Die Geschichte des Solarwarmwasserbereiters
Die Sonne, die Quelle des Lebens auf der Erde
Die Sonne ist das Zentrum des Sonnensystems. Die von ihr freigesetzte Energie erwärmt unseren Planeten und ernährt alles Leben auf der Erde. Durch die Photosynthese wird Sonnenenergie in organische Materie umgewandelt, die die Existenz von Leben ermöglicht.
Die fossilen Brennstoffe, die wir in großem Umfang nutzen, sind im Wesentlichen auch in der Erde gespeicherte Sonnenenergie. Sie sind jedoch nicht erneuerbar. Die Energie, die uns die Sonne liefert, ist im Überfluss vorhanden. Viele denken vielleicht, dass die Nutzung der Sonnenenergie dank der fortschrittlichen Technologie, über die die Menschheit heute verfügt, erst vor kurzem begonnen hat. Doch das stimmt nicht. Schon als die Menschheit in Höhlen lebte, wählten die Menschen Höhlen, die nach Südosten ausgerichtet waren. So konnte die Morgensonne sie wärmen, ohne sie in den heißen Monaten zu überhitzen.
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Was ist Solarenergie und wie nutzen wir sie?
Die alten Griechen
Sonnenschein ist das Hauptmerkmal des griechischen Klimas. Die alten Griechen brauchten weder Sensornetzwerke noch moderne Wetterstationen, um dieses göttliche Geschenk zu verstehen und zu nutzen. In einer Region, in der es fast das ganze Jahr über Sonne gibt (selbst im Norden des Landes ist die Sonne reichlich vorhanden), muss man die Sonnenstrahlen im Winter nutzen, um sich aufzuwärmen, und sie im Sommer meiden, um sich vor Überhitzung zu schützen.
Ausgrabungen in vielen antiken griechischen Städten und Siedlungen haben gezeigt, dass einzelne Häuser und Gebäude nach Süden ausgerichtet waren. Sogar ganze Städte wurden so konzipiert, dass alle Gebäude im Winter gleichmäßig viel Sonnenlicht (Zugang zu kostenloser Energie) hatten. Es ist interessant zu beobachten, dass etwa 500 v. Chr., als die Griechen ihr Territorium weitgehend abholzten Sie mussten alternative Energiequellen finden und wandten sich der Solarenergie zu.
Ureinwohner Amerikas
Die Ureinwohner Amerikas im Südwesten richteten ihre Häuser so aus, dass die Sonne sie heizte, während sie im Sommer die Felsen nutzten, um sie vor den Sonnenstrahlen zu schützen. Ihr umweltfreundliches Leben ist bekannt. etwas, das sich bis heute nicht geändert hat.
Römisches Reich
Die alten Römer steigerten die Nutzung der Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung erheblich. Neben den bereits erwähnten Maßnahmen zur Ausrichtung von Gebäuden und zur Anpassung an die lokalen klimatischen Besonderheiten verwendeten sie transparente (Glas-)Abdeckungen in den Öffnungen (Türen – Fenster) ihrer Gebäude. Dies erhöhte die Effizienz der Sonnenenergie in Innenräumen erheblich und beeinflusste die Architektur vieler Bereiche wie Gewächshäuser, Bäder usw. Der Einfluss der Sonne auf die Architektur war so groß, dass das „Recht“ auf Zugang zur Sonne wurde in das römische Recht aufgenommenEs ist zu beachten, dass auch die Römer ihre Gebiete abholzten.
Solarenergie geriet in Vergessenheit
Nach dem Untergang des Römischen Reiches geriet die Verwendung von Glas und damit auch die Vorteile der Sonneneinstrahlung zur Gebäudeheizung in Vergessenheit. Das Interesse an der Gebäudearchitektur und an Gewächshäusern erwachte in der Renaissance wieder. Die fortschreitende Technologie ermöglichte die Glasproduktion und beeinflusste damit die Architektur. Die Verwendung von Glas nahm wieder zu. Die erste große Gewächshäuser wurden sowohl aus produktiven Gründen (Landwirtschaft) als auch zur Freizeitgestaltung der Menschen (Erholung) geschaffen.
Um 1700 der führende Naturforscher Horaz de Saussure begann mit Solar-Wärmeboxen zu experimentieren. Diese waren im Wesentlichen die Vorläufer der heutigen Solarkollektoren. Es handelte sich um einfache, schwarz lackierte Isolierboxen mit einer Glasabdeckung. Sie ähnelten stark den heutigen Solaröfen, wobei viele der ersten Experimente zum Kochen durchgeführt wurden. Auch die Solarwachsschmelzer, mit denen Imker alte Waben schmelzen und das Wachs „trennen“, stellen eine Variante derselben Konstruktion dar. Die damaligen Experimente waren wenig erfolgreich.
Das erste Patent für die Warmwasserbereitung mit Solarenergie und der Beginn moderner Solarwarmwasserbereiter in Amerika
Kurz vor 1900 begann man mit dem Bau von Rohrnetzen zur Wasserversorgung der Städte. Wie heute war das Wasser in den Netzen damals recht kalt. Man suchte nach Möglichkeiten, Wasser zu erhitzen. Die ersten Warmwasserbereiter wurden mit Holz oder Kohle befeuert. 1891 Clarence M. Kemp patentierte den weltweit ersten Solarwarmwasserbereiter namens Climax. Es handelte sich um einen Schwarzwassertank in einer isolierten Holzbox mit einer Glaswand. Große Ähnlichkeit mit den ersten Versuchen mit Solarboxen, mit dem Unterschied, dass nun das Ziel die Erwärmung von Wasser war!

Das erste Produkt wurde in Kalifornien populär, einer Region, in der es fast das ganze Jahr über genutzt werden konnte. Kalifornien hat ein ähnliches Klima wie das griechisch-mediterrane. Tausende solcher oder ähnlicher Geräte wurden innerhalb kurzer Zeit hergestellt und installiert. Bei diesen Geräten erwärmt die Sonne das Wasser im Schwarzwassertank direkt, und das Wasser bleibt an derselben Stelle gespeichert.
Im Jahr 1909 begann ein Ingenieur aus Kalifornien, William J. Bailey, ein weiteres Produkt zu verkaufen, das er nannte „Tag und Nacht“-SolarwarmwasserbereiterEs bestand aus Solarkollektoren und einem separaten Wasserspeichertank über den Kollektoren. Der Speichertank (Reservoir) war zur zusätzlichen Wärmespeicherung isoliert. Der Kollektor bestand aus einer Anordnung von Rohren, die auf einer ebenen Fläche befestigt und in einem isolierten Kasten mit Glasabdeckung eingeschlossen waren. Das System wurde mit Wasser gefüllt, das durch die Sonnenerwärmung in den Tank stieg und dort später verwendet werden konnte. Diese Systeme ähnelten den heutigen recht stark, nicht so sehr in Bezug auf die Materialien, sondern in Form und Philosophie.
In 1913 ein schrecklicher Frost Kalifornien traf und viele Solarwarmwasserbereiter dieser Art froren ein und „platzten“. Um ähnliche Situationen in Zukunft zu vermeiden oder einzuschränken, installierte Bailey eine Rohrschlange im Tank, die als Wärmetauscher dienen sollte. Außerdem verwendete er im Wärmetauscher eine Mischung aus Wasser und Alkohol als Frostschutzmittel. Als diese Flüssigkeit von der Sonne erhitzt wurde, stieg sie im Wärmetauscher (der Schlange) auf. Ohne direkten Kontakt wurde so das Wasser im Tank durch Kontakt mit dem Wärmetauscher erhitzt und die Austauschflüssigkeit bildete einen Kreislauf, der durch den Temperaturunterschied gespeist wurde. Diese Systeme bezeichnen wir heute als geschlossene Kreislaufsysteme. Die bisher (1913) beschriebenen Patente und Implementierungen beschreiben im Wesentlichen, wie Solarwarmwasserbereiter auch heute noch, mehr als 100 Jahre später, funktionieren.
Erdgas ließ die Solarenergie fast wieder verschwinden
In den 1920er und 1930er Jahren wurden im Raum Los Angeles riesige Erdgasvorkommen gefunden. Bailey selbst begann mit der Herstellung von Warmwasserbereitern, die Erdgas als Brennstoff nutzten, da es sehr günstig und reichlich vorhanden war. Er entwickelte außerdem thermostatisch steuerbare Geräte, die bei Bedarf und ohne Aufwand Warmwasser für den Benutzer rund um die Uhr lieferten. Die Verkaufszahlen dieses neuen Produkts schossen in die Höhe, während die Verkaufszahlen für Solarwarmwasserbereiter zurückgingen. Erdgasverteiler und -versorgungsunternehmen boten Haushalten starke Anreize, sich an das neue Netz anzuschließen. Dies ließ die Verkaufszahlen von Solarwarmwasserbereitern noch weiter sinken, und schließlich liefen 1941 Baileys letzte Geräte vom Band.
Die Geschichte änderte sich und nahm ihren endgültigen Lauf
Doch bevor Baileys Ende kam, brachten andere Unternehmer die Solarthermie-Konzepte nach Florida. Dort wurde Geschichte geschrieben, und der Erfolg war beispiellos. Während der urbanen Explosion zwischen 1935 und 1941 wurden über 60.000 Systeme installiert. Mehr als die Hälfte der Bevölkerung Miamis nutzte 1941 Solarthermie, und 80 % der in dieser Zeit gebauten Häuser verfügten über eine Anlage zur Nutzung von Solarenergie.
Zweiter Weltkrieg
Während des Zweiten Weltkriegs wurden Produktion und Installation von Solarwarmwasserbereitern eingestellt. Kupfer war ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Solarwarmwasserbereitern und wurde während des Krieges für alle anderen Zwecke außer der Rüstungsindustrie „eingefroren“. Nach Kriegsende kehrten die Hersteller zurück, doch andere Umstände führten dazu, dass Solarwarmwasserbereiter in Vergessenheit gerieten.
Die vorhandenen Solarwarmwasserbereiter, die während der früheren Blütezeit der Industrie installiert worden waren, reichten nun nicht mehr für den Bedarf aus. Automatische Waschmaschinen für Kleidung, Geschirr und ähnliche Geräte hatten einen Warmwasserbedarf, den die Solarwarmwasserbereiter dieser Zeit nicht decken konnten. Den entscheidenden Schlag versetzte die neue Preispolitik für elektrische Energie, die nach dem Krieg um die Hälfte gesenkt wurde, wodurch sie wesentlich wirtschaftlicher und für jedermann erschwinglich wurde.
Ein Beispiel für die damals vorherrschende Nutzung von (konventionell erzeugter) elektrischer Energie war die aggressive Politik in Florida, wo die kostenlose Installation eines elektrischen Warmwasserbereiters angeboten wurde, um den Warmwasserbedarf für den inzwischen günstigen Strom zu decken. Gleichzeitig waren die alten Solarwarmwasserbereiter bereits mehrere Jahre in Betrieb und wiesen Verschleiß, Materialfehler und Lecks auf. Die meisten Haushalte hielten es für wirtschaftlicher, sie durch billige elektrische Warmwasserbereiter zu ersetzen, als die alten Solargeräte zu reparieren. Die 1950er und 1960er Jahre waren in den Vereinigten Staaten Jahre des ungezügelten Stromverbrauchs. Für fast alle (mit Ausnahme einer kleinen Minderheit) ergab die Nutzung von Solarenergie keinen Sinn und erschien primitiv.
Das Ölembargo und seine Rolle in der Entwicklung der Geschichte
Im Jahr 1973 wurde die erste Ölembargo arabischer Länder gegen Amerika verhängt. Dann erlebte Amerika Situationen, die es nicht kannte. Treibstoffknappheit, lange Warteschlangen an Tankstellen, Engpässe offensichtlich auch bei Heizöl, während sich die Preise für kleine Mengen verdoppelten und verdreifachten. Präsident Jimmy Carter half Amerika, Energieeffizienz zu erreichen und machte die Nutzung erneuerbarer Energiequellen zu einer nationalen Priorität. In einer symbolischen Aktion installierte er 32 Solarkollektoren auf dem Dach des Weißen Hauses, um Warmwasser bereitzustellen (1986 wurden sie unter der Präsidentschaft von Ronald Reagan aus dem Weißen Haus entfernt). Der ehemalige Präsident Carter änderte seine Haltung gegenüber erneuerbaren Energiequellen nicht und bewies dies mit seiner späteren Haltung.
Die Energiekrise und das Ölembargo veränderten die Vereinigten Staaten. Mit dem Ende des Vietnamkriegs erkannten sie auch einige ihrer Schwächen und änderten ihre Einstellung zum Energieverbrauch. Die Verbraucher suchten nach energieeffizienteren Geräten und Autos. Das Bedürfnis nach Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen (aus dem Nahen Osten) veranlasste die gesamte Nation, einen Teil ihres Energiebedarfs durch erneuerbare Energiequellen zu decken. Dies war natürlich eine Herausforderung und keine leichte. Der Bedarf brachte technologischen Fortschritt mit sich, und Unternehmen im Bereich der erneuerbaren Energien schossen wie Pilze aus dem Boden, um den steigenden Bedarf zu decken. Die staatliche Unterstützung für die Forschung im Bereich erneuerbarer Energien stieg sprunghaft von 1 Million auf 400 (wobei dies im Vergleich zu den entsprechenden Beträgen für die Kernenergie nur einen Bruchteil darstellte).
In den 1970er und 1980er Jahren wurde der Ausbau der Solarenergieinfrastruktur mit Patriotismus gleichgesetzt. Viele Bundesstaaten schufen in ihrer Gesetzgebung Anreize für den Ausbau erneuerbarer Energien, beispielsweise durch Steuererleichterungen. Eine neue Blütezeit begann, und die Menschen begannen, Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen sowie aktive und passive Heizsysteme zu erforschen und zu installieren. Dabei griffen sie natürlich wieder auf die bewährte Lösung zur Warmwasserbereitung zurück: Solarwarmwasserbereiter, die mehrere Entwicklungsphasen durchliefen und heute als selbstverständlich gelten.
Während der explosionsartigen Nachfrage nach Solarenergiegeräten tauchten auf dem Markt auch Geräte auf, die aufgrund von Konstruktionsfehlern unzureichend waren, aber meist nicht ausreichend getestet wurden. Das Scheitern einiger Geräte brachte den Ruf der Branche in Verruf, doch wie in allen Branchen kam es auch in der Branche der erneuerbaren Energien zu einigen Auffälligkeiten, die sich dann aber hinsichtlich der Qualität ihrer Produkte stabilisierten.
Die Lobby der fossilen Brennstoffe und ihre Rolle
Der Trend zur großflächigen Nutzung erneuerbarer Energiequellen stieß bei den Profiteuren fossiler Brennstoffe auf Missfallen. Nach dem teuersten Wahlkampf der USA wurde Ronald Reagan zum Präsidenten gewählt. Finanziert wurde dieser von den Ölkonzernen. Die Absichten des neuen Präsidenten, vor allem aber seiner Unterstützer und Förderer, ließen nicht lange auf sich warten. Während seiner Präsidentschaft wurde die Rückkehr der USA zu fossilen Brennstoffen deutlich. Vielleicht als symbolischer Schritt (ähnlich dem von Präsident Carter, aber mit gegenteiligem Inhalt) wurden die Solaranlagen, die allen amerikanischen Bürgern die Nutzung erneuerbarer Energien und ein Bewusstsein für Energieeinsparung vorlebten und ihnen ein „Beispiel“ waren, umgehend aus dem Weißen Haus entfernt.
Zwischen 1981 und 1986 veränderte sich die öffentliche Wahrnehmung der Energiepolitik nachhaltig. Man könnte behaupten, die US-Politik habe sich geändert und man habe sich aufgrund der Umstände wieder billigeren Energien zugewandt, um die Wirtschaft zu stützen. Während der Reagan-Regierung wurden die Mittel für Forschungsprogramme im Bereich erneuerbarer Energien jedoch drastisch gekürzt.
Als alle anderen Entwicklungsländer ihre Bemühungen um die allgemeine Nutzung erneuerbarer Energiequellen fortsetzten, ließ Amerika sie im Stich. Europäische und asiatische Länder reduzierten ihren Energieverbrauch im Verhältnis zum BIP im Vergleich zu Nordamerika um etwa die Hälfte. Obwohl sie einen ähnlichen Lebensstil wie die Amerikaner beibehielten, wurde eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 50 % erreicht. Der Vergleich mit dem Beispiel Israels lohnt sich im Umgang mit der Energieknappheit im Vergleich zu Amerika. Natürlich gab es unterschiedliche Maßstäbe in Bezug auf Bevölkerung, Fläche und Wirtschaft. Israel befand sich in Not und ergriff drastische Maßnahmen. Es betrachtete Solarenergie als stabile Quelle und nicht als vorübergehende Lösung, die wir nur nutzen, wenn alle anderen Energiequellen nicht ausreichen.
Reagan dezimierte die Solarenergiebranche in Amerika zu einem Zeitpunkt, als andere Nationen sie zur wichtigsten Lösung für Energieprobleme erhoben. Er setzte sich das Ziel, bis 901 TP3T sämtliche Steuererleichterungen für erneuerbare Energien abzuschaffen und die Forschungsförderung in diesem Sektor zu begrenzen. Die Haltung und Politik seiner Regierung versetzte der amerikanischen Solarwarmwasserbereiterbranche den entscheidenden Schlag. Zwischen 1984 und 1986 sanken die Verkaufszahlen von Solarwarmwasserbereitern um mehr als 911 TP3T. Bis in die 1990er Jahre überlebte die Branche dank derjenigen, die aus Gewissensgründen und nicht aus Kostengründen in Solarenergie investierten. Das heißt, dank Menschen, die verstanden, was Energieeinsparung und nicht Geldeinsparung bedeutet. Von der Antike bis heute trifft die Mehrheit der Menschen ihre Entscheidungen letztlich nach dem Geld, obwohl sie den Unterschied kennen.