Unter Solarenergie versteht man die Umwandlung von Sonnenstrahlen in elektrische Energie (Photovoltaik) und in Wärme (Solarthermie). Die Solarenergie ist somit eine saubere, leise und umweltgerechte alternative Energiegewinnung, da die kostenlose Energie der Sonne genutzt wird und auf die Verschwendung von Ressourcen wie Kohle, Erdöl und –gas verzichtet wird. Es entstehen keine Rückstände bei der Verarbeitung. Der CO2 Ausstoß, der beim Verbrennungsvorgang entsteht, wird durch den Einsatz solch alternativer Energiegewinnungsmethoden vermindert.

Die Sonne liefert uns 5000 mal mehr Energie als die Weltbevölkerung verbraucht. Auch in Deutschland ist die Gewinnung solch kostenloser Energien möglich. Weshalb wir diese kostenlose Energie nicht nutzen, liegt an den hohen Anschaffungskosten, wodurch eine Solar-Kilowattstunde im Vergleich zu einer Kilowattstunde aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz wesentlich teurer wird und somit für den Verbraucher uninteressant bleibt. Um diese Art der Energiegewinnung attraktiver zu machen, gibt es neue Förderungsprogramme des Bundes, der Länder und der Gemeinden.

Für die Erzeugung von Elektrizität aus Sonnenlicht benötigt man Solarzellen, die aus dünnen Scheiben kristallinen Siliciums, aus Galiumarsenid oder anderen Halbleitern bestehen. Es handelt sich hierbei um fokussierende Solarzellen, da diese einen höheren Wirkungsgrad haben als nichtfokussierende. Dieser höhere Wirkungsgrad entsteht durch die Reflektion der Sonnenstrahlen durch ein oder mehrerer Hohlspiegel, die in einem Strahlungsempfänger aufgefangen werden. Durch die Konzentration wird die Intensität der Sonnenenergie verstärkt, wobei im Empfänger (Receiver) Temperaturen bis mehrere hundert oder gar tausend Grad Celsius erzielt werden. Um die Strahlungsenergie so effizient wie möglich einzufangen, werden die Hohlspiegel mit Hilfe von sogenannten Heliostaten dem Sonnenstand nachgeführt.

Die fokussierenden Solarzellen finden Anwendung bei Klimaanlagen, zentraler Stromerzeugung und zahlreichen industriellen Wärmeanwendungen. Diese Solarzellen besitzen einen hohen technologischen Standard und weisen einen Wirkungsgrad von 30 oder mehr Prozent auf. Sie liegen hinter hoch transparentem und spezialgehärtetem Glas. Eine große Zahl von Solarzellen wird zu Modulen verbunden, die meist auf dem Dach angebracht werden, da sie dort nicht wie freistehende Anlagen das Landschaftsbild stören.

Der Dachdecker setzt diese Module in die Dachhaut ein und der Elektroinstallateur schließt die Module mit einer einfachen Steckvorrichtung aneinander und an das öffentliche Stromversorgungsnetz an. Auch der nachträgliche Einbau eines solchen Solarstrom-Systems ist möglich.

Das Dach, auf dem die Module angebracht werden, sollte sich zur Sonne neigen und eine Dachneigung von 25° bis 60° haben. Als ideale Dachneigung gilt 45° bis 50°. Das Dach sollte nicht im Schatten von anderen Gebäuden oder Bäumen stehen.

Herrscht ein Mangel an Solarstrom so wird automatisch Elektrizität aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz bezogen, da es an dieses angeschlossen ist. Herrscht jedoch ein Überschuß an Solarstrom, so wird dieser in das öffentliche Stromversorgungsnetz eingespeist. Die bezogene und die eingespeiste Energie werden über getrennte Zähler gemessen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) garantiert gesetzlich 99 Pfennig pro eingespeister Solar-Kilowattstunde in das öffentliche Stromversorgungsnetz über einen Zeitraum von 20 Jahren.

Durch die Sonnenstrahlen wird die Absorberplatte der Sonnenkollektoren aufgeheizt. Durch die Wärmeübertragung von der Absorberplatte wird eine Flüssigkeit oder ein Gas, das durch ein Rohrsystem im Kollektor fließt, erwärmt, die dann zu dem Solarspeicher gepumpt wird, wo sie die Wärme über einen Wärmeaustauscher an das kalte Brauchwasser abgibt, um dann wieder zum Kollektor zu fließen.

Der Solarspeicher kann das warme Wasser mehrere Tage aufbewahren, so daß auch einige Regentage überbrückt werden können. Scheint die Sonne in den Übergangsmonaten und im Winter weniger, heizt der konventionelle Heizkessel automatisch das Brauchwasser zusätzlich auf. Doch auch dann werden die Sonnenstrahlen effizient genutzt, weil sie das kalte Wasser vorwärmen und der Heizkessel dadurch weniger Leistung aufbringen muß.

Die Rohrschlangen, in denen das Wärmeträgermedium zirkuliert, ist entweder in der Absorberplatte integriert oder an ein solches Zirkulationssystem angeschlossen. Als Wärmeträgermedium verwendet man Luft, Wasser oder Mischungen aus Wasser und Frostschutzmitteln.

Zur Erwärmung von Wasser und Wohnräumen werden vor allem nichtfokussierende Sonnenkollektoren eingesetzt und üblicherweise auf Dächern montiert. Nichtfokussierende Sonnenkollektoren besitzen in der Regel eine oder mehrere optisch transparente Deckplatten, die den Wärmeverlust der Absorberplatte reduzieren und so eine größtmögliche Enerieausbeute ermöglichen. Sie weisen in der Regel einen Wirkungsgrad zwischen 40 bis 80 Prozent auf und können die Trägerflüssigkeit auf bis zu 82 Grad Celsius aufheizen.

Außer den Absorberplatten gehören Umwälzpumpe, Temperaturfühler, automatische Kontrollen zur Aktivierung der Pumpe und ein Wärmespeicher zu einem vollständigen Solarheizungs- oder Wassererwärmungssystem. Ein in den Erdboden eingelassener oder gut isolierter Tank dient als Energiespeicher.