Solarenergie
SOLARENERGIE
Eine Energieform, die kostenlos in ganz Deutschland genutzt werden kann, aber regional in unterschiedlicher Dauer und Leistung zur Verfügung steht.
Sie unterscheidet sich nach Solarthermie, der Nutzung von Sonnenkollektoren zur Wärmeerzeugung, und der Photovoltaik , der Umwandlung von Sonnenenergie in Elektroenergie.
Eine weitere gute Nutzung zur Energieeffizienz ist die „Solarthermie“ – kostenfreie Wärme von der Sonne. Hier kommen Sonnenkollektoren, wie Wannenkollektor, Rahmenkollektor und Fassadenkollektor zum Einsatz. Die Absorber sind hochselektiv beschichtete Kupfervollflächenabsorber mit Absorberrohre / Absorberblech – ultraschall verzinkt, die erkennbar an den auf der Vorderseite des Absorbers sichtbaren Schweißnähten und dem profiliertem Absorber sind. Sie bilden in Verbindung mit dem Solarspeicher, Solarregler und Sicherheitseinrichtungen einen Solarkreislauf zur effektiven Nutzung der solaren Einstrahlung. Wichtig für die Auslegung sind:
- der "Solare Deckungsgrad“ =Division: dem Speicher vom Solarsystem zugeführte Energie durch die Summe der dem Speicher zugeführten Energie,
- der „System – Nutzungsgrad“ =Division: vom Solarsystem in den Speicher zugeführte Energie durch die auf Kollektor eingestrahlte Energie,
- der „Solaren Gesamtnutzungsgrad“ am gesamten Gebäudewärmebedarf =Division: Solare Nutzenergie durch Summe Energiebedarf (Heizung + WW + Verluste) und
- der „Jährliche solare Ertrag“.
Grober Richtwert: Gefälle von Süden nach Norden und von Osten nach Westen.
Der „Anlagenertrag“ wird in Abhängigkeit von Ausrichtung und Aufstellwinkel erzielt. Optimal erreicht man einen Anlagenertrag bei einem Aufstellwinkel von ca. 30° in Richtung Süd – Anlagenertrag bei ca. 100%; zwischen ca. 5° und 45° und von Süden aus und Abweichung ca. 50° nach Ost oder West, - Anlagenertrag noch bei ca. 95%; Auslegung von Kleinanlagen zur Trinkwassererwärmung - Gesamtdeckungsbeitrag zwischen 40% und 60% (100% im Sommer) bei Vermeidung von Über-/ oder Unterdimensionierung.
Als Planungsgrundsatz für Solaranlagensysteme gilt die Abstimmung der Fläche des Kollektorfeldes zur Speichergröße. Das ist unbedingt wichtig, da sonst bei Überdimen-sionierung (zu große Kollektorfläche u. zu kleiner Speicher) ein häufiger Anlagenstillstand und bei Unterdimensionierung (zu kleine Kollektorfläche u. zu großer Speicher) keine volle Speicherbeladung die Folge ist.
Eine überschlägige Auslegung erfolgt bei einer kleine Anlagen bis max. 15m² Kollektorfläche, beim Einsatz im Ein- und Zweifamilienhausbereich, bei max. Südabweichung der Kollektorfläche 10° bis 15°, einem optimaler Kollektorneigungswinkel 40° bis 45° und einem mittleren Warmwasserverbrauch 50 Liter bei 45°C pro Person und Tag (entspricht ca. 35 Liter bei 60°C).
Als Daumenregel gilt: Bei Kollektorfläche 1 – 1,3m²/Person und einem Speichervolumen 80 bis 100l/Person --> Kollektorleistung ca. 60 – 80l/m²!
Die relevante Grundlage für die Speicherdimensionierung ist durch Erfassung bekannt und wird durch die Ermittlung mit Anzahl der Personen und den durchschnittlichen Verbrauchswerten bestimmt. Der durchschnittliche Warmwasserbedarf liegt für folgende Bereiche vor:
Niedrig = 30 Liter pro Tag + Person
Mittel = 50 Liter pro Tag + Person
Hoch = 80 Liter pro Tag + Person
Bei der Auslegung von kleinen Trinkwasseranlagen wird das Warmwasserspeichervolumen üblicherweise auf den 1,5 bis 2–fachen WW – Tagesbedarf ausgelegt, um 1 bis 2 Schlechtwettertage zu überbrücken und um den solaren Ertrag zu erhöhen. Dazu werden von verschiedenen Herstellern Paketlösungen – Solarpakete angeboten. Bei der Auslegung von Kleinanlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung ist folgendes, wie der Gesamtdeckungsbeitrag zwischen 15 und 30%, die Vermeidung von Über- bzw. Unterdimensionierung, die Abhängigkeiten u.a. von Dämmstandard des Gebäudes und damit Gebäudeenergiebedarf, dem Heizsystem, insbesondere der Systemtemperatur und der Prüfung der Auslegung mit Computersimulation von Bedeutung.
Als Daumenregel gilt für die Kollektorfläche: - 0,6 bis 0,9m² koll/(MWh/a)-Jahresenergiebedarf für Trinkwasser und Heizung - und für das Speichervolumen - 60 bis 90 l/m²koll (Trinkwasser + Puffer).
(Quelle: Rehau)
Die Photovoltaik, als Anlage für die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in Elektroenergie im Bereich der kostenfreien Sonnenenergienutzung, ist eine weitere gute Maßnahme zur Energieeffizienz für die Gegenwart und für die Zukunft.
Auf dem Weltmarkt ist die Entwicklung des Photovoltaikmarktes rasant fortgeschritten.
Im Jahr 2013 Erreichte die Installierte Photovoltaikleistung ca. 219 MWp/a
Die Vorteile sind: kein Brennstoffverbrauch; hohe Umweltfreundlichkeit; ist verschleißfrei; ist wartungsarm; es wird eine hochwertige Energie erzeugt; bereits eine Dachfläche von 10m² pro Person reicht aus, um seinen gesamten Strombedarf über die Sonne zu decken; ist gut integrierbar; ist unabhängig von der Infrastruktur am Einsatzort; ist sehr umweltfreundlich, da keine Abgase entstehen; arbeitet leise; hat eine hohe Lebensdauer; Sonnenenergie steht unbegrenzt zur Verfügung; die Stromerzeugung erfolgt vor Ort, dezentral, es erfordert weniger Überlandleitungen und man bekommt hohe Subventionen.
Als Nachteile lassen sich der hohe Anschaffungspreis, die Abhängigkeit der Stromerzeugung von der Witterung und der Tageszeit, von der örtlichen Lage und dem Leistungsbedarf, der große Flächen bei hohen Bedarf erfordert, den Vorteilen entgegenstellen.
Die Solarzellentypen unterscheiden sich in „Monokristalline Silizium-Solarzellen“, mit einem Wirkungsgrad von 16% -21%, in „Multikristalline Silizium-Solarzellen“, mit einem Wirkungs-grad von 14% - 18%, und in „Dünnschichtsolarzellen“, die sich wiederum in „Amorphe Silizium-Solarzellen, mit einem Wirkungsgrad von 7% - 8%, und in die CIS, CdTe, CulmSe2 -Solarzellen, mit einem Wirkungsgrad von 7% - 12% unterscheiden.
Die Photovoltaik – Module werden mit Einfachverglasung und Doppelverglasung hergestellt.
Die Solarstromanlage benötigt bis zur Einspeisung in das Netz, ausgehend von dem Solargenerator, den zusammengeschalteten Solarmodulen, nur noch einen Wechselrichter unter dem Dach und einen Einspeisezähler in das Netz im Hausanschlusskasten, die über ein fachgerecht installiertes Elektrokabel verbunden sind.
(Quelle: Rehau)