Stadt Bochum

Solarthermie und Photovoltaik

FlächenkollektorFlächenkollektorSolarthermie

Das Wasser in einem schwarzen Gartenschlauch erwärmt sich unter Sonneneinwirkung sehr rasch. Solarthermische Anlagen beruhen auf diesem denkbar einfachen Grundprinzip.

Der Kollektor einer thermischen Solaranlage hat die Aufgabe, einen möglichst großen Teil der einfallenden Strahlung einzufangen und in Wärme umzuwandeln. Damit die gewonnene Wärme nicht verloren geht, muss der Kollektor gut gedämmt sein.

Dazu gibt es zwei Möglichkeiten.

RöhrenkollektorRöhrenkollektor Der Kollektor wird an den Seiten und auf der Rückseite in Wärmedämmung eingepackt  (Prinzip „Pullover“). Nach diesem Prinzip sind Flachkollektoren aufgebaut.

Der Kollektor wird in ein Vakuum verpackt (Prinzip „Thermoskanne“) Nach diesem Prinzip sind Vakuumröhrenkollektoren aufgebaut.
Damit das bei Sonnenschein erzeugte Brauchwarmwasser und/ oder Heizwasser auch zu anderer Zeit zur Verfügung steht, ist die Installation eines Solarspeichers notwendig. Solarspeicher unterscheiden sich von Standrad-Warmwasserspeichern in der Größe. Außerdem sind sie mit einem zweiten Wärmetauscher für den Solarkreislauf ausgestattet.

In der Regel sind Dacheindeckung, Dachkonstruktionen und Statik eines Daches für den Einbau einer Solaranlage geeignet. Bei Schrägdächern bestehen die Möglichkeiten der Indach- und der Aufdachmontage. Die Aufständerung der Anlage auf Flachdächern setzt eine Bewertung der möglichen Dachlasten voraus. Damit ein möglichst hoher solarer Ertrag erzielt werden kann, sollte das Kollektorfeld einer thermischen Solaranlage nicht verschattet, in einem Neigungswinkel zwischen 30° und 50° montiert und nach Südost bis Südwest ausgerichtet sein. Aber auch bei geringen Verschattungen und ungünstigerer Ausrichtung lassen sich mit thermischen Solaranlagen noch hohe Erträge erzielen.



Funktionsweise einer PhotovoltaikanlageFunktionsweise einer PhotovoltaikanlagePhotovoltaik


Eine Photovoltaikanlage liefert umweltfreundlichen und günstigen Strom vom eigenen Dach, der zum Teil selbst verwendet werden kann. Der nicht direkt genutzte Anteil wird entweder in einem Energiespeicher gespeichert oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Die eingespeiste Energiemenge wird anschließend - gesetzlich festgeschrieben - vergütet.

Um zu prüfen, ob und inwieweit eine Photovoltaikanlage mit kombiniertem Batteriespeicher im Einzelfall einen Nutzen hat, können zwei Kenngrößen herangezogen werden:


Eigenverbrauchsanteil
Er stellt eine zunehmend wichtige Größe bei der Planung von Photovoltaikanlagen dar. Er gibt den Anteil des erzeugten Stroms an, der vor Ort tatsächlich selbst verbraucht wird. Da die Anlagenpreise in den letzten Jahren stark gesunken sind, liegen die Erzeugungskosten für Solarstrom mittlerweile deutlich unter dem durchschnittlichen Strombezugspreis für Privatkunden. Daher lohnt sich generell ein möglichst hoher Eigenverbrauchsanteil, um Strombezugskosten einzusparen, z.B. mit einer Wärmepumpe.


Autarkiegrad
Er beschreibt, inwieweit sich ein Haushalt – gemessen an seinem Jahresstromverbrauch – mit dem selbsterzeugten Strom der Photovoltaikanlage eigenständig versorgen kann. Er verdeutlicht also das Maß der Unabhängigkeit eines Haushalts von zusätzlichen Strombezügen.


TageslastgangTageslastgangEinfluss eines Speichers
In Nordrhein-Westfalen können Solaranlagenbetreiber bei Süd-Ausrichtung in einem durchschnittlichen Jahr mit einem Stromertrag von rund 860 bis 920 Kilowattstunden (kWh) pro Jahr je Kilowattpeak (kWp) installierter Leistung rechnen. Ein Durchschnittshaushalt mit einem jährlichen Strombedarf von 4.000 kWh könnte entsprechend rein rechnerisch bereits mit einer Anlagengröße von 4,5 kWp bedarfsdeckend mit Solarenergie versorgt werden. Da aber Stromerzeugung und -verbrauch nicht deckungsgleich sind, liegen der tatsächliche Eigenverbrauchsanteil sowie der Autarkiegrad bei dieser Anlagenkonfiguration – und einer typischen Verbrauchskurve – bei jeweils etwa 30 Prozent. Ein Drittel des solar erzeugten Stroms wird also typischerweise direkt selbst verbraucht. Durch die Installation eines Batteriespeichersystems lässt sich diese Menge weiter steigern, indem insbesondere morgens und abends auf den gespeicherten Solarstrom zurückgegriffen wird. Eine Batterie mit einer nutzbaren Speicherkapazität von 4 kWh erhöht in dem konkreten Beispiel den Eigenverbrauchsanteil auf etwa 60 Prozent und den Autarkiegrad auf etwa 55 Prozent.

Im Laufe ihrer Lebenszeit liefert eine Solaranlage übrigens rund fünfzehnmal mehr Energie als zu ihrer Herstellung nötig war.

Weitere Infos unter: www.energieagentur.nrw/solarenergie/solarstrom-photovoltaik