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Sonnenkollektoren

Die täglich einstrahlende Menge an Sonnenenergie auf die Erde ist 5000 mal größer als der Bedarf an Energie weltweit. In den hiesigen Breitengraden gibt die Sonne ca. 1.500 bis 1.700 Stunden im Jahr als tatsächliche Dauer direkter Sonnenstrahlung ab. Dieser Wert liegt in Südeuropa gut 40% höher. Dabei ist die Behinderung durch Smog und Wolken nicht mit eingerechnet. Deshalb sollte die Möglichkeit genutzt werden, die Zeiten der Sonnenstrahlen als Solarenergie nutzbar zu machen. Dafür sind die Zeiten von April bis September am besten geeignet und geben durchschnittlich 4,5 kWh/m² am Tag. Nutzbar sind breits Mengen von 200 W/m². In brauchbare Wärme kann die einstrahlende Solarenergie direkt in thermische Solarsysteme umgesetzt werden, oder zur Erzeugung von Strom, die Photovoltaik.


Thermische Solaranlagen setzen sich zusammen aus einem Solarkollektor, der Kompaktinstallation (beinhaltet Umwälzpumpe, Ventile, Anzeigeinstrumente, Füllhähne) und dem Solarwarmwasserspeicher, betrieben durch einen weiteren Wärmeerzeuger mit Zusatzerwärmung.      Flachkollektoren und Vakuum-Röhrenkollektor sind die gängigsten Typen unter den  Kollektoren. Einfacher aufgebaut ist der Flachkollektor ist deshalb günstiger als ein Vakuum-Röhrenkollektor. Eine flache wärme absorbierende Fläche ist mit Röhren durchzogen, in denen sich Flüssigkeit als  Wärmeträger befindet, diese leitet die Wärme perfekt und wird durch das Sonnenlicht direkt erwärmt. Röhrenkollektoren dagegen sind zwei konzentrisch ineinander gebaute Glasröhren. Ein Vakuum herrscht zwischen beiden Röhren und der Verlust an Wärme wird verringert. Das Innere der Röhre enthält Wärmeträgerflüssigkeit. Vakuum-Röhrenkollektoren sind sehr gut zur Unterstützung von Heizungen geeignet, dadurch höher in den Kosten.

Der Bedarf an Warmwasser wird pro Person von 50-80 Liter berechnet, das Speichervolumen liegt pro Person bei ungefähr 100 Liter, das ergibt pro Person eine Kollektorfläche von 1,5m². Eine vierköpfige Familie benötigt damit ca. 6,0m² Kollektorfläche und einen Warmwasserspeicher von mindestens 400 Liter. So kann für ein Jahr der Bedarf an Warmwasser von ca. 60% gedeckt und ein guter Sommer ohne Zusatzerwärmung des Brauchwassers überstanden werden.

Die Sonnenenergie wird von der Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Das Kernstück sind die Solarzellen, die sich zu Solarmodulen verbinden, und  Sonnenlicht wird in Gleichstrom umgewandelt. Übliche Haushaltsgeräte können mit Gleichstrom nicht betrieben werden, deshalb wandelt ein Wechselrichter den Gleichstrom in nutzbaren 230V/50Hz-Wechselstrom um. Vor einer Investition eine PV-Anlage, sollte überlegt werden, wofür   PV-Strom erzeugt werden soll. Dafür bieten sich zwei Optionen an:

  • Eine Anlage, damit soviel wie möglich erzeugter Strom in das Netz eingespeist wird und der Staat bezahlt Geld für jede eingespeiste Kilowattstunde als Einspeisevergütung.
  • Den Strom selbst nutzen und an sonnenreichen Tagen viel Strom produzieren – und nachts überhaupt nicht. 

Die moderne Weiterentwicklung der Akkus für Solarstrom als Speicherlösungen, führt zu einer deutlich höherer Effizienz beim PV-Eigenverbrauch und der überschüssige Strom bleibt nicht ungenutzt.

Für den Sonnenenergieeintrag sind klimatische und örtliche Bedingungen wichtig: Standort des Gebäudes, jährliche Sonnenscheinstunden, Verschattung durch Gebäude oder Bäume und die   Richtung der Dachflächen und Dachneigung.



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