Solaranlagen - Nutzung von Solarthermie
Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung nutzen
Warmwasser
Für die Nutzung der Sonnenenergie zur Warmwasserbereitung ergeben sich günstige Voraussetzungen, da der Warmwasserbedarf eines Haushaltes über das Jahr annähernd konstant ist.
Heizung
Die Kollektoren fangen die Solarenergie auf, die in großen Speichern gelagert wird. Im Winter, zur Zeit des größten Bedarfs, ist die Energieausbeute für eine direkte Solarheizung in Gebäuden zu gering oder nur mit ausreichenden Kollektoren/ Speichern nicht effektiv. Deshalb sollte eine Solaranlage unterstützend mit anderen Energiesystemen kombiniert werden. Es bieten sich thermische Solaranlagen zur Heizungsunterstützung in den Übergangszeiten an. Im Frühjahr und Herbst kann der Bedarf an konventioneller Heizung um 50 % reduziert und so ein wichtiger Beitrag zur Verringerung des CO2-Ausstoßes geleistet werden.
Heizung & Warmwasser
Das "Kraftwerk" einer thermischen Solaranlage ist der Sonnenkollektor. Im "Solarspeicher", einem an die Wasserleitung angeschlossenen Kessel, befinden sich zwei Wärmetauscher. Einer davon wird von der im Kollektor solar erhitzten Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt und erwärmt so das Brauchwasser.
Ein zweiter Wärmetauscher ist an den konventionellen Heizkessel bzw. einer alternativen Energiequelle angeschlossen, mit dem im Winter das Brauchwasser Heizungswasser zusätzlich aufgeheizt werden kann.
Mit einer richtig dimensionierten Anlage kann man jährlich 50 % bis 65 % des Warmwasserbedarfs mit Sonnenenergie decken. Im Sommer kann meistens der gesamte Bedarf an Warmwasser über die Solaranlage bereitgestellt werden. Dann kann die konventionelle Heizanlage ganz abgeschaltet werden. Das ist besonders vorteilhaft, weil sie in diesem Zeitraum wegen des wegfallenden Heizbedarfs nur mit einem niedrigen Nutzungsgrad arbeitet. Man kann die angebotene Sonnenenergie noch besser nutzen, wenn anstatt der herkömmlichen Geräte, Waschmaschinen und Geschirrspüler mit Warmwasseranschluss zum Einsatz kommen.
Energiegewinnung – Ausnutzung
Innovative Absorbertechnik – Voraussetzung für Spitzenerträge
Von den 8760 Jahresstunden stehen ca. 1.300 - 2.000 Sonnenscheinstunden zur Verfügung. Die durchschnittliche Sonnenenergiemenge pro Tag beträgt in Deutschland 2,75 kWh/qm. Im Bereich von Sachsen liegt diese bei ca. 2,55 kWh/qm.
Hervorragende Energieausbeute:
1 qm Kollektorfläche pro Person
deckt im Jahresschnitt bis zu 60 % Ihres Warmwasserbedarfs.
2 qm Kollektorfläche pro Person
liefern bis zu 30 % der gesamten Heizenergie.
Beispielrechnung 4-köpfige Familie:
- Warmwasserbedarf 160 Liter/Tag bei 45°C
- Jahresaufwand ca. 2950 kWh
- 4 qm Kollektorfläche / Energiedeckung von ca. 50 - 60 %
Aktiver Umweltschutz
Mit der Installation einer thermischen Solaranlage trägt man aktiv zu einer Verringerung der klimaschädlichen CO2-Emissionen bei. Ökologisch optimal ist der Einsatz einer Solaranlage kombiniert mit modernen Brennwertkesseln.
Häufig wird gegen den Einsatz von Solaranlagen das Argument der Unwirtschaftlichkeit vorgebracht. Doch haben Sie sich schon einmal gefragt, ob die neuen Alu-Felgen für Ihr Auto wirtschaftlich sind? Oder ob der alte Öl-Heizkessel aus den 70er Jahren noch wirtschaftlich arbeitet? Außerdem darf nicht vergessen werden, dass Solaranlagen einen wichtigen Beitrag zu einem umweltschonenden Energieeinsatz darstellen.
Die Sonne liefert ihre Energie kostenlos. Die auf den ersten Blick relativ hohen Anfangsinvestitionen können das Bild vermitteln, die Anlagen seien generell sehr teuer. Aber vom Zeitpunkt der Anlageninstallation an entstehen, außer sehr geringen Kosten für Wartung und Pumpenstrom, keine weiteren Betriebskosten mehr. Wer heute in eine Solaranlage investiert, investiert also in die Zukunft.
Solaranlagen
Solaranlagen lassen sich problemlos in die Gebäudetechnik integrieren. Damit ergänzt eine moderne thermische Solaranlage, die mit mindestens 20 Jahren die Lebensdauer eines Heizkessels übertrifft, die konventionelle Heiztechnik ideal. Solaranlagen zur Warmwasserbereitung zeichnen sich durch eine einfache Anlagentechnik aus und sind technisch ausgereift.
Zweikreisanlagen
Die aufgenommene Sonnenenergie wird durch eine Wärmeträgerflüssigkeit im ständigen Kreislauf in den Warmwasserspeicher und zurück zum Kollektor transportiert. Mittels eines Wärmetauschers wird die Sonnenenergie an das Trinkwasser im Speicher abgegeben. Im zweiten "Kreislauf" fließt das Trinkwasser dann zu den Zapfstellen.
Einkreisanlagen
Hier wird das Trinkwasser direkt im Kollektor erwärmt. Dies Variante ist nur in südlichen Gegenden ohne Frost möglich. In Deutschland besteht die Wärmeträgerflüssigkeit im Zweikreislauf aus einem Wasser-Frostschutz-Gemisch, welches Frostschäden vermeidet.
Der Kollektor
Anlagenkern, nimmt die Sonnenenergie auf und gibt dies an das Trägermedium weiter. Hochselektive, mit Nickeloxyd beschichtete Flächen sammeln selbst diffuses Licht ein. Temperaturbeständige Spezialdichtungen und besonders lichtdurchlässiges Solarglas sichern auch im Winter solide Wärmeerträge.
Montage:
- Aufdachkollektoren
- Indachkollektoren
- Flachdachkollektoren
- Ausrichtung der Dachfläche nach Süden mit max. 30° Toleranz
- Richtungsausgleich entsprechend vergrößerter Kollektorfläche
- Neigungswinkel einer Dachfläche zwischen 20° und 60°
- keine optimale Winkel – für Sommer besser flach und im Winter eher steil
Solar- und Energiespeicher
Wird die Sonnenenergie nicht unmittelbar benötigt muss sie in einem Speicher zwischengespeichert werden. Die dort gespeicherte Wärme kann dann zu einem späteren Zeitpunkt wieder genutzt werden. In Verbindung mit der Nutzung von Alternativenergien werden spezielle Speicher benötigt. Neben der Planung einer Solar-Kollektoranlage muss insbesondere die wirksame Speicherung und die optimale Verteilung des Energieertrages bedacht werden. Für solaren Ertrag sind nicht alleine die Kollektoren, sondern das Gesamtsystem ausschlaggebend.
Auswahl des Energiespeichers
- Speichervolumen muss dem Einsatz angepasst sein
- Volumendimensionierung etwa 1,5- bis 2-fache des täglichen Warmwasserverbrauchs (80-100 Liter/Person)
- größtmöglicher Verzicht auf mechanische Bauteile zur Erhöhung der Betriebssicherheit, langen Nutzungsdauer
- Verhinderung ungewünschter Wärmezirkulation
- qualitative Wärmedämmung für lang anhaltende Energiespeicherung
- Einbinddungsmöglichkeiten anderer Wärmequellen (z. B. Holzfeuerung)
Der Solarkreislauf
Um Wärmeverluste im Transportkreislauf gering zu halten, sollten die Weglängen vom Kollektor zum Speicher möglichst kurz sein. Darüber hinaus müssen die Rohre mit ausreichender Dämmstärke versehen sein. Gängige Durchflussraten in kleinen Solaranlagen betragen 30 Liter bis 50 Liter pro Stunde und qm Kollektorfläche. Die Solarkreis-Umwälzpumpe muss diesen Durchfluß ausreichend erbringen. Um den Zwangsumlauf zu garantieren, kommt in der Regel eine konventionelle Heizungspumpen, im Kreis-Rücklauf, zum Einsatz. Eine Regelung übernimmt die Überwachung und Bereitstellung der Sonnenenergie am Speicher.
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