Vor- und Nachteile erläutert:

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Photovoltaik-Module in der Regel einfacher und kostengünstiger zu installieren sind und vielseitiger einsetzbar sind, während Solarthermie-Module einen höheren Wirkungsgrad aufweisen und mehr Energie pro Fläche erzeugen.

• ob Wärme

• oder elektrische Energie benötigt wird,

• wie viel Platz zur Verfügung steht

• und welches Budget vorhanden ist.

• Direktanlage: Hier fließt das Solarfluid direkt durch den Solarkollektor und danach in den Wärmespeicher.

• Indirektanlage: Hier fließt ein Wärmeträgerfluid durch den Solarkollektor und gibt die aufgenommene Wärme an das Solarfluid im Wärmetauscher im Wärmespeicher ab.

• Pufferspeicheranlage: Die Solarthermieanlage wird mit einem Pufferspeicher kombiniert, der die Wärme des Solarfluids speichert und bei Bedarf an die Heizungsanlage abgibt.

• Zwei-Kreis-Anlage: Hierbei gibt es zwei Kreisläufe,
  - einen für das Solarfluid und
  - einen für das Heizungswasser.
  Der Wärmeaustausch erfolgt über einen Wärmetauscher.

• Sogenannte Schwimmbad-Solaranlage: In diesem Fall wird das Solarfluid direkt durch den Solarkollektor geleitet und gibt die aufgenommene Wärme an das Schwimmbadwasser ab.

Die Nutzung von Solar-Luftkollektoren stellt eine wirkungsvolle Methode dar, um die Außenluft effizient für zentrale lüftungstechnische Systeme oder Wohnungslüftungen vorzuwärmen.

• einem Kollektorgehäuse,

• transparenter Abdeckung,

• Absorber

• und rückseitiger Wärmedämmung -

sind sie aufgrund unzureichender Vermarktung in der Öffentlichkeit weitgehend unbekannt.

• Beheizung,

• Nachtkühlung

• und Belüftung

• Kollektoren mit
  - unterströmten
  - oder durchströmten Absorbern

• Frischluft- oder Umluftkollektoren

• Klein- oder Großflächenkollektoren

• Abgedeckte und nicht abgedeckte Kollektoren

• Vakuum-Röhrenluftkollektor

• "Frischluftkollektoren" - Nicht abgedeckte Kollektoren (Absorber).

Ein Solar-Luftkollektor, der einen überströmten Absorber nutzt, ist zwar einfach gestaltet, weist jedoch höhere Wärmeverluste an der Vorderseite auf. Zusätzlich kann es zu Staubablagerungen auf der Oberfläche des Absorbers kommen, und es besteht das Risiko der Kondensation von Luftfeuchtigkeit unter der Abdeckung. Im Gegensatz dazu weist ein Solar-Luftkollektor mit einem unterströmten Absorber geringere Staubablagerungen auf, weist eine deutlich reduzierte Kondensation auf und minimiert die frontseitigen Wärmeverluste. Ein Solar-Luftkollektor mit einem durchströmten Absorber zeigt einen sehr effizienten Wärmeübergang, erzeugt jedoch einen höheren Strömungswiderstand während des Durchströmens des Absorbers. Mithilfe von selektiven Beschichtungen können die Verluste des Kollektors im Vergleich zur Umgebung reduziert werden, was die Effizienz des Luftkollektors erhöht.

Seit einiger Zeit sind auch Vakuum-Röhrenluftkollektoren auf dem Markt erhältlich, die Austrittstemperaturen von über 100 °C erreichen können. Solche Kollektoren finden Anwendung in Trocknungsanlagen und in Gebäuden mit niedrigem Heizbedarf, wie beispielsweise Passivhäusern, die keine wasserbasierten Heizsysteme verwenden.

Es gibt auch nicht abgedeckte Kollektoren (Absorber). Hier strömt die Luft entlang (unter) einem schwarzen Blech oder durchströmt ein Blech mit vielen sehr kleinen Löchern. Es handelt sich um eine spezielle Bauweise von Frischluftkollektoren. Diese Kollektoren dienen der Belüftung und Temperierung von beispielsweise großen Treppenhäusern, Hallen, Turnhallen und Schwimmbädern. Darüber hinaus kommen sie als Solarfassaden zum Einsatz und werden in Verbindung mit kontrollierter Lüftung verwendet. Diese Bauvariante ist einfach und kostengünstig in der Umsetzung. Der Wirkungsgrad ist jedoch insbesondere bei starkem Wind geringer als bei abgedeckten Kollektoren. Trotz ihrer einfachen und kostengünstigen Bauweise weist diese Variante, besonders bei starkem Wind, einen niedrigeren Wirkungsgrad im Vergleich zu abgedeckten Kollektoren auf.

• Maximale Kollektortemperatur

• Feuchteregelung

• Timer

• Starttemperatur

• Temperaturdifferenz

• Maximale Raumtemperatur

• Null-Grad-Funktion.

Die grundlegende Funktionalität ermöglicht das Belüften eines Raums, basierend auf Temperatur und/oder Feuchtigkeit. Ein Warmluftstrom wird durch einen vom WAC gesteuerten Ventilator (normalerweise im Warmluftkollektor integriert) in den Raum geblasen. Die "Starttemperatur"-Funktion aktiviert den Lüfter mit einem vordefinierten Leistungswert, wenn die Temperatur im Kollektor einen einstellbaren Schwellenwert erreicht oder überschreitet, der gemessen wird. Die "Raumtemperatur"-Funktion verhindert eine Überhitzung des Raums, indem sie den Lüfter bei Erreichen einer einstellbaren Temperatur abschaltet. Wenn der WAC im zu steuernden Raum platziert ist, kann sein interner Feuchtigkeits- und Temperatursensor weiterhin für die Regelung von Temperaturunterschieden und Luftfeuchtigkeit genutzt werden.

• Montage auf dem Dach

• oder an der Hauswand.

Während des Sommers wird die vertikale Luftbewegung im verglasten Bereich genutzt, um den Luftaustausch zu fördern. Im Winter wird hingegen die Strahlungswärme über die kontrollierte Wohnungslüftung zur Gebäudeheizung genutzt. Jalousiensysteme helfen dabei, die Einstrahlintensität zu regulieren. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen hängt von Faktoren wie Strahlungsintensität, Gebäudekonstruktion und eingesetzter Haustechnik ab.

Solar-Luftkollektoren können auch zur Entfeuchtung von feuchten Kellern oder anderen Räumen verwendet werden. Mithilfe eines Solar-Luftkollektors kann vorgewärmte Außenluft in den Keller geleitet und gleichzeitig die feuchte Raumluft abgesaugt werden.

Fallbeispiel:

Ein Fallbeispiel zeigt das SolarVenti® Keller-Set, welches einen leistungsstarken Warmluftkollektor in Verbindung mit einem passenden Absaugset umfasst. Dieses System wird mithilfe eines in das Gerät integrierten Solarmoduls betrieben und kann ebenfalls für verschiedene andere Anwendungen wie Radonabsaugung, Holztrocknung, Getreidetrocknung, Früchtetrocknung, Hackschnitzeltrocknung, Heutrocknung, Kaffeetrocknung, Kräutertrocknung oder Klärschlammtrocknung genutzt werden. Durch die Verwendung eines Controllers kann das System gesteuert und individuell angepasst werden, um den Lüftungsbetrieb bei übermäßiger Außenfeuchtigkeit zu unterbrechen sowie verschiedene Funktionen wie Erwärmung, Entfeuchtung, kontrollierte Lüftung und Kühlung durchzuführen.

• Mehr als 94 % Wirkungsgrad

• Auch schräg einfallende Sonnenstrahlen werden optimal in Wärme umgewandelt

• Leistungsstark auch bei problematischer Ausrichtung der Dachfläche

• Relativ einfache Montage.

• einem Solarkollektor,

• einer von der Solarwärme angetriebenen Kältemaschine

• und einer Anlage zur Verteilung der Kälte.

Fallbeispiel:

In Südafrika wurde erstmals eine Anlage für konzentrierte Solarkühlung realisiert. Diese Anlage setzt auf Fresnelkollektoren mit einer beeindruckenden Leistung von bis zu 272 kW und ist mit dem zentralen Kühlsystem des MTN-Hauptquartiers in Johannesburg verbunden. Die Receiver für diese Kollektoren stammen von Schott, einem internationalen Technologiekonzern, während die Umsetzung der solarthermischen Anlage von Industrial Solar, einem Unternehmen aus Freiburg, übernommen wurde. Das Projekt wurde im Juli 2014 fertiggestellt und gewährleistet seither angenehme Raumtemperaturen im Mobilfunkunternehmen. Es wurde im Rahmen des "dena-Solardachprogramms" der Deutschen Energieagentur realisiert.

Verschiedene Technologien stehen für solarthermisch angetriebene Kühlverfahren zur Verfügung. Diese lassen sich je nach Art der Prozessführung in offene oder geschlossene Verfahren unterteilen. Eine zusätzliche Unterscheidung erfolgt auf Grundlage des Zustands des Sorptionsmittels. Geschlossene Systeme setzen Absorptionsmaschinen mit flüssigen Sorptionsmitteln und Adsorptionsmaschinen mit festen Sorptionsmitteln ein, um Kaltwasser zu erzeugen. Offene Systeme hingegen nutzen feste oder flüssige Sorptionsmittel, um mittels Luftentfeuchtung und Verdunstungskühlung eine direkte Luftkonditionierung zu realisieren. Aufgrund ihrer höheren Volumenströme sind offene Systeme insbesondere für größere Gebäude mit zentraler Klimaanlage geeignet. Neben der verfügbaren Kälteleistung ist das Verhältnis zwischen benötigter Antriebswärme und erzeugter Kälteenergie ein bedeutender Aspekt bei solarbetriebenen Kühlsystemen.

Die effiziente Abführung der Abwärme spielt eine zentrale Rolle in der thermisch gesteuerten Kühlung. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die Menge an Wärme, die in einem thermischen Kälteprozess an die Umgebung abgegeben werden muss, größer ist als die Menge an Wärme, die in einer Kompressionskältemaschine für die Rückkühlung gebraucht wird. Daher erfordert die Rückkühlung in der solaren Kühlung im Vergleich zur Kompressionskälteversorgung einen höheren Strombedarf. Allerdings existieren verschiedene Ansätze zur Optimierung der Rückkühlsteuerung, wie beispielsweise die Nutzung der Abwärme für andere Zwecke wie die Vorwärmung von Brauchwasser oder das Beheizen von Schwimmbädern. In bestimmten Branchen wie Kliniken oder technischen Gewerben, in denen ein hoher Bedarf sowohl an Kühlung als auch an Warmwasser besteht, kann die Gesamteffizienz beträchtlich gesteigert werden. Anbieter von Komplettsystemen bieten üblicherweise Pakete an, die aus einer Kältemaschine, einem entsprechenden Rückkühler und einem Regler bestehen.

Im Gegensatz zur Absorption erfolgt die Adsorption von Kältemittel-Dampf nicht durch eine Lösung im Sorptionsmittel, sondern durch die Anlagerung an der Oberfläche oder im Potenzialfeld des Sorptionsmittels, das auch als Adsorbens bezeichnet wird. Diese Materialien bestehen aus hochporösen Feststoffen. Um in Absorptionskältemaschinen ebenfalls eine Wärmerückgewinnung zwischen dem Austreiber und dem Adsorber durchzuführen, existieren in der Praxis zwei bewährte Konzepte. Entweder wird ein hydraulischer Kurzschluss zwischen dem Adsorber und dem Austreiber hergestellt (wie es beispielsweise bei Mayekawa der Fall ist), oder die Umschaltung der Rücklaufventile erfolgt verzögert, nachdem die Vorlaufventile geöffnet wurden.

Die Absorptionstechnik verwendet hauptsächlich Wasser als Kältemittel und Lithiumbromid als flüssiges Sorptionsmittel, um Temperaturen von bis zu 5°C zu erzielen. Diese Technik ist primär für die traditionelle Gebäudeklimatisierung vorgesehen. Es existiert auch eine Variante, die Ammoniak als Kältemittel und Wasser als Sorptionsmittel nutzt. Mit dieser Methode lassen sich im Kälteträgerkreis Temperaturen unter 0°C erzielen. In der Vergangenheit war diese Methode vor allem zur Bereitstellung von Prozesskälte im hohen Leistungsbereich mit maßgeschneiderten Anlagen beliebt, aber heute findet sie auch in der Gebäudeklimatisierung zunehmend Anwendung.

In sonnenreichen Gebieten kann die mehrstufige Absorptionstechnik in Kombination mit konzentrierter Kollektortechnik von Vorteil sein. Hierbei sind Generator und Kondensator kaskadenartig in doppelter oder dreifacher Form angeordnet.

Neben kaltwassergestützten Klimatisierungssystemen dienen Anlagen zur Luftkonditionierung der Temperaturregulierung von Gebäuden. Man bezeichnet sie als offene Systeme, da sie die Luft direkt bearbeiten und das genutzte Kältemittel Wasser in direktem Kontakt mit der Umgebungsluft steht. Die Verteilung geschieht durch Luft, die dem Raum zugeführt oder entnommen wird.

Während bei kaltwassergestützten Systemen die Entfeuchtung durch das Unterschreiten des Taupunkts der Luft erfolgt, trennen sorptionsgestützte Klimatisierungssysteme (SGK) die Entfeuchtungs- und Kühlungsprozesse. SGK-Anlagen entfeuchten zuerst die hereinkommende Luft und kühlen sie dann, indem Wärme an die Abluft abgegeben wird. Durch direktes Einstellen der gewünschten Zulufttemperaturen im Vorgang kann das bei herkömmlichen Systemen erforderliche Nachheizen der Zuluft vermieden werden. Abhängig vom Prozess können SGK-Systeme in feststoffbasierte Systeme mit Rotoren und in Flüssigkeitssysteme kategorisiert werden. Die eingesetzten Sorptionsmittel sind umweltfreundlich und bergen kein Risiko, auch nicht bei direkter Berührung mit der Außenluft.

Von den bislang installierten SGK-Systemen sind die meisten Rotorsysteme, wohingegen nur rund ein Viertel Flüssigkeitssysteme sind. Sowohl bei geschlossenen Methoden zur Kaltwassererzeugung als auch bei offenen Verfahren dient die thermische Leistungszahl als Maßstab für die Prozessbewertung. SGK-Systeme lassen sich für unterschiedliche Klimabedingungen mittels besonderen Anpassungen und Erweiterungen optimieren.

Man kann den Energieverbrauch der Kühlanlage verringern. Laut dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme bieten gut konzipierte Kaltwassersysteme eine Primärenergieeinsparung von 40 bis 60%, während offene Klimatisierungssysteme mit Sorptionstechnik Einsparungen von 20 bis 50% erreichen. Das entlastet die Netze, vor allem in sonnenreichen Regionen mit schwachen Stromnetzen, in denen Überlastungen oft auftreten. Der verringerte Stromverbrauch senkt schädliche Emissionen, die zum Treibhauseffekt beitragen. Zudem schützt die Wärme im Sommer die Solarkollektoren vor Hitze, wenn die Anlage nicht in Betrieb ist.

Es bleibt jedoch zu berücksichtigen, dass bei ungeeigneten Anlagenkonfigurationen das Emissionsreduktionsziel nicht erreicht wird. Daher sind eine sorgfältige Planung der Anlage und effiziente Technologie essentiell. Bei solarthermisch gestützter Kaltwassererzeugung beeinflussen Randbedingungen des Anlagenbetriebs und die gewählte Kältetechnik die notwendige Kollektortemperatur und damit den Kollektortyp.

• Art der Kühlanwendung und mithin der Kälteträgertemperatur
  - Flächenkühlung,
  - Umluftkühlung,
  - Prozesskühlung

• Art der Rückkühlung (nass, trocken),

• eingesetzte thermisch angetriebene Kältetechnik (thermische Leistungszahl und Prozessqualität);

• Standort (Außentemperatur).

• Speicher und

• zusätzliche Wärme- oder Kälteerzeuger, um eine Anlage zu optimieren.

Die Rentabilität der solaren Klimatisierung variiert je nach individueller Situation und lässt sich nicht pauschalisieren. Dennoch können zusätzliche Anwendungen der solaren Wärme, wie die Erwärmung von Brauchwasser, Heizungsunterstützung oder Prozesswärme, wirtschaftliche Vorteile bieten. Die Kälteversorgung muss nicht nur für die Spitzenlast konzipiert sein, und ein Backup-Kühlsystem ist nicht erforderlich, solange es den Komfortanforderungen entspricht.

Die Wartung von Solarthermieanlagen ist mit entscheidend, um die Leistung und die Effizienz der Anlage aufrechtzuerhalten.

• Visuelle Inspektion: Eine visuelle Inspektion sollte regelmäßig durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass alle Teile der Anlage intakt sind und keine Schäden aufweisen.

• Reinigung der Kollektoren: Die Kollektoren sollten regelmäßig gereinigt werden, um eine maximale Absorption von Sonnenenergie zu gewährleisten. Eine Verschmutzung der Kollektoren durch Schmutz, Staub oder Insekten kann die Leistung der Anlage beeinträchtigen.

• Überprüfung der Verbindungen: Es ist wichtig, dass alle Verbindungen der Anlage fest und dicht sind, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Überprüfen Sie die Verbindungen auf Leckagen und ziehen Sie die Schrauben gegebenenfalls nach.

• Überprüfung der Flüssigkeiten: Die Flüssigkeiten in der Anlage, wie z.B. das Wärmeträgermedium oder das Frostschutzmittel, sollten regelmäßig auf ihre Qualität und ihr Niveau überprüft werden. Fehlende Flüssigkeiten können die Anlage beschädigen, während verschmutzte Flüssigkeiten die Effizienz der Anlage beeinträchtigen können.

• Überprüfung der Pumpe: Die Pumpe sollte regelmäßig auf ihre Leistung und ihren Betrieb überprüft werden. Wenn die Pumpe nicht richtig funktioniert, kann dies die Leistung der gesamten Anlage beeinträchtigen

• Überprüfung der Steuerung: Die Steuerung der Anlage sollte auf ihre Funktion und Genauigkeit überprüft werden. Wenn die Steuerung nicht richtig funktioniert, kann dies zu einer Überhitzung der Anlage führen

• Überprüfung der Isolierung: Die Isolierung der Rohrleitungen und der Anlage sollte regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie intakt und effektiv ist. Eine beschädigte Isolierung kann zu Wärmeverlusten führen, was die Leistung der Anlage beeinträchtigt.

• Überprüfung der Sicherheitsfunktionen: Die Sicherheitsfunktionen der Anlage, wie z.B. Überdruckventile, sollten regelmäßig auf ihre Funktion überprüft werden. Wenn diese Funktionen nicht ordnungsgemäß funktionieren, kann dies zu Schäden an der Anlage oder zu Sicherheitsproblemen führen.

Man sollte diese Maßnahmen regelmäßig umsetzen, um die bestmögliche Leistung und Effizienz der Solarthermieanlage sicherzustellen. Es ist ratsam, die Wartung von einem Fachbetrieb durchführen zu lassen, damit alle Schritte korrekt umgesetzt werden. Das Wissen um die auszuführenden Tätigkeiten und deren Kontrolle durch den Auftraggeber mithilfe einer Arbeitskarte ist vorteilhaft.

Zusätzlich muss man die spezifischen Anforderungen der Anlagenhersteller berücksichtigen. Bei Arbeiten auf Dächern sind Sicherheitsmaßnahmen, wie die Erstellung einer Gefährdungsbeurteilung und deren genaue Einhaltung sowie der Einsatz von persönlicher Schutzausrüstung (PSA), besonders wichtig.