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Solarthermie


Der Solarthermie-Kollektor auf dem Dach ist der wichtigste Teil einer thermischen Solaranlage. Weitere Bestandteile sind die Regel- oder Steuerungseinheit und der Solarpeicher.

Der Flachkollektor stellt die meist verbreitete Bauform einer Solarthermie-Anlage dar. Er besteht aus einem selektiv beschichteten Absorber, der die Sonneneinstrahlung aufnimmt und in Wärme umwandelt. Der Absorber liegt in einem wärmegedämmten Kasten. So ist die Nutzung der Sonnenenergie optimal und der thermische Verlust minimal.

Diesen Absorber durchströmt eine Wärmeträgerflüssigkeit, die zwischen dem Solarthermie-Kollektor und dem Warmwasserspeicher zirkuliert. Ein Solarregler misst die Temperatur und schaltet die Solarkreis-Umwälzpumpe ein, sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Warmwasserspeicher übersteigt.

Die meisten Solarthermie-Anlagen wandeln zwischen 60 und 70 Prozent der auftreffenden Sonnenenergie in nutzbare Wärme um.

Die beiden Anwendungsbereiche thermischer Solaranlagen sind die Trinkwassererwärmung sowie Erwärmung des Trinkwassers in Kombination mit der Unterstützung der Raumheizung (Kombianlagen).

Das Herzstück beider Systeme ist der Warmwasserspeicher (Solarspeicher): Ein Speicher für kalte Tage.

Trinkwassererwärmung

Ein Wärmetauscher überträgt die vom Kollektor gelieferte Solarwärme auf das Brauchwasser. Ist die Temperatur im oberen Speicherteil nicht mehr hoch genug, wird das Wasser über einen zweiten Wärmetauscher in dieser oberen Hälfte erhitzt – zum Beispiel von einem Gas- oder Ölkessel. Trinkwasserspeicher sind emailliert, kunststoffbeschichtet oder komplett aus Edelstahl.

Für sonnige Wintertage oder in der Übergangszeit im Herbst und Frühling ist die solarthermische Kombianlage besonders geeignet.

Zusätzlich zum Trinkwasserspeicher gibt es bei dieser Variante noch einen Pufferspeicher mit dem Heizwasser. Sobald der Trinkwasserspeicher heiß ist, wird die Solarwärme zur Beheizung des Pufferspeichers genutzt. Ansonsten erwärmt ein Heizkessel den Pufferspeicher.

Voraussetzungen

Jedes Haus ist prinzipiell für eine Solarthermie-Anlage geeignet. Am wirkungsvollsten ist eine Dachfläche zwischen Südost und Südwest mit einer Neigung von 20° bis 60°. Etwa 1 bis 2 m² Kollektorfläche werden für die Trinkwassererwärmung pro Person benötigt.

Den Warmwasserbedarf kann eine thermische Solaranlage von Mai bis September problemlos decken. Eine hundertprozentige Deckung des Bedarfs in den Wintermonaten würde eine Vergrößerung der Anlage erfordern. Doch auf Grund der Kosten und der Überschussenergie im Sommer ist dies nicht sinnvoll. Die Solaranlage kann das Wasser im Winter vorheizen, den Rest erwärmt die Heizung.

Je besser die Wärmedämmung des Hauses, desto effektiver funktioniert die solare Heizungsunterstützung. Bis zu 100% der Heizwärme und des Warmwassers kann die Solartechnik in einem Niedrigenergiehaus erzielen.

Finanziell lohnt sich eine Solarthermieanlage bei ständig steigenden Energiekosten in jedem Fall. Natürlich werden Solarthermieanlagen von Bund und Ländern gefördert.


Photovoltaik


Die meisten Photovoltaik Module werden aus dem Halbleiter Silizium hergestellt. Dieses Material ist das zweithäufigste Element in der Erdschicht und kann sehr umweltfreundlich verarbeitet werden.

Aufbau SolarzelleZur Solarstromerzeugung durch Photovoltaik werden zwei Scheiben des Halbleiters Silizium mit bestimmten Stoffen ausgestattet: die eine mit Phosphor (n-Schicht), dadurch wird das Silizium negativ leitend, die andere mit Bor oder Indium (p-Schicht), dadurch entsteht ein positiv leitendes Material. Sobald Licht auf die Solarzelle fällt, übertragen die Photonen ihre Energie auf Elektronen und lösen sie dadurch aus ihren Atomen. Somit entstehen freie Elektronen und Löcher. Durch den p-n Übergang sammeln sich die Elektronen in der n-Halbleiterschicht und die Löcher in der p-Halbleiterschicht. Wenn man jetzt den Stromkreis etwa mit einem kleinen Motor schließt, fließt Gleichstrom.

Der entstehende Photovoltaik Strom kann unterschiedlich verwertet werden. Man kann ihn vor Ort nutzen, in sogenannten Akkumulatoren speichern oder in Stromnetze einspeisen.

Um die Photovoltaik Kosten und Erträge zu ermitteln, ist die Abkürzung kWp wichtig. Kilowatt peak (kWp) beschreibt die optimale Leistung der Photovoltaik Anlage unter genormten Testbedingungen. In Deutschland können mit einer 1 kWp-Anlage zwischen 700 und 900 kWh Strom im Jahr erzeugt werden. In den letzten sonnigen Jahren gab es in Süddeutschland sogar Erträge von 1200 kWh im Jahr. Zum Vergleich: Der jährliche Stromverbrauch eines Vier-Personen-Haushalts liegt bei durchschnittlich 4000 kWh.

Voraussetzungen

Photovoltaik-Anlagen können überall dort installiert werden, wo genügend Lichteinfall herrscht. Natürlich gibt es einige bauliche Voraussetzungen, um einen optimalen Ertrag zu erreichen:

  • Verschattungen durch Bäume, Gebäude, Antennen und so weiter sollten vermieden werden
  • den optimalen Energieertrag erreicht eine Solaranlage auf einem Süddach mit 20°-40° Neigung
  • die ausreichende Statik des Dachs sollte gesichert sein
  • die Photovoltaik Anlage sollte sich auf einer Fläche von mindestens 10m² befinden. Je größer die Fläche, desto höher der Ertrag.
  • Bei guter Hinterlüftung der Photovoltaikanlage wird der Ertrag noch weiter optimiert.

 

Energiesparlösungen

Wer heute ein Haus baut, möchte auch in Zukunft kostensicher und komfortabel wohnen – möglichst unabhängig von kommenden Energiepreissteigerungen. Daher ist für viele Bauherren ein geringer Energiebedarf inzwischen ein entscheidendes Kriterium bei der Wahl ihres neuen Zuhauses. Ganz nebenbei leisten sie so einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz.


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