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Sonnenkollektoren


Die täglich auf die Erde einstrahlende Sonnenergiemenge ist 5000 mal größer als der weltweite Energiebedarf. In unseren Breitengraden scheint die Sonne ca. 1.500 bis 1.700 Std., im Jahr, das ist die tatsächliche Dauer der direkten Sonnenstrahlung (ohne Behinderung durch Wolken, Smog usw.). In Südeuropa liegt dieser Wert gut 40% höher. Deshalb müssen bei uns Möglichkeiten genutzt werden, wenigstens die Menge an Solarenergie nutzbar zu machen, die uns zur Zeit des günstigsten Sonnenscheinangebots zur Verfügung steht; das wären in der Zeit von April bis September durchschnittlich 4,5 kWh/m² am Tag. Nutzbar sind schon Mengen von 200 W/m². Die einstrahlende Solarenergie kann direkt in nutzbare Wärme umgesetzt werden – thermische Solarsysteme, oder Strom erzeugen – Photovoltaik.

Thermische Solaranlagen bestehen aus dem Solarkollektor, der Kompaktinstallation (beinhaltet Umwälzpumpe, Ventile, Anzeigeinstrumente, Füllhähne) und dem Solarwarmwasserspeicher, der meist bivalent, also mit Zusatzerwärmung durch einen weiteren Wärmeerzeuger betrieben wird. Gebräuchliche Kollektortypen sind der Flachkollektor und der Vakuum-Röhrenkollektor. Der Flachkollektor ist einfacher aufgebaut und deshalb billiger als ein Vakuum-Röhrenkollektor. Das Sonnenlicht erwärmt hier direkt eine flache wärmeabsorbierende Fläche, die Wärme gut leitet und mit Röhren durchzogen ist, in denen sich die Wärmeträgerflüssigkeit befindet.
Ein Röhrenkollektor besteht aus zwei konzentrisch ineinander gebauten Glasröhren. Zwischen beiden Röhren herrscht ein Vakuum – deshalb der Name; dieses Vakuum verringert Wärmeverluste. In der inneren Röhre befindet sich die Wärmeträgerflüssigkeit. Vakuum-Röhrenkollektoren haben einen höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren und sind somit sehr gut für die Heizungsunterstützung geeignet – sind aber auch teurer.
Pro Person kann mit einem Warmwasserbedarf von 50-80l gerechnet werden, das Speichervolumen liegt bei ca. 100l / Person; das ergibt eine Kollektorfläche von 1,5m²/Person. Eine vierköpfige Familie benötigt somit ca. 6,0m² Kollektorfläche und einen mind. 400l-Warmwasserspeicher. So kann eine Deckung des Warmwasserbedarfs über das Jahr gesehen von ca. 60% ermöglicht werden; einen guten Sommer kann man ohne Zusatzerwärmung des Brauchwassers überstehen.

Eine Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) wandelt Sonnenergie direkt in elektrischen Strom um. Das Kernstück einer Photovoltaik-Anlage bilden die Solarzellen, die zu Solarmodulen verbunden werden, hier wird Sonnenlicht in Gleichstrom umgewandelt. Gleichstrom kann mit üblichen Haushaltsgeräten nicht genutzt werden, weshalb ein Wechselrichter den Gleichstrom in den bei uns nutzbaren 230V/50Hz-Wechselstrom umwandelt. Bevor man in eine PV-Anlage investiert, sollte man überlegen, wozu man PV-Strom erzeugt. Es bieten sich zwei Optionen. Entweder sie bauen die Anlage, um möglichst viel des erzeugten Stroms ins Netz einzuspeisen. Für jede eingespeiste Kilowattstunde bekommt man Geld vom Staat, die so genannte Einspeisevergütung. Oder man nutzt den Strom selbst, wobei an sonnenreichen Tagen viel Strom produziert wird – und nachts überhaupt keiner. Die moderne Weiterentwicklung von Solarstrom-Akkus, sogenannten Speicherlösungen, führt heutzutage aber zu deutlich höherer Effizienz beim PV-Eigenverbrauch, ohne dabei überschüssigen Strom ungenutzt verpuffen zu lassen.

Sehr wichtig für den Sonnenenergieeintrag sind die örtlichen und klimatischen Bedingungen: Standort des Gebäudes (jährliche Sonnenscheindauer, Verschattung durch Bäume oder Gebäude), Himmelsrichtung der Dachflächen und Kollektorneigung (Dachneigung).






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