SOLARENERGIE

Das große Energiepotenzial der Sonne lässt sich sowohl zur Erzeugung von Strom über Photovoltaik, als auch zur Wärmeerzeugung durch Solarthermie nutzen.

Photovoltaik – Stromerzeugung auf dem eigenen Dach

Komponenten einer PV-Anlage

Die wichtigsten Komponenten sind die Photovoltaikmodule und der Wechselrichter. Die PV-Module wandeln das Sonnenlicht in Gleichstrom um. Im Kreis Bergstraße kann bei günstigen Aufstellbedingungen pro Kilowatt installierter Leistung mit einem Stromertrag von rund 950 Kilowattstunden gerechnet werden. Der Stromertrag hängt nicht vom Wirkungsgrad der Module ab, dieser ist bereits in der Modulleistung enthalten. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann in das Stromnetz eingespeist werden kann. Wechselrichter sollten einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweisen.

Worauf ist bei der Montage zu achten?

Die optimale Dachausrichtung ist der Süden mit 30° Dachneigung. Mit geringen Ertragseinbußen sind auch Dachneigungen zwischen 15° und 50° möglich sowie Dachausrichtungen zwischen Südost und Südwest. Ebenfalls gut geeignet sind nicht zu steile Dächer mit Ost-Westausrichtung. Der Jahresertrag fällt zwar etwa 18 Prozent geringer aus als bei einer Südausrichtung, dafür ist jedoch die Eigenstromnutzung höher, da die Stromlieferung gleichmäßiger über den Tag erfolgt.

Rentabilität

Das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) regelt die Vergütungshöhe und die Einspeisebedingungen. Der garantierte Zahlungszeitraum beträgt 20 Jahre ab Inbetriebnahme zuzüglich des Installationsjahrs. Der Abschluss eines Einspeisevertrages ist nicht erforderlich, schafft aber Rechtssicherheit. Die Höhe der über 20 Jahre konstanten Einspeisevergütung hängt vom Monat der Inbetriebnahme ab. PV-Anlagen sind in der Regel rentabel, sofern ein Teil des erzeugten Stromes selbst verbraucht wird. Der Stromeigenverbrauch lässt sich steigern, indem zeitsteuerbare Geräte wie Wasch- und Spülmaschinen sowie Trockner über die eingebaute Zeitschaltuhr oder einen intelligenten Wechselrichter bei Sonnenschein betrieben werden. Akkus eignen sich zudem zur Steigerung des Eigenverbrauchs.

Fahrplan für Anmeldung und Betrieb einer PV-Anlage

• Anmeldung der PV-Anlage beim Netzbetreiber
• Zählerinstallation durch einen zugelassenen Elektriker
• Meldung des Inbetriebnahmezeitpunktes an die Bundesnetzagentur
• Inbetriebnahme durch den Netzbetreiber
• monatliche Abschlagszahlung durch den Netzbetreiber

Wärmeerzeugung mit der Sonne (Solarthermie)

Solarkollektoren können Trinkwasser erwärmen und die Gebäudeheizung unterstützen. Mit speziellen Kollektoren lassen sich auch Luftheizungen betreiben und Schwimmbäder beheizen.

Komponenten einer Solarthermie-Anlage

Die wichtigsten Komponenten einer thermischen Solaranlage sind die Kollektoren auf dem Dach und der Solarspeicher.

Solarkollektoren lassen sich auf den Ziegeln anbringen oder in die Dachhaut integrieren. Auf-Dach-Anlagen sind etwas kostengünstiger und im Falle eines Defektes einfacher zu demontieren. Die optimale Dachausrichtung ist der Süden mit 45° Dachneigung. Dachneigungen zwischen 15° und 60° sowie Dachausrichtungen zwischen Süd-Ost und Süd-West sind ebenfalls problemlos möglich und führen nur zu geringen Ertragseinbußen. Selbst bei einer reinen Ost- oder Westorientierung beträgt der Minderertrag nur etwa 25 Prozent. Dies lässt sich mit einer etwas größeren Kollektorfläche kompensieren.

Die beiden gängigsten Kollektortypen sind Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Beide Kollektortypen können sowohl für die Warmwasserbereitung als auch für die Heizungsunterstützung eingesetzt werden.

Vakuumröhrenkollektoren sind nach dem Prinzip der Thermoskanne gedämmt und liefern dadurch im Winter etwas höhere Erträge als Flachkollektoren. Sie eignen sich daher insbesondere für heizungsunterstützende Anlagen sowie knapp bemessene Dachflächen, da sie für denselben Wärmeertrag etwa 30 Prozent weniger Fläche benötigen, als Flachkollektoren. Da Vakuumröhrenkollektoren etwas teurer sind, stellen Flachkollektoren in der Regel die etwas preisgünstigere Lösung dar, wenn genügend Dachfläche zur Verfügung steht.

Die durch die Kollektoren fließende Flüssigkeit ist durch einen Wärmetauscher von dem Trinkwasser getrennt. Eine kleine Solarpumpe lässt das Kollektorwasser zwischen dem Solarspeicher und den Kollektoren zirkulieren. Neue effiziente Solarpumpen verbrauchen nur wenig Strom. Sie laufen auch nur, wenn die Sonne scheint. Damit die Kollektoren im Winter nicht einfrieren, wird dem Wasser im Kollektorkreis ein Frostschutzmittel beigefügt. Es gibt auch frostschutzmittelfreie Anlagensysteme, die bei fehlender Sonne leerlaufen und sich automatisch befüllen, sobald die Sonne scheint.

Solaranlagen sind so konstruiert, dass auch eine längere Abwesenheit im Sommer kein Problem darstellt. Wird bei gutem Wetter kein Warmwasser benötigt, beginnt das Wasser im Kollektor zu verdampfen. Der Wasserdampf drückt das Wasser aus dem Kollektor in das Ausdehnungsgefäß. Geht die Sonne unter, kühlt der Kollektor ab, der Wasserdampf kondensiert und das Ausdehnungsgefäß drückt das Wasser wieder zurück in den Kollektor.

Solaranlagen sind sehr langlebig und erfordern nur wenig Wartungsaufwand. Ihre Lebensdauer liegt bei 20 bis 30 Jahren. Einmal jährlich sollte der Anlagendruck überprüft werden und alle paar Jahre die Funktionsfähigkeit des Frostschutzmittels.

Solarspeicher

Solaranlagen benötigen einen speziellen Wasserspeicher, der im Vergleich zum herkömmlichen Speicher größer ist und zwei Anschlüsse aufweist - einen für die Solarkollektoren und einen für den Wärmeerzeuger. Da die Sonne nicht jeden Tag scheint, wird das Speichervolumen so groß gewählt, dass sich damit auch ein bis zwei Regentage überbrücken lassen. Da ein spezieller Speicher erforderlich ist, gestaltet sich der Einbau einer Solaranlage besonders kostengünstig, wenn ohnehin ein Austausch oder Neueinbau des Speichers geplant ist. Beim Einbau eines neuen Speichers empfiehlt es sich daher, zu überlegen, ob bei dieser Gelegenheit nicht auch eine Solaranlage installiert werden soll bzw. ob durch die Wahl eines Solarspeichers nicht zumindest die Möglichkeit für eine spätere Nachrüstung geschaffen werden soll.

Solare Warmwasseranlagen

Für eine solare Warmwasseranlage für bis zu vier Personen genügt bei einem unverschatteten Süddach eine Flachkollektorfläche von 5 m² oder eine Röhrenkollektorfläche von 3,5 m². Für den Solarspeicher empfiehlt sich für drei bis vier Personen ein Volumen von 300 Litern. Eine derartige Anlage liefert bis zu 65 Prozent der jährlich benötigten Warmwasserenergie.

Vom Frühjahr bis zum Herbst erwärmt die Solaranlage das Warmwasser weitgehend alleine. Der Heizkessel kann in dieser Zeit abgeschaltet werden. Er muss die Solaranlage nur bei längeren Schlechtwetterphasen und im Winter unterstützen. Die Regelung schaltet den Heizkessel automatisch ein wenn die Sonne nicht ausreicht, um den oberen Teil des Speichers zu erwärmen.

Im Ein- bis Zweifamilienhausbereich ist der Warmwasserdurchsatz so hoch, dass keine Hygieneprobleme durch Legionellen oder andere Keime zu befürchten sind. Die besten hygienischen Verhältnisse bieten sogenannte Frischwasserstationen. Sie funktionieren ohne Warmwasservorrat. Das kalte Wasser wird erst beim Durchlauf durch den Speicher erwärmt.

Solare Heizungsunterstützung

Solaranlagen können ebenfalls einen Beitrag zur Gebäudeheizung liefern. Da die Tage im Winter kurz und häufig trübe sind, ist eine reine Solarheizung nur bei sehr gut gedämmten Gebäuden mit großen Kollektorflächen und Speichervolumen realisierbar. In den Übergangszeiten ist die Sonne aber noch stark genug, um mit einem überschaubaren Aufwand einen spürbaren Beitrag zur Unterstützung der Heizung zu leisten. Damit genügend Energie zur Verfügung steht, müssen heizungsunterstützende Solaranlagen etwa doppelt so groß ausgelegt werden wie eine reine Warmwassersolaranlage.

Die erforderliche Kollektorfläche liegt je nach Heizenergiebedarf des Gebäudes im Bereich von 10 m² oder höher. Auch das Speichervolumen zur Bevorratung der Solarwärme wird größer. Es beträgt abhängig von der Kollektorfläche etwa 800 Liter oder mehr.

Die Rentabilität von heizungsunterstützenden Solaranlagen ist vergleichbar mit der von Warmwasseranlagen. Die Anlagen amortisieren sich über die Lebensdauer und erwirtschaften je nach Entwicklung der Brennstoffkosten auch noch eine kleinere oder größere Rendite. 

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