Sonnige Fakten

Die Sonne liefert uns frei Haus etwa das 10.000fache des Energieverbrauches der gesamten Menschheit. Wenn man Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 10% auf einer Fläche, die der Größe von Frankreich entspricht, auslegen würde, könnte damit der gesamte Energiebedarf der Menschen gedeckt werden.

Prinzip der Photovoltaik

Photovoltaik ist die Umwandlung von solarer Strahlung in elektrische Energie.Die Energieumwandlung erfolgt in dünnschichtigen, hochreinen Siliciumscheiben. Durch die Einstrahlung der Sonne werden im Silicium Elektronen frei, welche zum Minuspol der Solarzelle wandern und damit aus der Zelle eine Art selbstaufladende Batterie machen.Die Solarzelle liefert allerdings, wie die Batterie, nur Gleichstrom. Da alle netzbetriebenen Geräte aber Wechselstrom brauchen, muß der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Dies geschieht im Wechselrichter. Dieser dient gleichzeitig als Schnittstelle zwischen Photovoltaikanlage und öffentlichem Stromnetz und macht so eine Einspeisung nicht verbrauchten Solarstromes in's öffentliche Netz möglich. Der eingespeiste Strom wird vom Stromversorger vergütet.Der Wirkungsgrad, also das Verhältnis von gewonnener Energie zu einstrahlender Energie, liegt mit ca. 10% heute noch relativ niedrig. Das macht Solarstrom zum jetzigen Zeitpunkt sehr teuer: eine Kilowattstunde kostet im Mittel etwa 2 DM. (Ungefähr das achtfache dessen, was der Strom aus dem Netz kostet.)Eine deutliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit ist in einigen Jahren zu erwarten, wenn der Wirkungsgrad verbessert werden kann und die Produktionskosten sinken. In diesem Sinne leistet jeder, der heute der Zeit ein wenig vorauseilt und Solarstrom erzeugt, wertvolle Pionierarbeit.

Braas Solarstrom-System PV 700
Die einzelnen Module liegen ober-flächenbündig mit der Dachsteindeckung. Auf der Unterseite sind die Kabel sichtbar, mit denen die Module in Reihe geschaltet werden

Braas Solarstrom-System PV 700

Auf dem Dach der Gewerbeakademie wurde eine Photovoltaikanlage mit voller Integration in die Dachsteindeckung installiert. Ein Modul ersetzt vier Dachsteine und wird mit voller Funktonsfähigkeit der Verfalzung an die seitlich anschließenden Dachsteine angeschlossen. Die Anlage fügt sich somit störungsfrei in die Dacharchitektur ein, und das Dach bleibt dicht.Die Montage auf dem Dach erfolgt durch den Dachdecker, den dachunterseitigen Anschluß an Wechselrichter und Stromnetz erledigt der Elektriker.Die Anlage besteht aus einer Grundeinheit und hat eine Spitzenleistung von 700 Wp (Watt peak). Die Leerlaufspannung beträgt 210 VDC (Volt Gleichstrom).Übliche Anlagen für Einfamilienhäuser bestehen aus zwei bis drei Grundeinheiten und liefern somit 1,4 bzw. 2,1 kWp.Der Einbau der Anlage erweist sich nach einem kurzen Studium der Montageanleitung als problemlos, nach den ersten zwei von insgesamt zwanzig Modulen wird die Montage beinahe zum Kinderspiel. Nach ca. 5 Arbeitsstunden ist die Anlage drauf und das Dach wieder dicht.

Detailaufnahme der Photovoltaikanlage:
Deutlich sind die einzelnen Module der Zellen zu sehen.

Prinzip der Solarthermie

Bei der Solarthermie wird im Kollektor Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt. Diese Wärme kann zu Heizzwecken und zur Warmwasserbereitung genutzt werden.Herzstück jedes Sonnenkollektors ist der Absorber aus Kupfer, welcher selektiv beschichtet ist. Selektiv heißt, daß der Absorber viel Strahlung absorbiert und in Wärme verwandelt, aber wenig Wärme wieder abstrahlt. Dadurch wird der Wirkungsgrad erhöht. Die Betriebstemperaturen von Kollektoren können Werte nahe 200° C erreichen.Grundsätzlich sind bei den heute üblichen Kollektoren zwei Systeme zu unterscheiden:· Flachkollektoren· Vakuumröhren-KollektorenIm Flachkollektor sind die Absorber von Luft sowie rückseitig von Dämmstoff umgeben. Über die Luft und den Dämmstoff wird aber ein Teil der gewonnenen Wärme wieder abgeleitet.Beim Vakuumröhren-Kollektor befindet sich der Absorber in einer Glasröhre mit Vakuum. Der Vorteil des Vakuums ist, daß kein Medium zur Wärmeleitung zur Verfügung steht - die ungewollten Wärmeverluste sind deshalb viel geringer als beim Flachkollektor. Allerdings ist der Röhrenkollektor teurer als der Flachkollektor, so daß ein höherer technischer Wirkungsgrad nicht gleichzusetzen ist mit höherer Wirtschaftlichkeit.Die Wirkungsgrade von Kollektoren liegen zwischen 35 und 45%, also deutlich höher als bei PV-Anlagen.

Die Warmwasserkollektoren im Überblick

Kollektorsysteme

Auf das Solardach wurden sowohl Vakuumröhren-Kollektoren als auch Flachkollektoren montiert. Im Gebäudeinnern wurden die Warmwasserspeicher installiert sowie ein Meßsystem integriert, welches die Wassertemperatur aller angeschlossenen Systeme überprüft.Die Anlagen wurden allesamt über dem Dach auf Spezialhaltern montiert.Insgesamt erwies sich die Installation einer Warmwasseranlage als deutlich aufwendiger im Vergleich zur gewählten PV-Anlage, dies ist in erster Linie dem ungleich höheren Aufwand bei der Installation der Wasserleitungen zuzuschreiben.Die von Seiten der Anlage und von Seiten der Dachtechnik optimale Lösung bedingt den Einsatz des Installateurs und des Dachdeckers, wobei der Anteil des letzteren zwar technisch wichtig, aber wirtschaftlich vernachlässigbar ist.

Detail: Vakuum-Röhrenkollektor von AEG