Sonnenkollektor: Unterschied zwischen den Versionen

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Mit Solarkollektoren wird die Strahlung der Sonne in Wärme umgesetzt, um etwa Wasser für den täglichen Bedarf zu erwärmen oder Gebäude zu heizen. Das Prinzip kann man verstehen, wenn man im Sommer einen mit Wasser gefüllten Gartenschlauch in die Sonne legt: Schon nach kurzer Zeit ist das Wasser heiß.
Mit '''Solarkollektoren''' ('''Solaranlagen''') wird die Strahlung der Sonne in [[Wärme]] umgesetzt, um etwa Wasser für den täglichen Bedarf zu erwärmen oder Gebäude zu heizen. Das Prinzip kann man verstehen, wenn man im Sommer einen mit Wasser gefüllten Gartenschlauch in die Sonne legt: Schon nach kurzer Zeit ist das Wasser heiß.


In der '''einfachsten technischen Ausführung''' fließt ein Wärmeträgermedium durch nicht abgedeckte, schwarze Kunststoffmatten, auch Absorber genannt. Mit solchen Anlagen können keine hohen Temperaturen erreicht werden. Dafür weisen sie geringe Anschaffungskosten auf und werden für die Erwärmung des Badewassers in Freibädern genutzt. Da sie meistens kostengünstiger als fossil gefeuerte Heizkessel sind, tragen sie bereits heute dazu bei, die Haushaltskasse der Schwimmbadbetreiber zu entlasten.
In der '''einfachsten technischen Ausführung''' fließt ein Wärmeträgermedium durch nicht abgedeckte, schwarze Kunststoffmatten, auch Absorber genannt. Mit solchen Anlagen können keine hohen Temperaturen erreicht werden. Dafür weisen sie geringe Anschaffungskosten auf und werden für die Erwärmung des Badewassers in Freibädern genutzt. Da sie meistens kostengünstiger als fossil gefeuerte Heizkessel sind, tragen sie bereits heute dazu bei, die Haushaltskasse der Schwimmbadbetreiber zu entlasten.


Technisch ausgefeilter sind '''Flachkollektoren'''. Um die Wärmeverluste des [[Kollektor]]s durch Konvektion und Leitung zu vermindern, ist bei diesem [[Kollektor]]typ der Absorber, der aus Metall besteht, gut isoliert. Auf der Seite, wo die Sonne auf den Absorber auftrifft, ist er mit einer Glasscheibe abgedeckt, auf der Rückseite ist eine dicke [[Wärmedämmstoff|Dämmschicht]] aufgebracht. Verluste durch Abstrahlung der schon eingefangenen Wärme lassen sich durch Aufbringung von schwarzem Solarlack oder noch wirksameren selektiven Schichten vermindern.  
Technisch ausgefeilter sind '''Flachkollektoren'''. Um die Wärmeverluste des [[Kollektor]]s durch [[Konvektion]] und Leitung zu vermindern, ist bei diesem [[Kollektor]]typ der Absorber, der aus Metall besteht, gut isoliert. Auf der Seite, wo die Sonne auf den Absorber auftrifft, ist er mit einer Glasscheibe abgedeckt, auf der Rückseite ist eine dicke [[Wärmedämmstoff|Dämmschicht]] aufgebracht. Verluste durch Abstrahlung der schon eingefangenen Wärme lassen sich durch Aufbringung von schwarzem Solarlack oder noch wirksameren selektiven Schichten vermindern.  


Bei gleicher Sonnenstrahlung kann ein solcher Flachkollektor durch diese Maßnahmen höhere Temperaturen erreichen als die zuerst beschriebenen schwarzen Kunststoffmatten. Auch wenn es draußen schon kälter ist, können sie noch Wärme liefern. Daher sind Flachkollektoren heute die bevorzugte Wahl, wenn man mit der Sonne Brauchwasser erwärmen möchte. Gegenwärtig auf dem Markt erhältliche [[Kollektor]]en weisen eine Fläche zwischen 2 und 5 m² auf. Mehrere Module werden kombiniert, bis die erforderliche Wärmeleistung erreicht wird. Ein System für ein Einfamilienhaus nimmt gewöhnlich eine Dachfläche von 6 m² ein und kann damit typischerweise 60 % des jährlichen Brauchwasserbedarfs bereitstellen. Dabei deckt eine solche
Bei gleicher Sonnenstrahlung kann ein solcher Flachkollektor durch diese Maßnahmen höhere Temperaturen erreichen als die zuerst beschriebenen schwarzen Kunststoffmatten. Auch wenn es draußen schon kälter ist, können sie noch Wärme liefern. Daher sind Flachkollektoren heute die bevorzugte Wahl, wenn man mit der Sonne Brauchwasser erwärmen möchte. Gegenwärtig auf dem Markt erhältliche [[Kollektor]]en weisen eine Fläche zwischen 2 und 5 m² auf. Mehrere Module werden kombiniert, bis die erforderliche Wärmeleistung erreicht wird. Ein System für ein Einfamilienhaus nimmt gewöhnlich eine Dachfläche von 6 m² ein und kann damit typischerweise 60 % des jährlichen Brauchwasserbedarfs bereitstellen. Dabei deckt eine solche
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|valign="top"|[[Bild:Umwelt energie sonnenkollektor schallschutz.jpg|thumb|250px|Zwei Fliegen mit einer Klappe: solare Wärme und lärmgeschützte Wohngebiete]]  
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Für diese Zwecke sind erheblich größere Speicher und auch Kollektorflächen nötig. Hierzu gibt es in Europa eine Vielzahl von Demonstrationsprojekten. Die derzeit größte deutsche Anlage in Neckarsulm wird im Endausbau 1.200 Wohnungen auch im Winter mit solarer Wärme aus 15.000 m² [[Kollektor]]en und einem 150.000 m³ großen Speicher versorgen. Die [[Kollektor]]en befinden sich teils auf den Dächern der Schule, der Sporthalle und einigen Wohngebäuden, teils wurden sie über Parkplätzen oder entlang eines Lärmschutzwalls installiert. Für die in derartigen Projekten eingesetzten saisonalen Speicher müssen kostengünstige Lösungen gefunden werden, da sie im Unterschied zu den normalen Speichern in den Heizungskellern nur einmal im Jahr be- und entladen werden. Neben dem Neckarsulmer Ansatz, den vorhandenen Lehmboden mittels Erdsonden als billiges Speichermedium zu verwenden, gibt es noch weitere vielversprechende Entwicklungslinien. Hierzu gehört die Wärmeeinspeisung in unterirdische, wasserführende Schichten (Aquifere), die Nutzung von Schüttungen aus grobkörnigem Kies und Wasser oder die Konstruktion von wenigstens teilweise ins Erdreich versenkten, wassergefüllten Betonbehältern. Jedes dieser Speicherkonzepte hat seine Vor- und Nachteile. Eine erfolgreiche Entwicklung kostengünstiger Langzeitspeicher wird der Solarenergie Anwendungsfelder erschließen, die weit über die heute noch vorherrschende sommerliche Brauchwassererwärmung hinausgehen.
Für diese Zwecke sind erheblich größere Speicher und auch Kollektorflächen nötig. Hierzu gibt es in Europa eine Vielzahl von Demonstrationsprojekten. Die derzeit größte deutsche Anlage in Neckarsulm wird im Endausbau 1.200 Wohnungen auch im Winter mit solarer Wärme aus 15.000 m² [[Kollektor]]en und einem 150.000 m³ großen Speicher versorgen. Die [[Kollektor]]en befinden sich teils auf den Dächern der Schule, der Sporthalle und einigen Wohngebäuden, teils wurden sie über Parkplätzen oder entlang eines Lärmschutzwalls installiert. Für die in derartigen Projekten eingesetzten saisonalen Speicher müssen kostengünstige Lösungen gefunden werden, da sie im Unterschied zu den normalen Speichern in den Heizungskellern nur einmal im Jahr be- und entladen werden. Neben dem Neckarsulmer Ansatz, den vorhandenen Lehmboden mittels Erdsonden als billiges Speichermedium zu verwenden, gibt es noch weitere vielversprechende Entwicklungslinien. Hierzu gehört die Wärmeeinspeisung in unterirdische, wasserführende Schichten (Aquifere), die Nutzung von Schüttungen aus grobkörnigem Kies und Wasser oder die Konstruktion von wenigstens teilweise ins Erdreich versenkten, wassergefüllten Betonbehältern. Jedes dieser Speicherkonzepte hat seine Vor- und Nachteile. Eine erfolgreiche Entwicklung kostengünstiger Langzeitspeicher wird der [[Solarenergie]] Anwendungsfelder erschließen, die weit über die heute noch vorherrschende sommerliche Brauchwassererwärmung hinausgehen.


===Technische Trends===
===Technische Trends===
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Durch technische Fortentwicklung und Marktausweitung konnten die Preise für das Gesamtsystem in den letzten 15 Jahren deutlich gesenkt werden. Derzeit kann man mit spezifischen Investitionskosten für eine komplette Anlage inklusive Speicher, Verrohrung und Montage von 850 Euro/m² [[Kollektor]]fläche rechnen.
Durch technische Fortentwicklung und Marktausweitung konnten die Preise für das Gesamtsystem in den letzten 15 Jahren deutlich gesenkt werden. Derzeit kann man mit spezifischen Investitionskosten für eine komplette Anlage inklusive Speicher, Verrohrung und Montage von 850 Euro/m² [[Kollektor]]fläche rechnen.


Wenn Solarkollektoren bei den gegenwärtigen Preisen fossiler Energieträger noch nicht ganz mithalten können, so kann man sich doch gegen die Risiken zukünftiger Energiepreiserhöhungen zuverlässig schützen. Außerdem: Energetisch betrachtet macht sich eine Anlage schon nach ein bis zwei Jahren bezahlt. Dann hat sie schon so viel Energie hereingeholt, wie für ihre Herstellung notwendig war.
Wenn Solarkollektoren bei den gegenwärtigen Preisen [[Fossile Energie|fossiler Energieträger]] noch nicht ganz mithalten können, so kann man sich doch gegen die Risiken zukünftiger Energiepreiserhöhungen zuverlässig schützen. Außerdem: Energetisch betrachtet macht sich eine Anlage schon nach ein bis zwei Jahren bezahlt. Dann hat sie schon so viel Energie hereingeholt, wie für ihre Herstellung notwendig war.


===Marktentwicklung===
===Marktentwicklung===
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Dank des [[Marktanreizprogramm]]s der Bundesregierung, der Kampagne “Solar – na klar!” und vieler engagierter Bürger hat sich in den letzten beiden Jahren der Absatz von [[Kollektor]]en in Deutschland mehr als verdoppelt.
Dank des [[Marktanreizprogramm]]s der Bundesregierung, der Kampagne “Solar – na klar!” und vieler engagierter Bürger hat sich in den letzten beiden Jahren der Absatz von [[Kollektor]]en in Deutschland mehr als verdoppelt.


Trotzdem ist unser Land noch nicht Spitzenreiter bei der Nutzung der Solarenergie. Im Nachbarland Österreich ist je Kopf der Bevölkerung die fünffache Menge an Solarkollektoren installiert. Dort sind die [[Kollektor]]en außerdem bereits zu einem lukrativen Exportschlager geworden. Andere EU-Länder wie Frankreich, Italien oder England hinken dagegen der Entwicklung noch weit hinterher.
Trotzdem ist unser Land noch nicht Spitzenreiter bei der Nutzung der [[Solarenergie]]. Im Nachbarland Österreich ist je Kopf der Bevölkerung die fünffache Menge an Solarkollektoren installiert. Dort sind die [[Kollektor]]en außerdem bereits zu einem lukrativen Exportschlager geworden. Andere EU-Länder wie Frankreich, Italien oder England hinken dagegen der Entwicklung noch weit hinterher.


Ein weiterer Schub für die Marktausweitung kann durch eine Erhöhung der Nachfrage nach größeren Anlagen erhofft werden. Noch wird der ganz überwiegende Teil der Sonnenkollektoranlagen auf Dächern von Einfamilienhäusern installiert. Auf Mehrfamilienhäusern oder sonstigen großen Gebäuden finden sich bisher kaum Anlagen. Dabei können die Kosten für solare Wärme gerade bei Großanlagen deutlich gesenkt werden. Das Marketing für diese Anlagen ist dennoch schwieriger: <br /> Die solare Wärme kommt nicht mehr dem Eigentümer der Anlage, sondern den Mietern zugute. Hierdurch entfällt die Freude des Anlagenbesitzers beim Duschen mit selbst erzeugter Wärme aus einer unerschöpflichen Quelle. Statt dessen treten verstärkt wirtschaftliche Kriterien in den Vordergrund. Einige Wohnbaugesellschaften haben sich für Solaranlagen auf ihren Miethäusern entschieden, weil hierdurch die Vermietbarkeit verbessert und die Leerstände reduziert werden konnten.
Ein weiterer Schub für die Marktausweitung kann durch eine Erhöhung der Nachfrage nach größeren Anlagen erhofft werden. Noch wird der ganz überwiegende Teil der Sonnenkollektoranlagen auf Dächern von Einfamilienhäusern installiert. Auf Mehrfamilienhäusern oder sonstigen großen Gebäuden finden sich bisher kaum Anlagen. Dabei können die Kosten für solare Wärme gerade bei Großanlagen deutlich gesenkt werden. Das Marketing für diese Anlagen ist dennoch schwieriger: <br /> Die solare Wärme kommt nicht mehr dem Eigentümer der Anlage, sondern den Mietern zugute. Hierdurch entfällt die Freude des Anlagenbesitzers beim Duschen mit selbst erzeugter Wärme aus einer unerschöpflichen Quelle. Statt dessen treten verstärkt wirtschaftliche Kriterien in den Vordergrund. Einige Wohnbaugesellschaften haben sich für '''Solaranlagen''' auf ihren Miethäusern entschieden, weil hierdurch die Vermietbarkeit verbessert und die Leerstände reduziert werden konnten.


===Perspektiven===
===Perspektiven===
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|valign="top"|[[Bild:Umwelt energie sonnenkollektor parkplatz.jpg|thumb|250px|In Neckarsulm werden sogar die Parkplatzflächen zur Wärmeerzeugung genutzt.]]  
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Langfristig kann solare Wärme erheblich zu einer nachhaltigen Energieversorgung in Deutschland beitragen. Auf den Dächern von Gebäuden ist Platz für 800 km² [[Kollektor]]en. Weitere Installationsflächen gibt es an Südfassaden, über Parkplätzen oder an Straßenböschungen. Insgesamt können bis zu 1.300 km² [[Kollektor]]en installiert werden, wobei schon berücksichtigt ist, dass ein Teil der Dachflächen für die Nutzung von Solarzellen zur Stromerzeugung ([[Photovoltaik]]) reserviert bleiben muss.
Langfristig kann solare Wärme erheblich zu einer nachhaltigen Energieversorgung in Deutschland beitragen. Auf den Dächern von Gebäuden ist Platz für 800 km² [[Kollektor]]en. Weitere Installationsflächen gibt es an Südfassaden, über Parkplätzen oder an Straßenböschungen. Insgesamt können bis zu 1.300 km² [[Kollektor]]en installiert werden, wobei schon berücksichtigt ist, dass ein Teil der Dachflächen für die Nutzung von [[Solarzelle]]n zur Stromerzeugung ([[Photovoltaik]]) reserviert bleiben muss.
Mit dieser [[Kollektor]]fläche könnte rechnerisch etwa die Hälfte des heutigen Wärmebedarfs für Heizung und Warmwasser gedeckt werden. Heute liegt der Beitrag solarer Wärme aber noch bei 2 ‰.
Mit dieser [[Kollektor]]fläche könnte rechnerisch etwa die Hälfte des heutigen Wärmebedarfs für Heizung und Warmwasser gedeckt werden. Heute liegt der Beitrag solarer Wärme aber noch bei 2 ‰.


Um solare Wärme zu einem Standbein der Energieversorgung zu machen, genügt es nicht, jedes [[Dach]] mit [[Kollektor]]en zu belegen und einen Solarspeicher in jeden Keller zu stellen. Es ist vielmehr notwendig, eine große Anzahl von Gebäuden über ein Nahwärmenetz miteinander zu verbinden und an einen großen gemeinsamen Speicher anzuschließen. Nur so kann zu vertretbaren Kosten Sommersonnenwärme bis in den Winter gespeichert werden.
Um solare Wärme zu einem Standbein der Energieversorgung zu machen, genügt es nicht, jedes [[Dach]] mit [[Kollektor]]en zu belegen und einen Solarspeicher in jeden Keller zu stellen. Es ist vielmehr notwendig, eine große Anzahl von Gebäuden über ein Nahwärmenetz miteinander zu verbinden und an einen großen gemeinsamen Speicher anzuschließen. Nur so kann zu vertretbaren Kosten Sommersonnenwärme bis in den Winter gespeichert werden.


Der Aufbau von '''Nahwärmenetzen''' ist eine entscheidende Voraussetzung für die umfassende Nutzung solarer Wärme. Auch zur kostengünstigen Nutzung von Holzhackschnitzeln, Stroh, Miscanthus oder [[Geothermie]] kann Nahwärme in erheblichem Maße beitragen. Als Beispiel kann hier Dänemark dienen, wo bereits heute 58 % aller Wohnungen mit Fern- oder Nahwärme beheizt werden. Mehr als ein Drittel der in die Netze eingespeisten Wärme stammt dabei aus [[erneuerbaren Energien]] und der überwiegende Rest aus der ebenfalls umweltfreundlichen [[Kraft-Wärme-Kopplung]].
Der Aufbau von '''Nahwärmenetzen''' ist eine entscheidende Voraussetzung für die umfassende Nutzung solarer Wärme. Auch zur kostengünstigen Nutzung von Holzhackschnitzeln, Stroh, Miscanthus oder [[Geothermie]] kann Nahwärme in erheblichem Maße beitragen. Als Beispiel kann hier Dänemark dienen, wo bereits heute 58 % aller Wohnungen mit Fern- oder Nahwärme beheizt werden. Mehr als ein Drittel der in die Netze eingespeisten Wärme stammt dabei aus [[Erneuerbare Energie|erneuerbaren Energien]] und der überwiegende Rest aus der ebenfalls umweltfreundlichen [[Kraft-Wärme-Kopplung]].


Nahwärme ist flexibel und zukunftsoffen. Zugunsten einer nachhaltigen Wärmeversorgung ist für die kommenden Jahrzehnte ein entschiedener Ausbau derartiger Systeme auch in Deutschland anzustreben. Dies wird keine einfache Aufgabe sein.
Nahwärme ist flexibel und zukunftsoffen. Zugunsten einer nachhaltigen Wärmeversorgung ist für die kommenden Jahrzehnte ein entschiedener Ausbau derartiger Systeme auch in Deutschland anzustreben. Dies wird keine einfache Aufgabe sein.
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[[Kategorie:Planet Erde]][[Kategorie:Energie]][[Kategorie:Haustechnik]][[Kategorie:Glossar]]
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