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April 2017


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Solaranlage

Kostenlos verfügbare Energie (1)

Warmwasser und Heizung
durch die Kraft der Sonne:
Solarthermie

Unsere Sonne ist die stärkste verfügbare Energiequelle! Außerdem besitzt sie den unschätzbaren Vorteil, dass ihre Energie prinzipiell kostenlos und dauerhaft verfügbar ist. Lediglich für die Nutzbarmachung dieser Reserven sind einige Überlegungen und finanzielle Investitionen nötig. Zu beachten sind auch wetter- und saisonbedingte Schwankungen in Bezug auf die verfügbare Energiemenge. Trotzdem ist die Nutzung der wärmenden Kraft der Sonne für die Aufbereitung von Warmwasser, sowie für die Gebäudeheizung eine äußerst lohnende Investition.

Eine wirtschaftliche Entscheidung
Besitzer einer Solaranlage ersparen sich den Einsatz fossiler oder elektrischer Energie für die Warmwasseraufbereitung und können bei kombinierten Anlagen während der kalten Jahreszeit zusätzlich eine konventionelle Öl-, Gas- oder Pellet-Heizung entlasten. Der Grad dieser Entlastung hängt von verschiedenen Faktoren ab (Geografische Lage, Süd-Ausrichtung der Solarmodule, Neigungswinkel, Qualität bzw. Langlebigkeit der Komponenten, etc.). 

Eine Solaranlage mit Heizung spart während ihrer Gesamtlebensdauer ungefähr jenen CO2-Ausstoß ein, der für einen Mittelklassewagen bei 12.000 km pro Jahr anfällt. Anders ausgedrückt entspricht diese Energieeinsparung einer Klima-Stützung, die der Neupflanzung von etwa 140 Bäumen entspricht.

Solarthermie – Photovoltaik

Beide Begriffe werden - fälschlicherweise - oft gleichbedeutend verwendet. Tatsächlich ist mit Solarthermie die Nutzbarmachung von Sonnenwärme zur Erwärmung von Wasser im Haushalt oder für die Raumheizung gemeint, während der Begriff Photovoltaik die direkte Umsetzung von Sonnenenergie in elektrischen Strom kennzeichnet.

Module für Solarthermie sind von Rohren durchzogen und besitzen Rohrleitungs-Anschlüsse für die Weiterleitung der von den Sonnenstrahlen erwärmten Trägerflüssigkeit, sowie deren Rückführung. Photovoltaik-Module sind hingegen aus Silizium-Photozellen aufgebaut, die Licht in elektrischen Strom umsetzen und besitzen daher  elektrische Anschlüsse.


    
Solarmodule (2)                                               PV-Module (3)

Wie funktioniert eine Solaranlage?

Kollektor
Das wichtigste Element der Solaranlage ist der Kollektor zur Aufnahme der solaren Wärmeenergie. Kollektoren werden in verschiedenen Ausführungen umgesetzt. Unser Partner Solarfocus hat zwei zeitgemäße Technologien im Angebot:

Beim so genannten CPC Spiegelrinnen-Kollektor treffen die Sonnenstrahlen durch das 4 Millimeter starke, schlag- und hagelfeste Schutzglas auf die Absorber. Dabei handelt es sich um Kupfer-Metallprofile mit hoher Wärmeaufnahmefähigkeit. Die Einstrahlung der Sonne wird durch hinter den Absorbern liegende Reflektoren aus Aluminium gebündelt, damit auch diffuse (schräg einfallende) Strahlungsanteile optimal nutzbar werden. Die im Absorber aufgenommene Wärmeenergie wird an ein mit diesem verschweißten Rohrleitungssystem im Inneren des Kollektors weitergegeben, das von einem Wärmeträgermedium durchströmt wird. Diese von der Sonne im Kollektor aufgeheizte Flüssigkeit wird über eine Umwälzpumpe zum Pufferspeicher transportiert.


CPC-Kollektor (4)

Beim Sunnyline Flachkollektor liegt eine großflächige Absorberplatte aus Kupfer parallel unterhalb der Schutzverglasung. Diese Absorberplatte ist mit einer Rohrleitung aus Kupfer verschweißt, durch die das Wärmeträgermedium geführt wird. Absorber und Rohrleitung liegen in einer Wanne aus Aluminium. Die Rückwand ist mit Steinwolle isoliert.


Flachkollektor (5)


Pufferspeicher
In diesem Bereich gibt das von der Sonne aufgeheizte Trägermedium die Wärme an das Wasser eines Heizungs-Puffers (der wiederum den Kreislauf einer Heizung erwärmt) oder an einen Brauchwasserspeicher (zur Warmwasserentnahme) ab und wird nach der Abkühlung über den Rücklauf mit Hilfe einer Umwälzpumpe zum Solarkollektor zurückgepumpt. Der Kreislauf kann nun erneut beginnen. Bei entsprechend dimensionierter Kollektorfläche kann eine Solaranlage natürlich sowohl zur Warmwasseraufbereitung als auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden.

Prinzip einer Solaranlage: (6)
mit Warmwasseraufbereitung                     mit Heizungsunterstützung


Grundsätzliche Überlegungen zur Dimensionierung einer Solaranlage

Kollektorausrichtung: Für eine möglichst sinnvolle Verwertung der solaren Einstrahlung soll im Rahmen der baulichen  Umsetzung eine Süd-Ausrichtung der Kollektoren mit etwa 10° Abweichung nach Südwest angestrebt werden. Damit erreicht man neben einer optimalen Nutzung der Mittagssonne eine möglichst gute Verwertung der Abendsonne zulasten der ohnehin schlechteren Bedingungen am Morgen.

Kollektorneigung: Die optimale Neigung eines Kollektors hängt vom Einstrahlwinkel der Sonne ab, der sich bekanntermaßen im jahreszeitlichen Verlauf ändert (Höherer Neigungswinkel der Sonne im Sommer). Für eine aus der Sicht des Gesamtjahres optimierte Leistung hat sich für Kollektoren ein Neigungswinkel von etwa 40 – 45° bei Warmwasseraufbereitung bzw. 55 – 60° bei Kombianlagen mit zusätzlicher saisonaler Heizungsunterstützung als praktikabel erwiesen.

Pufferspeichergröße: Die Größe des verwendeten Pufferspeichers richtet sich nach dem Typ der Anlage (Warmwasseraufbereitung mit oder ohne saisonale Heizungsunterstützung), der Anzahl von Personen im versorgten Haushalt, sowie individuellen Nutzungsgewohnheiten.  Nach Erfahrungswerten kann man bei Warmwasserentnahme etwa mit einem Tagesverbrauch in der Höhe von 35 – 50 Liter pro Person rechnen. Das empfohlene Volumen eines Warmwasserspeichers sollte dabei das Doppelte des Tagesverbrauchs aller im Haushalt lebenden Personen betragen.

Kollektorfläche: Die notwendige Kollektorfläche muss bei reinen Warmwasseranlagen im Rahmen der Planung entsprechend des pro Tag  zu erwärmenden Wasservolumens rechnerisch ermittelt werden. Als Richtwert kann man pro Quadratmeter Kollektorfläche etwa 50 Liter Wasser im Speicher erwärmen.

Wird die Anlage auch zur Raumheizung eingesetzt, spielt bei der Bemessung in jedem Fall die Art der Heizungsanlage eine Rolle (Hochtemperatur mit geringem Flüssigkeitsvolumen, wie etwa Radiatorheizungen oder Niedertemperatur mit größerem Flüssigkeitsvolumen, wie etwa Fußbodenheizungen). Daneben ist der Baubestand zu berücksichtigen (Altbauten erfordern wegen stärkeren Energieverlusten einen größeren Energie-Input für eine gegebene beheizte Fläche). Als Richtwert kann man gegenüber einer Anlage zur reinen Warmwasseraufbereitung bei zusätzlicher Heizungsversorgung von der rund 2,5-fachen nötigen Kollektorfläche ausgehen.

Die jeweils notwendige Dimensionierung für eine individuelle Anlage kann von unseren Fachberatern entsprechend dem Bedarf des Kunden ermittelt werden.

Verlässliche Partnerschaft!
Green Energy unterstützt Sie sowohl bei der Planung als auch bei der Umsetzung einer zeitgemäßen Solaranlage für Ihr Heim. Kontaktieren Sie uns bei Interesse!


Bildquellen: (1) B. Peters/Pixelio; (3) Lichtkunst73/Pixelio; (2,4,5,6) Solarfocus GmbH