-bauratgeber.ch - Tipps zum Thema Grundlagen - 24.05.2018
 Haustechnik / Sonnenenergie / Grundlagen       


KARFTWERK SONNE

Die Sonne hat eine ungeheuere Kraft. 40'000 Milliarden Kilowattstunden strahlt sie jährlich auf das Gebiet der Schweiz. Das sind rund 220-mal mehr als die gesamte Schweiz an Energie verbraucht. Bereits über 300'000 m2 Sonnenkollektoren (ohne Schwimmbadheizung) nutzen diese Gratisenergie. Damit wird jedoch erst ungefähr ein Tausendstel unseres Wärmeverbrauchs produziert. Gesamthaft verfügen wir über ca. 400'000'000 m2 Dachflächen. Der Platz für mehr Sonnenenergie ist also da.


Gute Gründe gibts zuhauf:
- Wer die Energie der Sonne nutzt, belastet die Umwelt nicht. Das ist Klimaschutz konkret.
- Bereits nach zwei Betriebsjahren hat Ihre Solaranlage mehr Energie produziert, als für Herstellung und Entsorgung benötigt wird.
- Gewisse Kantone und einzelne Gemeinden unterstützen die Solarenergie und zahlen Förderbeiträge.
- Solaranlagen machen unabhängig: Falls Energiesteuern und Lenkungsabgaben auf nicht erneuerbare Energieträger eingeführt werden, gehören Solaranlagenbesitzer zu den Gewinnern. Und Preisschwankungen bei Öl oder Gas lassen sie kalt.
- Die Sonne ist zuverlässig. Im Duo mit anderen Energieträgern sorgt sie jahraus jahrein für komfortable Wärme und Warmwasser.

Prüfen Sie die Option Sonne
Steigen Sie um auf die klimafreundliche Solartechnik - bei einer Heizungssanierung oder beim Boilerersatz, wenn Sie neu bauen oder einfach jetzt, dem Klima zuliebe.


Passive Nutzung


Das Prinzip der passiven Sonnenenergienutzung - die Solar-Architektur - beinhaltet alle baulichen Massnahmen an Häusern, um die Wärmestrahlung der Sonne einzufangen und für die eigene Wärmeerzeugung zu nutzen. Bisherige Höhepunkte der solaren Architektur sind gut funktionierende Forschungsinitiativen von Nullenergiehäusern (die Energiebilanz ist plus-minus-null), energieautarken Häusern (sie sind von Energieversorgungsunternehmen völlig unabhängig) sowie Plusenergiehäuser (diese Häuser produzieren eigenständig mehr Energie als sie verbrauchen und geben Energie ab).

Fenster
Ein Fenster lässt die energiereiche, kurzwellige Sonnenstrahlung zu 80 Prozent hindurch. Trifft diese Strahlung auf feste Stoffe, wird sie im Raum in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt (Treibhauseffekt). Gemessen wird der "g-Wert", der Gesamtenergie-Durchlassgrad. Für Neubauten sollten Fenster einschliesslich der gedämmten Rahmen mit unbeschichteter Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung und Kryptongasfüllung mit einem g-Wert von 0,49 ein Muss sein. Damit die Sonne optimal genutzt werden kann, sollten grosse Fenster nach Süden ausgerichtet sein (Wohnräume). Nach Norden hingegen sind kleine Fenster optimal, um Wärmeverluste gering zu halten.


Aktive Nutzung

Die aktive Nutzung der Sonnenenergie ist dank Förderprogrammen progressiv steigend auf dem Vormarsch. Dabei unterscheidet man Anlagen der Solarthermie für die Warmwasserbereitung sowie Anlagen der Photovoltaik für die Stromerzeugung.

Solarthermie
Die solare Wassererwärmung mit Hilfe der Sonnenenergie gibt es einmal mittels Flach- oder Röhrenkollektoren, eingebunden in ein so genanntes Zwei-Kreis-System mit Zwangsumlauf. Die Wärmeträgerflüssigkeit, in der Regel ein Wasser-Glykol-Gemisch, zirkuliert vom Kollektor zum Warmwasserspeicher, in dem (Warmwasserspeicher) sie über Spiralen die Wärme an das Brauchwasser abgibt. Eine andere Variante, das Ein-Kreis-System, benötigt diese Wärme-Übertragung nicht, es ist  nur saisonal in Betrieb und erwärmt das Wasser direkt. In diesen auf Dächern oder Fassaden ausgelegten System-Matten kreist das Wasser mittels Pumpe in feinen schwarzen Schläuchen, wird direkt von der Sonne erhitzt und heizt das Wasser für Pools, Waschmaschinen und Geschirrspüler auf. Wichtigstes Potenzial steckt jedoch in den Kollektoren. Es wurden Hochleistungs-Flachkollektoren der 4. Generation mit Absorber-Tinox-Beschichtungen entwickelt, die, gut gedämmt und integriert in ein solares System, bereits Jahresenergie-Erträge von bis zu 500 kWh/m2 liefern können. Gleiches gilt für die rasante Entwicklung von Hochleistungs-Röhrenkollektoren. Das Prinzip: Sonnenenergie trifft auf eine "Empfangsfläche", den Absorber, welcher selektiv beschichtet ist und die Energie nahezu vollständig in Wärme umwandelt (Head Pipe). Bei Vakuumkollektoren (Sydney-Prinzip), nach dem gleichen Prinzip arbeitend, werden zusätzlich die ausgezeichneten Isoliereigenschaften eines Vakuums, ähnlich wie bei einer Thermoskanne, ausgenutzt. Der höhere Preis wird durch die bessere Effizienz ausgeglichen.


Photovoltaik
Sie ist die direkte Umwandlung des Sonnenlichts in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen, erfunden im Jahre 1839 von Alexander Becquerel, erstmals hergestellt 1955 in den Bell-Laboratorien in den USA. Solarzellen sind aus einem Halbleiterwerkstoff (zum Beispiel Silizium) bestehende Scheiben, die - einfach ausgedrückt - zwei Schichten aufweisen: eine relativ starke, positiv leitende Schicht unten und eine sehr dünne, negativ leitende Schicht oben (p- und n-dotierte Siliziumschichten). Auftreffendes Licht wird absorbiert, dabei entsteht eine Spannung, und beim Anschluss eines Verbrauchers fliesst dann Strom. Da die Spannung einer einzelnen Photovoltaikzelle für die meisten Anwendungen zu niedrig ist, schaltet man mehrere Zellen parallel zu Modulen zusammen. Wegen der Sprödigkeit der Solarzellen erhält das so entstandene Modul eine weitgehend schlagfeste Schutzschicht aus Glas oder Kunststoff. Folgende Modultypen (auch Generatoren genannt) werden derzeit angeboten:

Amorphe Solarzellen
Auf diesen sind Silizium-Atome regellos angeordnet. Diese Module erreichen einen Wirkungsgrad von 6 bis 7 Prozent.

Multikristalline (polykristalline) Solarzellen
Hier sind die Silizium-Atome in einer abschnittsweise gleichmässigen Kristallgitterstruktur angeordnet. Es werden Wirkungsgrade von bis zu 14 Prozent erreicht.

Monokristalline Solarzellen
Sie besitzen eine vollständig gleichmässige Gitterstruktur der Silizium-Atome. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt erreichen diese Modultypen den höchsten Wirkungsgrad: bis zu 18 Prozent. Im Gegensatz zu polykristallinen Solarzellen erzeugen monokristalline Zellen auch schon bei schlechten Lichtbedingungen nutzbare Energie, ausgedrückt in kWp (das "p" steht für das engliche peak = Spitze, bei günstigen Bedingungen erreicht).
Neu entwickelte, verzinkte und beschichtete Stahl-Paneele besitzen drei Schichten aus amorpher Silizium-Folie, die je für einen anderen Teil des Lichtspektrums empfindlich und damit nutzbar sind. Sie sind leicht, liefern auch bei bewölktem Himmel eine vergleichsweise hohe Leistung und sind nicht so empfindlich gegen sommerliche Temperaturen.


Wärmespeicher


Die Sonnenenergie wird in massiven Wänden und Decken besonders gut gespeichert. Je massiver die Wand desto günstiger die Speichermasse und damit ein hohes Speichervermögen. Durch dieses erfolgt eine verzögerte Wärmeabgabe in das Haus. Überhitzungen am Tage werden vermieden und die Wärmeenergie am Abend und in der Nacht - dann wenn sie benötigt wird - in die Räume abgegeben.

Wintergärten

Die nach Süden und Süd-West ausgerichteten Vorbauten aus Glas bringen dem Haus durch den Treibhauseffekt enorme Wärmegewinne. Ein Zuviel an Sonneneinstrahlung wird durch Abschattungen und Lüftungen ausgeglichen. Nebeneffekt ist eine wesentliche Verringerung der Wärmeverluste des Hauses durch die vorgebaute Glashülle (Pufferzone), besonders bei der Ausrichtung nach Osten und Norden.

Transparente Wärmedämmung

Eine lichtdurchlässige (transparente Wärmedämmung an einer Hausfassade nutzt durch die Struktur der Stegelemente einen grösseren Teil der Sonnenstrahlung für die Erwärmung der Aussenwand. Da die Dämmung ausserdem das Auskühlen der Wand verhindert, heizt sie sich langsam auf und gibt ihre Wärme stetig an Innenräume ab. Die Wand wird zum solaren Wärmespeicher. Überhitzung am Tage werden durch Abschattungen vermieden.

 

 
.