Hausbautipps24 - Der Hausbau

Im Abschnitt Hausbau informieren wir Sie über den Hausbau selbst, beginnend mit der Bauplanung, die entscheidend dafür ist, welche Bauweise gewählt werden soll und endend mit dem Innenausbau. Zusätzlich können Sie unsere kostenlosen Online Ratgeber für viele Teilbereiche des Hausbaus nutzen. Informationen über Massivhaus, Fertighaus oder Holzhaus verbinden sich mit Grundlagen der ökologischen Bauweise und Hinweisen auf das barrierefreie Bauen. Den wichtigen Artikeln über die Außenanlagen, wie Garage, Carport, Swimingpool, Wintergarten, Terrasse und Balkon folgen Infos über Baustoffe, Bauteile und Dämmstoffe, sowie Neuheiten von Dach und Keller. Im Rahmen der Haustechnik erhalten Sie ausführliche Informationen über Elektroarbeiten, Heizungstechnik, Sanitärinstallation und Sicherheit beim Hausbau. Die Möglichkeiten zur Anforderung von Haus-Katalogen beschließen den Abschnitt Hausbau.

Fotovoltaik

Funktionsweise

In der Fotovoltaik wird das auf eine Solarzelle auftreffende Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom (Gleichstrom) umgewandelt. Dies geschieht dadurch, daß durch das Auftreffen der Sonnenstrahlen auf die Oberfläche der Solarzellen eine elektrische Spannung zwischen der Ober- und der Unterseite der Solarzelle entsteht. Wenn man nun die beiden Seiten (Ober- und Unterseite) verbindet, so kann elektrischer Strom fließen und die Solarzelle gibt eine entsprechende elektrische Leistung ab.

Diese Leistung ist bei einer einzelnen Zelle sehr gering. Um die gewünschte Spannung zu erzeugen, werden mehrere Zellen elektrisch in Reihe geschaltet. Durch Parallelschaltung der Zellen erhält man dann den gewünschten elektrischen Strom.

Die Zellen bestehen aus dünnen, (ca. 0,3 mm stark ) Scheiben hochreinen kristallinen Siliziums.

Der Rohstoff: Silizium

Da diese Zellen aufgrund ihrer geringen Stärke sehr empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen sind, werden sie in Solarmodulen verbunden und in einen wetter- und stoßfesten Rahmen eingebaut.

Diese Solarmodule bestehen somit aus einer Reihe von Solarzellen, die hinter einer Glasscheibe aus gehärtetem Spezialglas aneinandergereiht werden. Auch auf der Rückseite des Moduls verhindert eine Kunststoff- oder Glasabdeckung eine Beschädigung der Zellen.

Solarmodul

In den Solarstrommodulen findet die eigentliche Umwandlung von Sonnenlicht in Gleichstrom statt. Damit man den von den Solarmodulen gelieferten Gleichstrom im Haushalt nutzen kann, wird er durch einen so genannten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt.

Neben der reinen Umwandlungstätigkeit hat de Wechselrichter meist weitere Aufgaben zu erfüllen. Er passt die Spannung der Solarmodule während des Betriebs immer so an, daß stets die maximale Energieleistung in das Netz eingespeist wird.

Es gibt nämlich einen Punkt, an dem die Solarzellen die meiste Energie abgeben, den sogenannten Maximum-Power-Punkt. Dieser ist wiederum abhängig von der Temperatur des Moduls und der Intensität der Sonnenstrahlung.

Bildquelle: Solar World AG,

Solarthermie Kosten

Die Kosten für eine Solaranlage differieren erheblich, je nach Art und Umfang der Anlage. Als Richtschnur für eine durchschnittliche Anlage (5qm Kollektorfläche, 300 l Speicher) zur Erwärmung von Brauchwasser in einem 4-Personen-Haushalt ist ein Betrag um die 5.000 € anzunehmen.

Wenn die Anlage auch die Heizung unterstützen soll, ist die 2-3fache Kollektorfläche nötig. Auch die Speicherleistung muß zumindest verdoppelt werden. Der Richtpreis liegt dann bei etwa 10.000 €. Lassen Sie sich ver- schiedene Angebote unterbreiten.

Wirtschaftlichkeit

Ist die Anschaffung einer Solaranlage ökonomisch sinnvoll ? Bei einer reinen Kosten- Nutzen-Rechnung zum derzeitigen Zeitpunkt und ohne staatliche Förderung ist das sicherlich zu verneinen.

Was heute jedoch nicht vorhersehbar ist, ist die Entwicklung der Heizöl-, Erdgas- und Strompreise. Bei einer weiterhin rasanten Beschleunigung dieser Preise ist auch die Solaranlage schnell amortisiert.

Letztendlich erhöht eine Solaranlage natürlich den Wert Ihres Hauses. Auch das Gefühl, von den Ölmultis und Stromkonzernen unabhängig, zumindest teilweise, zu sein, kann die reine wirtschaftliche Frage in den Hintergrund drängen. Auch unter Umweltschutz-Aspekten ist die Solaranlage wichtig und sorgt für eine Verminderung des CO2 – Gehaltes unserer Atmosphäre.

Wenn Sie wissen wollen, wie hoch der Solarertrag Ihrer Anlage sein könnte, wie der Deckungsanteil und der Nutzungsgrad ausfallen und welche Kollektorfläche und welches Speichervolumen Ihre geplante Solarthermie-Anlage haben müssen, benutzen Sie diesen Rechner.

Solar-Thermie-Anlagen

Eine Solar-Thermie-Anlage besteht aus den Bauteilen

Sonnenkollektoren, bzw. Solarmodule
Solarspeicher
Verlegerohre
Befestigungen
Pumpe

Sonnenkollektoren

Kollektoren (Absorber) gibt es in den unterschiedlichsten Formen und sie werden aus unterschiedlichen Materialien angefertigt. Um den Wirkungsgrad des Absorbers zu erhöhen, baut man den Absorber in einen wärmegedämmten Kasten mit Glasabdeckung ein. Diese Bauart nennt man Flachkollektoren. Die bessere und teurere Variante sind die Vakuumkollektoren. Sie nutzen die Wärmeisolierung des Vakuums, wie bei einer Thermoskanne.

Flachkollektoren

Der Vitosol 200 von Viessmann ist ein direkt durchströmter Hochleistungskollektor, der sich ideal für die lagenunabhängige Montage am Gebäude eignet.

Querschnitt eines Großflächenmoduls von Viessmann

A    Abdeckung aus Solarglas
B    Abdeckrahmen aus Aluminium
C    Kupfer-Harfenabsorber
D    Aussteifungsrahmen
E    Dämmstreifen aus Mineralfaser
F    Dämm-Matte aus Mineralfaser
G    Gehäuse aus Aluminium
H    Flexible Anschlussleitung mit Wärmedämmung
K    Montagehaken

Bild des Großflächenmoduls von Viessmann

Sonnenkollektoren müssen einen jährlichen Kollektorertrag von mindestens 525 kWh/m2 aufweisen.

Für die Herstellung der Module und Kollektoren werden die Materialien Aluminium, verzinktes Stahlblech und manchmal auch glasverstärkter Kunststoff verwendet.

Zur Erstellung der Anlage werden auch Dämmstoffe, Wärmeträgermedien und Rohrleitungen benötigt. Die Qualitäten und Herstellungsmethoden sind dafür teilweise gesetzlich vorgeschrieben.

Der Solarspeicher kann verschiedene Bauarten haben. Es gibt, je nach Verwendungszweck, Trinkwasserspeicher, Pufferspeicher und Kombispeicher.

Unterschiedliche Auslegungen der Speicher gibt es auch hinsichtlich des Gesamtinhalts, des Trinkwasservolumens, der maximalen Speichertemperatur und des Materials, aus dem die Wandung besteht.

Schema eines Solarspeichers (Rotex-Solaris)

Grafik: Rotex-Solaris

1 Trinkwasser
2 Speicherladung
3 Heizungsunterstützung
4 Solaris-Anschluss
5 Speicherbehälter
6 Trinkwasser-Wärmetauscher (Edelstahl)
7 Speicherlade-Wärmetauscher (Edelstahl)
8 Heizungsunterstützungs-Wärmetauscher (Edelstahl)
9 Wärmedämmhülle
10 Druckloses Speicherwasser
11 Solarzone
12 Brauchwasserzone
13 Regelungs-und Pumpeneinheit

Für den Verbraucher wichtig sind die Angaben über die Wärmeverlustraten bei Stillstand, Bereitschaft und bei maximaler Betriebstemperatur. Der Wärmeverlust der Solarspeicher bei maximaler Betriebstemperatur
darf 0,4 W/(m²*K) nicht übersteigen.

Die Montagesysteme und Befestigungsmaterialien müssen eine Wetter- und Korrosionsbeständigkeit aufweisen, die mindestens 20 Jahre lang Schutz gegen ein korrosionsbedingtes Bauteilversagen gibt.

Ein weiteres Bauteil der Solaranlage ist eine Pumpe. Der flüssige Wärmeträger, der frostfrei sein muß, transportiert die Wärmeenergie mittels dieser Pumpe in den Speicher. Der Wärmetauscher im Speicher sorgt dafür, daß warmes Brauchwasser produziert wird. Ein besonderes Augenmerk muß dabei auf die richtige Dimensionierung des Speichers geworfen werden.

Solarthermie

Funktionsweise

Mit einer Solarthermie- Anlage wird Wärme (für die Warmwasserbereitung oder als Heizenergie) aus Sonnenlicht erzeugt.

Die Erzeugung der Wärme geschieht durch Solarzellen, in denen ein Wärmemedium, wie Wasser oder Luft, erhitzt wird.

Wie funktioniert Solarthermie genau?

Man weiß es noch aus dem Physikunterricht: Wenn man ein mit Wasser gefülltes Gefäß lange genug der Sonneneinstrahlung aussetzt, heizt sich das Wasser auf. Ein dunkles Glas heizt sich dabei schneller auf, als ein helles.

Auf diesem Grundprinzip beruht die Solartechnik. Ein Sonnenkollektor nimmt die Sonnenenergie auf und wandelt sie in Wärme um. Der Kollektor wird von einem Wärmeträger durchströmt, in obigem Beispiel Wasser, mit dem die Wärme weitertransportiert wird.

Über einen Wärmetauscher gelangt die Wärme in einen Speicher mit kälterem Wasser, was dadurch erwärmt wird. Das so erwärmte Wasser kann jetzt als warmes Brauchwasser genutzt werden. An Tagen mit weniger Sonnenstrahlung sorgt eine Zusatzheizung für ausreichende Warmwassertemperatur.

Bildquelle:unendlich-viel-energie.de

Nachteile der Solarenergie

Einige der nachfolgend beschriebenen Nachteile sind sicherlich nur vorübergehender Natur und werden sich in den nächsten Jahren erheblich vermindern.

Abhängigkeit vom Wetter:

In unseren Breitengraden ist die Sonneneinstrahlung sehr abhängig vom Wetter allgemein, von der Jahreszeit und hauptsächlich von der Tageszeit.
Das bedeutet, daß eine entsprechende Speichertechnologie entwickelt werden muß, die den tagsüber, im Sommer und / oder bei Sonnenschein produzierten Strom auch hinreichend lange bis zur Verwendung speichern kann.

Emissionen:

Die Erzeugung von Strom durch Sonnenenergie ist bei Gesamtbetrachtung der ökologischen Bilanz der Herstellung von solartechnischen Anlagen nicht emissionsfrei. Für die Herstellung wird Energie, sowie chemische Mittel und auch Wasser verbraucht. Nach einer Studie der EU muß eine Solaranlage zwischen 2 und 4 Jahre Energie erzeugen, um die aufgewendeten Ressourcen wieder einzubringen.

Kosten:

Die Kosten der Stromerzeugung durch Fotovoltaik sind zur Zeit noch höher, als bei allen anderen Stromerzeugungsarten. Man rechnet mit einem Herstellungspreis von ca. 45 Cent pro Kilowattstunde.
Der Preis zur Herstellung von Strom aus Windkraft kostet dagegen nur ca. 7 Cent pro Kilowattstunde.

Vorteile der Solarenergie

Die wesentlichen Vorteile der Nutzung von Sonnenenergie im Rahmen der Fotovoltaik und der Solarthermie liegen auf der Hand.

Vorräte:

Die Solarenergie ist im Gegensatz zu den fossilen Energiequellen oder dem zur Erzeugung von Strom aus Atomkraft notwendigen Plutonium unbegrenzt verfügbar.

Emissionen:

Bei der Verwendung von Solarenergie entstehen weder Feinstaub- Russpartikel noch Treibhausgase, wie Co2.

Energieverlust:

Es entstehen erheblich geringere Energieverluste gegenüber den heute vorhandenen Hochspannungsleitungen. Nach den Betreiberangaben verlieren die Energieerzeuger durch Verteilung und Übertragung des Stroms ca. 14 % der verfügbaren Energie. Eine Fotovoltaikanlage auf dem Dach hat fast keine Energieverluste auf dem Weg zum Abnehmer im Haus.

Kosten:

Nach Angaben der Energiewirtschaft sind die Kosten für die Verteilung und Übertragung des elektrischen Stroms genau so hoch, wie die Erzeugung der elektrischen Energie selbst. Dem gegenüber entfallen diese Kosten bei einer Fotovoltaik - Anlage auf dem Hausdach aus volkswirtschaftlicher Sicht komplett.

Abhängigkeit:

Durch die Eigenproduktion von Energie sinkt die Abhängigkeit von den großen Ölförder-Unternehmen und von dem nicht immer nachzuvollziehenden Preisanstieg des Börsenpreises für Erdöl. Auch politische Wirrnisse in Ölförder-Regionen können dann keinen oder zumindest nur einen drastisch verringerten Einfluß auf die Versorgung mit elektrischer Energie und Heizöl mehr nehmen.

Wie kann Solarstrom gespeichert werden

Der Solarstrom wird in der Regel dann nicht produziert, wenn er besonders gebraucht wird, z.B. nachts zum Beleuchten. Aus diesem Grund müssen Möglichkeiten gefunden werden, den am Tag gewonnenen Strom zu speichern, um ihn auch nachts nutzen zu können.

Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten, angefangen von der Solarbatterie, insbesondere für kleine Solaranlagen, bis hin zu geothermischen Speichern.

Ein neuartiges Verfahren zur Solarstrom - Speicherung ist das sogenannte Solzinc-Verfahren, bei dem aus Zinkoxyd durch solarthermische Behandlung das Metall Zink (daher der Name sol–zinc) hergestellt wird.

Eine weitere Methode der Stromspeicherung ist die Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Der Wasserstoff wird dann zu Methanol weiterverarbeitet und in Tanks gespeichert. Bei Bedarf wird dann aus dem gespeicherten Methanol mittels einer Brennstoffzelle wieder elektrischer Strom hergestellt.

Bild einer Brennstoffzelle mit Methanolspeisung

Bild einer Brennstoffzelle mit Methanolspeisung

Grafik: Hahn-Meitner-Institut Berlin.

Was kann die Solarenergie bewirken

Die Sonne ist eine unerschöpfliche Energiequelle und wird in Zukunft einen immer größeren Beitrag dazu leisten, die Energieversorgung der Menschheit zu befriedigen. Sonnenenergie ist umweltfreundlich, universal einsetzbar und zukunftsgerichtet.

Durch Solarstromanlagen bekommen auch die mehreren Milliarden Menschen ohne Stromversorgung erstmals eine reelle Chance, zivilisatorische Grundbedürfnisse wie Strom, Kommunikation, Bildung und Kranken- und Behindertenversorgung erfüllen zu können und am technischen Fortschritt mit teilzuhaben. Energie ist die Grundlage für jede fortschrittliche Entwicklung einer Kultur. Und die Sonne, die dazu nötig ist, gibt es überall kostenlos.

Die nachstehende Grafik verdeutlicht, wie aufgrund der verfügbaren gemessenen Daten durch die Errichtung von Sonnenkraftwerken in nur 6 Standorten auf der Welt mehr Energie produziert werden könnte, als auf der gesamten Erde derzeit mit allen Energiearten zusammengenommen. Dabei unterstellt der Autor, Matthias Loster, daß die Effizienz der Sonnenenergie-Ausnutzung mit unseren derzeitigen technischen Möglichkeiten bei nur 8% der nutzbaren Strahlung liegt.

Übersicht über mögliche Standorte von Solarkraftanlagen

Neben der unzweifelhaften ökologischen Bedeutung der Solarenergie ist auch der Aspekt der Abhängigkeit von Ölmultis und der Angst vor der Absahner- Mentalität der großen Stromkonzerne nicht weg zu diskutieren.

Mit der Nutzung der Solarenergie wird der Weg frei gemacht zu einer unabhängigeren Versorgung mit Energie. Mit der weiteren Ausbreitung und technischen Verbesserung der Anlagen werden sich auch die Investitions-Kosten für die Erstanschaffung sehr schnell amortisieren.

Nicht zuletzt bewirkt die weitere Verbreitung von Solarenergie - Anlagen einen Arbeitsplätze fördernden Effekt, der sich bereits heute auswirkt.

Bildquelle:
Dieses Bild basiert auf dem Bild „Solar land area.png“ aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Der Urheber des Bildes ist Matthias Loster.