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Wie funktionieren Sonnenkollektoren?

Sonnenkollektoren sind Vorrichtungen, die die Sonnenenergie absorbieren und in Wärme umwandeln. Diese Wärme kann beispielsweise dazu verwendet werden, um Warmwasser zu produzieren oder ein Gebäude aufzuheizen. Solche Vorrichtungen befinden sich im Normalfall auf Häuserdächern - aber auch immer öfter auf Car-Ports und gewerblichen Immobilien.

Solarkollektoren haben zwei große Vorteile: Zum einen schonen sie die Umwelt, da sie das reguläre Heizungssystem entlasten und den Verbrauch fossiler Brennstoffe reduzieren. Zum anderen schonen sie auf Dauer den Geldbeutel des Besitzers, da dieser fossile Brennstoffe einspart und Sonnenenergie kostenlos erhältlich ist.

Die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie wird als Solarthermie bezeichnet. Sonnenkollektoren sind dabei das ausführende Organ.

Sonnenkollektoren vs. Photovoltaikanlagen

Vielen Menschen ist der Unterschied zwischen Sonnenkollektoren und Photovoltaikanlagen nicht bewusst. Sie werfen beide Begriffe in einen Topf und denken, beide Vorrichtungen würden Sonnenlicht in Strom umwandeln. Dies ist jedoch nicht der Fall.

Solarkollektoren absorbieren die Energie der Sonne und nutzen diese, um damit die Heizungsanlage oder Wasser zu erhitzen. Sonnenkollektoren werden deshalb auch als thermische Solarkollektoren bezeichnet. Mit der Erzeugung von Strom haben sie erst einmal nichts zu tun.

Photovoltaikanlagen nutzen die Sonnenenergie hingegen, um diese in elektrischen Strom umzuwandeln. Diese Umwandlung der Energie wird als Photovoltaik bezeichnet. Mithilfe des Stroms lassen sich beispielsweise Haushaltsgeräte betreiben. Oder aber, der Strom wird gegen Bezahlung in das Stromnetzwerk der Gemeinde eingespeist.

So funktionieren Sonnenkollektoren

Das Kernstück eines Sonnenkollektors ist der sogenannte Solarabsorber. Dieser wandelt die Sonnenenergie in Wärme um und gibt sie an ein durchfließendes Trägermedium ab. Sprich: Kaltes Wasser läuft in den Sonnenkollektor hinein, wird dort mithilfe von Sonnenenergie erhitzt, und verlässt den Solarkollektor wieder im erhitzen Zustand. Dieses Wasser kann sofort zu Heizzwecken verwendet werden.

Sonnenkollektoren werden hauptsächlich durch Glasabdeckungen und Wärmedämmflächen isoliert, damit die aufgenommene Sonnenenergie nicht direkt wieder an die Umgebung abgegeben wird. In Europa erreichen Sonnenkollektoren auf diese Weise einen Wirkungsgrad von 60 bis 75 Prozent. Hierzulande kann man - je nach Jahreszeit - mit etwa 200 bis 1000 Watt pro Quadratmeter rechnen.

Das Prinzip der Solarthermie funktioniert in allen Typen von Solarkollektoren in etwa gleich. Dennoch gibt es zwischen den verschiedenen Sonnenkollektorarten einige Unterschiede. Eine entsprechende Übersicht können Sie beispielsweise hier finden.

Die Geschichte der Solarkollektoren

Bereits im 18. Jahrhundert hat der Naturforscher Horace-Bénédict de Saussure die ersten Sonnenkollektoren erfunden, bei denen es sich um die Vorläufer unserer heutigen modernen Solarkollektoren handelte. Er baute bereits aus einfachen Holzkästen, die über einen schwarzen Boden und eine Glasabdeckung verfügten, die ersten Solarkollektoren und erreichte mit ihnen eine Temperatur von 87 Grad Celsius. Dies war zu damaligen Zeiten eine bemerkenswerte Leistung.

Der Franzose Augustin Mouchot entwickelte die Idee von de Saussure in der Mitte des 19. Jahrhunderts weiter und kombinierte die Sonnenkollektoren mit Brennspiegeln. Diese stellte er im Jahr 1878 auf der Pariser Weltausstellung in Form einer Solar-Dampfmaschine vor. Sie war dazu in der Lage, Sonnenenergie in Elektrizität umzuwandeln.

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