Solarenergie – auch Sonnenenergie genannt – ist die Energie der Sonnenstrahlung. Sonnenstrahlung ist elektromagnetische Strahlung und resultiert aus Kernfusionsprozessen im Sonneninneren. In den Jahren 2023 und 2022 wurden in Deutschland bereits mehr als zehn Prozent des erzeugten Stroms durch Solarenergie bzw. Photovoltaik produziert – eine deutliche Steigerung zu 2021 (+1,7 Prozent). Wir haben Ihnen Wissenswertes zu Solarenergie zusammengefasst, beleuchten, ob sich eine Solarthermieanlage für Sie lohnen könnte und was Sie dabei beachten müssen.
In 2023 lag der Anteil der Solarenergie am Strommix bei 10,5 %.
Die bekanntesten Arten, wie Solarenergie genutzt wird, sind Photovoltaikanlagen und Solarthermie. In Photovoltaikanlagen wird die Sonnenergie in Wechselstrom umgewandelt. Bei Solarthermie wird Wärme produziert.
Stromspeicher ermöglichen es, Solarenergie auch nachts zu nutzen, indem überschüssiger Strom aus Photovoltaikanlagen für den späteren Gebrauch gespeichert werden.
In Deutschland gibt es insgesamt über 4,3 Millionen Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von insgesamt 90 000 Megawatt. Davon gehören etwa 1,6 Millionen Anlagen privaten Haushalten.
Solarenergie kann auf unterschiedliche Arten technisch genutzt werden: in Form von elektrischem Strom, als Wärme, oder auch als chemische Energie. Die Nutzbarmachung von Solarenergie mittels technischer Hilfsmittel bezeichnet man als Solartechnik.
Weitere Bereiche, in denen Solarenergie genutzt werden kann, sind zum Beispiel Mobilität, in der städtischen Infrastruktur, für Pools oder sogar zum Aufladen für Smartphones. In der Mobilität wird dabei zurzeit an Solarautos und Solarradwegen geforscht.
Ein Solarauto oder Solarfahrzeug ist ein Fahrzeug, das lediglich mit Sonnenenergie betrieben wird. Im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen, deren Akku mit Autostrom aus einer Stromtankstelle aufgeladen wird, beziehen diese Autos ihren Treibstoff während der Fahrt. Meist sind diese Solarautos auf der Oberfläche mit Solarzellen bestückt, die das Auto dann mit dem daraus gewonnenen Strom antreiben. Meist verfügen solche Fahrzeuge zusätzlich über einen Akku, damit sie bei schlechten Lichtverhältnissen trotzdem fahrtüchtig bleiben.
Solarautos sind meist auf eine von zwei Nutzungsarten ausgelegt: Entweder, sie wurden als Rennwagen gebaut, oder sie haben eine Straßenzulassung. Die Liste von in Deutschland gebauten Solarautos mit Straßenzulassung auf Wikipedia kann sich sehen lassen:
ARI 458: Der Elektrotransporter ist mit Solarmodulen auf dem Dach verfügbar. Diese verlängern die Reichweite um bis zu 30 km.
Dethleffs e.home: Ein Camper-Reisemobil, das mit Dünnschicht-Solarzellen bestückt ist.
Open World Solarbuggy: Der Buggy wurde 2015 gebaut und durchquerte die Tanamiwüste in Australien. Der Buggy verfügt über Solarmodule am Dach und im Fahrzeuginneren.
PowerCore SunCruiser: Ein 2013 gebauter Dreisitzer mit vier Radnabenmotoren und Solarzellen auf dem Dach.
SolarWorld GT: Der Zweisitzer bewältigte die erste voll solar-autarke Weltumrundung.
Sono Sion: Eine Kombilimousine, die 2016 der Öffentlichkeit präsentiert wurde. Die Karosserie des Fahrzeugs ist mit Photovoltaikelementen beklebt. Insgesamt finden sich 330 Solarzellen auf der Karosserie des Autos.
ThyssenKrupp SunRiser: Das Auto wurde 2015 gebaut, ist ein Zweisitzer und hat mit nur solarer Aufladung eine Reichweite von bis zu 600 Kilometern pro Tag. Das Modell wurde bei der World Solar Challenge 2015 für seine Praktikabilität ausgezeichnet und erreichte den dritten Platz des Wettbewerbs.
In Krommenie, den Niederlanden, wurde 2014 SolaRoad gebaut, der erste aus Solarpanelen bestehende Radweg der Welt. Hintergrund des Projekts waren zahlreiche Machbarkeitsstudien zum Thema Smart Highways. Der Radweg besteht aus Solarpanelen, die durch eine ein Zentimeter dicke Glasschicht geschützt werden. Die daraus erzeugte Energie soll für Straßenbeleuchtung, Ampeln und ähnliches verwendet werden. Das Projekt wurde trotz ein paar Schwierigkeiten als erfolgreich eingestuft: Innerhalb von 12 Monaten wurde soviel Energie daraus gewonnen, wie drei Solarsysteme auf Hausdächern ergeben. Kritiker bemängelten jedoch, dass der Environmental Impact during the Lifetime (LCA) negativ ist, da die daraus gewonnene Energie nicht für die benötigten Ressourcen beim Bau kompensieren können wird. Der Radweg erzeugt bis heute Energie.
In Deutschland (Erfstadt, Nordrhein-Westfalen) wurde ebenfalls ein solcher Radweg gebaut und 2018 eröffnet. Das Projekt stand leider unter keinem guten Stern: Einige Solarmodule wurden falsch verlegt, mutwillig zerstört, oder anderweitig beschädigt. Circa ein Jahr nach Eröffnung ließ die Stadt den Radweg deshalb wieder abbauen.
Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten von Solaranlagen: Photovoltaik und Solarthermie.
In Solarthermieanlagen werden Sonnenkollektoren auf dem Dach installiert. Die Wärme der Sonne wird auf eine Trägerflüssigkeit übertragen, anschließend wird sie gespeichert und kann im Haus genutzt werden. Bei einem Kombispeicher kann die Wärme nicht nur zum Duschen und Baden genutzt werden, sondern auch zum Heizen. So heizt man klimafreundlich und kann gleichzeitig Heizkosten sparen. Die Dachfläche sollte idealerweise südlich ausgerichtet sein und sich um 50 Grad neigen. Das Dach sollte nicht von Bäumen oder anderen Häusern verschattet sein.
Mittlerweile werden Solarthermieanlagen als Komplettpakete angeboten. Hier sind bereits alle Bauteile und weitere Komponenten wie etwa Kollektoren, Speicher, Regelungssysteme und Solarflüssigkeit vorhanden. Die Preise für diese Komplettsysteme bewegen sich zwischen 3.000 und 6.000 Euro. Bei Montage und Inbetriebnahme der Solarthermieanlage muss noch mit zusätzlichen Kosten gerechnet werden. Da die Solarpumpe elektrisch betrieben wird, ergeben sich zudem laufende Stromkosten. Die Anlagen können üblicherweise bis zu 25 Jahre betrieben werden. Durch die Installation eines Kombispeichers und einer größeren Kollektorfläche kann die Solarenergie auch zum Heizen genutzt werden. Da im Winter die meiste Heizenergie benötigt wird und gleichzeitig selten die Sonne scheint, kann eine Solarthermieanlage nie den gesamten Heizungsbedarf decken, aber andere Heizmethoden unterstützen.
| Kosten für eine Solarthermieanlage | |
|---|---|
| Sonnenkollektoren (15 m²) | 3.500 - 4.500 Euro |
| Kombispeicher (Volumen: 1.000 l) |
2.000 Euro |
| Installationskosten | 2.000 Euro |
| Gesamtkosten | 7.500 - 8.500 Euro |
| Heizkosten Ersparnis | 550 - 750 Euro |
Solarthermieanlagen sind sehr effizient. So genügt zur Warmwasserbereitung häufig schon eine kleine Kollektorfläche von vier Quadratmetern, damit eine vierköpfige Familie über die Sommermonate duschen und baden kann. Wie groß eine Solarthermieanlage für Warmwasser sein soll, ist einfach zu berechnen, da der jährliche Warmwasserverbrauch im Gegensatz zum Heizenergiebedarf nahezu konstant ist. Die Berechnung erfolgt über den sogenannten solaren Deckungsgrad. Dieser gibt an, wie viel Prozent des Energiebedarfs zur Warmwasserbereitung jährlich durch Solarthermie gedeckt werden sollen. Üblicherweise wird mit etwa 60 Prozent gerechnet. Das reicht in der Regel für warmes Wasser in den Sommermonaten und senkt zusätzlich die Warmwasserkosten im Winter. Pro Person wird eine Kollektorfeldgröße von 1 bis 1,3 Quadratmeter veranschlagt.
Solarthermie lässt sich gut mit einer Wärmepumpe oder mit Gas- oder Pelletheizungen kombinieren. Somit lassen sich solarthermische Systeme sowohl in Altbauten als auch in Neubauten integrieren. Solarthermie kann vom Bundesamt für Ausfuhrkontrolle (BAFA) und von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert werden. Das BAFA fördert jedoch nur Anlagen, die gleichzeitig Warmwasser und Heizenergie zur Verfügung stellen. Für Systeme, die nur der Warmwasserbereitung dienen, können Hausbesitzer die Innovationsförderung in Anspruch nehmen. Die Höhe der Fördergelder hängt von der Größe der Kollektorflächen ab. Zusätzlich zu den BAFA-Förderungen können die KfW-Programme „Ökologisch Bauen“ und „CO2-Gebäudesanierungen“ in Anspruch genommen werden. Weitere Informationen zu Fördermöglichkeiten finden Sie in unserem Ratgeber Energieeffizient bauen und sanieren.
Von der Sonne aus muss die Solarenergie durch das All bis zur Erde – ein Weg, der etwa acht Minuten dauert. Die Energie trifft als elektromagnetische Strahlung auf die Erde, wo sie zum größten Teil von der Erdatmosphäre absorbiert oder von der Erde reflektiert wird. Die verbleibende Energie wird beispielsweise von Photovoltaikzellen aufgenommen.
Am stärksten ist die Sonnenstrahlung in der Gegend rund um den Äquator, da hier die Sonnenstrahlen senkrecht auf eine relativ kleine Fläche treffen. Je nachdem, wie der Winkel der Sonnenstrahlen zum jeweiligen Ort auf der Erde ist, desto stärker oder schwächer ist die Sonnenstrahlung.
Die Energie der Sonne an sich ist zu 100 % umweltfreundlich, da sie eine regenerative Energiequelle ist. Die Art, wie wir sie umwandeln und für uns nutzbar machen, jedoch nicht. Kritisiert wird beim CO2-Abdruck von Solarstrom beispielsweise die Herstellung von Solarzellen, die viel Strom benötigt. Dadurch, dass nun viele Solarzellen in China hergestellt werden, ist der Preis relativ gering. Der nötige Strom zur Produktion kommt in China jedoch hauptsächlich aus fossilen Quellen, und die Treibhausgasemissionen sind deutlich höher als bei der Produktion in Europa. Positiv ist, dass die Effizienz von Solarzellen in Zukunft weiter steigen wird, was wieder einiges an CO2-Ausstoß kompensieren wird.
Der Wirkungsgrad ist ein Messwert für Solarzellen. Der Wirkungsgrad beschreibt, wie hoch bei Solarzellen der Anteil an Solarenergie ist, der in Solarstrom umgewandelt ist.
Eine Solarthermieanlage lohnt sich nach etwa 14 Jahren, denn nach dieser Zeit haben sich die Anschaffungskosten amortisiert. Mit einer Solarthermieanlage können Sie Ihre Strom-und Heizkosten um 150 bis 250 Euro jährlich senken. Eine Solarthermieanlage ist eine lohnende Anschaffung, da sie effizient und klimafreundlich heizt und für Warmwasser sorgt.
Solarthermieanlagen sind sehr effizient. So genügt zur Warmwasserbereitung häufig schon eine kleine Kollektorfläche von vier Quadratmetern, damit eine vierköpfige Familie über die Sommermonate duschen und baden kann. Pro Person wird eine Kollektorfeldgröße von 1 bis 1,3 Quadratmeter veranschlagt.
Der Solarthermie-Speicher sollte pro Person 60 bis 80 Liter fassen, so steht auch an Tagen mit wenig Sonne genug Warmwasser zur Verfügung. Das Speichermedium ist das Wasser selbst, das heißt in einem Tank, der 300 bis 500 Liter fasst, wird das Wasser konstant warmgehalten. Damit es nicht zur Bildung von Bakterien wie etwa Legionellen kommt, sollte das Wasser entweder konstant 60 Grad Celsius heiß sein oder die Speicher sollten über eine automatische „Legionellenschaltung“ verfügen. Bei dieser Schaltung prüft ein Regler zu einer voreingestellten Tageszeit, ob die Wassertemperatur unter 60 Grad gefallen ist. Ist dies der Fall, wird eine thermische Desinfektion eingeleitet, sprich das Wasser wird auf über 60 Grad erhitzt.
In Deutschland gibt es über 4,3 Millionen Photovoltaikanlagen mit einer Gesamtnennleistung von rund 90.000 Megawatt. Diese Anlagen tragen erheblich zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bei und spielen eine wichtige Rolle in der Energiewende.
Solarthermieanlagen nutzen Sonnenkollektoren, um Sonnenlicht in Wärme umzuwandeln. Dabei wird die Wärme auf eine spezielle Trägerflüssigkeit übertragen, die dann in einem Wärmespeicher gespeichert und für die Warmwasserbereitung oder die Heizungsunterstützung im Haus verwendet wird.
Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Dies geschieht mithilfe von Solarzellen, die Licht in Gleichstrom umwandeln. Der Gleichstrom wird anschließend in Wechselstrom umgewandelt, um in das Stromnetz eingespeist oder direkt im Haushalt genutzt zu werden.
Der Hauptunterschied liegt in der Nutzung der Sonnenenergie: Photovoltaikanlagen erzeugen Strom, während Solarthermieanlagen Wärme für Warmwasser und Heizung bereitstellen. Photovoltaik wandelt Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom um, während Solarthermie das Sonnenlicht nutzt, um Wärme für den Haushalt zu erzeugen.
