Schichtenspeicher kommen bei Solaranlagen mit Heizungsunterstützung zum Einsatz. Sie gewährleisten eine optimale Schichtung des Warmwassers. Das erwärmte Wasser wird jeweils in der Höhe des Speichers eingeleitet, in der die Wassertemperatur der Temperatur der jeweiligen Speicherschicht entspricht. Dadurch können Temperaturverluste und Durchmischung des gespeicherten Warmwassers vermieden werden. Im oberen Teil des Speichers steht heißes Wasser schneller zur Verfügung, die Nachheizung kann effektiver geregelt werden.

s. Statik

Heizungsanlagen mit großen Rohrdurchmessern, die ohne Pumpen arbeiten. In ihnen zirkuliert das Wasser allein aufgrund der Schwerkraft.

siehe auch Thermosyphonprinzip

Verhindert, dass aufgrund des thermodynamischen Auftriebes der Solarflüssigkeit die Wärme aus dem Speicher in die Kollektoren abgeführt wird.

Schwimmbadabsorber dienen der solaren Erwärmung von Wasser in niedrigerem Temperaturbereich als bei Heizungsanlagen. Sie werden vor allem für die Erwärmung von Schwimmbädern eingesetzt sowie bei Einsatzbereichen, bei denen der Bedarf an warmen Wasser mit der Sonnenscheindauer übereinstimmt, da das Wasser nach der Erwärmung nicht gespeichert wird.

Die dunklen Absorbermatten funktionieren nach dem Prinzip eines dunklen Gartenschlauches. Das durchfließende Wasser wird über die Sonne erwärmt und sofort zum Verbrauch zur Verfügung gestellt. Schwimmbadabsorber sind auf Grund ihrer einfachen Bauweise preiswerter als Kollektoranlagen.

entsteht durch Umwandlung aus Primärenergie, z.B. Koks, Briketts aus Kohle und Benzin, Dieselkraftstoff oder Heizöl aus Erdöl.

siehe selektive Absorberfläche

Absorberoberflächen werden als selektive Oberflächen bezeichnet, wenn sie einen möglichst großen Teil der Solarstrahlung absorbieren (aufnehmen), selbst aber nur geringe Wärmeverluste durch Abstrahlung (Emission) aufweisen. Die vom Solarkollektor eingesammelte Wärme dient der Erwärmung der an der Absorberunterseite vorbeifliessenden Wärmeträgerflüssigkeit.

Jeder Körper hat die Bestrebung, Wärme an eine kühlere Umgebung abzugeben. Dies wird beim Absorber (in der Regel ein dünnes Blech) über eine selektive Beschichtung an der Oberseite verhindert. Man erhält sie meist durch galvanische Beschichtung (z.B. Schwarzverchromung oder Beschichtung mit Titanoxid).

Als Maß für die Güte der selektiven Oberfläche wird das Absorptions- Emissionsverhältnis angegeben, das Werte größer als 10 aufweisen sollte.

Sicherheitseinrichtungen dienen u.a. dazu, Störungen im Betrieb einer Anlage zu verhindern sowie Anlagenteile bei Betriebsstörungen vor Zerstörung zu schützen.
Bei thermischen Solaranlagen sind die wichtigsten Sicherheitseinrichtungen das Sicherheitsventil, das Ausdehnungsgefäß und die Absperrarmaturen der Entlüfter.
Bei Photovoltaikanlagen sorgen die EVU Freischaltstelle oder der ENS Schutzschalter für einen Überspannungschutz.

Weitere Schutzmaßnahmen siehe Blitzschutz und Erdung.

Nach DIN 4757 ist der Einbau eines Sicherheitsventils (SV) vorgeschrieben. Es darf zum Kollektor hin nicht absperrbar sein. Das Sicherheitsventil lässt Solarflüssigkeit in den Auffangbehälter ab, wenn infolge einer Störung der Betriebsdruck in der Solaranlage den Ansprechdruck des Ventils überschreitet. Der Ansprechdruck des Sicherheitsventil sollte 80% des Nenndruckes des SV betragen und etwa 0,3 bar über dem maximal zulässigen Betriebsdruck der Anlage liegen. Es gibt Tabellen zur Auswahl des SV.

Silizium (Si) ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erde. Es wird durch chemische Behandlung aus Quarzsand gewonnen, gereinigt und in der Elektronik-Industrie sowie zur Herstellung von Solarzellen verwendet.

In der Solartechnik wird ein Großteil der Solarzellen auf Basis von mono- oder polykristallinem Silizium hergestellt. Noch verwendet die Solarindustrie dafür Abfälle aus der Produktion der Elektronikindustrie. Das dort eingesetzte Material ist hoch gereinigt, für die Herstellung von Solarzellen dagegen genügt Silizium mit geringerer Qualität. Um sich von eventuellen Materialknappheiten und den damit verbundenen Preiserhöhungen unabhängig zu machen, arbeitet die Solarindustrie derzeit am Aufbau einer eigenen Siliziumproduktion.

Amorphes Silizium weist keine Kristallstruktur auf. Silan (SiH4) wird als Ausgangsmaterial auf ein geeignetes Trägermaterial (z.B. Glas oder Metallfolien) aufgedampft. Die so entstandene Schicht ist etwa 2 μm dick und somit um den Faktor 100 dünner als kristalline Siliziumzellen. Daher spricht man auch von Dünnschicht- Solarzellen.

Bei der Herstellung von amorphen Zellen fallen keine Sägereste wie beim Schneiden von kristallinen Siliziumblöcken an. Dadurch sowie durch einen höheren Automatisierungsgrad in der Produktion sind amorphe Siliziumzellen kostengünstiger herzustellen. Ihr Wirkungsgrad liegt allerdings nur bei 6 - 8 % und damit bei etwa der Hälfte kristalliner Solarzellen. Andererseits nutzen amorphe Solarzellen den diffusen Lichtanteil effektiver und ihre Energieausbeute ist auch bei steigenden Zelltemperaturen besser.

Monokristallines (Einkristallines) Silizium wird in einem relativ aufwändigen Verfahren in runden Stangen aus der Siliziumschmelze gezogen. Die Stangen werden in quadratische oder semiquadratische Form gebracht oder rund belassen. Anschließend werden sie in dünne Scheiben (Wafer) von etwa 250 - 350 μm Dicke zersägt.

Solarzellen aus monokristallinem Silizium weisen mit 15 - 18 Prozent den höchsten Wirkungsgrad auf. Ihre Produktion ist allerdings aufgrund hoher Materialverluste und relativ aufwändiger Prozesse teuer. Sofern sie nicht entspiegelt sind, erkennt man monokristalline Siliziumzellen an ihrer schwarzen Farbe.

Poly- bzw. multikristallines Silizium wird in Blöcke gegossen, die bereits eine quadratische Form aufweisen. Die erkalteten Blöcke werden in Stangen und dann in etwa 250 - 350 μm dünne Scheiben (Wafer) zersägt.

Polykristallines Silizium ist etwas gröber als mono- bzw. einkristallines. Es weist deutlichere Kristallkorngrenzen auf, die als charakteristisches Merkmal zu erkennen sind. Ebenso sind Solarzellen aus polykristallinem Silizium nach ihrer Entspiegelung an der Blaufärbung zu erkennen. Die Zellen haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Zellen (ca. 13 - 16 Prozent). Ihre Herstellung ist daher preiswerter als die monokristalliner Zellen.

Solaranlagen werden heute häufig mit Hilfe von Simulationsprogrammen ausgelegt. Diese Computerprogramme geben Auskunft über die Größe der Anlage und der einzelnen Komponenten, zu erreichende Erträge und die Wirtschaftlichkeit. Auch der Einfluss von Ertragseinbußen durch eine zeitlich begrenzte Verschattung der Dachkomponenten kann errechnet werden. Die meisten Hersteller von Solaranlagenkomponenten haben ein Computerprogramm in ihrem Sortiment, das die Leistungsdaten ihrer Produkte enthält. Es gibt auch Hersteller unabhängiger Programme.

Solar Home Systems sind kleine autarke Solarstromsysteme, die unabhängig vom Stromnetz sind und Strom an die Verbraucher liefern. Scheint keine Sonne, wird Strom aus dem Solarakku bezogen, der während des Sonnenscheins gespeist wird. Diese Anlagen gewähren eine Grundversorgung mit elektrischer Energie und werden dann eingesetzt, wenn kein Stromnetz vorhanden ist (z.B. Entwicklungsländer). Sie gewähren z.B. Licht sowie Kühlung für Medikamente.
Der von den Solarmodulen produzierte Gleichstrom wird in diesen Anlagen in der Regel nicht in Wechselstrom umgewandelt, sondern versorgt elektrische Geräte, die mit Gleichstrom laufen.

Inselsysteme werden in Deutschland z.B. in Kleingärten und im Campingbereich eingesetzt.

Systeme mit Kollektoren oder Modulen, die die Dachhaut ersetzen.
Das erspart zusätzliche Kosten für die Dacheindeckung und ist optisch ansprechend. Es gibt viele architektonische Möglichkeiten, Solardächer zu gestalten. Bei der Montage lichtdurchlässiger Module gibt es z.B. einen Zugewinn an Licht und es können auch Kosten für Beleuchtung eingespart werden.

Solarthermische Anlagen bestehen üblicherweise aus einem Solarkollektor, einer Regeleinheit mit Pumpen und einem gut gedämmten Warmwasserspeicher.
Im Kollektor (=lateinisch für Sammler) sammeln besonders beschichtete Kupferbleche die Sonnenenergie ein. Unter den Blechen sind Kupferrohre befestigt, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit fließt.
Die Regeleinheit mit der Pumpe sorgt dafür, dass die Wärme abtransportiert wird. Im Speicher wird die Wärme dann durch einen Wärmetauscher an das Speicherwasser abgeben. So steht das warme Wasser auch nachts oder an Regentagen zur Verfügung. In Deutschland kommen am häufigsten Flachkollektoren, Luftkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz.


Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage enthält die Elemente Generator (ein oder mehrere miteinander verschaltete Photovoltaikmodule aus Solarzellen), Stromleitungen, Wechselrichter und Netzeinspeisegerät, sowie einen Zähler. Der von den Modulen erzeugte Gleichstrom wird im Wechselrichter in haushaltsüblichen Wechselstrom umgewandelt und in das öffentliche Netz eingespeist. Die eingespeiste Strommenge wird über einen Einspeisezähler gemessen, es gibt aber auch andere Anlagenvarianten.
Bei Inselanlagen wird der erzeugte Gleichstrom entweder direkt oder nach vorheriger Umwandlung in Wechselstrom in Akkus gespeichert und von entsprechenden Verbrauchsgeräten entnommen.

Wandeln Sonnenlicht in nutzbare Energie um und leisten damit einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz. Mit Solaranlagen kann Strom und Wärme erzeugt werden. Photovoltaikanlagen bestehen aus Solarmodulen, die Gleichstrom erzeugen. Ein Wechselrichter wandelt diesen in netzkonformen Wechselstrom um, der über ein Netzeinspeisegerät (NEG) ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Sogenannte Inselanlagen speichern den erzeugten Solarstrom in Akkumulatoren.

Thermische Solaranlagen wandeln die Sonnenenergie im Kollektor in Wärme um, die von der Solarflüssigkeit im Kreislauf zum Wärmetauscher transportiert wird. Dort wird das Brauchwasser erwärmt und entweder bis zum Verbrauch im Solarspeicher gespeichert oder im Durchflusssystem direkt den Verbrauchern zugeführt.

Berücksichtigt bei Neubau und Umbau von Gebäuden den Einsatz der aktiven und passiven Nutzung von Solarenergie.

Gleichstrompumpe, die ihren Strom von einem Solarmodul bezieht. z.B. Teichpumpen oder auch Umwälzpumpen in einer Solaranlage.

Solardachziegel sind eine optisch sehr attraktive Lösung, um eine Solaranlage auf dem Dach zu installieren. Solardachziegel gibt es in unterschiedlichen Ausführungen für Solarstrom-Anlagen (Photovoltaik) und Solarwärme-Anlagen (Solarthermie).
Bei Photovoltaikanlagen können Solarmodule in speziell geformte Ziegel eingefügt werden. Dabei werden die Solarmodule ohne weitere Montagesysteme in den Dachziegeln befestigt und über spezielle Steckverbindungen wetterfest miteinander verbunden. Zu einem späteren Zeitpunkt kann die Anlage dann problemlos erweitert werden.

Eine weitere Möglichkeit - auch für Solarthermie-Anlagen - sind speziell gefertigte Dacheindeckungen mit integrierten Solarkollektoren oder -modulen, die sich in herkömmliche Dächer optisch und technisch einfügen. Inzwischen haben mehrere Ziegelhersteller solche Produkte im Angebot. Der Vorteil dieser Montageart ist die einfache Handhabung. Der Preis liegt jedoch über dem von herkömmlichen Anlagen. Solardachziegel werden zu Zeit bevorzugt in denkmalgeschützten Gebäuden eingesetzt.

Üblicherweise wird die solarthermische Technik in Form von Kollektoren für die Erzeugung von Nutzwärme (Brauch- und Heizungswasser und Prozesswärme) eingesetzt.

Da weltweit gesehen die Energiemenge, die für das Kühlen (z.B. von Räumen) benötigt wird, höher ist als die Energiemenge, die zum Heizen und Erwärmen von Wasser benötigt wird, bietet sich die Kälteerzeugung mittels Solarkollektoren an. Der Kühlbedarf von Räumen in warmen Klimazonen ist außerdem zeitlich deckungsgleich mit dem Strahlungsangebot der Sonne, so dass es naheliegt, die Sonne für die Kälteerzeugung zu nutzen. Bisher werden Kälteanlagen in der Regel elektrisch betrieben. Solare Kühlungsanlagen sind umweltfreundlich und können herkömmliche Klimaanlagen ergänzen oder komplett ersetzen.

Einzigster bisheriger Nachteil ist, dass die Anlagentechnik der solaren Klimatisierung bisher teurer ist als die herkömmliche. Im Betrieb sind solare Kühlungsanlagen dann preiswerter, da die Sonnenenergie kostenlos zur Verfügung steht. Eine Broschüre zu dem Thema gibt es im Internet unter http://www.esv.or.at (externer Link; PDF) (O.Ö. ENERGIESPARVERBAND).

Nutzung von Photovoltaikanlagen zur Stromgewinnung und thermischen Anlagen zur Erwärmung von Brauch- und Heizwasser.

Die Funktion eines Gewächshauses, das Trocknen von Wäsche im Freien, der Bau eines Hauses mit offener Süd- und geschlossener Nordfassade entspricht der passiven Solarenergienutzung.

Der solare Deckungsgrad gibt an, wieviel Prozent der zur Brauchwassererwärmung erforderlichen Energie durch die Solaranlage im Jahresmittel gedeckt werden kann. Er entspricht dem Verhältnis des jährlichen solaren Wärmeertrages zum Gesamtenergiebedarf (solarer Wärmeertrag und Nachheizungswärmemenge) für die Brauchwassererwärmung (und evt. Heizungsunterstützung).
Wirtschaftlich sinnvoll ist ein Kompromiss zwischen solarer Verbrauchsdeckung (100-prozentige Versorgung über die Solaranlage) und den Anlagenkosten. Bei den derzeitigen Anlagenkosten und Energiepreisen sollten Solaranlagen für Einfamilienhäuser mit einem solaren Deckungsgrad von ca. 50 bis 60 Prozent für die Brauchwassererwärmung ausgelegt werden.

Der solare Energiegewinn oder Solarertrag ist die Energie, die im Solarspeicher von der Solarflüssigkeit an das Brauchwasser abgegeben wird.

Der Preis für eine kWh solar erzeugter Wärme.

Im solaren Hausbau bieten sich enorme Energieeinsparpotenziale. Durch die passive Nutzung der Sonnenenergie (Fensterfront nach Süden u.a.) und eine gute Wärmedämmung können bis zu 90 Prozent der Heizkosten eingespart werden, die restliche Wärme liefern Sonnenkollektoren oder eine Nachheizung. Kollektoren und Photovoltaikanlagen können auf bestehenden Gebäuden aufgebaut oder in die Planung neuer Gebäude integriert werden. Niedrig- oder Nullenergiehäuser kombinieren Wärmedämmung, bedarfsorientierte Lüftung und intelligente Solarsysteme und sind möglichst nach Süden ausgerichtet.

Je nach Größe des Kollektorfeldes kann mit einer solarthermischen Anlage auch die Heizung unterstützt werden. Mit einer Fläche von 10-15 m² auf dem Dach eines Einfamilienhauses kann in den Übergangszeiten Frühling und Herbst ein großer Teil der Heizenergie und das Brauchwasser von April bis Oktober über die Solaranlage abgedeckt werden. Den restlichen Wärmebedarf liefert ein konventioneller Kessel oder ein Pelletofen.

Flüssigkeiten, die als Medium des Wärmetransports verwendet werden, nennt man Wärmeträgerflüssigkeiten. In thermischen Solaranlagen verwendet man meist ein frostsicheres Gemisch aus Wasser und Propylenglykol als Wärmeträger, das den Solarkollektor durchfließt und die absorbierte Wärme über den Wärmetauscher an das Brauchwasser abgibt.

Die in thermischen Solaranlagen eingesetzte Flüssigkeit („Solarflüssigkeit“) muss einerseits im Winter frostsicher sein, um Schäden durch Eisbildung in den Kollektoren und den Rohrleitungen zu verhindern und andererseits muss sie wegen der hohen Kollektortemperaturen verdampfungssicher sein. Außerdem ist darauf zu achten, dass die verwendete Flüssigkeit biologisch abbaubar ist. Nach DIN 4757 T1 darf sie nicht giftig, ätzend oder reizend sein. Inzwischen wird überwiegend ein Gemisch aus 60 Prozent Wasser und 40 Prozent Propylenglykol verwendet. Es ist bis –23° frostschutzsicher und hat einen Siedepunkt von 150° C.

s. Kollektor

Beschreibt die Bestrahlungsstärke der Solarstrahlung auf eine senkrecht zur Strahlung stehende Fläche außerhalb der Erdatmosphäre. Da sie abhängig vom Abstand zwischen Sonne und Erde ist und dieser durch die elliptische Bewegung variiert, bildet die Solarkonstante einen jährlichen Mittelwert. Der Wert beträgt 1367 W/m^².

Die Intensität auf der Erde wird in der Erdatmosphäre aufgrund von Reflexion, Absorption und Streuung durch Teilchen und Wolken verringert. Bei klarem Wetter beträgt sie in unseren Breiten max. 1000 W/m^².

Der Solarkreislauf transportiert die in den Kollektoren absorbierte Energie in den Solarspeicher.
Er umfasst im einzelnen
- die Solarflüssigkeit, die die Energie vom Kollektor zum Speicher transportiert,
- Rohrleitungen, die die Kollektoren auf dem Dach und den meist im Keller untergebrachten Speicher verbinden,
- die Umwälzpumpe, die die Solarflüssigkeit im Kreislauf führt,
- alle Armaturen und Einbauten zum Befüllen, Entleeren und Entlüften,
- sowie die Sicherheitseinrichtungen Ausdehnungsgefäß und Sicherheitsventil.

Die von den Kollektoren kommende erwärmte Solarflüssigkeit nennt man den Vorlauf. Die vom Speicher zu den Kollektoren zurückströmende kältere Flüssigkeit ist der Rücklauf.

Ein mit Solarstrom betriebenes Fahrzeug. z.B. Solarauto, Solarroller oder Solarboot.

Da einzelne Solarzellen nur eine geringe Leistung (ca. 1,5 Watt) abgeben, werden sie zu einem Solarmodul verschaltet. Dieses enthält eine Glasabdeckung und in den meisten Fällen einen Aluminiumrahmen, der der Stabilität und der Befestigung dient. Die Abdeckung an der Oberseite lässt das Licht durch und schützt die Solarzellen gleichzeitig vor Wind und Wetter. In dieser Form wird es auf dem Dach oder der Fassade befestigt. Eine einzelne Solarzelle ist ca. 12,5 x 12,5 cm groß, Module gibt es in unterschiedlichen Größen. Ein Modul kann je nach Anzahl der Zellen eine Leistung zwischen 50 und 300 Watt haben.

Es gibt Solarmodule auf Siliziumbasis, polykristalline mit einer glitzernden Kristallstruktur und monokristalline mit einer einheitlichen Zelloberfläche. Dünnschichtmodule sind nicht aus Zellen aufgebaut, sondern entstehen dadurch, dass photoaktives Halbleitermaterial auf eine Trägerschicht (z.B. Glas oder Kupferbahnen) aufgedampft wird. Der geringe Material- und Energieverbrauch bei der Herstellung sowie der mögliche hohe Automatisierungsgrad bieten beträchtliche Einsparpotenziale gegenüber der kristallinen Siliziumtechnologie. Das Trägermaterial für Dünnschichtzellen kann theoretisch beliebig zugeschnitten werden. So können Maßanfertigungen in der Größe noch freier variiert werden. Insgesamt haben Dünnschichtmodule jedoch einen geringeren Wirkungsgrad und benötigen für die gleiche Leistung mehr Platz. Die maximalen Zellwirkungsgrade von monokristallinen Zellen betragen 18%, die maximalen Zellwirkungsgrade von polykristallinen Zellen 15%. Dünnschichtzellen erreichen Zellwirkungsgrade bis zu 14%.

Die Solarmodule werden mit unterschiedlichen Systemen auf dem Dach oder an der Fassade befestigt.

Engl.: panel = Solarmodul; ergeben zusammen die Photovoltaikanlage oder den Generator.

Nicht zu verwechseln mit solarbetriebener Pumpe. Die Solarpumpe befördert die Solarflüssigkeit (Wärmeträgerflüssigkeit) vom Kollektor in den Speicher. Dort gibt diese über einen Wärmetauscher die im Kollektor aufgenommene Wärme an das Brauchwasser ab.
Die Pumpe wird in den Kreislauf einer thermischen Solaranlage eingebaut und bringt die Wärmeträgerflüssigkeit in Umlauf. Sie schaltet sich automatisch ein, wenn die Temperatur im Speicher um einen bestimmten Wert niedriger ist als die Temperatur im Kollektor.
Solarpumpen sind den Betriebsbedingungen im Solarkreislauf besonders angepasst und arbeiten mit höheren Wirkungsgraden als normale Heizungspumpen.
Wird eine herkömmliche Heizungs- Umwälzpumpe statt einer Solarpumpe gewählt, sollte diese mehrere Leistungsstufen aufweisen, um eine bessere Anpassung an den Solarkreislauf zu ermöglichen.
Um die Leistung der Solarpumpe richtig auszulegen, ist die Kenntnis des Gesamtdruckverlustes des Solarkreislaufes notwendig. Bei großen Solarwärme-Anlagen muss er besonders berechnet werden. Bei Anlagen für Ein- und Zweifamilienhäuser ist dies nicht notwendig, da die von den Herstellern für diesen Bereich angebotenen Pumpen bereits besonders ausgelegt sind.

Die Funktion einer thermischen Solaranlage wird durch den Solarregler vollautomatisch geregelt. Dafür werden verschiedene Temperaturen über Fühler im Kollektor und Speicher gemessen.
Entscheidend für das Ein- und Ausschalten der Solarpumpe ist die Temperaturdifferenz zwischen der Absorbertemperatur am Kollektor und der Temperatur des Brauchwassers im Speicher. Am Solarregler sollten die Temperaturen des Kollektors und des Speichers abgelesen werden können, die Speicherhöchsttemperatur sollte zu begrenzen sein. Das ist wichtig, da bei zu hohen Speicher- Temperaturen Kalk vermehrt ausfällt. Ein Betriebsstundenzähler der Solarpumpe gibt Auskunft über die Zeiten, in denen die Solaranlage warmes Wasser an den Speicher geliefert hat. Das ist eine grobe Kontrollfunktion der Funktionsweise der Anlage, die auch von einigen Fördermittelstellen verlangt wird. Digitale Regler sind zusätzlich mit Wärmemengen- und Betriebsstundenzähler, mit Fernanzeige, Fehlerdiagnose und PC- Schnittstelle ausgestattet.

Siehe Regelung und Temperaturdifferenz

Der Speicher einer Solaranlage dient der Aufbewahrung des solar erzeugten Warmwassers. Je besser der Speicher ist, desto besser ist auch der Gesamtertrag der Anlage, da z.B. bei einer guten Wärmedämmung des Speichers weniger solar erzeugte Energie verloren geht. Der Speicher stellt das Warmwasser auch in der Nacht und an Tagen, an denen das Strahlungsangebot der Sonne nicht komplett zur Wassererwärmung ausreicht, zur Verfügung. Durch die automatische Regelung der Solaranlage und des Heizungskreislaufes erwärmt eine Zusatzheizung (Gas-, Öl- oder Holzheizung) einen Teil des Wassers, wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht.

Der Solarspeicher muss also neben dem Kollektoranschluss den Anschluss einer Nachheizung ermöglichen (bivalenter Speicher). Deshalb sind konventionelle Brauchwasserspeicher als Solarspeicher nicht geeignet. Ein Speicher im Ein- und Zweifamilienhaus hat eine Größe von etwa 300 bis 500 Litern. Das ist ungefähr das 1,5 bis 2-fache des täglichen Warmwasserbedarfs.

In der Solaranlage wird die Wärmeträgerflüssigkeit erwärmt, die ihre Energie über einen Wärmetauscher an das Wasser des Speichers abgibt. Der Wärmetauscher befindet sich - je nach Speichermodell - im oder vor dem Speicher.

Bei der Wahl des Speichers spielen neben der Größe auch die Kriterien Wärmedämmung und Temperaturschichtung eine Rolle. Die Dämmung sollte Wärmeverluste von unter 2 kWh/Tag bei einem 300 l Speicher gewährleisten. Gute Speicher erreichen Werte von 1,5 kWh/Tag. Auch die Anschlüsse müssen gut isoliert sein. Bei der Wahl muss auch die Größe des Speichers beachtet werden - dieser wird meistens in Kellerräumen aufgestellt und muss durch die Türen passen!

Bei der Wahl zwischen einem Standardspeicher und einem Schichtenspeicher kann eine Simulation der Erträge hilfreich sein. Ein Schichtenspeicher liefert höhere Erträge, ist aber auch teurer.

Bei heizungsunterstützenden Solaranlagen wird zusätzlich entweder ein Pufferspeicher für das Heizungswasser installiert oder ein Kombispeicher eingebaut, in dem in einzelnen Tank das Trinkwasser und das Heizungswasser gespeichert wird.

Siehe auch Temperaturschichtung im Solarspeicher

siehe Solarstrahlungsangebot

Die Menge der eingestrahlten Sonnenenergie auf die Kollektor- oder Modulfläche hängt sehr stark vom Neigungswinkel und der Orientierung der Empfangsfläche ab. Wenn die Sonnenstrahlen senkrecht auf die Fläche treffen, ist die Strahlungsintensität am höchsten. Daher sollten Solarkollektoren nach Süden orientiert und so geneigt sein, dass die Sonnenstrahlen möglichst häufig senkrecht auf die Kollektorfläche treffen. Bei einer Bestrahlungstärke von 1000 W/m^² (klarer sonniger Tag) über den Zeitraum von einer Stunde ergibt sich dann die eingestrahlte Sonnenenergie von 1.000 Wattstunden (Wh).

Die Menge der eingestrahlten Sonnennergie (Globalstrahlung) auf eine horizontale Fläche beträgt je Quadratmeter und Tag in Deutschland im Mittel etwa 2.800 Wh. Im Juli können Werte von rund 5.000 Wh/m^² je Tag erreicht werden, im Dezember oft nur 500 Wh/m^² Tag.

Über das Jahr treffen auf einen Quadratmeter etwa 1.000 kWh Solarenergie. Regional variiert die Menge der eingestrahlten Sonnennergie. So liegen die Werte beispielsweise südlich von Freiburg im Jahresmittel bei 1150 – 1200 kWh/m^² und in Hamburg bei 900 – 950 kWh/m^². Einige Regionen um den Äquator erreichen Werte von 2.300 kWh/m^²a.

Durch Sonneneinstrahlung in den Solarzellen erzeugter Gleichstrom. Dieser wird im Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt.

Unter Solarthermie versteht man die Nutzung von Sonnenlicht zur Erwärmung von Wasser oder zur Heizungs-Unterstützung.
Mit Hilfe von Solarkollektoren wird Wasser durch die Umwandlung von Sonnenenergie erwärmt. Das Wort setzt sich zusammen aus "Solar"= Sonne und "Thermie"= Wärme. Solarthermische Anlagen in einem Wohngebäude erwärmen dort das Brauchwasser für die Dusche, das Abwaschwasser, etc. Auch die Waschmaschine und der Geschirrspüler können über ein Zusatzgerät direkt mit dem Warmwasser der Solaranlage gespeist werden. So kann Strom eingespart werden, der sonst zur Erwärmung des Wassers benötigt wird.
Solaranlagen zur Heizungsunterstützung produzieren durch eine Erhöhung der Kollektorfläche auf dem Dach eine größere Menge an Warmwasser als Anlagen zur Brauchwassererwärmung. Mit diesen Anlagen kann dann in den Übergangsmonaten (Frühjahr und Herbst) zusätzlich die Heizung unterstützt werden und somit Heizenergie eingespart werden. Es gibt aber noch mehr Möglichkeiten, Sonnenenergie zu nutzen: Die "passive Solarenergienutzung" gewinnt ihren Energieertrag zum Beispiel aus der Wärmedämmung oder der nach Süden ausgerichteten Bauweise eines Hauses. Auch das Trocknen von Wäsche in der Sonne ist eine passive Nutzung der Sonnenenergie.
Bei der Photovoltaik wird das Sonnenlicht mit Hilfe von Solarmodulen zur Stromerzeugung genutzt.

Solarthermische Kraftwerke erzeugen durch Wärme Dampf, der dann eine Turbine antreibt, die Strom erzeugt.

Im Gegensatz zur Solarthermie, bei der durch die Solaranlage Wärme erzeugt wird und der Photovoltaik, bei der über die Solarzellen direkt Strom erzeugt wird, wird hier durch die Sonneneinstrahlung erst Wärme und dann Strom erzeugt. Diese Anlagen werden im großtechnischen Maßstab in Südeuropa und weiter südlich eingesetzt und erzeugen Strom zu geringeren Kosten als über die Photovoltaik. Sie werden nicht als dezentrale Systeme eingesetzt.

Eingesetzt werden z.B. Parabolrinnenkollektoren, die höhere Temperaturen erzeugen als die üblichen Kollektoren zur Wärmeerzeugung. Um die hohen Temperaturen zu erreichen, wird die Sonnenstrahlung in den Parabolrinnenkollektoren konzentriert und auf den Absorber geleitet. Erhitzt wird nicht wie bei den üblichen Kollektoren ein Wärmeträgermedium auf Wasserbasis, sondern ein hitzebeständiges Thermoöl.

Die Energiequelle-die Sonne-scheint an den Standorten, an denen die Kraftwerke errichtet werden, kalkulierbar und hat ein sehr gleichmäßiges Profil, so dass Strom zu gut kalkulierbaren Kosten produziert werden kann. Der Rohstoff steht-im Gegensatz zu fossilen Energiekraftwerken-kostenfrei zur Verfügung.

Kleinstes Bauteil einer Photovoltaikanlage. Solarzellen werden aus Halbleitermaterialien, meist Silizium, gefertigt, die teilweise aus Abfällen der Halbleiterelektroindustrie bezogen werden. Sie gibt es in achteckiger oder quadratischer Form. Für Dünnschichtsolarzellen werden Halbleitermaterialien wie Gallium- Arsenid, Cadmium- Tellurid (CdTe) und Kupfer- Indium- Selenid (CIS) verwendet. Mehrere Solarzellen bilden das Solarmodul, in dem die Solarzellen so miteinander verschaltet sind, dass elektrischer (Gleich-) Strom fließen kann. Dieser physikalische Prozess verbraucht kein Material, so dass Solarzellen annähernd verschleissfrei Strom produzieren.

Die rötlichbraunen bis schwarzen amorphen Solarzellen werden durch Aufdampfen von gasförmigem Silan hergestellt. Daher besitzen sie auch keine kristalline Struktur wie mono- oder multikristalline Zellen, sondern eine ungeordnete. Ihr Wirkungsgrad ist geringer als der kristalliner Zellen, jedoch können sie diffuses Licht besser nutzen. Amorphe Solarzellen werden häufig im Freizeitbereich eingesetzt.

Bei monokristallinen Solarzellen ist das Material (Silizium) auf atomarer Ebene in einem absolut regelmäßigen Kristall angeordnet. Monokristalline Solarzellen werden häufig für netzgekoppelte Solaranlagen genutzt, ihr Wirkungsgrad ist höher als der von polykristallinen Solarzellen, der Preis jedoch auch.

auch "multikristallin"

Das Material (Silizium) bildet bei der Herstellung viele einzelne Kristalle, erkennbar an der eisblumenartigen Struktur auf der Oberfläche. Multi- oder polykristalline Solarzellen werden ebenfalls häufig bei netzgekoppelten Solaranlagen eingesetzt, ihr Wirkungsgrad ist geringer als der von monokristallinen Solarzellen.

Die für den optimalen Betrieb einer thermischen Solaranlage charakteristischen Temperaturen stellen die Sollwerte der Anlage dar. Dies ist insbesondere die Einschalt- Temperaturdifferenz und die Ausschalt- Temperaturdifferenz der Solarpumpe sowie die maximal zulässige Speichertemperatur und die gewünschte Brauchwassertemperatur.

Astrophysiker schätzen das Alter der Sonne auf 5 Milliarden Jahre. Sie gehen von weiteren 5 Milliarden Jahren aus.
Bei der Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Heliumkernen im Inneren der Sonne wird Energie freigesetzt. Diese bei dem Fusionsprozess freigesetzte Energie strahlt als elektromagnetische Strahlung in den Weltraum ab und ein Bruchteil davon erreicht auch die Erde.
Die Sonne bietet auf der Erde in einer Viertelstunde mehr Energie an, als die Menschheit im gesamten Jahr verbraucht.

Von der Firma UFE Solar GmbH zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entwickelter Langzeitspeicher, der die Sonnenenergie auf der Basis der Feststoffsorption (Silikagel) vom Sommer bis in den Winter speichert (thermochemisches Verfahren). Inzwischen gibt es weitere Demonstrationsanlagen.

s. Elektrische Spannung

siehe Akkumulator

siehe Solarspeicher, thermisch

Die Speichertemperaturen von thermischen Solarspeichern betragen maximal 60°C bei Brauchwasserspeichern und 90°C bei Pufferspeichern. Durch die Schichtung im Speicher liegen die Temperaturen im unteren Teil des Speichers bei etwa 15°C und im mittleren Bereich bei etwa 40°C.
Das ist vor allem für eine eine Heizungsunterstützung interessant, da in Schichtenspeichern mit selbstregelnder Ladevorrichtung die Wärme für den Heizkreis direkt aus dem mittleren Speicherberich abgeführt werden kann.

siehe kWp

Unter Standardbedingungen werden die elektrischen Kenndaten eines Solarmoduls gemessen, um die Produkte verschiedener Hersteller miteinander vergleichen zu können. Die Standardtestbedingungen für Solarmodule sind: eine Einstrahlung von 1.000 Watt/m^², eine Solarzelltemperatur von 25°C und ein Air Mass von 1,5.

Statische Eigenschaften von Solarmodulen
Solarmodule sind extrem robust und haltbar. Sie sind in der Regel:

• bruchsicher (durch gehärtete Gläser)
• haltbar gegen Hagelschlag bis 25 mm Durchmesser
• begehbar und belastbar

• Die leichtesten Solarmodule sind amorphe Dünnschichtsolarmodule auf Metallsubstrat (Gewicht z.B. als Metalldachbahn: ca 8,75 kg/m² unabhängig von der Größe).
• In kleinen Größen relativ leicht sind Glas-Folien-Laminate. Standard-Solarmodule haben in der Regel ein Flächengewicht von ca. 13 kg/m2 bei Modulgrößen von ca. 0,7 m².
• Normales Gewicht haben dagegen Glas-Glas-Module mit ca. 22 kg/ m² bei Modulgrößen bis zu 1 m² (Laminate und Gießharztechnologie).

• Hageltest: Simulierter Aufprall von Hagelkörnern mit 25 mm Durchmesser
• Lasten: Statische Belastung der Vorder und Rückseite mit 2400 Pa und Frontbelastung (z.B. Schnee) mit 5400 Pa

siehe Standardtestbedingungen

Die Betreiber von Photovoltaikanlagen sind dazu berechtigt, die gezahlte Umsatzsteuer als Vorsteuer vom Finanzamt zurückerstattet zu bekommen.
Beim Betrieb einer Photovoltaikanlage ist für das Finanzamt von Interesse, ob mit der Anlage ein Gewinn erzielt wird oder nicht. In dem Erneuerbare Energien Gesetz (auch EEG) ist festgeschrieben, dass der erzeugte und in das öffentliche Stromnetz eingespeiste Strom zu festen Sätzen über einen Zeitraum von 20 Jahren vergütet werden muss. Wird der gesamte Strom einer Photovoltaikanlage eingespeist, was wirtschaftlich Sinn macht, ist die Erzielung eines Gewinns über die Lebensdauer der Anlage möglich.
Vor dem Inkrafttreten des EEG wurde nur der Überschussstrom - also der Strom nach Abzug der Menge, die selbst verbraucht wurde, übrigblieb - vergütet. Da die Vergütungssätze im Vorgängergesetz niedriger waren, konnte kein Totalgewinn erzielt werden. Die Ausgaben für Wartung und Zählermiete und ähnliches waren höher als die Einnahmen aus der Stromeinspeisung. Vom Finanzamt wurde der Betreiber damals nicht als Unternehmer anerkannt; die Verluste der Photovoltaikanlage konnten nicht mit positiven Einnahmen aus anderen Quellen verrechnet werden.
Seit Einführung des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes lässt sich über die gesamte Lebensdauer der Photovoltaikanlage ein Gewinn erzielen, wenn weitere Förderprogramme mit berücksichtigt werden.
Die Betreiber von Photovoltaikanlagen sind im umsatzsteuerlichen Sinn als Unternehmer anzusehen, wenn sie den gesamten erzeugten Strom in das öffentliche Netz einspeisen. Sie sind dazu berechtigt, die gezahlte Umsatzsteuer als Vorsteuer vom Finanzamt zurückerstattet zu bekommen. Dazu muss beim Verkauf des Stroms an den Betreiber des Stromnetzes die Umsatzsteuer auf den Preis aufgeschlagen werden.

Der Bundesverband Solarwirtschaft e.V. bietet Ihnen auf diesen Seiten zur Bestellung ein Merkblatt an, welches detailliertere Auskünfte zu Steuerfragen bei Photovoltaik-Anlagen gibt.

Wird bei einer thermischen Solaranlage keine Energie aus dem Solarkollektor-Feld abgeführt, erwärmen sich die Absorber der Kollektoren sehr stark. Weil dieser Zustand insbesondere dann eintritt, wenn die Solarpumpe ausfällt, nennt man ihn Stillstandsbetrieb.
Weitere Ursachen für einen Stillstandsbetrieb können sein:

Eigensichere Solaranlagen werden auch als stillstandssicher bezeichnet, da auch bei Erreichen der Stillstandstemperatur der maximal zulässige Betriebsdruck der Anlage nicht überschritten wird.

siehe Kollektortemperaturen

siehe Strahlungsarten

siehe Strahlungsarten

Die Sonneneinstrahlung oder Solarstrahlung setzt sich aus der direkten und indirekten Strahlung zusammen. Als direkte Strahlung wird der Anteil der Solarstrahlung bezeichnet, der ohne Streuung durch die Erdatmosphäre auf die Erdoberfläche trifft. Dies ist bei klarem Himmel der Fall. Direktes Licht wirft- im Vergleich zur diffusen Strahlung- Schatten. Die direkte Strahlung beträgt im Jahresmittel etwa 50 Prozent der Globalstrahlung. Sie kann für die solare Wärmeerzeugung genutzt werden ebenso wie zur solaren Stromerzeugung.
Die indirekten Strahlungen sind diffuse Strahlung und Reflexionsstrahlung.
Diffuse Strahlung erreicht die Erdoberfläche bei dunstiger Atmosphäre. Das Sonnenlicht wird dabei an Wolken, Dunst oder Nebel zerstreut und trifft nicht geradlinig wie bei der direkten Strahlung auf die Erde. Diffuses Licht ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schatten bei den Lichtverhältnissen nicht scharf begrenzt sind. Sie beträgt im Jahresmittel etwa 50 Prozent der Globalstrahlung.
Die von der Umgebung auf eine Empfangsfläche geworfene direkte und diffuse Sonnenstrahlung wird als reflektierte Solarstrahlung bezeichnet.
Die Globalstrahlung ist die Summe aus direkter, diffuser und reflektierter Sonnenstrahlung. Anhand des Schattenwurfs von Gegenständen lässt sich sehr gut der Anteil der direkten Solarstrahlung an der Globalstrahlung erkennen (auf die beschattete Fläche trifft nur die reflektierte und diffuse Strahlung).

Die jährliche Strahlungsenergie liegt in Deutschland zwischen 900 und 1.200 kWh/m^² pro Jahr. Die nutzbare Energie für Solaranlagen ist im bundesweiten Vergleich somit ähnlich hoch.
Die Strahlung der Sonne wird auf dem Weg zur Erde durch verschiedene Faktoren in der Intensität gemindert. Bei bewölktem Himmel und Partikeln in der Luft ist die Strahlung in der Regel geringer. Solarmodule wandeln dieses so genannte diffuse Licht fast ebenso effektiv in elektrischen Strom um wie direkte Sonneneinstrahlung. Bei Solarkollektoren ist dagegen die Wärmegewinnung bei bewölktem Himmel wesentlich geringer als bei direkter Sonneneinstrahlung.
Fast alle Solarzellen erzielen um so höhere Wirkungsgrade, je kühler sie sind. Bei direkter Sonneneinstrahlung erzielt die Anlage zwar einen höheren Ertrag, die Ausbeute (der Wirkungsgrad) sinkt jedoch, weil die Zellen eine höhere Temperatur haben.

Werden mehrere Solarstrommodule in einer Reihe zu einem Generator zusammengeschaltet, bezeichnet man eine Reihe als String (englisch für Strang).

Formelzeichen [I], Einheit [A] Ampere
Fließt elektrischer Strom, wird elektrische Energie übertragen. Stromstärke beschreibt die fließende Ladung pro Zeiteinheit.

Strom wird in zentralen (z.B.Kohlekraftwerken) oder dezentralen Kraftwerken (z.B. Solarstromanlagen) erzeugt und über das öffentliche Stromnetz an die Verbraucher übermittelt. Er kann auch dezentral erzeugt und in Akkus gespeichert werden, wenn kein Stromnetz vorhanden ist (in Deutschland z.B. in Wochenendhäusern).

Auch Stromerzeuger. Vor der Liberalisierung des Strommarktes waren die Energieversorgungsunternehmen mehrheitlich im Besitz der Städte und Gemeinden. Seither sind sie größtenteils privatisiert. Ziel der Liberalisierung war es, aus den Strom-Monopolisten (in einer Region gab es jeweils nur einen Anbieter), eine Vielzahl konkurrierender Unternehmen zu schaffen. Das Ziel wurde nicht erreicht, durch Zusammenschlüsse und Aufkäufe gibt es nach wie vor eine Dominanz der vier Großen (E.ON, RWE, Vattenfall, ENBW), die etwa 90% des Marktes unter sich aufteilen, wodurch ein wirklicher Wettbewerb verhindert wird.
Stromkunden haben allerdings seitdem die Möglichkeit, ihren Stromanbieter nach eigenen Kriterien frei zu wählen (z.B. Ökostromanbieter). Die Verantwortung für die Stromnetze und somit auch die Anschluss- und Versorgungspflicht haben aber nach wie vor die regionalen Stromanbieter, die die Netze betreiben. D.h. bei einem möglichen Ausfall des alternativen Anbieters ist der regionale Stromanbieter verpflichtet, Strom zu liefern.

Die Kosten für die Herstellung von einer kWh elektrischen Stroms.

s. Netz

Die Strömungsgeschwindigkeit im Solarkreislauf sollte 0,7 m/s nicht überschreiten, da sonst die Druckverluste zu hoch werden.
Höhere Strömungsgeschwindigkeiten führen auch zu Geräuschbelästigungen, ab 1m/s kann es zum Materialabtrag kommen.

Thermie: Der Systemwirkungsgrad beschreibt den Wirkungsgrad des gesamten Solarsystems (bestehend aus Kollektor, Rohrleitung, Wärmetauscher und Speicher) einschließlich des Weges zu den Verbraucherstellen. Hier werden zusätzlich die Wärmeverluste durch das Rohrleitungssystem (Rohrleitungsverluste) auf dem Weg zu den Verbrauchern hinzugezählt. Der Systemwirkungsgrad gibt an, wieviel der auf den Kollektor eingestrahlten Sonnenenergie den Verbrauchern an den Entnahmestellen als warmes Wasser zur Verfügung steht.

Photovoltaik: Der Gesamt- oder Systemwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage setzt sich aus mehreren Faktoren zusammen. Wird der entstehende Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, entstehen am Wechselrichter Umwandlungsverluste. Wird bei Inselanlagen der Strom in einem Akkumulator gespeichert, geht hier ebenfalls Energie bei der Speicherung verloren. Auch durch die Länge der Stromleitungen treten Verluste auf.