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Solarenergie

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Photovoltaik

Einige Impressionen über Photovoltaiklösungen



Funktionsweise der Photovoltaikanlage:
In einem Halbleitermaterial (z.B. Silizium) werden durch die Sonneneinstrahlung Ladungen "erzeugt". Der Fluß dieser Ladungsträger stellt einen elektrischen Strom dar, der über die elektrischen Anschlüsse abgegriffen wird. Die erzeugte Spannung hängt vom Halbleitermaterial ab. Die Höhe des erzeugten Stroms hängt von der Beleuchtungsstärke (Sonneneinstrahlung) ab.

 

Installation und Lebensdauer der PV-Anlage:
Die Installationsarbeiten sind technisch sehr einfach, dürfen aber trotzdem nur von Fachfirmen durchgeführt werden. Die Lebensdauer beträgt mindestens 20 Jahre (z.T. von Herstellern garantiert). Der Wirkungsgrad der im Handel verfügbaren Solarzellen betragt ca. 10-18 %.

 

Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage:
Aufgrund der unterschiedlich hohen Förderungen und Einspeisevergütungen lassen sich nur schwer Aussagen über eine Amortisation machen. Generell läßt sich sagen, dass man den Strom einer PV-Anlage meist selbst verbrauchen sollte (also nicht zu stark überdimensionieren). PV-Anlagen sollten immer mit Netzanbindung installiert werden, da eine AnIage für den Inselbetrieb sehr hohe Kosten verursacht (Batterien, Ladegeräte, Platzbedarf, Überdimensionierung aus Sicherheitsgründen). Für Sonderfälle (Almhütten und dergleichen) ist eine PV-Anlage im Inselbetrieb aber trotzdem oft die günstigste Lösung zur Stromversorgung (statt Dieselaggregaten). Aus ökologischer Sicht ist in solchen Fällen ohnehin eine PV-Anlage zu bevorzugen.

 

Solarthermie

 

Es gibt zwei Möglichkeiten der termischen Nutzung von Solarenergie im Wohnungsbereich.

 

Solaranlage zur Heizungsunterstützung

 

Dimensionierung der Solaranlage (Richtwerte):

  • Bei Niedertemperatur-Heizsystemen (z.B. Fußbodenheizung) können mit 1m² Kollektorfläche rund 5m² Wohnfläche beheizt werden.
  • Bei Verwendung von Heizkörpern (nicht empfehlenswert!) können mit 1m² Kollektorfläche ca. 3m² beheizt werden.
  • Sinnvolle Kollektorgrößen liegen zwischen 20 und 50m². Die Neigung der Kollektorfläche sollte 50-70° betragen

 

Vor der Installation einer solaren Heizungsunterstützung sollten Sie den thermischen Standard des Gebäudes optimieren (=Dämmen)!

Insbesondere wenn Ihr Haus nicht gut gedämmt ist (Energiekennzahl >70kWh/m²), ist eine thermische Sanierung günstiger als eine solare Zusatzheizung. Die Kosteneffizienz (also das, was Sie im Verhältnis zum eingesetzten Geld an Energie sparen können), ist bei der Dämmung des Hauses meist besser.

 

Solaranlage zur Warmwasserbereitung

 

Dimensionierung der Sonnenkollektoren:
Bei halbwegs guter Südausrichtung rechnet man pro Person mit einer Kollektorfläche von rund

  • 2 m² bei Flachkollektoren
  • 1,5 m² bei Vakuumkollektoren.

Bis zu 45° Abweichung von der Südrichtung sind ohne weitere Maßnahme möglich, darüber sollte die Kollektorfläche um 10-20% vergrößert werden. Die entstehende Ertragsminderung kann mit einem Diagramm ermittelt werden.

Die optimale Neigung liegt im Sommerbetrieb bei etwa 30°. Nur bei größeren Anlagen für eine möglichst optimale Ganzjahresnutzung werden die Kollektoren in unseren Breiten ca. 45° geneigt.

 

Auslegung Solarspeicher:
Da es schon einmal vorkommen kann, dass sich die Sonne im Sommer nicht zeigt, sollten Sie mindestens den 2 bis 2,5-fachen Tagesbedarf vorsehen. Als Richtwert haben sich ca. 75 bis 100 l Speichervolumen pro Person bewährt.

ÜberschIagsweise können Sie mit 30 bis 50 Liter täglichem Warmwasserbedarf pro Person rechnen.

 

Richtwerte für den Warmwasserbedarf:

  • Baden: bis 150 l bei 40°C
  • Duschen: bis 50 l bei bei 40°C
  • Handwaschbecken: rund 5 l bei 35°C
  • Händisch Abwaschen: bis 30 l (50°C)

 

Der erzielbare Deckungsgrad bei dieser Auslegung liegt bei etwa 70%. Das heißt, dass 70% des jährlich erzeugten Warmwassers von der Sonne kommen.


Solare Kühlung

 

Es klingt unglaublich, doch mit Sonnenenergie kann man auch kühlen. Die ersten Versuche gab es bereits im 19. Jahrhundert, heute steht die Technik der solaren Kühlung kurz vor dem Durchbruch.

Mitte des 19. Jahrhunderts kombinierte der französische Ingenieur Augustin Mouchot das Kollektor-Prinzip mit seit alters her bekannten Brennspiegeln. Er schuf so die ersten konzentrierenden Kollektoren, die mit ihren hohen Temperaturen Wasser in Dampf verwandeln und damit Dampfmaschinen antreiben konnten. 1866 konnte Mouchot die erste funktionsfähige Solar-Dampfmaschine in Betrieb nehmen. Später konstruierte er für die Pariser Weltausstellung von 1878 eine weitere Maschine, mit ihr ließ sich eine Druckerpresse antreiben. Als er den solar erzeugten Dampf in eine Eismaschine leitete, erstand der erste Eisblock, der jemals mit Sonnenstrahlen erzeugt wurde.



Solar-Dampfmaschine von Mouchot bei der Pariser Weltausstellung 1878
Quelle: www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB111-06.htm

 

Wie funktioniert solare Kühlung?

Der weltweite Bedarf nach Kälteenergie steigt seit Jahren stärker als der Bedarf nach Wärmeenergie. In Europa werden dazu üblicherweise Kompressionskältemaschinen eingesetzt, die jeder vom eigenen Kühlschrank kennt. Bei der solaren Kühlung wird Luft oder ein Gemisch aus Wasser und Lösungsmittel durch Solarwärme erhitzt. Bei den Wasser gekühlten Systemen wurden im Schnitt 4 Quadratmeter Kollektorfläche pro kW Kühlleistung installiert. Bei den Systemen zur Luftkühlung wurden durchschnittlich 10 Quadratmeter Kollektorfläche pro 1.000 Kubikmeter Zuluft in der Stunde errichtet. Die Kosten solarer Kältemaschinen liegen bei kleinen Leistungen um 1.100 Euro pro kW Kälteleistung, ab 200 kW bei 450 Euro pro kW. Für die Zukunft werden im kleinen Leistungsbereich Kosten unter 1.000 Euro pro kW angepeilt.

Europaweit sind mit Ende 2010 rund 400 Anlagen zur solaren Gebäudekühlung installiert, weltweit 600 Anlagen. In Österreich sind rund 20 solarthermische Kühlanlagen zur Gebäudekühlung errichtet. Etwa 10 Anbieter sind in Europa am Markt. Die meisten Anlagen stehen in Deutschland und Spanien. Die gesamte Kälteleistung aller weltweit installierten Anlagen beträgt etwa 10.000 kW, die Kollektorfläche geschätzt 30.000 Quadratmeter. Gekühlt werden derzeit vor allem Bürogebäude, Laboreinrichtungen, Hotels und Industrieanlagen, vereinzelt auch Krankenhäuser, Sportcenter oder Weinkeller.

 

Geschlossene Verfahren (Kaltwasserverfahren)

Die geschlossenen Verfahren (Kaltwasserverfahren) nutzen das allseits bekannte Kühlschrank-Prinzip, wobei die Kompressorpumpe durch die Solaranlage ersetzt wird. Dabei wird ein Gemisch aus Wasser und Kühlmittel (z. B. Ammoniak, Lithiumbromid) durch Solarwärme erhitzt. Das Kühlmittel dampft aus, wird im benachbarten Behälter kondensiert und unter Vakuum auf einen Wärmetauscher versprüht, wo es wieder verdampft. Die Wärme zum Verdampfen entzieht es dem Wasser, welches durch den Wärmetauscher fließt. Das Wasser kühlt sich dabei um etwa 6 Grad Celsius ab und kann zur Raumkühlung verwendet werden. Danach wird das verdampfte Kühlmittel wieder verflüssigt, mit Wasser gemischt und der Kreislauf beginnt von neuem.

Beispiel einer solaren Kühlmaschine (Kaltwasserverfahren)
Quelle: www.sol-ution.at

 

Offene Verfahren (Kaltluftverfahren)

Die offenen Verfahren (Kaltluftverfahren) arbeiten mit Luft statt mit Flüssigkeiten. Warme Außenluft wird angesaugt, über ein so genanntes Sorptionsrad getrocknet, welches mit Solarwärme erhitzt wird. Die getrocknete Luft wird anschließend mit Wasser besprüht, kühlt sich ab und wird im Gebäude verteilt. Dort sorgt sie für angenehm kühle Raumtemperaturen auch an heißen Sommertagen. Solche Anlagen werden auch als Dessicantanlagen bezeichnet.

Beispiel einer solaren Kühlmaschine (Kaltluftverfahren)
Quelle: Fa. Munters

 

Quelle: www.solarwärme.at/sonne-und-energie/solare-kuehlung







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Jakob SkodlerKontaktaufnahmeSanierungsscheck 2017Energiesparen im HausThermografie / WärmebildLogin