Hinweis
Im folgenden Fachartikel genannte Normen beziehen sich auf den Erstellungszeitraum des Berichtes (2007). Ggf. sind Normänderungen zu beachten!
Nutzung erneuerbarer Energien
Immer mehr Menschen überlegen, ob sie zur Beheizung ihres Gebäudes eine Anlage auf der Basis erneuerbarer Energien einsetzen. Folgende Systeme kommen derzeit in Frage:
- Heizkessel mit Biomassebrennstoffen
- Wärmepumpenanlage zur Nutzung von Umweltenergie
- Solarenergienutzung zur Heizung und Warmwasserbereitung
- Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung
Mit Hilfe thermischer Solaranlagen wird Sonnenstrahlungsenergie in Wärme umgewandelt und an einen Wärmeträger übertragen (aktive Solarenergienutzung im Gegensatz zur oben dargestellten passiven Nutzung). Im Gebäudebereich gibt es zwei Anwendungen:
- Heizungsunterstützung, indem die Solarenergie zusätzlich zu der mit einer anderen Anlage erzeugten Wärme genutzt wird und
- Erwärmung des Trinkwassers.
Das grundsätzliche Konzept einer solarthermischen Anlage lässt sich mit der Abbildung 2-40 beschreiben.
Für ein Umgebindehaus in der Größe eines Einfamilienhauses (3 bis 4 Personen) werden
ca. 5 bis 8 m² Kollektorfläche bei den am meisten verbreiteten Flachkollektoren benötigt. Der Pufferspeicher sollte ca. 200 bis 400 l Volumen haben. Soll die Anlage außerdem zur Heizungsunterstützung verwendet werden, muss die Kollektorfläche vergrößert werden. Allerdings kann ab einer bestimmten Kollektorgröße keine Erhöhung des Ertrages mehr erreicht werden.
Photovoltaik
Die Nutzung der solaren Strahlungsenergie zur direkten Umwandlung der Sonnenenergie in Strom geschieht über Photovoltaik (PV). Die Halbleiter-Solarzellen bestehen aus einer mit lichtempfindlichem Material überzogenen Kathode und einer Anode. Das auf die Kathode auftreffende Sonnenlicht setzt Elektronen frei, die von der positiv geladenen Anode angezogen werden. Der erzeugte Gleichstrom ist proportional zur Lichteinstrahlung. Es werden verschiedene Halbleitermaterialien, vorrangig Silizium, verwendet:
- Monokristalline Struktur (einheitliche orientierte Kristalle)
- Polykristalline Struktur (Viele Kristalle unterschiedlicher Orientierung)
- Amorphe Zellen (relativ dünne Schicht unregelmäßiger Anordnung)
- Dünnschichtzellen (Aufgedampfte Halbleiter verschiedener Zusammensetzung)
Eine kristalline Solarzelle liefert ca. 0,5 V. Durch Reihenschaltung wird die Spannung erhöht, Parallelschaltung erhöht den Strom. Der Gleichstrom kann direkt genutzt bzw. auch gespeichert werden, wird in Gebäuden aber sinnvoller Weise über Wechselrichter auf die Netzparameter des Wechselstromes angepasst. Die Leistung wird als Spitzenleistung an besonders sonnigen Tagen in kWp (Kilowattpeak) angegeben. Es ergeben sich folgende Wirkungsgrade:
- Monokristalline Module: ca. 14-20%
- polykristalline Module: 12-15%
- Amorphe Module: ca. 6-10%
- Dünnschicht-Module: ca. 4-8%
Die Einspeisevergütung bei Anlagen auf dem Dach bis 30 kW liegt 2007 bei 49,21 Cent/kWh (nach EEG, 5 % Minderung pro Jahr, Fassadenanlagen höhere Vergütung). Die Laufzeit wird von den Herstellern meist auf über 20 Jahre angegeben.