Solaranlagen

Thermische Solaranlagen sind heutzutage die häufigste und wirtschaftlichste Form der Solarenergie-Nutzung im privaten Bereich. Im Prinzip geht es darum, das täglich benötigte Trinkwasser mit Sonnenenergie zu erwärmen. Dieses Wirkungsprinzip ist im Sommer natürlich effektiver als im Winter. Da die Sonnenkollektoren aufgrund spezieller Absorber-Schichten aber auch diffuses Licht aufnehmen, wird selbst im Winter und bei schlechtem Wetter Energie produziert.



Solarsystem protherm
Das Solarsystem protherm verbindet Warmwasserbereitung und Raumheizung in einem zentralen Pufferspeicher. protherm Solaranlagen können zu jedem Zeitpunkt einfach und schnell erweitert werden. Der protherm Schichtenspeicher mit eingebautem Edelstahlwellrohr bereitet im Durchfluss immer frisch und bedarfsgerecht Warmwasser und hält mit 750 bzw. 1000 l Puffervolumen ausreichend Wärme für die Raumheizung vor.

Funktionsweise einer
Flachkollektor-Solaranlage
Die von der schwarzen oder dunkelblauen Absorber-Oberfläche aufgenommene Wärme wird über ein mit Wasser und Frostschutzmittel (gegen das Einfrieren der Leitungen im Winter) gefülltes Rohrleitungssystem weitergeleitet an den Solarspeicher. Dieser wird üblicherweise im Keller aufgestellt und ist zweigeteilt. Im unteren Teil befindet sich ein Wärmetauscher, der die Wärme an das im oberen Teil gespeicherte Trinkwasser weitergibt. Der Speicher sollte so dimensioniert sein, dass man ungefähr das 1,5–2-fache des täglichen Warmwasserbedarfes abdecken kann. Die Wärme kann dann z.B. im Badezimmer effektiv eingesetzt werden.


Photovoltaik

Als Solarstrom bezeichnet man umgangssprachlich elektrische Energie, die aus Sonnenenergie umgewandelt wurde (Photovoltaik-Energie). Bei dieser Form der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, spricht man von dem sog. photoelektrischen bzw. photovoltaischen Effekt. Diese Form von Energie (Solarstrom) zählt zur Gruppe der erneuerbaren Energien, da sie auf der Erde ständig zur Verfügung steht und die Sonne, nach menschlichen Maßstäben betrachtet, mit einer voraussichtlichen Brenndauer von noch etwa 5 Milliarden Jahren, eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle darstellt. Der Ressourcenverbrauch auf der Sonne wird dabei im Verhältnis zu der Zeit, die der Mensch auf der Erde lebt, vernachlässigt.

Wie funktioniert eine Solarzelle?
Wenn Licht auf eine Solarzelle fällt, werden Elektronen freigesetzt. Dabei werden mit Hilfe einer beabsichtigten Unreinheit der Vor- und Rückseite positive Ladungsträger gebildet, die sich zu einer Seite der Solarzelle bewegen und zur entgegengesetzten Seite orientieren. Somit wird ein Plus- und Minuspol erzeugt. Jetzt könnte unter Zuhilfenahme eines Verbrauchers elektrischer Strom fließen. Um größere Mengen an Strom, in diesem Fall Solarstrom zu erzeugen, ist es notwendig, mehrere Solarzellen miteinander zu verbinden. Einen Verbund mehrerer Solarzellen bezeichnet man als Modul (Solarmodul oder PV-Modul). Bei der Herstellung der Solarmodule werden die miteinander verbundenen Solarzellen laminiert, verglast und in den meisten Fällen mit einem Aluminiumrahmen versehen, der für Steifigkeit sorgt. Die Solarmodule unterlaufen mehreren Tests, wie z.B. einem Belastungstest, bevor sie für den Verkauf freigegeben werden.

Genug Sonne in Deutschland
Die Sonnenenergie in Deutschland ist für die effektive Gewinnung von Strom ausreichend. Auch diffuses Licht sorgt in Solarzellen für Strom, da die Module auf unsere klimatischen Bedingungen ausgelegt sind. Allerdings ist die Ausbeute weit geringer als bei Direkteinstrahlung. Die Werte der Globalstrahlung ändern sich im Tagesverlauf und nach Jahreszeit: Mit dem Stand der Sonne ist sie mittags stärker als morgens und abends, und im Sommer stärker als im Winter. In Deutschland überwiegt die diffuse Solarstrahlung, das Strahlungsangebot liegt zwischen 900 und 1.200 kWh/m² im Jahr. Bei schlechtem Wetter können noch bis zu 200 W/m² von der Anlage genutzt werden.

Ertragsberechnung einer Solarstromanlage
Die Solarstrahlungsdaten sind die Grundlage für Auslegung und Ertragsberechnung ihrer Solarstromanlage. Von der Globalstrahlung kann die Photovoltaik-Anlage 75 bis 90 Prozent nutzen. Die Erträge pro Anlage liegen hierzulande zwischen 700 und 1100 kWh/kWp (Kilowatt Peak). Der Ertrag der Sonnenstromernte ist vom Standort der Anlage abhängig. In Süddeutschland werden die größten Erträge erzielt. Zwischen 1981 bis 1990 wurde in Bonn eine jährliche Globalstrahlung von 953 gemessen, in Berlin von 971, in Stuttgart von 1.083 und auf der Zugspitze von ca. 1.200. Die Strahlungsverteilung (Nord-/Süddeutschland) schwankt also nur geringfügig. Farbige Werte auf der Grafik zeigen Schwankungen in der Einstrahlung von 1200 kWh/m² / Jahr bis 950 kWh/m² / Jahr.



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