Geschichte der Solarthermie

Die Sonne erreicht mit ihrer Strahlung eine Energiemenge von bis zu 165 W/m². Dies ist natürlich von der Witterung, der Höhenlage und dem jeweiligen Breitengrad abhängig. Trotzdem ist die solare Energiemenge, die auf die Erde trifft, über fünftausend-mal höher als der derzeitige Energiebedarf der gesamten Menschheit. Der Mensch hat schon vor tausenden von Jahren begonnen, diese kostenlose Energie für sich zu nutzen, deshalb ist die Geschichte der Solarthermie fast so alt wie die Geschichte der Zivilisation des Menschen.

Solarthermie in der Geschichte der Antike

Das solarthermische Prinzip der Nutzung von Sonnenstrahlen zu  Zwecken der Wärme- & Hitze wurde schon 800 v. Chr. in Form einfacher Solar-Spiegel benutzt, um Lichtstrahlen der Sonne umzulenken und so dunkle Räume zu erhellen oder auf einfache Art und Weise Wasser zu erwärmen.

Archimedes und die Solarenergie

Zudem wird in der griechischen Geschichte davon berichtet, dass der griechische Tüftler und Erfinder Archimedes von Syrakus (Sizilien, Italien) Spiegel in Form einer langen Reihe von blankpolierten  Bronzeschilden, verwenden ließ, um die feindliche römische Flotte  bei der Belagerung seiner Heimatstadt Syrakus in Brand zu stecken und zu vernichten.

Archimedes "Solarkanone": Solarthermieanwendung zur Verteidigung in der Antike. Gemälde von Giulio Parigi, Florenz, Italien

Archimedes soll dieses solarthermische Prinzip der Bündelung der Sonnenstrahlung und somit der Solarenergie im Jahr 212 v. Chr. erfolgreich in Syrakus auf Sizilien angewandt haben.  Um zu klären, ob es sich hierbei nicht um einen Mythos der Antike handelt, oder ob  das Prinzip dieser ersten Strahlenkanone von Archimedes in der Geschichte tatsächlich funktioniert haben könnte, wurde  ein geschichtliches Experiment durchgeführt. Forscher des Massachusetts Institute of Technology, kurz MIT und der University of Arizona versuchten das Prinzip der einfachen Bündelung von Sonnenlicht zur Entflammung eines Holzschiffes zu wiederholen.

Foto: Erfolgreiches Experiment des Massachusetts Institute of Technology (MIT): Nachbau der Solarkanone des Archimedes von Syrakus. Mehr Einzelheiten zum Solarthermie - Experiment und Bilder unter dem Link zum MIT.

Das Experiment zeigte, dass mit diesen einfachen Spiegeln lediglich auf sehr kurze Distanz (ca. 25 Meter) ein schwaches Feuer entfacht werden konnte. Ein großflächiger Einsatz einer solchen "Solarkanone" zur Vernichtung einer ganzen römischen Flotte wird jedoch in der Fachwelt angezweifelt. Dennoch offenbart es das Potential und frühen Auseinandersetzung mit der Solarthermie in der Geschichte der Antike. Übrigens wird heute noch, wie schon in der Geschichte der Antike, alle vier Jahre die olympische Fackel mit Hilfe von Solarwärme und einem Parabolspiegel entzündet.

Solarthermie Geschichte im alten Ägypten und Mesopotamien

Noch weiter zurück geht die Nutzung der passiven Solarthermie, denn schon im alten Ägypten, in Südamerika und in Mesopotamien richtete sich die Architektur nach der Solarwärme. Dort wurden die Eingangstüren auf den Sonnen- abgewandten Seiten gebaut, um die Hitze des Tages draußen zu halten, während in den nördlicheren Gefilden die Eingangstüren zwar Wind- abgewandt, aber in die Richtung der Mittagssonne lagen, um mehr Wärme in den Gebäuden zu haben. Diese einfache Anwendung der Solarthermie für den Hausgebrauch nennt man heutzutage, zum Beispiel bei einem Passivhaus "passive Solarenergienutzung", da nur äußert geringe Änderungen oder Vorkommnisse beim Hausbau zur Integration der Solarthermie als Wärmequelle getroffen werden müssen.

Solarthermie zu Zeiten der Aufklärung

Im 18. Jahrhundert machte sich der Geologe, Naturforscher und Botaniker Horace Bénédict de Saussure Solarenergie zunutze und verwirklichte erste Formen heutiger Solarkollektoren. Er entwarf den Prototyp eines Flachkollektors, dessen wesentliche Bauart sich seit dem 18. Jahrhundert nicht wesentlich verändert hat. Darüber hinaus experimentierte der Botaniker Horace Bénédict de Saussure mit Gewächshäusern, die ebenfall eine einfache solarthermische Anwendung darstellen um Wärme zu erzeugen.

Geschichte der Solarthermie in der Moderne

Den ersten Sonnenkollektor im heutigen Sinne erfand Horace Bénédict de Saussure im 18.Jahrhundert. Vor über 120 Jahren wurde dann die erste Solarthermie-Solaranlage gebaut und mit einem Patent bedacht, denn Clarence M. Kemp erwärmte Wasser und stellte damit den Unterschied zwischen  Photovoltaik und Solarthermie dar. Denn während Photovoltaik dazu dient, Strom aus Solarenergie zu beziehen, dient die Solarthermie fortan dazu, Wärme zu erzeugen. Natürlich endetet die Geschichte der Solartechnik nicht vor 120 Jahren, sondern hat sich kontinuierlich weiterentwickelt. Lange Zeit war die Solartechnik jedoch in Vergessenheit geraten, denn sie war in ihrer Anfangszeit teuer, schwer, schwer einsetzbar und unrentabel. Das änderte sich jedoch, als der steigende Ölpreis es notwendig machte, über alternative und erneuerbare Energien nachzudenken.

Heute ist der Einsatz einer Solaranlage weit verbreitet und wird auch gerne zur Stromerzeugung in der Solartechnik Photovoltaik und zur Gewinnung von Solarwärme in der Solarthermie genutzt. Zu der schnellen Verbreitung innerhalb der letzten zehn Jahre trägt auch der technische Fortschritt bei, denn die Komponenten für Solarenergie sind deutlich günstiger geworden. Der Kauf von Solaranlagen findet daher in Form von Fördermitteln bei der Solarthermie, bzw. einer garantierte Einspeisevergütung bei der Solartechnik Photovoltaik, staatliche Anreize zum Kauf einer Solaranlage.

Solarthermie in der Zukunft

Solarthermieanlagen für die Warmwasserbereitung und zur solaren Heizungsunterstützung sind in der Zwischenzeit ausgereift und auf vielen Hausdächern, auch in nördlicheren Breitengraden installiert. Firmen und Gewebegebäude nutzen noch größere thermische Solaranlagen, so genannte "solare Großanlagen", die zudem in der Lage sind mittels einer gekoppelten Absorptionskältemaschine Solarwärme zur Kühlung von Räumen und Gebäuden einzusetzen. Noch eine Nummer größer als diese Form der Solarthermie für solare Prozesswärme stellen die Konzepte der Solarthermie-Kraftwerke dar:

Solarthermie: Zukünftige Geschichte der Solartechnik

Tausende von Spiegeln bündeln das Sonnenlicht und sorgen für die Verdampfung großer Mengen an Wasser. Der Wasserdampf treibt analog zu einer herkömmlichen Kohle- oder Atomkraftwerk einen Generator zur Stromerzeugung an. Solarthermie Kraftwerke der Neuzeit befinden sich beispielsweise in Kalifornien als Parabolrinnenkraftwerk, ebenso setzen die Solarkraftwerke des Andasol-Projekts von Solar Millenium und der Schott AG auf die Parabolid-Technologie mit nachgeführten Solarspiegeln. In Jülich errichtete das deutsche Zentrum für Luft- & Raumfahrt (DLR) ein Solarturmkraftwerk mit einer anderen solaren Technologie und höheren Temperaturen und solaren Wirkungsgraden. (s. Grafik) Auch die Diskussion und mediale Präsenz des  DESERTEC - Projekts, mit dem Ziel solaren Wüstenstrom aus der Sahara bis nach Europa zu transferieren, machte in letzter Zeit reichlich Schlagzeilen. Jährliche werden von den vielen Herstellern von Solarthermieanlagen technologische Verbesserungen und Innovationen bei Solaranlagen und Zubehör auf solaren Fachmessen wie der Intersolar vorgestellt und angewandt. Das steigende Interesse ökologische und ökonomische Aspekte der Solarenergie weiter zu vereinen verdeutlicht, dass die eigentliche Geschichte der Solarthermie, auch in Deutschland, erst an ihrem Anfang steht.

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Lexikon

Fachbegriffe der Solarthermie, Photovoltaik, Heizungen und aus dem Themengebiet der erneuerbaren Energien,  komplexe Technik und Funktionsweisen im Online Glossar von Paradigma, einem führenden Hersteller umweltfreundlicher Gas- und Pelletsheizungen sowie von thermischen Solaranlagen für Warmwasser und solares Heizen.

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