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Solarenergie

Zapfen Sie die Sonne an

Erst in 4,8 Milliarden Jahren geht der Wasserstoffvorrat in der Sonne zu Ende. Bis dahin versorgt sie die Erde mit Licht und mit Wärme. Das ist kostenlose Energie, die mehr und mehr genutzt wird - auch im Hausbau. Dabei werden zwei Arten unterschieden: die passive Solarenergienutzung und die aktive. Bei der aktiven sind noch spezielle Wärmeträger mit im Spiel (wie bei den Solarkollektoren) oder die Sonnenenergie wird umgewandelt (wie bei den Photovoltaik-Modulen).

Passive Nutzung der Solarenergie

Von passiver Nutzung wird gesprochen, wenn die Sonne ohne „zwischengeschaltete“ Hilfsenergie genutzt wird. Vorteil: Selbst geringe oder diffuse Strahlung hat noch einen Effekt. Wie beim Hausbau, der die Sonne gleich in die Architektur mit einbezieht: Indem beispielsweise die Raumaufteilung nach der Sonne geplant wird, sich große Fensterflächen mit Wärmeisolierglas an der Südseite befinden oder ein Wintergarten. Oder wenn die Fassade so konstruiert wurde, dass sie die Sonnenwärme aufnimmt und zum Heizen des Hauses weiterleitet.

Transparente Fassaden

„Transparente Fassaden“ sind eine relativ neue Erfindung, vor allem Passivhäuser senken damit ihren Energiebedarf. Sie bestehen aus einer normalen Fassadendämmung, in der zehn bis 30 Prozent Fläche ausgespart wurden, meist im Fensterbereich. Dort werden spezielle Fassadenelemente eingebaut, die zwar dämmen, aber das Sonnenlicht auf die Wand durchlassen und sie so erwärmen. Die Wand speichert die Wärme und gibt sie nach sechs bis acht Stunden an den Innenraum ab – sie funktioniert als großer Heizkörper. In Räumen an Südwänden spart das bis zu 50 Prozent Heizenergie.

Fensterkollektoren

Wie eine Mischung aus Trombe-Wand und transparenter Fassade funktionieren Fensterkollektoren. Sie erinnern an die früher üblichen Kastenfenster: vorn eine Doppelscheibe, dazwischen 20 Zentimeter Luft und dann wieder eine Doppelscheibe. Um die Sonneneinstrahlung zu steuern, haben sie im Zwischenraum eine Jalousie mit unterschiedlichen Beschichtungen. Die eine Seite ist weiß oder verspiegelt und wirft die Strahlung zurück, sorgt also im Sommer für Kühle im Raum. Die andere Seite ist schwarz, sie absorbiert die Wärme und gibt sie an die umliegenden Mauern ab. Vorteil: Die Wand kann außen gedämmt sein. Nachteil: Sie brauchen für die Raumlüftung separate Schlitze in der Wand oder gleich eine automatische Lüftungsanlage.

Aktive Solarenergienutzung

Solarkollektoren und Solaranlagen finden sich auf immer mehr Dächern. Sie sorgen für warmes Wasser und Strom.

Warmes Wasser mit Hilfe der Sonne

In südlichen Ländern decken ganze Hotels so ihren Warmwasserbedarf: Ein dunkler Kasten auf dem Dach, meist aus beschichtetem Kupfer, dient als Absorber. Er wandelt also die Sonnenstrahlung in Wärme um. Durch den Kasten schlängeln sich Rohre, die mit Wasser und einem Zusatzmittel gefüllt sind. Die erwärmte Flüssigkeit wird zu einem Wärmetauscher gepumpt, der die Wärme an einen Speicher abgibt. Ausreichend groß dimensionierte Kollektoren und Speicher können ein ganzes Haus mit Warmwasser versorgen oder sogar die Heizung unterstützen – und sind preiswert in der Anschaffung.

Strom aus Sonnenergie

Solaranlagen sind kostenintensiver als Sonnenkollektoren, aber dank hoher Vergütungssätze für Solarstrom hat sich ihre Anschaffung meist nach 15 Jahren rentiert. Sie sind der umweltfreundlichste Weg, Strom herzustellen: Es entstehen keine Schadstoffe. Vielmehr nutzen sie das Prinzip, dass Strom fließt, wenn Halbleiter von der Sonne beschienen werden. Solarzellen bestehen deshalb aus Silizium. In den Solarmodulen auf den Dächern sind viele Zellen in Reihe geschalten, das liefert mehr Strom.

Indirekte Nutzung

Um eine Familie in Deutschland (Jahresverbrauch 3.000 kWh) das ganze Jahr mit Strom zu versorgen, müsste die Solaranlage rund 30 Quadratmeter Fläche besitzen. Ein so großes Dach haben wenige. Außerdem liefert die Anlage nur Elektroenergie, wenn die Sonne scheint. Ein „normaler“ Stromanschluss ist folglich weiter nötig. Nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz sind die Stromversorger verpflichtet, Solarstrom aufzukaufen. In der Praxis sieht das so aus, dass im Haus zwei Zähler installiert sind: Einer zählt den bezogenen Strom, einer den Solarstrom, und am Ende wird nur die Differenz zwischen geliefertem und bezogenem Strom zu den jeweils gültigen Preisen bezahlt.

Tipps zur Installation einer Solaranlage

  • Solaranlagen sind am effizientesten in Südausrichtung.
  • Der Standort sollte möglichst nie beschattet sein – den Schattenverlauf von angrenzenden Häusern oder Bäumen über den Tag berücksichtigen.
  • Ein flexibler Einstellwinkel sorgt für maximale Stromausbeute. Im Sommer sind 30 Grad Neigung ideal, im Winter 60 Grad.

 

Exkurs: Die Trombe-Wand

Die einfachste und älteste Art, die Sonnenenergie zum Heizen zu nutzen, ist die so genannte Trombe-Wand. Ihr Prinzip ist ganz einfach: 5 bis 15 Zentimeter vor einer schwarz gestrichenen Südwand mit guter Wärmeleitfähigkeit (Beton, Kalksandstein) ist eine zweite Wand aus Isolierglas montiert. Das Glas lässt die Sonnenstrahlen hinein, die Wärme, die beim Auftreffen auf die Wand entsteht, jedoch nicht mehr hinaus. Die Wärme bleibt im Zwischenraum und wird entweder über die Wände (allerdings zeitverzögert) oder durch Lüftungsöffnungen jeweils unter der Decke in den Raum abgegeben. Lüftungsöffnungen auf dem Boden ziehen die kalte Luft nach außen, die sich dort wieder erwärmen kann. Nachteil der Trombe-Wand ist jedoch, dass die Speicherwand nicht auf herkömmliche Weise gedämmt werden kann, wodurch sich Wärmegewinne und –verluste fast ausgleichen. Das Prinzip der doppelten Wand zur Nutzung der Solarenergie wird jedoch in der modernen Architektur weiterentwickelt.

 

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