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Solarthermische Nutzung der Sonnenenergie
 
Bei der Solarthermie dient absorbierte Wärme zum Heizen der Raumluft oder des Wassers. Die passive Heizung eines Wintergartens oder der Einsatz von Sonnenkollektoren sind Beispiele dafür. Ein einfacher Sonnenkollektor besteht aus einer Röhre, die von einer Wärmeträgerflüssigkeit durchflossen wird. Die Röhre ist auf der Rückseite mit einer absorbierenden Schicht beschichtet. Hierfür eignet sich in besonderem Maße die Farbe Schwarz, weil sie die Eigenschaft besitzt, Sonnenenergie in Wärme umzuwandeln. Beim Flachkollektor wandelt der Absorber einen großen Anteil der Sonnenstrahlung in Wärmenergie um und gibt sie an das von Wasser durchflossene Röhrensystem weiter. Das Kollektorsystem ist in einen gut wärmedämmenden Kasten eingebaut und mit einer Glasabdeckung versehen. Bei optimal eingestellten Anlagen lässt sich ein Wirkungsgrad von etwa 50% erreichen. 


 
 
Beim Vakuumröhrenkollektor befindet sich um die wassergeführten Rohre als Wärmeträger eine weitere, mit einem Vakuum versehene Röhre. Die Vakuumröhren enthalten innen ein Pflaster aus Barium; dieser Bariumgetter erhöht die Lebensdauer der Vakuumröhre erheblich. Das reaktionsfähige Erdalkali-Metall bindet Wasserstoff und andere Gase aus der Luft, die trotz der gut verschlossenen Röhre in geringsten Mengen eindringen. Der Vorteil des Vakuum-Systems liegt in einem um bis zu 30% höheren Wirkungsgrad im Vergleich zum gewöhnlichen Flachkollektor-System.  
  
 
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Dieses Rohmaterial auf Rollen für Sonnenkollektoren ist seit 1994 verfügbar:
Titan-Nitrid-Oxid (TiNOX) und Quarz wird auf dünne Metallbänder aufgedampft.
 
 
Legt man im Sommer einen schwarzen Gartenschlauch in die Sonne, dann heizt sich das Wasser darin auf. Auf diese Art und Weise kann man ein kleines Schwimmbecken heizen. Im Flachkollektor auf einem Hausdach können im Leerlauf Temperaturen von bis zu 200°C auftreten, daher sind Kunststoffe als Absorber-Materialien nur bedingt geeignet. Im Flachkollektor kommen Metalle wie Kupfer, Stahl und Aluminium zum Einsatz. Die Metalle werden mit einer hauchdünnen Schicht (0,001mm) Schwarznickel oder TiNOX (Titan-Nitrid-Oxid) versehen. Darüber kommt zum Schutz eine ebenso dünne, transparente Quarzschicht. Man könnte die Metalle auch schwarz streichen, allerdings ist die Wärmestrahlung von schwarzer Farbe nicht so gut [Lit Quaschnig 2009] .  

Das im Kollektor auf bis zu 80 °C aufgeheizte Wasser kann direkt zum Duschen und zum Erwärmen von Trinkwasser verwendet werden, oder es wird in einen Wärmeaustauscher geleitet. Beim Einkreissystem wird das aufgeheizte Wasser direkt entnommen, beispielsweise zum Beheizen eines Schwimmbeckens. 
    
     
   
Beim Zweikreissystem fließt das erwärmte Wasser als Wärmeträger durch einen Wärmeaustauscher und heizt so einen Warmwasserspeicher. Der Vorteil dieses Systems liegt darin, dass die Energie über einen längeren Zeitraum gespeichert werden kann. Oft ist der Warmwasserspeicher noch mit einer herkömmlichen Gas- oder Ölheizung kombiniert. In Mitteleuropa dient die Solarenergie in einem solchen System nur unterstützend, da im Winter die Leistung der Sonnenkollektoren nicht ausreicht.  
 
 
 
    
Bei der konzentrierten Solarthermie wird die Sonnenstrahlung mit Hilfe einer optischen Einrichtung gebündelt und auf eine kleine Fläche konzentriert. Mit Hilfe eines Parabolspiegels kann man beispielsweise die Strahlung auf einen Kochtopf mit Wasser konzentrieren und dieses so erhitzen. Im Handel sind Systeme erhältlich, die in der Dritten Welt zum Abkochen von Wasser eingesetzt werden. Beim Linienkollektor konzentriert eine Parabolrinne den gebündelten und heißen Sonnenstrahl auf eine Röhre. Auf diese Art und Weise funktionieren die solarthermischen Kraftwerke in Südeuropa oder in den arabischen Ländern. 
  
 
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Ein Parabolspiegel eignet sich als Solarkocher, da im Brennpunkt hohe Temperaturen entstehen.
 

Weitere Informationen
Die Nutzung erneuerbarer Energien 
Bariumgetter 
 
Literaturquellen 
Literaturverzeichnis
 
Weitere Infos im Internet  
Desertec (Solarprojekt europäischer Konzerne in Afrika)   
Der Solarserver - Forum für Solarenergie   
Intersolar - die bedeutendste Solarmesse in Europa   
Internetseite von Volker Quaschnig

 
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