Sonnenkollektoren - Photovoltaik

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Grundsätzliches

Um übers Jahr hin eine optimale Energieausbeute zu erreichen, stellt man die Sonnenkollektoren in unseren Breitengraden in einem Winkel von 30° bis 40° auf. Sie werden fest montiert und nur in den seltensten Fällen nachgeführt. Eine Nachführung würde sich nicht lohnen.
Man unterscheidet zwei Arten von Kollektoren: die Flachkollektoren und die Röhrenkollektoren. Mit Vakuumröhrenkollektoren lassen sich höhere Temperaturen erzeugen, womit dieser Kollektortyp selbst für die Raumheizung zum Einsatz kommen könnte. In der Regel werden jedoch beide Kollektortypen lediglich für die Warmwasseraufbereitung genutzt. Will man ca. 60 % des Energiebedarfs für die Warmwasseraufbereitung sparen, so benötigt man bei Flachkollektoren ca. 1,3 qm Kollektorfläche pro Person und bei Vakuumröhrenkollektoren ca. 1 qm Kollektorfläche pro Person. (Anmerkung: Manche Hersteller von Kollektoren gehen allerdings von 2 qm Kollektorfläche pro Person aus.)
Will man die Kollektoren in die Raumheizung miteinbeziehen, so braucht man mit etwa 1,3 qm Flachkollektorfläche pro 13 qm Wohnfläche bzw. 1 qm Vakuumröhrenkollektorfläche pro 13 qm Wohnfläche. Wobei hier ganz klar festgehalten werden soll, dass trotzdem noch massiv zugeheizt werden muss.
Die Effektivität eines Sonnenkollektorsystems hängt von der optimalen Abstimmung von Kollektorfläche und Wärmespeicher ab. Letzterer darf nicht zu groß sein, da sonst die gewünschte Temperatur nie erreicht wird und ständig nachgeheizt werden muss, darf aber auch nicht zu klein sein, da ja auch ein sonnenärmerer Tag überbrückt werden soll. Das Speichervolumen sollte pro Person ca. 75 l betragen. Für eine Durchschnittsfamilie mit 4 Personen bräuchte man für einen 60%igen solaren Anteil an der Warmwasserbereitung etwa 5 qm Kollektorfläche und einen 300 l Speicher.
Das Einsparpotential durch Sonnenkollektoren liegt bei einem 4-Personen-Haushalt bei ca. 250 l Heizöl pro Jahr. Bei konservativer Rechnung kann man sagen, dass 1,3 qm Kollektorfläche etwa 60l bis 70l Heizölersparnis bringen.

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Flachkollektoren

Flachkollektoren bestehen aus Absorberflächen, die mit Rohren durchzogen sind. In diesen Rohren wird mittels einer speziellen Wärmeträgers, meist ein Wasser/Glykol-Gemisch die Wärme zum Wärmespeicher transportiert. Die Flachkollektoren sind auf der einen Seite durch Dämmmaterial gut isoliert und auf der anderen Seite erreichen die Sonnenstrahlen durch ein Glas den Absorber. In der Regel sind die Flachkollektoren ca. 2 qm groß, erreichen etwa 50°C Spitzentemperaturen und haben einen Wirkungsgrad von ca. 60%.

Vakuumröhrenkollektoren

Das Wort Vakuum ist der beste Hinweis dafür, dass es sich bei diesem Kollektortyp um das technisch aufwendigere Kollektorsystem handelt und es deshalb auch entsprechend teurer ist. Leider kommt es allzu häufig vor, dass die Vakuumröhrenkollektoren undicht und damit unbrauchbar werden, noch bevor sie sich tatsächlich amortisiert haben. Ob man Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz bringen will, hängt entscheidend von der weiteren Nutzung der Energie ab (Raumheizung oder ausschließlich Warmwasseraufbereitung), von der verfügbaren Fläche und der Größe des verwendeten Speichers.

Heizschläuche

Die wohl einfachste Art, die Sonnenwärme zu nutzen, besteht darin auf das Dach eine schwarzen Kunstsoffschlauch auszulegen und damit das Wasser zu erwärmen. Diese Art der Sonnenergienutzung ist zwar sehr preisgünstig aber auch relativ ineffizient und kann bei Schwimmbädern sinnvoll eingesetzt werden. Man erreicht Temperaturen, die maximal 20°C über der Außentemperatur liegen.

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Fazit

Als Faustregel gilt, dass 1 qm Kollektorfläche Kosten von ca. 1.000,- € verursacht und ca. 50,- € pro Jahr an Heizölersparnis einfährt. In diesem Wert sind Montage, Regelung und Speicherung miteinbezogen. Müssen lediglich die Kollektoren aufgebaut werden, da Speicherung und eine Regelung bereits vorhanden sind, so muss man mit ca 500,- € pro qm Kollektorfläche incl. Montage rechnen.

Unter Berücksichtigung der oben angegebenen Werte kann man sagen, dass sich die Installation einer solaren Warmwasseranlage in ca. 20 Jahren amortisiert hat. Dabei gehe ich von einem Ölpreis von 1,- € pro Liter Heizöl aus. Da die Lebensdauer von Flachkollektoren bei etwa 20 bis 25 Jahren liegt, lohnt sich eine Installation unter rein !! ökonomischen Gesichtspunkten allerdings nicht wirklich.

Bei einer Verdopplung des Ölpreises auf 2,- € pro Liter erreicht man eine Amortisationszeit von 10 Jahren. Damit wäre eine Nutzung der Solarenergie auch unter rein ökonomischen Gesichtspunkten rentabel. Da die Anlagen vermutlich nicht wesentlich billiger oder effizienter werden, der Ölpreis aber vermutlich weiter steigen wird, lohnt sich ein weiteres abwarten nicht. D.h., dass man bereits zum jetzigen Zeitpunkt zum Kauf einer Solaranlage zur Warmwasseraufbereitung raten kann.

Berücksichtigt man den Gewinn für unsere Umwelt, dann müsste man eine Solaranlage umgehend installieren.

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Photovoltaik

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Grundsätzliches

Eine Photovoltaikanlage beseht im Wesentlichen aus folgenden Elementen: den Solarzellen und dem Wechselrichter. Dazu kommen die Kabelverbindungen. Die Hauptaufgabe des Wechselrichters besteht darin, den von den Solarzellen ankommenden Gleichstrom so umzuwandeln, dass er als Wechselstrom in das Netz eingespeist werden kann.

Im Klartext heißt dies, dass der produzierte Strom nicht für den Eigenbedarf produziert wird, sondern an einen Stromproduzenten verkauft wird. Dieser Verkauf lohnt sich nur deshalb, weil dieser über Photovoltaik produzierte Strom hoch subventioniert wird. Man könnte grundsätzlich natürlich auch Akkus aufladen und diese dann bei Strombedarf wieder entladen. Der damit verbundene finanzielle Aufwand - Erneuerung der Batterien auf Grund der geringen Lebensdauer derselbigen! - ist aus ökonomischen Gründen nicht vertretbar. Ausnahmen sind Insellösungen.

Der Einsatz von Photovoltaik aus rein !! ökonomischen Gründen ist zur Zeit nicht sinnvoll, da sich Photovoltaikanlagen bei den gegenwärtigen Strompreisen erst in ca. 50 Jahren amortisieren würden. Unter Einbeziehung des Umweltgedankens ist eine Investition in diese Technik natürlich immer sinnvoll.

Nur wenn völlig neuartige Verfahren mit wesentlich günstigeren Solarzellen auf den Markt kommen, haben Photovoltaikanlagen unter rein ökonomischen Gesichtspunkten eine echte Chance. Hier gibt es zukunftsweisende Techniken, bei denen mit Hilfe von Reflexion das Licht in einer Folie zu den Rändern der Folie umgeleitet wird und dort von Solarzellen absorbiert wird. Damit reduziert sich der Bedarf an Solarzellen auf 2,5 % dessen, was heute notwendig ist. Die in USA entwickelte Technologie soll bis zum Jahr 2012 marktreif sein.

Rentabilität

Mit 1 qm Solarzellen kann man etwa 100 kWh Strom pro Jahr ernten. Das absolute Minimum an Kollektorfläche liegt bei etwa 10 qm. Rentabel wird eine Anlage ab ca. 20 qm.
1 qm Kollektorfläche verursacht etwa € 400,- bis € 1000,- Investitionskosten. Hier gilt die Regel, dass mit steigender Quadratmeterzahl die Investitionskosten sinken! Bei einer 20 qm großen Anlage dürften die Investitionskosten bei etwa € 8.000,- liegen (im ungünstigen Fall bei € 12.000,-). Damit lassen sich etwa 2.000 kWh Strom pro Jahr erzeugen. Zur Zeit - im Jahr 2008 - erhält man rund € 0,45 pro kWh solar erzeugten Strom. Man kann also mit ca. € 900,- Einnahmen pro Jahr rechnen. Die Amortisationszeit beträgt somit ca. 10 Jahre.

Da die Subventionierung langsam reduziert wird, lohnt sich also eine Investition nur dann, wenn man diese Investition möglichst bald vornimmt! Es sei denn, die Anlagenkosten werden durch neue Technologien wesentlich billiger.

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Fazit

Eine Investition in Photovoltaik lohnt sich jetzt schon auf Grund der hohen Subvention durch den Staat - aber auch nur deshalb. Die Anlage sollte mindestens 20 qm groß sein.

Anmerkung:
Um den Ertrag an Strom zu produzieren, den ein 4 Personenhaushalt im Jahr verbraucht, bräuchte man etwa 40 qm Kollektorfläche. Addiert man die etwa 10 qm Kollektorfläche für die Warmwasserbereitung, dann wird es eng auf dem Dach!!

Andreas Angermeir

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