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Nutzungsformen der Solarenergie

Lohnt die Investition in eine private Solaranlage? Die Kürzung bei der Solarförderung im Juli 2010 hat viele Hausbesitzer verunsichert. Wenn dann allerdings 74 Gasversorger Preiserhöhungen von bis zu 19 Prozent ankündigen, wird deutlich, dass die private Energiegewinnung attraktiv bleibt. Denn: Gefördert wird ja immer noch, nur nicht mehr ganz so kräftig wie bisher. Hier der Einstieg in das Einmaleins der Solarenergie.

Solaranlagen für das Eigenheim

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Was uns die Sonne kostenlos zur Verfügung stellt, sind Licht und Wärme. Beides kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden.

Solarthermie-Kollektoren sammeln die Sonnenwärme ein um Warmwasser bereitzustellen, während Photovoltaik-Anlagen das Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln. Hinter beiden Nutzungsformen steht eine jeweils andere Technologie, was eine Kombination der Techniken allerdings nicht weiter behindert. Vorteilhaft sind Lagen mit südlicher, der Sonne zugewandter Ausrichtung. Verschattung wirkt sich in jedem Fall negativ auf den Ertrag aus.

Solarthermie – Thermalbad mit Sonnenwärme

Die einfachste Nutzungsform der Solarthermie kann man in tropischen Ländern beobachten. Dort werden schlicht und einfach schwarze Plastiktanks auf dem Dach montiert, in denen sich das Brauchwasser direkt erwärmt. In unseren Breiten braucht es hingegen eine etwas ausgeklügeltere Technik und so kommen hierzulande überwiegend Flachkollektoren zum Einsatz.

Darin befinden sich feine Glasröhren, die mit einem Gemisch aus Wasser und Alkanol (Frostschutz) gefüllt sind. Bei direkter Sonneneinstrahlung erhitzt sich dieses Kollektorwasser auf bis zu 80 Grad Celsius und wird dann in einen Wärmetauscher geleitet. Hier fließt es durch eine Spirale, wobei es seine Wärme an das im Warmwassertank enthaltene Brauchwasser abgibt. Anschließend wird es wieder in die Kollektoren gepumpt.

Damit auch an dunklen Wintertagen warm gebadet werden kann, wird die Solarthermieanlage an einen Brennwertkessel gekoppelt. Dieser springt an, sobald eine eingestellte Mindesttemperatur unterschritten wird.   
Ein Vier-Personenhaushalt benötigt für die Gewinnung von Heizwärme sowie Warmwasser je nach Wohnfläche und Standort der Anlage zwischen 15 und 20 Quadratmetern Kollektorfläche. Für die reine Brauchwasser-Erwärmung sind fünf bis acht Quadratmeter ausreichend.

Photovoltaik – Aus Licht mach Volt

Solarzellen bestehen aus sich gegenüberliegenden, negativ und positiv geladenen Silizium-Halbleiterschichten. Im Spannungsfeld zwischen den unterschiedlich geladenen Schichten befindet sich die sogenannte Raumladungszone. Dringt Licht in die Raumladungszone, geraten die in den Halbleitern sitzenden Elektronen in Bewegung. Wird jetzt ein Verbraucher angeschlossen, fließt Strom.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass Photovoltaik-Anlagen Gleichstrom bereitstellen, während das öffentliche Netz mit Wechselstrom arbeitet. Aus diesem Grund sind der Einspeisung in das heimische oder öffentliche Stromnetz noch weitere Geräte vorgeschaltet.

Der Lasttrennschalter kann die Solarmodule vom Netz trennen und der darauf folgenden Wechselrichter macht den Solarstrom netzkompatibel. Um die in das öffentliche Netz eingespeiste Strommenge zu ermitteln, wird außerdem noch ein zusätzlicher Stromzähler benötigt.

Zur Minimierung von Umwandlungsverlusten sollte man besonders im Bezug auf den Wechselrichter auf die Effizienz achten. Gute Wechselrichter erreichen inzwischen Wirkungsgrade von bis zu 96 Prozent.

Zelltypen

Der am häufigsten in Solarmodulen verwendete Zelltyp sind polykristalline Zellen mit Wirkungsgraden zwischen 12 und 14 Prozent. Daneben gibt es noch monokristalline sowie Dünnschichtzellen. Monokristalline Zellen sind zwar teurer als polykristalline, erreichen dafür aber Wirkungsgrade zwischen 13 und 19 Prozent.

Dünnschichtzellen haben mit fünf bis 11 Prozent die schlechtesten Wirkungsgrade, können standortabhängig allerdings Vorteile bieten.
So liefern sie auch bei diffusem Licht immer noch eine gute Energieausbeute und sind weniger empfindlich gegenüber Verschattung. Außerdem lassen sie sich vielseitig in andere Materialien integrieren. Als „Meterware“ gelieferte Solarmatten etwa müssen nur noch aufgeklebt werden und eignen sich für fast alle Flach- und Leichtdächer.

Investitionskosten

Der Systempreis für eine Photovoltaik-Anlage mit einer Nennleistung von zwei Kilowatt liegt momentan bei etwa 6000 Euro. Abhängig von der Region, dem Standort und der Ausrichtung beträgt der Jahresertrag einer 2-Kilowatt-Anlage mit einer Fläche von etwa 20 Quadratmetern rund 1.600 Kilowattstunden.

Eine Solarthermieanlage zur Brauchwasser Erwärmung für drei bis vier Personen ist bei Selbstmontage teilweise schon ab 2.500 Euro zu haben. Die Heizölersparnis liegt hier bei etwa 300 Litern im Jahr.

Deutlich höhere Kosten entstehen bei Anlagen mit zusätzlicher Unterstützung der Raumheizung. Solche Kombianlagen mit einer Kollektorfläche von 15 Quadratmetern kosten inklusive Montage circa 12.000 Euro. Die Leistung reicht aus, um bis zu 75 Quadratmeter Wohnfläche mit Wärme zu versorgen.

Fördergelder

Am Ende interessiert den Hausbesitzer natürlich die Frage, ab wann sich die Investition in eine Solaranlage bezahlt macht. Die Antwort fällt allerdings von Fall zu Fall anders aus und kann daher nur individuell gegeben werden. Eine Solarthermieanlage spart in jedem Fall Geld, indem sie den Öl- oder Gasverbrauch senkt.

Mit einer Photovoltaik-Anlage wird man hingegen zum „Kraftwerksbetreiber“, für den jede Sonnenstunde mehr bares Geld bedeutet. In das Netz eingespeister Strom wird in diesem Jahr noch mit 33 Cent je Kilowattstunde vergütet. Im Januar 2011 kommt es dann zu einer Absenkung auf 29 Cent.

Für Anlagen, die bis zum 31.12.2011 in Betrieb genommen werden, bietet sich allerdings eine neue Fördermöglichkeit: Für selbst verbrauchten Strom erhält der Anlagenbetreiber 16,5 Cent je Kilowattstunde. Liegt sein Eigenverbrauch über 30 Prozent, steigt der Satz auf 22,8 Cent.

Bei der Solarthermie gilt die Förderung jetzt nur noch für bestehende Gebäude, nicht mehr für Neubauten. Zudem werden Anlagen, die ausschließlich der Brauchwasser-Erwärmung dienen nicht länger gefördert. Wer Gelder erhalten möchte, muss also eine Kombianlage mit Heizungsunterstützung einbauen.

Vergeben werden die Fördermittel vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Der Zuschuss beträgt 90 Euro pro Quadratmeter installierter Kollektorfläche. Weitere 400 Euro Förderung erhält, wer den alten Heizkessel durch einen neueren Brennwertkessel ersetzt.
Über die Fördermittel des Bundes hinaus bieten einige Bundesländer zusätzliche Förderprogramme an. Am besten informiert man sich bei einem örtlichen Energieberater, den ausführenden Handwerksbetrieben oder der eigenen Hausbank über die unterschiedlichen Fördermöglichkeiten.

Fazit:

Wer sich nahezu vollständig mit Sonnenenergie versorgen möchte, muss nach wie vor viel investieren. Aufgrund der staatlichen Förderung sowie steigenden Energiepreisen bleibt die Nutzung der Sonnenenergie allerdings nach wie vor attraktiv. Letztlich kann aber nur unter Berücksichtigung der individuellen Gegebenheiten darüber entschieden werden, ob der Einstieg in die Selbstversorgung momentan lohnt.

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