Solaranlage
Solaranlage - Photovoltaikanlage
Es gibt viele Gründe, den Einbau einer Solaranlage zu erwägen und sich gut darüber zu informieren. Die Klimadebatte wird mit einer Intensität geführt wie nie zuvor, weil sich inzwischen fast alle Wissenschaftler einig sind, dass eine globale Erwärmung stattfindet und zumindest teilweise auch durch den Menschen verursacht wird. Gestritten wird hauptsächlich noch über das Tempo und Ausmaß der Katastrophe, die in absehbarer Zeit über den Menschen hereinbrechen wird, wenn nicht bald ein Umdenken einsetzt. Die Klimafrage ist immer auch eine Energiefrage, weil durch Herstellung von Energie das weitaus meiste Kohlenstoffdioxid produziert wird. Erneuerbare Energien, die etwa die Kraft des Windes oder eben der Sonne nutzen, sind die beste Alternative zu herkömmlichen Kraftwerken, da es sich um "saubere" Energie handelt, d.h. ohne Schadstoffausstoß und Kohlendioxidproduktion.
Ein weiterer, ebenso wichtiger, Faktor ist die dauerhafte Verfügbarkeit der Energiequellen. Kohle, Öl, Gas und auch Uran sind Rohstoffe, die nur in begrenztem Maße vorhanden sind. Darauf basierende Kraftwerke sind nur noch für eine begrenzte Zeit nutzbar, vor allem angesichts des rasant steigenden Energiebedarfs. Auch wenn die Rohstoffe vermutlich nicht zu unseren Lebzeiten zur Neige gehen werden, bekommen wir die Auswirkungen der Rohstoffknappheit bereits jetzt zu spüren. Hohe Nachfrage bei knappem Angebot erzeugt hohe Preise. Diese Grundregel der Wirtschaft bestätigt sich bei den Preisen der Rohstoffe, die durch steigende Strompreise an die Kunden weitergegeben werden. Es ist also sowohl aus ökologischer als auch ökonomischer Sicht sinnvoll, auf Solaranlagen zu setzen. So kann auch im privaten Bereich jeder etwas für die Umwelt tun und gleichzeitig Geld sparen.
Natürlich sind dafür einige Voraussetzungen zu erfüllen und Entscheidungen zu treffen. Außerdem muss zunächst einmal Geld in die Anlage investiert werden, kurzfristig Geld zu sparen ist dadurch nicht möglich. Die Solaranlage rentiert sich erst nach einiger Zeit, abhängig natürlich von dem gezahlten Preis und dem Betrag, den man pro Monat oder Jahr dadurch sparen kann. Alle Solaranlagen wandeln Sonnenenergie in eine andere Energieform um. Im privaten Bereich sind zwei Arten von Solaranlagen zu unterscheiden: Thermische Solaranlagen und Photovoltaikanlagen.
Solaranlage
Thermische Solaranlagen wandeln die Sonnenenergie, wie aus dem Namen bereits ersichtlich, in Wärmeenergie um. Diese kann genutzt werden, um Wasser etwa für die Dusche oder Badewanne zu erwärmen, oder um die Heizung damit zu betreiben. Eine thermische Solaranlage besteht aus einem Kollektor, der auf dem Dach angebracht wird, einer Wärmepumpe, einem Wärmeaustauscher und einem Speicher. In dem Kollektor befindet sich eine Flüssigkeit, die durch die einfallenden Sonnenstrahlen erhitzt wird. Dieses Phänomen kennt man im Alltag beispielsweise von einem Gartenschlauch, der in der Sonne liegt. Das austretende Wasser kann an einem Sommertag durchaus recht heiß werden. Der Kollektor funktioniert ähnlich, durch die verwendeten Materialien ist die Effizienz aber natürlich deutlich höher.
Die Oberfläche der Kollektoren ist üblicherweise schwarz, da dadurch am meisten Energie aufgenommen wird. Die Flüssigkeit nimmt die Wärme auf und transportiert sie, da die Wärme vom Dach in einen Speicher geleitet werden muss. Dazu werden Rohre verlegt, durch die sich die Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe im Kreis bewegt. Ein Teil des Kreislaufs ist ein Wärmetauscher, der sich im Speicher befindet und mit dessen Hilfe die Wärme an das umgebende Medium, in diesem Fall normalerweise Wasser, abgegeben wird. Der Speicher sorgt dafür, dass die Wärme im Wasser bleibt und so wenig wie möglich an die Umgebung abgegeben wird. Das Wasser kann nun verwendet werden, sofern die Temperatur ausreicht. Ansonsten wird die Temperatur durch einen Heizkessel weiter erhöht, der über einen zweiten Wärmetauscher an den Speicher angeschlossen wird. Durch die Solaranlage kann zumindest im Sommer zeitweise ganz auf die Nachheizung verzichtet werden, wodurch viel Strom gespart werden kann.
Durch die hohen Anschaffungskosten ist die Anlage dennoch nur bedingt rentabel. Die Kosten sind abhängig davon, wie die baulichen Gegebenheiten aussehen, welcher Deckungsgrad erreicht werden soll und wie die Anlage im einzelnen aussieht, d.h. welche Variante der Bauteile verwendet wird. Bei einem Neubau ist die Monatage einer Solaranlage einfacher, weil sie direkt in die Planung des Hauses einbezogen werden kann. Dies betrifft z.B. den Neigungswinkel des Daches, den optimalen Verlauf der Leitungen und den Platz für den Speicher. Bei der Nachrüstung eines Altbaus muss die Anlage den Gegebenheiten angepasst werden, dies ist aber fast immer möglich. Bei einem nicht optimalen Neigungswinkel ist zum Erreichen des gleichen Deckungsgrades eine größere Fläche von Kollektoren notwendig. Die Leitungen können meist durch einen nicht genutzten Schornstein oder das Treppenhaus gelegt werden. Ist nicht genug Platz für einen großen Speicher vorhanden, können auch zwei kleine Speicher genutzt werden. Dies kann manchmal sogar günstiger sein.
Die Planung einer Anlage bzw. die Berechnung der Solaranlage sollte durch eine entsprechende Firma erfolgen, da es für eine Privatperson schwierig ist, alle Einzelheiten richtig einzuschätzen. Dennoch sollte sich jeder Interessent vor der Planung informieren, welche Möglichkeiten es gibt, welche Vor- und Nachteile die einzelnen Varianten haben und welche den eigenen Ansprüchen am besten gerecht werden. So ist zum Beispiel zu entscheiden, ob die Kollektoren auf dem Dach, im Dach oder an der Fassade befestigt werden soll. Die Befestigung auf dem Dach ist am einfachsten. Optisch attraktiver, aber wesentlich teurer ist die Befestigung im Dach, bei der die Dachziegel auf der entsprechenden Fläche durch Sonnenkollektoren ersetzt werden. Eine Anbringung an der Fassade ist nur sinnvoll, wenn das Dach nicht genutzt werden kann.
Beim Speicher stellt sich die Frage, ob ein oder mehrere Speicher verwendet werden sollen, ob es sich um einen Schichtspeicher handeln sollte, ob der Wärmetauscher intern oder extern angebracht werden sollte oder ob ein Kombispeicher benötigt wird. Die meisten dieser Entscheidungen beruhen im Grunde darauf, ob der Preis oder die Effizienz des Systems den Ausschlag geben soll. Mehr Effizienz bedeutet im Normalfall höhere Anschaffungskosten, aber auch mehr Einsparpotential. Die Entscheidung hängt also davon ab, wieviel Geld vorhanden ist und wie hoch der Verbrauch ist. Je höher der Verbrauch, desto stärker kann von der Anlage profitiert werden. Vor der Planung sollte daher auf jeden Fall der Warmwasserverbrauch ermittelt werden. Soll mit der Solaranlage auch geheizt werden, muss auf jeden Fall ein Kombispeicher angeschafft werden. Der Deckungsgrad des Verbrauchs an Wärmeenergie beträgt (in Europa) je nach Effizienz des Systems normalerweise zwischen dreißig und fünfzig Prozent.
Photovoltaik
Photovoltaikanlagen erzeugen keine Wärme, sondern wandeln das Sonnenlicht direkt in Strom um (Solar Energie). Die Umwandlung erfolgt in Solarzellen, von dort aus wird der produzierte Gleichstrom normalerweise entweder in einen Speicher geleitet oder in Wechselstrom umgewandelt und ins Stromnetz eingespeist. Der Wirkungsgrad von Solarzellen beträgt acht bis sechzehn Prozent, d.h. acht bis sechzehn Prozent der im Sonnenlicht vorhandenen Energie wird in Strom umgewandelt. Die Menge des produzierten Stroms ist abhängig von der Anzahl der montierten Solarzellen. Die Solarzellen benötigen natürlich Sonnenlicht, funktionieren aber grundsätzlich auch bei bedeckten Himmel, wobei die Energiemenge allerdings deutlich geringer ist.
Für eine optimale Nutzung der Sonnenenergie sollten die Solarzellen im Süden angebracht werden und einen Neigungswinkel von ungefähr dreißig Grad haben, damit die Sonnenstrahlen in einem Winkel von neunzig Grad auftreffen. Bei einem abweichendem Winkel ist der Wirkungsgrad geringer, aber meist immer noch ausreichend. Es ist jedoch darauf zu achten, dass kein Schatten, etwa durch Bäume, auf die Solarzellen fällt und sie nicht zu sehr verschmutzen, da ansonsten der Wirkungsgrad erheblich sinkt. Besonders gravierend wirkt sich dies aus, wenn die Solarzellen in Reihe geschaltet sind und die eingespeiste Strommenge sich nach der schwächsten Zelle richtet. Dies kann aber durch eine Bypassschaltung verhindert werden, bei der ausgefallene Zellen übersprungen werden.
Für die Stromgewinnung werden mehrere Solarzellen zu einem Solarmodul zusammengefasst, d.h. sie sind wetterfest beschichtet und zusammen in Glas oder Kunststoff eingefasst. Für eine Photovoltaikanlage werden normalerweise mehrere Module zusammen geschaltet, wobei die Module die gleiche Bauart haben sollten, um optimal zusammen zu arbeiten. Alle Module zusammen werden als "Solargenerator" bezeichnet. Dieser Solargenerator wird normalerweise auf dem Dach angebracht. Wie bei der thermischen Solaranlage ist eine Montage auf dem Dach und im Dach möglich!
Die Vor- und Nachteile sind ebenfalls ähnlich, leichte Montage gegenüber besserer Optik, aber höheren Kosten. Zusätzlich kommt bei Photovoltaikanlagen ins Spiel, dass die Solarzellen gekühlt werden sollten, da sich durch die Erwärmung die Leistung verringert. Die Kühlung zu gewährleisten, ist bei der Auf-Dach-Montage einfacher. Es gibt prinzipiell die Möglichkeit, die Solarzellen auch auf dem Boden, auf Flachdächern oder an der Fassade anzubringen, dies ist aber teurer und teilweise auch weniger effizient.
Die eigene Nutzung des Stroms, die so genannte Inselanlage, eignet sich eigentlich nur für Orte, die keinen Zugang zu einem Stromnetz haben, wie Berghütten oder Boote. Der produzierte Strom wird hier direkt verbraucht oder in einem Akku gespeichert.
Standard für Photovoltaikanlagen bei Privathaushalten sind dagegen netzgekoppelte Anlagen. Dabei wird der produzierte Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Für diesen Strom erhält man eine Vergütung. Die Ersparnis resultiert daraus, dass die Vergütung für den eingespeisten Strom deutlich höher liegt, als für den selbst bezogenen Strom, d.h. man erhält mehr Stromkosten zurück, als man verbraucht.
Grundsätzlich gilt: Je größer die Fläche, die der Solargenerator bedeckt, desto größer die Leistung, die produziert wird und desto mehr Geld bekommt man für seinen Strom. Die Größe der Fläche hängt aber zum einen von der zur Verfügung stehenden Fläche ab und zum anderen von den vorhandenen Geldmitteln, da die Solarmodule nicht billig sind. Neben dem Solargenerator benötigt man einen Generatoranschlusskasten, in den alle Module münden. Ein Wechselrichter wird benötigt, um den produzierten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, weil im öffentlichen Stromnetz Wechselstrom herrscht. Zudem braucht man einen Einspeisezähler, der anzeigt, wieviel Strom die Anlage in das öffentliche Netz eingespeist hat und damit die Berechnungsgrundlage für die Vergütung bildet.
Wer über die entsprechenden Möglichkeiten verfügt, sollte auf jeden Fall darüber nachdenken, sich eine Solaranlage anzuschaffen. Bei der derzeitig abzusehenden Entwicklung auf dem Energiemarkt wird die Attraktivität von Solaranlagen in Zukunft eher noch steigen. Und auch unter den derzeitigen Bedingungen kann sich eine Anschaffung durchaus lohnen - nicht nur finanziell, sondern auch für die Umwelt. Solar Energie ist absolut sauber und umweltneutral.
