Wer die Sonnenenergie des Sommers im Winter zum Heizen nutzen will, muss diese zwischenspeichern. Momentan brauchen solche Speicher in Wohnhäusern noch viel Platz. Wissenschaftler forschen an neuen Speichermedien.
Stuttgart - Der Bereich, den die Solarthermie abdeckt, ist beeindruckend groß: Mit Sonnenkraft lässt sich zum einen eine Kühlung von bis zu minus 20 Grad und zum anderen Hochtemperatur-Prozesswärme bis zu 1500 Grad erreichen. Die Solartemperaturen im Haus liegen zwischen 40 und 80 Grad. Diese Wärme wird auf dem Dach oder an der Fassade von Kollektoren eingefangen und über einen Wärmetauscher in einem Speicher zwischengelagert. Dort wird sie genutzt, um Wasser für Küche und Bad zu erwärmen und immer häufiger auch dazu, um in der Übergangszeit die Gebäudeheizung zu unterstützen.
„Heute sind solche Kombinationsanlagen zunehmend Standard – der Marktanteil liegt bei 55 Prozent, Tendenz steigend“, berichtete Harald Drück von der Uni Stuttgart jetzt bei der Veranstaltungsreihe „Fragen an die Wissenschaft“ im Stuttgarter Rotebühlzentrum. „Im Winter mit der Sommersonne heizen“ hieß das Thema, bei dem Drück seinen Zuhörern Wege aufzeigte, wie sich in Zukunft die Sonne noch stärker nutzen letzt als bisher.
Das geht allerdings nur, wenn die Solarwärme im Sommer in großen Speichern zwischengelagert wird. „Solaraktivhaus“ heißt das Projekt, mit dem die Stuttgarter Solarforscher diese Technik vorantreiben wollen. Während heutige Kombianlagen zur Heizungsunterstützung 20 bis 30 Prozent des Wärmebedarfs mit Solarenergie decken, sind es beim Solaraktivhaus mehr als 50 Prozent. Das Konzept dazu für ein Einfamilienhaus: 30 bis 60 Quadratmeter Kollektorfläche und ein Speicher mit einem Volumen von 6000 bis 10 000 Liter. Wasser. Eine gute Wärmedämmung sowie eine flächenhafte Fußbodenheizung mit niedriger Heizungstemperatur sind unabdingbare Voraussetzungen. Vorteilhaft sind auf der Südseite große Fenster und eventuell ein Wintergarten, um Sonnenwärme direkt in die Wohnung zu bringen.
Solartechnik kann auch schön sein
„Rund 1700 solche Solaraktivhäuser gibt es schon“, berichtet Drück und betont, dass sie auch halten, was sie versprechen. Belegen lässt sich dies mit Messungen der Uni Stuttgart – dort leitet der Wissenschaftler das Forschungs- und Testzentrum für Solaranlagen am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik. Überprüft wurden ganz unterschiedliche Anlagen, die teilweise architektonisch recht ansprechend in die Häuser integriert sind. „Solartechnik kann auch schön sein“, kommentiert Drück solche Beispiele.
Ein erheblicher Nachteil dieser Häuser sind aber neben der riesigen Kollektorfläche die großen Speicher, die zur Lagerung der Wärme erforderlich sind. Manchmal sind sie mehr oder weniger tief in die Erde eingegraben. Man kann sie auch architektonisch geschickt im Haus unterbringen, wobei ein Stockwerk dann nicht ausreicht.
Wenn man aber bei gleicher Speicherkapazität das Volumen reduzieren will, dann muss man andere Speichermedien wählen – genau dies ist ein wichtiges Forschungsgebiet der Stuttgarter Solarthermiker. Eine Möglichkeit sind Materialien, die beim sogenannten Phasenwechsel – etwa wie zum Beispiel Paraffin von fest zu flüssig – Wärme freisetzen. Noch interessanter sind chemische Wärmespeicher. Die Grundlagen bilden hier chemische Reaktionen, bei denen Wärme entsteht – und umgekehrt mit Solarwärme die Ausgangsprodukte wieder regeneriert werden können. Magnesiumsulfat ist zum Beispiel ein Salz, das bei Zugabe von Wasser Wärme freisetzt und sich wieder durch Trocknung regenerieren lässt. Allerdings ist dazu ein recht hoher technischer Aufwand erforderlich, das Salz allerdings kostet nicht viel. In einem Forschungsprojekt wollen Drück und seine Kollegen nun prüfen, wie sich das Konzept in der Praxis realisieren lässt.