Eine Freiflächensolarthermie-Anlage. (Quelle: sefu74 - Fotolia.com)

Arten der Nutzung

Mit Solarthermieanlagen werden in unseren Breiten vor allem das Brauchwasser erwärmt und die Heizungsanlage unterstützt. In Betrieben wird aus Sonnenenergie immer häufiger Prozesswärme erzeugt.

Solarthermieanlagen auf Wohnhäusern (Bestand und Neubau) liefern besonders im Sommer und in den Übergangszeiten einen großen Anteil der Energie für das Warmwasser:

Im Sommer kann die konventionelle Heizungsanlage in der Regel ganz ausgeschaltet werden.
Wird die Anlage richtig dimensioniert, kann sie jährlich rund 60 % des Warmwasserbedarfs eines Haushaltes decken. Sehr große Anlagen mit einem entsprechend großen Warmwasserspeicher können sogar Werte von 75 % erreichen.
Damit es auch im Winter immer warm ist, sollte eine zusätzliche Heizquelle vorhanden sein. Diese ist notwendig, sobald die Sonne zu wenig scheint und nicht genug Energie liefert.

Für Anlagen zur Heizungsunterstützung werden meistens Kombisysteme verwendet, bei denen die Solaranlage, die Warmwasserbereitung und die Heizung verschaltet sind.

Für Ein- oder Zweifamilienhäuser gibt es Kombisysteme mit einer Kurzzeit-Wärmespeicherung. Mit diesem System kann auch während sonnenarmer Zeiten geheizt werden. Die dafür nötige Kollektorfläche beträgt für Ein- oder Zweifamilienhäuser etwa 10 bis 20 m².
Kombisysteme liefern in der Übergangsjahreszeit, d. h. im Frühjahr und Herbst, einen Beitrag zur Raumheizung und Warmwasserbereitung. Im Sommer wird das Brauchwasser ausschließlich mit Solarenergie erwärmt.
Kombianlagen decken je nach Heizwärmebedarf des Gebäudes im Jahresdurchschnitt in der Regel 10 bis 40 % des Gesamtwärmebedarfs. Technisch realisierbar sind aber auch Solarthermieanlagen mit deutlich höheren Deckungsbeiträgen. Hierfür sind vergleichbar große Kollektorflächen und Wärmespeicher notwendig.

Fernwärme versorgt oftmals ganze Stadtteile. Im Zuge der fortschreitenden Dekarbonisierung der Fernwärmeversorgung, also der laufenden Verringerung der CO₂-Emissionen, wird Fernwärme immer häufiger mit Solarthermieanlagen erzeugt. Hierbei werden Solarthermie-Dach- oder Freiflächenanlagen zentral in das Fernwärmenetz eingebunden und liefern in sonnenreichen Zeiten große Mengen des Wärmebedarfs zu geringen Gestehungskosten. Bei Solarthermie-Freiflächenanlagen ist zudem eine Doppelnutzung der Flächen (vgl. Agri-PV) denkbar.

Gewerbliche Betriebe können stark von der Solarthermie profitieren. In Europa liegen rund 30% des industriellen Wärmebedarfs auf einem Temperaturniveau von unter 100 °C. Aus diesem Grund eignet sich hierfür Sonnenenergie als Energiequelle besonders gut.

Solarthermie ist vor allem für Betriebe geeignet, die besonders in der warmen Jahreszeit Prozesswärme auf einem niedrigen Temperaturniveau (unter 100 °C, besser unter 60 °C) benötigen. Die durch Solarthermie erzeugte "solare Prozesswärme" kann bei verschiedenen Prozessen eingesetzt werden, z. B. bei der Beheizung von Prozessbädern, bei der Trocknung oder beim Waschen und Reinigen.

Folgende Kollektoren kommen häufig zum Einsatz:

häufigste Bauart von Sonnenkollektoren
bestehen aus einer flachen Absorberschicht, einer einfachen/ mehrfachen Glasabdeckung, Rahmen und Dämmmaterial
günstiges Preis-/ Leistungsverhältnis
variable Montagemöglichkeiten
aufgrund größerer Wärmeverluste etwas geringere Effizienz als Vakuumröhrenkollektoren

im Vergleich zu Flachkollektoren höherer Preis
geringerer Flächenbedarf als Flachkollektoren
etwas höhere Effizienz als Flachkollektoren (v. a. im Winter; sinnvoll daher besonders bei Heizungsunterstützung)
besonders effizient sind Vakuumröhrenkollektoren mit konzentrischen Spiegeln unterhalb der Röhren, die auch die diffuse Strahlung wirkungsvoll in Wärme umwandeln
meistens ungeeignet für die Indachmontage