Solaranlagen
Seit jeher nutzen wir die Wärme der Sonne. Im Sommer erwärmt sie unsere Gebäude direkt, während wir im Winter
gespeicherte Sonnenenergie in Form von Holz, Kohle, Öl und Gas für unsere Gebäude- und Trinkwassererwärmung nutzen.
Zur Schonung der Brennstoffvorräte, die die Natur im Laufe von Jahrmillionen angesammelt hat, hat die
Heiztechnikbranche konsequente Wege beschritten, die einen verantwortungsvollen Umgang mit diesen Ressourcen ermöglichen.
Eine sinnvolle Ergänzung dieses Bestrebens stellt die direkte Nutzung der Sonnenenergie durch Kollektoren dar.
Durch technisch hochwertige Kollektoren und ein darauf abgestimmtes Gesamtsystem ist eine wirtschaftliche Nutzung
der Sonnenenergie heute keine Zukunftsvision mehr, sondern bereits im Alltag erprobte Realität. Berücksichtigt man
in Zukunft steigende Brennstoffpreise, so stellt sich die Investition in die Zukunft dar.
Nutzbare Energie
Im Jahresdurchschnitt werden in Deutschland ungefähr 1000 kWh/m2 eingestrahlt, was dem Energieinhalt von ca.
100 Litern Heizöl oder 100 m3 Erdgas entspricht.
Die durch einen Kollektor erzielbare Nutzenergie hängt von mehreren Faktoren ab. Wesentlichen Einfluss hat die
richtige Einschätzung des zu deckenden Verbrauchs und die darauf abgestimmte Größe der Anlage.
Auch die insgesamt zur Verfügung stehende Sonnenenergie ist von Bedeutung: Die verfügbare jährliche Einstrahlung
liegt je nach Stand- ort in Deutschland zwischen 900 und 1300 kWh/(m2*a) (Bild rechts).
Weiterhin spielen Kollektortyp sowie Kollektorneigung und -ausrichtung eine wesentliche Rolle.
Für einen wirtschaftlichen Betrieb der Solaranlage ist außerdem eine sorgfältige Dimensionierung
der Anlagenkomponenten erforderlich.
Richtig ausgelegte Sonnenkollektoranlagen mit aufeinander abgestimmten Systemkomponenten können ca.
50 bis 60 % des jährlichen Energiebedarfs für die Trinkwassererwärmung von Ein- und Zweifamilienwohnhäusern
bereitstellen. Im Sommer kann teilweise ganz auf Zusatzwärme verzichtet werden. In den übrigen Monaten wird die
solare Trinkwassererwärmung durch eine zweite unabhängige Wärmequelle ergänzt - in der Regel ein
Öl-/Gas-Niedertemperatur-Heizkessel oder besser noch, ein Brennwertkessel. Sonnenkollektoren eignen sich nicht
nur zur Trinkwassererwärmung, sondern auch zur Unterstützung der Wohnraumheizung.
Wärme von der Sonne
Ca. 1/3 des gesamten Endenergieverbrauches in Deutschland wird für die Beheizung von Gebäuden aufgewendet.
Energiesparende Bauweisen, vor allem aber sparsame Heizsysteme können diesen Verbrauch deutlich verringern
und damit zur Schonung der Ressourcen und zum Schutz der Erdatmosphäre beitragen.
Ein erhebliches Einsparpotential bietet die Trinkwassererwärmung. So stellen Sonnenkollektoren in
Verbindung mit einem zentralen Speicher-Wassererwärmer in unseren Breiten gerade in den Sommermonaten
die interessanteste Alternative zum Betrieb des Heizkessels dar.
Eingestrahlte Leistung
Die Sonnenstrahlung ist ein Energiestrom, der von der Sonne in alle Richtungen gleichmäßig ausgesandt
wird. Auf die äußere Erdatmosphäre trifft davon permanent eine Leistung von 1,36 kW/m2. Dieser Wert wird
als Solarkonstante bezeichnet.
Beim Durchdringen der Erdatmosphäre erfährt die Sonnenstrahlung durch Reflexion, Streuung und
Absorption an Staubpartikeln und Gasmolekülen eine Schwächung. Der Teil der Strahlung, der die Atmosphäre
ungehindert durchdringt, trifft direkt auf die Erdoberfläche; die sogenannte direkte Strahlung.
Der Teil der Sonnenstrahlung, der durch Staubpartikel und Gasmoleküle reflektiert bzw. absorbiert
und seinerseits wieder abgestrahlt wird, trifft ungerichtet auf die Erdoberfläche; die
sogenannte diffuse Strahlung.
Die Summe aus direkter und diffuser Sonnenstrahlung nennt man die sogenannte Globalstrahlung Eg.
Sie liegt unter optimalen Bedingungen (wolkenloser, klarer Himmel, Mittagszeit) bei max. 1000 W/m2.
Mit Sonnenkollektoren können, je nach Kollektortyp und Anlagendimensionierung, bis zu ca.
75% der Globalstrahlung genutzt werden.
Strom von der Sonne
Etwa ein Drittel des Primärenergieaufwandes fließt in Deutschland in die Stromversorgung.
Davon gehen rund zwei Drittel bei der Erzeugung des Stroms in den zentralen Kraftwerken und bei der
Verteilung über das Stromnetz verloren. Bei der Bereitstellung von elektrischer Energie entstehen in
der Regel hohe Umweltbelastungen. Es lohnt sich also ganz besonders, Strom durch erneuerbare Energien
wie Sonne, Wind, Wasserkraft und Biomasse zu erzeugen und die elektrische Energie verbrauchernah
und dezentral zu gewinnen. Die Photovoltaik also die Gewinnung elektrischen Stroms direkt aus Tageslicht
ist eine elegante und zuverlässige Möglichkeit. Solarstromanlagen erzeugen Energie tagsüber, also
genau dann, wenn ein hoher Bedarf besteht. Um in etwa die Strommenge zu produzieren, die dem mittleren
Jahresverbrauch eines Bundesbürgers entspricht, sind ca. 10 m2 Solarzellenfläche erforderlich.