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Solarenergie lohnt sich!

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Fossile Brennstoffe wie Erdöl und Erdgas werden knapper und teurer. Deren Einsatz verursacht den klimaschädlichen Treibhauseffekt, außerdem steigen die Energiekosten für Heizung und Strom immer weiter an. Sowohl Kosten als auch Klimaschutz sprechen also dafür, die Energie der Sonne zu nutzen; denn die Sonne stellt keine Rechnung! 

Die Sonne wirkt mit einer Strahlungsenergie auf die Erde ein, die höher ist als der gesamte globale Energiebedarf. Damit ist die Sonne unsere größte, unerschöpfliche Energiequelle. Da die Sonne in der Nacht nicht scheint und auch im Winter seltener als im Sommer, steht uns diese Energie jedoch nicht immer zur Verfügung. In Deutschland kann man durchschnittlich mit 1.600 Sonnenstunden pro Jahr rechnen. Und diese reichen aus, um jede Menge umweltfreundliche Energie zu produzieren.

Entgegen der landläufigen Meinung vom „Regenloch Aachen“ ist die solare Einstrahlung in Aachen mit 1.028 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter relativ hoch (Nürnberg 1.080 kWh, Hamburg 1.010 kWh, Äquator 2.500 kWh, Quelle: Deutscher Wetterdienst). Also macht  hier in Aachen die Nutzung der Sonnenenergie definitiv Sinn! Auch auf Ihrem Gebäude.

Eine Fläche von 490 Fußballfeldern (245 ha) ist laut Solardachkataster theoretisch für die solare Nutzung von Sonnenenergie geeignet Der Strombedarf aller Haushalte in der Stadt Aachen ließe sich komplett mit PV-Anlagen auf Öcher Dächern decken (394 GWh für 149.000 Haushalte). Rund 6.500 Tonnen Kohlendioxid können so jedes Jahr vermieden werden.

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Mittlere jährliche Globalstrahlungssumme in NRW im Zeitraum 1981-2010, Quelle: Klimaatlas NRW, Herausgeber Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW unter Verwendung von Daten des Deutschen Wetterdienstes und Land NRW

Mehr Sonnentage begünstigen Solarstrom

Die Sonne strahlt zunehmend intensiver. Laut Information des Deutschen Wetterdienstes liegt die Sonnenscheindauer der letzten 30 Jahre deutlich über dem Mittel der vorherigen drei Jahrzehnte (QUELLE DWD, https://isabel.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2021/3/21.html am 21.3.2021). Daher liefern Photovoltaik (PV)-Anlagen mehr Strom als noch vor einigen Jahren erwartet. In Aachen betrug die Sonnenstrahlung 1.130 kWh pro Quadratmeter im Jahr 2020. Nutzen Sie daher die stärkere Sonneneinstrahlung mit Ihrer eigenen Solaranlage und sorgen Sie gleichzeitig dafür, dass der Klimawandel nicht weiter voranschreitet.

  

Photovoltaik-Anlagen

Eine Photovoltaik-Anlage besteht im Wesentlichen aus nur zwei Elementen, aus den Solarmodulen, die aufs Dach montiert werden und aus so genannten Wechselrichtern. Das auf die Solarmodule treffende Sonnenlicht setzt dort, im Material der Solarzellen, Elektronen in Bewegung. Damit hat man schon einen elektrischen Strom, in diesem Fall einen Gleichstrom erzeugt. Die Elektronen (der elektrische Strom) werden über ein Stromkabel zum Wechselrichter geleitet.

Schematische Darstellung einer Photovoltaikanlage, (c) Energie.Agentur.NRW

Dieser macht aus dem Gleichstrom, der durch das Sonnenlicht in den Solarmodulen auf dem Dach erzeugt wird, genau den Wechselstrom, den wir normalerweise aus dem Stromnetz beziehen. Der auf dem Dach erzeugte Strom wird ins Stromnetz eingespeist. Die Menge wird über einen eigenen Stromzähler gemessen. Ihr "Netzbetreiber" (in Aachen ist dies die Regionetz) ist nun verpflichtet, Ihnen den ins Netz eingespeisten Strom gemäß den Regelungen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) zu vergüten. Sie erhalten für den gelieferten Strom also Geld, siehe Rubrik Einspeisevergütung.

Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms

Es lohnt sich, den selbst erzeugten Solarstroms direkt im eigenen Gebäude zu verbrauchen anstatt ihn einzuspeisen, da der Strompreis bei rund  30 Cent pro Kilowattstunde /ct/kWh) liegt und somit mehr als doppelt so hoch ist als die Einspeisevergütung. Je mehr Solarstrom selbst verbraucht wird, desto weniger Netzstrom wird benötigt. Dadurch sinken die Energiekosten und die Anlagenbetreiber sparen deutlich. Vor allem bei Kleinanlagen ist eine hohe Eigenverbrauchsquote interessant - der Eigenverbrauch im privaten Sektor wurde bislang vom Gesetzgeber nicht mit finanziellen Abgaben belegt. Nur Betreiber größerer PV-Anlagen (über 10 Kilowattpeak (kWp)) müssen auf eigenverbrauchten Strom zusätzlich eine EEG-Umlage entrichten.

  

Solarthermische Anlagen

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Grundsätzlich sind alle Flächen, die für PV-Anlagen geeignet sind, auch für thermische Solaranlagen geeignet. Die Eignungsflächen unterscheiden sich lediglich in der benötigten Mindestgröße, der geeigneten Dachneigung sowie der zusätzlichen Nutzung diffuser Strahlung.

Thermische Solaranlagen dienen entweder nur zur Warmwasserbereitung oder auch zur Heizungsunterstützung und helfen dadurch, Brennstoffkosten einzusparen. Die Energie, die durch Anlagen zur Warmwasserbereitung eingespart wird, liegt erfahrungsgemäß zwischen 50 und 60 %.

Das wichtigste Bauteil einer thermischen Solaranlage ist der Sonnenkollektor. Sonnenkollektoren gibt es in unterschiedlichen Bauweisen, zum Beispiel so genannte Absorbermatten, Flachkollektoren, Vakuum - Flachkollektoren, Vakuum - Röhrenkollektoren und andere. Bei solarthermischen Anlagen ist der Sonnenkollektor das Bauteil, das auf dem Gebäudedach montiert wird. Er ist mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten gefüllt, die erwärmt werden.  Die dadurch gewonnene Wärmeenergie wird in geeigneter Weise dem Warmwasser- bzw. Heizungssystem des Gebäudes zugeführt.

Vorteil solarthermischer Anlagen ist der geringere Flächenbedarf gegenüber Photovoltaik-Anlagen. Wenige Quadratmeter Dachfläche, die von der Sonne angestrahlt werden, sind für normale Wohngebäude völlig ausreichend. Bei Anlagen zur Warmwasserbereitung rechnet man mit rund 1,0 – 1,5 Quadratmeter Flachkollektor pro Person, so dass auf einem Einfamilienhaus auch eine kleinere Fläche ausreicht (3-Personenhaushalt: 3-4 m²). Für eine Kollektoranlage zur Unterstützung der Raumheizung eines Einfamilienhauses mit 150 m² wird eine Flachkollektorfläche ab ca. 10 m² benötigt.

Im optimalen Fall treffen die Sonnenstrahlen im rechten Winkel auf die Solarthermie-Kollektoren. Allerdings ändert sich der optimale Neigungswinkel je nach Jahreszeit, da die Sonne höher oder tiefer am Himmel steht. Wichtig bei der Bestimmung der optimalen Dachneigung ist, welches Solarthermie-System auf dem Dach installiert werden soll. Da eine Solarthermie-Anlage zur Trinkwassererwärmung größtenteils im Sommer genutzt wird, ist ein geringerer Neigungswinkel von rund 30 Grad durch den hohen Sonnenstand optimal. Eine solarthermische Anlage zur Heizungsunterstützung wird oft in den Übergangsmonaten im Frühjahr und Herbst genutzt, wenn die Sonne tiefer am Himmel steht. Daher ist bei dieser Form der Solarheizung eine Neigung von rund 60 Grad ideal.

  

  

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Weiterführendes

Kontakt

Jochen Lowis
Klimaschutzmanager im Fachbereich Klima und Umwelt
0241/432-36709
Mail

solar@mail.aachen.de