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Solarthermie

Bei einer Solarthermieanlage wird Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt., Sie wird auch als thermische Solaranlage bezeichnet. Die erzeugte Wärme kann hierbei für zwei Zwecke genutzt werden: Heizung oder Warmwasser.

Bei Solarthermie wird mithilfe einer Umwälzpumpe, eines Rohrkreislaufs und Solarkollektoren, welche meist auf dem Dach angebracht sind, Wärmeenergie gewonnen (siehe Bild 7). Es gibt Solarthermieanlagen, welche über hunderte beziehungsweise tausende Kollektoren verfügen und so Warmwasser im industriellen Maßstab gewinnen. Derartige “Solarfarmen” (Begriff, der manchmal dafür verwendet wird um ein Feld an Kollektoren zu beschreiben) sind je Modell und Bauweise auch dazu in der Lage Strom zu gewinnen.

Solarthermische Kollektoren ohne die Konzentration der Strahlung zur Anhebung der Temperatur

Flachkollektoren bestehen aus einem die Sonneneinstrahlung absorbierenden Material, welches zusätzlich mit Röhren durchzogen ist, die ein Wärmeträgermedium enthalten. Dabei handelt es sich meist um ein Wasser-Propylenglykol-Gemisch (Verhältnis 60:40). Diese Flüssigkeit gefriert erst bei Temperaturen von -25°C und das Propylenglykol sorgt dafür, dass die Mischung sich bei noch niedrigeren Temperaturen nicht weiter ausdehnt und die Kollektoren beschädigt. ieser Typ Kollektoren arbeitet normalerweise mit Temperaturen von 80°C
Bei Vakuumröhren handelt sich um zwei ineinander gebauten Glasröhren zwischen denen sich ein Vakuum befindet. Das Vakuum sorgt für eine beinahe verlustfreie Wärmeübertragung an die innere Röhre. Die innere Röhre enthält ein Wärmeträgermedium aus Wasser-Diethylenglycol, das mittels Pumpen ausgetauscht wird und so die Wärmeübertragung ermöglicht. Es gibt auch Systeme, die direkt das Wasser erhitzen und so das Medium umgehen, doch diese Systeme sind frostanfällig und finden daher vornehmlich in ganzjährig warmen Gebieten ihren Einsatz. Das bedeutet, dass dieser Typ von Vakuumröhren in vielen Gebieten der Erde nicht eingesetzt werden kann.

Solarthermische Kollektoren mit der Konzentration der Strahlung zur Anhebung der Temperatur

Vakuumröhren, deren Kollektoren mit Reflektoren ausgestattet sind, funktionieren ansonsten wie die vorher erwähnten Vakuumröhren. Diese ermöglichen, dass mehr Licht auf die Röhren konzentriert und somit mehr Wärmeenergie gewonnen wird.
Die Parabolrinnenkollektoren bündeln aufgrund ihrer Konstruktion die Sonneneinstrahlung auf eine zentral verlaufende Wärmeleitung. Diese Art von Kollektoren arbeitet mit Temperaturen von 200°C bis 500°C. Aufgrund dieser hohen Temperaturen können keine Wassergemsiche eingesetzt werden, weshalb für diese Art Kollektoren Öl verwendet wird. Dieser Typ von Kollektor ist meist auf ein Gestell konstruiert, mithilfe dessen die Parabolrinnenkollektoren der Sonne folgen können .
Die Solartürme, bei denen die Sonnenstrahlung durch die der Sonne folgenden Reflektoren auf die Spitze eines Turme fokussiert wird (siehe Bild 12). Diese Methode ermöglicht Temperaturen von bis zu 1100°C. Als Trägermedium wird meist Öl, flüssiges Natrium oder Luft verwendet. Die Solartürme werden im späteren Verlauf noch genauer betrachtet, denn sie können nicht nur zur Wärmegewinnung, sondern zur Stromerzeugung genutzt werden.