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[[Datei:Dach des Gästehauses Freiherr vom Stein - Solarthermie und Photovoltaik.JPG|mini|Vorne: [[Sonnenkollektor]]en auf dem Dach der [[Deutsche Universität für Verwaltungswissenschaften Speyer|Universität Speyer]]; dahinter [[Photovoltaikanlage]]; ganz im Hintergrund [[Aufdachanlage]]n auf den GEWO-Häusern von [[Speyer-West]]]]
[[Datei:2012-05-28 Fotoflug Cuxhaven Wilhelmshaven DSCF9604.jpg|mini|Photovoltaikanlage bei [[Hooksiel]], Luftbild 2012]]
[[Datei:Solaranlage chinfo2011.jpg|mini|Photovoltaikanlage MFH [[Biberist]]]]
[[Datei:Atzenhof-muellberg-u-kanal-v-sw.jpg|mini|Ehemaliger Müllberg bei [[Atzenhof (Fürth)|Atzenhof]], jetzt Erholungsgebiet und Solaranlage]]
[[Datei:Solaranlage IMG 0533.jpg|mini|Photovoltaikanlage in der Nähe von [[Freiberg]]]]
[[Datei:Solaranlage UPC Arena Graz.jpg|mini|Solaranlage UPC Arena [[Graz]]]]

Eine '''Solaranlage''' ist eine [[Anlage (Technik)|technische Anlage]] zur Umwandlung von [[Sonnenenergie]] in eine andere Energieform. Wenn in der Energieumwandlungskette [[kinetische Energie]] vorkommt, d. h., wenn die Solaranlage zur Umwandlung von Sonnenenergie in [[elektrische Energie]] bewegliche Teile (wie z. B. eine Turbine, einen Generator oder einen Motor) enthält, so spricht man auch von einem Solarkraftwerk.

== Systematik ==
Solaranlagen lassen sich nach dem Arbeitsprinzip und der gewonnenen Energieform in drei grundsätzliche Typen unterscheiden:
* ''[[Thermische Solaranlage]]n'' im kleineren Maßstab liefern Wärmeenergie im niedrigen Temperaturbereich hauptsächlich für die direkte Nutzung in Haushalten (z. B. [[Sonnenkollektor]]en, [[Solarkocher]]).
* ''[[Thermisches Solarkraftwerk|Thermische Solarkraftwerke]]'' liefern ebenfalls Wärme allerdings im größeren, industriellen Maßstab und i. d. R. bei weit höheren Temperaturen. Die [[Wärme]] wird hauptsächlich in elektrischen Strom umgewandelt (z. B. [[Solarturmkraftwerk]]). Eine direkte thermische Nutzung z. B. für chemische Prozesse ist möglich.
* ''[[Photovoltaikanlage]]n'' liefern [[elektrische Energie]] ([[Gleichstrom]]), die i. d. R. über einen [[Wechselrichter]] ins Stromnetz ([[Wechselstrom]]) eingespeist wird.
Andere regenerative Energiegewinnungsanlagen sind im Prinzip ebenfalls – wenn auch indirekt – Nutzer der Solarstrahlungsenergie. Durch [[Absorption (Physik)|Absorption]] wird die Strahlung in andere Energieformen umgewandelt, z. B. Wärme. Als Beispiel seien hier [[Thermikkraftwerk]]e genannt. So ist auch bei der energetischen Nutzung von Wind, Biomasse und der natürlichen Wasserzirkulation die Sonne die primär treibende Kraft.
* ''[[Photochemie|Photochemische]] Solaranlagen'': auch photochemische Reaktionen können mittels Solartechnik industriell genutzt werden.
Insbesondere im Bereich Abwasserreinigung und Photosynthese sind verschiedene Techniken u. a. von der Solarforschung im DLR entwickelt worden. Dabei werden leicht oder stark fokussierende Solarsysteme verwendet, die auch im Bereich der Solarthermie eingesetzt werden.

== Thermische Solaranlagen ==
{{Hauptartikel|Thermische Solaranlage}}

Thermische Solaranlagen – wie flache [[Sonnenkollektor]]en und [[Vakuumröhrenkollektor]]en – können für die Erwärmung von Trinkwasser (Dusch- und Badewasser) sowie zur Wärmegewinnung für [[Gebäudeheizung|Raumheizung]] und zum Beispiel zum Kochen ([[Prozesswärme]]) eingesetzt werden. Dabei wird eine speziell beschichtete Absorberoberfläche innerhalb eines sogenannten thermischen „Kollektors“ (Sammler) durch die elektromagnetische Sonnenstrahlung im sichtbaren und infraroten Bereich des Spektrums erhitzt. Durch die Rohre des [[Absorber (Solartechnik)|Absorbers]] strömt eine Flüssigkeit, seltener auch ein Gas (zum Beispiel Luft), das diese Wärme aufnimmt (Wärmetransportmedium). Mittels einer Pumpe oder eines Ventilators – manchmal auch nur durch den Auftrieb der Erwärmung – wird dieses Medium zu einem [[Wärmespeicher|Speicher]] geleitet, dort abgekühlt und wieder zum Eingang des Absorbers geführt (Kreislauf).

In Zentraleuropa können mit thermischen Solaranlagen – je nach Region – üblicherweise 50 bis 60 Prozent des Energiebedarfs zur Erwärmung von Trinkwasser gedeckt werden.<ref>[http://www.test.de/Kombi-Solaranlagen-So-sparen-Sie-Gas-und-Oel-1758237-0/ Stiftung Warentest – Test von Solaranlagen], test 03/2009</ref> Es sind auch höhere Deckungsbeiträge bzw. der Einsatz in der Gebäudeheizungstechnik möglich. Die thermische Solaranlage kann die Heizung unterstützen, der Deckungsbeitrag ist jedoch von verschiedenen Randbedingungen (Bedarf, Speicher, Medium usw.) abhängig. Was möglich ist, zeigte der Schweizer Ingenieur [[Josef Jenni]] am Projekt des Oberburger [[Sonnenhaus]]es<ref>{{Webarchiv |url=http://www.jenni.ch/index.html?galerie/bild_28_gr.htm |wayback=20041105152250 |text=Bild}}</ref> bereits 1989: Bei entsprechendem Aufwand ist eine hundertprozentige Deckung des Wärmebedarfs eines Einfamilienhauses durch Solarenergie erreichbar, dies gelingt auch mit einem Mehrfamilienhaus.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.jenni.ch/index.html?html/Heizen%20mit%20Sonne/MFH/mfh.htm |wayback=20090106232508 |text=Heizen mit Sonne}}</ref>

Weiterhin können thermische Solaranlagen zur Prozesswärmeerzeugung in Industrie und Gewerbe eingesetzt werden. Besonders in der Lebensmittelindustrie gibt es viele Anwendungen, für welche die notwendigen Temperaturen von 60 bis 100 °C auch mit Kollektoren erzeugt werden können. Die Anwendung im Haushalt ([[Solarkocher]]) ist in Europa unüblich, in Afrika und Indien wurde sie jedoch in einigen Projekten verwirklicht.

Die Versorgung von [[Fernwärmenetz]]en durch Solarenergie ist in Dänemark, Schweden und Österreich mittlerweile weit verbreitet. Mit speziellen Kollektoren für Großanlagen wird in etwa 100 Ortschaften die konventionelle Energieversorgung solar unterstützt. Dabei ersetzt Solarwärme im Sommer in vielen kleinen Netzen einen Biomassekessel. Aber auch im städtischen Bereich gibt es bemerkenswerte Ansätze, so zum Beispiel in Graz.

Ein weiterer Einsatzbereich ist die Bereitstellung von Kälte ([[Solare Klimatisierung]]). Kältemaschinen, welche mit Wärme aus Kollektoren angetrieben werden, nutzen die Sonnenenergie besonders effizient, denn der höchste Kühlbedarf fällt mit der stärksten Sonneneinstrahlung zusammen. Mittlerweile gibt es über hundert Musteranlagen zur Forschung und Demonstration, in den letzten Jahren wurden auch große kommerzielle Projekte realisiert. Die prominentesten Installationen befinden sich in [[Qingdao]]/China im Olympischen Seglerdorf für 2008, am ''Renewable Energy House'' in Brüssel, in Lissabon am Hauptgebäude der [[Caixa Geral de Depósitos]] als derzeit größte Solare Kühlung im Bürobereich weltweit und in [[Priština]]/Kosovo am Gebäude der [[Europäische Agentur für den Wiederaufbau#Kosovo|Europäischen Agentur für den Wiederaufbau des Kosovo]].<ref>[http://www.solid.at/index.php?option=com_content&task=view&id=53&Itemid=73 Beispiele Solarer Klimatisierung]</ref>

{{Siehe auch|Grünes Gebäude}}

== Thermische Solarkraftwerke ==
{{Hauptartikel|Sonnenwärmekraftwerk}}
[[Datei:Dish-Stirling.png|mini|10-kW-Dish-Stirling-Anlage in der Forschungsanlage [[Almería]], Spanien]]

Thermische Solarkraftwerke grenzen sich von Solaranlagen nicht nur durch ihre Kapazität ab. Während bei den kleineren Solaranlagen meist ein flacher Absorber auch diffuses Licht ausnutzt, kommen bei Solarkraftwerken in der Regel das direkte Sonnenlicht bündelnde Spiegel zum Einsatz. Diffuses Licht kann hier nicht genutzt werden. Entsprechend hat die Technik auch Auswirkung auf die Standortwahl (trockene Wüsten usw.). Bei der Lichtbündelung gibt es mindestens drei verschiedene Konzepte:

* ''[[Parabolrinne]]n'' werden ein- oder zweiachsig der Sonne nachgeführt und konzentrieren die Strahlung auf ein Absorberrohr in der Brennlinie. In diesem befindet sich ein Thermoöl, das nach der Erhitzung über einen konventionellen Dampfkreislauf eine Turbine und einen Stromgenerator antreibt. Schon seit 1985 sind [[Parabolrinnenkraftwerke]] in der kalifornischen Wüste für kommerzielle Zwecke in Betrieb (Gesamtleistung ca. 354 MW).
* ''Parabolspiegel'' sind große, zweiachsige, der Sonne nachgeführte, parabolische Spiegel mit einem [[Stirlingmotor]] im Brennpunkt, an den ein stromerzeugender Generator direkt angebaut ist. Experimentell wurden bei sehr großen Anlagen unter Einsatz eines [[Solar-Stirling]]s mit angeschlossenem Generator Wirkungsgrade um 20 Prozent erreicht.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.promes.cnrs.fr/PROJETS/Systemes/stirling.htm |wayback=20070517221859 |text=Ergebnisse in Südfrankreich}}</ref>
* ''Heliostaten'' sind meistens großflächige Spiegel. Sie werden verwendet, um das einfallende Sonnenlicht zu bündeln. Die Heliostaten eines [[Solarturmkraftwerk]]s reflektieren das Sonnenlicht auf einen zentralen Absorber, der sich an der Spitze eines hohen Turms befindet. Die Spiegel der Heliostaten sind so ausgerichtet, dass sie alle genau auf den Absorber reflektieren. Dadurch werden sehr hohe Temperaturen erreicht. Die so gewonnene Wärme wird in einem nachgeschalteten „konventionellen“ [[Wärmekraftwerk]] in elektrischen Strom umgewandelt. Ein Beispiel hierfür ist das [[Solarturmkraftwerk Jülich|Solarturmkraftwerk Jülich (STJ)]].

== Photovoltaikanlagen ==
{{Hauptartikel|Photovoltaikanlage}}

Photovoltaikanlagen wandeln das elektromagnetische Spektrum unserer Sonne in teilweise nur hauchdünnen halbleitenden Schichten „direkt“ in elektrischen Strom um. Kernelement sind die [[Solarzelle]]n (zusammengefasst zu Modulen), die durch den [[Photon]]enbeschuss der Einstrahlung eine Trennung von positiven und negativen Ladungen erzeugen. Wenn jetzt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Ladungszonen hergestellt wird, fließt ein Strom. Die so gewonnene Leistung kann entweder direkt verwendet, in [[Solarbatterie]]n gespeichert oder auch mit Hilfe von [[Wechselrichter]]n in ein bzw. das öffentliche [[Stromnetz]] eingespeist werden. Mittlerweile werden Anlagen mit einer Leistung von einigen Watt bis hin zu mehreren Gigawatt gebaut und betrieben.

== Solaranlage und Denkmalschutz ==
Solaranlage und Denkmalschutz stehen in einem Spannungsverhältnis, da Solaranlagen auf dem Dach meist einen Eingriff in die Substanz des Gebäudes und/oder deren optische Wirkung darstellen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.energieagentur.nrw/blogs/erneuerbare/ |titel=Fachbeitrag: Alte Substanz trifft auf neue Energie – Beeinträchtigen Solaranlagen Denkmäler? |autor=Tomke Lisa Menger |hrsg=EnergieAgentur.NRW |werk=www.energieagentur.nrw |zugriff=2020-07-04 |datum=2018-10-01 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20200809115238/https://www.energieagentur.nrw/blogs/erneuerbare/ |archiv-datum=2020-08-09 |offline=ja }}</ref> Da Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit Teil des gesetzlichen Auftrags von Denkmalschutz und Denkmalpflege sind, gibt es seit vielen Jahren (Stand 2010) Bemühung der Denkmalpflege sinnvolle Lösungsansätze zu finden.<ref>{{Internetquelle |url= http://www.dnk.de/_uploads/media/751_Arbeitsblatt%20Solaranlagen%20final%201.pdf |titel= Arbeitsblatt 37: Solaranlagen und Denkmalschutz |titelerg=Information der Vereinigung der Landesdenkmalpfleger, erarbeitet im Frühjahr 2010 von der Arbeitsgruppe Bautechnik |autor=Ulrike Roggenbuck, Ruth Klawun, Roswitha Kaiser |werk=www.dnk.de |hrsg=Vereinigung der Landesdenkmalpfleger in der Bundesrepublik Deutschland |datum=2010 |zugriff=2020-07-04}}</ref> Um Solaranlagen auf denkmalgeschützter Bausubstanz zu errichten, ist im Zweifelsfall eine gerichtliche Klärung notwendig. In den letzten Jahren (Stand 2012) ist die Tendenz der Rechtsprechung – abhängig von den konkreten Gesichtspunkten – nicht mehr uneingeschränkt denkmalschutzfreundlich.<ref>{{Internetquelle |url=https://publicus.boorberg.de/erneuerbare-energien-vs-denkmalschutz/ |titel=Erneuerbare Energien vs. Denkmalschutz |titelerg=Steht das Denkmalschutzrecht dem Umweltschutz entgegen? |autor=Stefan Pützenbacher |werk=publicus.boorberg.de |hrsg=Publics (Richard Boorberg Verlag) |datum=2012-02-15 |abruf=2020-07-04 |sprache=de-DE}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Liste von Kraftwerken]] (unter anderem auch Solarkraftwerke)
* [[Solarsimulation]]
* [[Solartankstelle]]
* [[Überwachungssysteme für Solaranlagen]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Solar power plants|Solaranlagen}}
{{Wiktionary}}
* {{DNB-Portal|4024299-7}}
* Informationen zu [[Erneuerbare Energie]] bei
** [http://www.thema-energie.de/energie-erzeugen/erneuerbare-energien.html Thema Energie], einem Angebot der [[Deutsche Energie-Agentur|Deutschen Energie-Agentur]]
** [https://www.bine.info/themen/erneuerbare-energien/ BINE Informationsdienst – Energieforschung für die Praxis] von [[FIZ Karlsruhe]] und [[Forschungszentrum Jülich|PtJ]] im Auftrag des [[BMWi]]
* [https://www.enbausa.de/solar-geothermie/fotovoltaik/staedte-mit-solarkataster.html Städte mit Solarkataster] im ''Portal für energieeffizientes Bauen und Sanieren''
* [http://www.fh-aachen.de/forschung/solar-institut-juelich/solarthermische-systeme/ Solarturmkraftwerk Jülich]
* {{Webarchiv | url=http://pi.physik.uni-bonn.de/~diekmann/Down_Vorl/Solarth.KW.ppt | wayback=20070611214316 | text=Solarthermische Kraftwerke}} (Powerpoint-Datei, Überblick)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4024299-7}}

[[Kategorie:Solarenergie]]
[[Kategorie:Solarkraftwerkstyp]]

Solaranlage - Versionsgeschichte

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