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Sonnenenergienutzung
Photovoltaik: Elektrische Energie von der Sonne
Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) wandelt etwa 20 % der eingestrahlten Sonnenenergie direkt in Strom, der unmittelbar im Gebäude genutzt werden kann. Das sorgt für eine nachhaltige, umweltfreundliche und kostensparende Energieversorgung. Die wichtigsten Vorteile im Überblick:
- Stromkosten sparen und Vergütung erhalten: Mit einer PV-Anlage können Sie einen großen Teil Ihres Strombedarfs decken und so Ihre Stromkosten senken. Überschüssiger Strom kann ins Netz eingespeist werden.
- Unabhängigkeit von Energieversorgern: Eine PV-Anlage reduziert die Abhängigkeit von Energieversorgern und deren Preisentwicklung. Mit Batteriespeichern lässt sich der Eigenverbrauch weiter erhöhen und die Versorgungssicherheit steigern.
- Umwelt- und Klimaschutz: PV-Anlagen erzeugen emissionsfreien Strom und senken den CO₂-Fußabdruck des Gebäudes, was zum Klimaschutz und zur Ressourcenschonung beiträgt.
- Langlebigkeit und wartungsarm: PV-Anlagen sind wartungsarm und haben eine lange Lebensdauer von über 25 Jahren – das macht sie zu einer sehr lohnenden Investition.
- Förderungen und Steuervorteile: Die für 20 Jahre staatlich garantierte Einspeisevergütung, Steuererleichterungen und evtl. kommunale Zuschüsse senken die Anschaffungskosten und verbessern die Wirtschaftlichkeit.
- Wertsteigerung der Immobilie: Eine PV-Anlage macht Gebäude attraktiver für Käufer und steigert den Immobilienwert, gerade vor dem Hintergrund der steigenden Energiekosten.
Funktionsweise einer PV-Anlage
Eine PV-Anlage wandelt Sonnenlicht in Gleichstrom um (auch bei Bewölkung), ein Wechselrichter erzeugt daraus im Haushalt nutzbaren Wechselstrom. Ein Batteriespeicher wird genutzt, den überschüssigen Strom zwischen zu speichern. Ist dieser voll, erfolgt die Einspeisung ins öffentliche Netz.
Installationsarten und Genehmigungen
Die Installation ist möglich auf Dächern (flache oder schräge Dachflächen), an Fassaden, an Balkonbrüstungen und auf dem freien Feld. Jede Form der Installation bedarf eines speziellen Montagesystems, welches standardmäßig im Handel erhältlich ist. Grundsätzlich sind kleine PV-Anlagen (bis 10 kW) nicht genehmigungsbedürftig (Ausnahme: Denkmalschutz). Aber Vorsicht: Als Mieter oder Besitzer einer Eigentumswohnung, ist jedoch die Zustimmung der (Mit-) Eigentümer erforderlich.
Verschiedene PV-Anlagentypen
Es gibt verschiedene PV-Anlagentypen, die sich je nach Bedarf und Standort eignen:
- PV-Anlage mit Eigenverbrauch und Netzeinspeisung: Ein Teil des Stroms wird selbst verbraucht, der Rest eingespeist. Häufig kombiniert mit einem Batteriespeicher, um den Eigenanteil zu erhöhen.
- PV-Anlage mit vollständiger Netzeinspeisung: Der Strom wird komplett ins Netz eingespeist und etwas besser vergütet, als bei der Teileinspeisung. Kein Batteriespeicher notwendig.
- Stecker-PV-Anlage (Balkonanlagen): Kleine PV-Anlage mit max. 800 W Peakleistung für Balkon oder Terrasse, die über die handelsübliche Schuko-Steckdose Strom ins Hausnetz speist. Kann mit einer Batterie kombiniert werden. Der überschüssige Strom geht ins Netz und wird nicht vergütet.
- Inselanlagen: Ideal für Orte ohne Netzanschluss, z. B. Gartenlauben, Caravans oder Boote.
Energiegewinnung und Einsparpotenzial
In Deutschland erzeugt eine PV-Anlage mit 10 kW Peakleistung und einem Flächenbedarf von ca. 50 m2 etwa 10.000 kWh Strom pro Jahr. Durch Batterien kann der Eigenverbrauch deutlich gesteigert werden, je nach Batteriekapazität auf rund 60 % bis 70 %. Selbst erzeugter Solarstrom ist in der Regel deutlich günstiger als Netzstrom, wodurch sich die PV-Anlage insbesondere bei einem hohen Strombedarf, z.B. durch die Nutzung einer Wärmepumpe oder eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, besonders rentiert.
Solarthermie: Wärme von der Sonne
Eine solarthermische Anlage (ST-Anlage) wandelt bis zu 80 % der eingestrahlten Sonnenenergie in Wärme um, die direkt im Gebäude gespeichert und genutzt wird. In einer typischen Hausinstallation ist es jedoch nicht möglich, überschüssige Wärme in ein „Wärmenetz“ abzugeben. Deshalb ist eine sorgfältige Dimensionierung der Anlage entscheidend: Eine zu große Anlage führt zu ungenutztem Wärmeüberschuss, während eine zu kleine Anlage nicht genug Wärme liefert, um den Speicher auf das erforderliche Temperaturniveau zu bringen. Solarthermische Anlagen sind eine nachhaltige, umweltfreundliche und kostensparende Alternative zu herkömmlichen Heizsystemen. Die wichtigsten Vorteile im Überblick:
- Senkung von Heiz- und Warmwasserkosten: Eine ST-Anlage reduziert den Bedarf an herkömmlichen Energieträgern für Heizung und Warmwasser deutlich. Im Sommer lässt sich der Warmwasserbedarf sogar vollständig mit Sonnenwärme decken. Die Kombination mit einer Wärmepumpe, die ihre Wärme ebenfalls in einem Pufferspeicher speichert, ist besonders sinnvoll.
- Unabhängigkeit von Versorgern: Eine ST-Anlage reduziert die Abhängigkeit von Rohstoff- und Energieversorgern und deren Preisentwicklung. In Kombination mit einer Wärmepumpe lässt sich die Sonnenwärmenutzung weiter optimieren.
- Umwelt- und Klimaschutz: ST-Anlagen erzeugen Wärme ohne Emissionen zu verursachen und senken den CO₂-Fußabdruck des Gebäudes, was zum Klimaschutz und zur Ressourcenschonung beiträgt.
- Langlebigkeit und niedrige Wartungskosten:
Solarthermie-Anlagen sind zuverlässig und haben eine Lebensdauer von über 25 Jahren. Die Funktionsüberprüfung erfolgt jährlich im Rahmen der Heizungswartung. - Staatliche Förderungen und Investitionsanreize: Staatliche und evtl. kommunale Förderprogramme, sowie Steuererleichterungen senken die Investitionskosten. Bei der Sanierung einer Heizung wird die Installation einer solarthermischen Anlage mit demselben Fördersatz wie die Heizungsanlage gefördert - aktuell zwischen 50 % und 70 %. Im Neubau hilft diese, leichter die nächste Effizienzklasse zu erreichen, was mit einem besseren Zinssätz und höherem Zuschuss belohnt wird
- Wertsteigerung der Immobilie: Eine ST-Anlage macht Gebäude attraktiver für Käufer und steigert den Immobilienwert, gerade vor dem Hintergrund der steigenden Energiekosten.
Funktionsweise einer solarthermischen Anlage:
Eine solarthermische Anlage wandelt Sonnenlicht über Sonnenkollektoren in Wärme. Eine speizielle hochselektive Absorberbeschichtung im Kollektor sorgt dafür, dass möglichst viel Strahlung in Wärme gewandelt wird (bis zu 90 %). Die erzeugte Wärme wird mit Hilfe einer kleinen Pumpe über einen Solarkreislauf in einen Warm-wasserspeicher gespeist. Die gespeicherte Wärme kann entweder zur Warmwasserbereitung oder zur Heizungs-unterstützung genutzt werden. Typischerweise besteht eine Solarthermieanlage aus Kollektoren auf dem Dach, einem Warmwasserspeicher im Keller sowie einer Solarstation mit Solarkreispumpe und Temperaturregler. Der Wärme-transport erfolgt über eine spezielle Flüssigkeit im Solarkreislauf, die Wärme wird durch Wärmetauscher im Speicher übertragen.
Zwei Kollektortypen:
Sonnenkollektoren gibt es in zwei technischen Ausführungen: Als Röhren- oder Flachkollektoren. Röhrenkollektoren liefern ein höheres Temperaturniveau, sind jedoch technisch komplexer und empfindlicher. Flachkollektoren sind kostengünstiger und lassen sich leicht in die Dachfläche oder Fassade integrieren.
Anlagenauslegung:
Für die Warmwasserbereitung können Anlagen pragmatisch nach Faustformeln ausgelegt werden: Pro Person werden 1,5 m2 Kollektorfläche und 100 Liter Speichervolumen benötigt, bedeutet für einen vier Personen Haushalt etwa 6 m2 Kollektorfläche mit 400 Liter Speicher. Eine solche Anlage kann bis zu 60 % des Warmwasserbedarfs decken. Bei ungünstiger Gebäudeausrichtung und Dachneigung sollte die Anlage entsprechend größer dimensioniert werden.
ST-Anlage mit Heizungsunterstützung:
Für solarthermische Anlagen zur Heizungsunterstützung wird eine 2-3-fach größere Kollektorfläche als für die reine Warmwasserbereitung benötigt. Solche komplexeren Anlagen werden in der Regel mithilfe von Simulationsprogrammen geplant und ausgelegt, um effizient mit einer konventionellen Heizung kombiniert zu werden. Über ein Drittel der solarthermischen Anlagen in Deutschland werden heizungsunterstützend betrieben, da sie besonders gut mit Wärmepumpen kombiniert werden können. Selbst bei geringer Wärmelieferung, etwa an sonnenarmen Tagen, kann die Effizienz der Wärmepumpe durch die solarthermische Anlage verbessert werden.
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