Für Alle, denen die Beschreibungen auf den Technik-Seiten nichts sagen, oder sich noch nie mit Solarenergie befasst haben, möchte ich die Sache in möglichst einfachen Worten erklären.

 

Als Photovoltaik (PV) bezeichnet man die direkte Umwandlung von Licht in Strom. Eine Solarzelle kann bis zu 20% des einfallenden Sonnenlichtes in Strom umwandeln. Aus einzelnen Zellen werden sogenannte PV-Module gefertigt, aus denen man dann eine PV-Anlage zusammenstellen kann. So eine Anlage kann etwa 10 bis 15% des einfallenden Lichtes in den in unseren Haushalten üblichen Wechselstrom umwandeln. Eine gut geplante Anlage kann im Jahr etwa 150 kWh Strom je m² Fläche in das Stromnetzt einspeisen. Ab etwa 100 kWh Ertrag je m² kann so eine Anlage wirtschaftlich betrieben werden. Lage, Neigung und Ausrichtung sind dabei entscheidende Faktoren.

Für die Stromerzeugung gibt es verschiedene Techniken, wobei die kristalline Technik den höchsten Ertrag je m² bringt. Neben der schon lange bewährten kristallinen Technik, also der Umwandlung von Licht in Strom in Siliziumzellen, gibt es noch verschiedenen andere Technologien. Dünnschichtmodule sind preiswerter aber auch weniger leistungsfähig, und eignen sich für größere Flächen.

Der Gleich-Strom der durch die PV-Module erzeugt wird muss in einem sogenannten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden und wird über einen Stromzähler ins öffentliche Netzt eingespeist. Der Strom, der auf dem Dach eines Wohnhauses erzeugt wird, wird in unmittelbarer Nachbarschaft wieder verbraucht, und hat dadurch nur kurze Wege. Es entstehen also kaum Leitungsverluste wodurch sich die Stromproduktion im weit entfernten Kraftwerk nicht nur um die kWh verringern die die PV-Anlage erzeugt, sondern auch noch um die kWh die im Stromnetz ohne diese PV-Anlage beim Transport verloren gehen.

 

Eine thermische Solaranlage erzeugt Wärme.

 

Der Wirkungsgrad ist bei direkter Sonneneinstrahlung höher als bei PV und liegt bei etwa 80%. Der Gesamtwirkungsgrad liegt aber trotzdem nur doppelt so hoch wie bei PV, kann aber bei schlechter Planung sogar unter dem Wirkungsgrad einer PV-Anlage liegen.

 

Sogenannte Flachkollektoren bestehen aus einem Kupfer- oder Aluminiumblech hinter einer Glasscheibe. Das Blech ist mit einer Kupferleitung verlötet oder verschweißt, und duch diese Leitung fließt in der Regel ein Glycolgemisch ähnlich dem Kühlwasser in einem PKW-Kühler. Dieses Gemisch verhindert im Winter das Einfrieren der Anlage.

 

Röhrenkollektoren gibt es in unterschiedlicher Bauweise. Das Prinzip ist aber bei allen gleich. In einer Glasröhre die ein Vakuum enthält wird ein Wärmeträger erhitzt. Das Vakuum isoliert diesen Wärmeträger, so dass keine Wärme entweichen kann.

 

Sogenannte Heat-Pipes enthalten eine Flüssigkeit, die in einem geschlossenen System durch die Sonneneinstrahlung verdampft. Der Dampf steigt nach oben, gibt in einem Sammler die Wärme ab, kondensiert und fließt wieder nach unten, wo die Sonnenenergie die Flüssigkeit wieder verdampft. Der Sammler enthält wie bei den Flachkollektoren auch eine frostsichere Solarflüssigkeit.

 

Direkt durchströmte Röhrenkollektoren nutzen nur das Vakuum als Isolierung, während durch die Röhren die Solarflüssigkeit zirkuliert.

 

Welche Systeme nun besser sind, darüber streiten die Experten, lassen wir sie steiten.

 

Es gibt auch Systeme die nur Wasser anstatt Glykolmischungen verwenden. Bei diesen Systemen werden die Kollektoren bei Frostgefahr entleert.

 

Ein großer Unterschied bei Flach- und Röhrenkollektoren entsteht durch die nutzbare Fläche. Während der Flachkolektor auf fast der gesamten Fläche die Sonnenenergie einsammelt, nutzt der Röhrenkollektor nur einen kleinen Teil dieser Fläche. Deshalb spricht man bei den technischen Daten von Bruttofläche und Absorberfläche. Die Bruttofläche beschreibt die Gesamtfläche die der Kollektor belegt, und die Absorberfläche ist die Fläche, auf der die Sonneneinstarahlung tatsächlich genutzt wird.

 

Egal wie nun die Wärme auf dem Dach erzeugt wird, die erwärmte Solarflüssigkeit wird zu einem Pufferspeicher gepumpt.

Und hier gibt es nun eine riesige Auswahl von Systemen, bei dem natürlich jedes das Beste ist, wenn man den Herstellern Glauben schenken will.

Schichtleitbleche, Schichttrennbleche, Schichtladesysteme, innenliegende Wärmetauscher, externe Wärmetauscher, Frischasserwärmetauscher, Frischwasserinnenspeicher, Frischwassermodule, Kombispeicher, Schichtenspeicher ...

und was sich die Werbetexter sonst noch so alles haben einfallen lassen.

Eigentlich ist aber alles ganz einfach, denn die Physik lässt sich nicht überlisten. Warmes Wasser ist leichter als kaltes, und deshalb wird in einem Wasserbehälter, egal wie viel Schichtleitbleche er auch enthalten mag oder nicht, das warme Wasser oben bleiben und das kalte unten. Wenn man dieses Wasser dann mit einer Pumpe kräfig durcheinandermischt, werden auch 50 Leitbleche nicht verhindern können, dass zum Schluss das Wasser überall gleich warm ist.

Auch ich hatte zu Beginn meiner Planung Zweifel daran, ob mein System, das denkbar einfach funktioniert wirklich dazu in der Lage ist Vermischungen von warmem und kaltem Wasser zu verhindern. Aber dieses nur auf der Physik beruhende System funktioniert hervorragend. Ohne Mischer, ohne elektrisch gesteuerte Ventile, ohne Schichtleitbleche und mur mit ein paar simplen Rohren wird das durch die Solaranlage erwärmte Wasser perfekt im Speicher eingelagert. Ist der Speicher nach mehreren sonnigen Tagen von unten bis oben auf 70 Grad erwärmt, hat sich oben im Speicher auch nach mehreren wolkenverhangenen Tagen das Wasser nur minimal abegkühlt, während die Temparatur unten durch den Warmwasserverbrauch auf 25 Grad zueückgegangen ist. Scheint dann wieder ein bischen die Sonne, bleibt das heiße Wasser oben auf Temperatur, während unten das abgekühlte Wasser wieder aufgewärmt wird. Die Diagramme zeigen dies deutlich.

Man braucht also diese teuren Speicher gar nicht, man braucht nur einen guten Plan.

Und man sollte unbedingt beachten, dass hohe Temperaturen auch hohe Verluste bedeuten. Eine Heizungsunterstützung ist bei einer Heizungsanlage, die Rücklauftemperaturen von über 50°C hat nicht sinnvoll. Bei frostigen Temperaturen im Winter kann man bei diesen Temperaturen kaum Erträge vom Dach holen. Hier muss man also zunächst einmal überlegen, wie man die Systemtemperaturen senken kann. Voraussetzungen dazu sind eine gute Wärmedämmung des Hauses, und großflächige Heizkörper oder am besten Wand- und Fußbodenheizung.

 

Weiter oben wurde bei der PV-Anlage der Begriff Neigung und Ausrichtung erwähnt.

Eine PV Anlage bringt bei etwa 30 Grad Neigung (das ist die Dachschräge, also die Neigung des Daches gegenüber dem Erdboden - 0 Grad = flach, 90 Grad = senkrecht) in Deutschland den optimale Ertrag. Im Norden darf es auch etwas steiler sein.

Die Ausrichtung der Module nach Süden ist optimal, und je stärker die Abweichung nach West oder Ost geht, desto geringer werden die Erträge.

 

Das gilt im Prinzip auch für eine thermische Anlage. Aber nur dann, wenn sie sehr klein ist, und nur warmes Trinkwasser erzeugen soll.

Will man mit größeren Flächen auch die Heizung unterstützen, ist eine Neigung von 50 bis 60 Grad zu empfehlen.

Die steilere Aufstellung der Kollektoren sorgt dafür, dass die Sonne im Winter annähernd im 90 Grad Winkel auf die Kollektoren trifft. So wird also die Sonnenenergie im Winter wo die meiste Energie gebraucht wird optimal genutzt. Im Sommer dagegen wird die Sonne nur sehr schlecht genutzt. Diese Strategie ist aber bei großen Flächen sehr sinnvoll, denn im Sommer braucht man nur warmes Wasser zum Duschen, und eine 10 oder 20 m² große Anlage mit nur 30 Grad Neigung kann im Sommer an einem Tag den Bedarf einer ganzen Woche decken. Bei einer Speicherkapazität von 100 Liter je m² sind die Speicher dann nach spätestens 3 Sonnentagen auf 100°C. Bei 50 oder 60 Grad Neigung kommt wesentlich weniger Energie vom Dach, und die Anlage produziert weniger Überschuss.

Bei 30 Grad Neigung ist dagegen im Winter nur sehr wenig Ertrag zu erzielen.

Dies ist eine mit page4 erstellte kostenlose Webseite. Gestalte deine Eigene auf www.page4.com