Das Dach als Energiequelle: Solarthermie

Bei Neubau und Sanierung sollten immer die Möglichkeiten der Energienutzung im Dach- und Fassadenbereich mit einbezogen werden – und auch die eventuellen Förderungmittel, die die Wirtschaftlichkeit der notwendigen Maßnahmen steigern. Bei der Solarenergienutzung werden grundsätzlich zwei Arten unterschieden: Solarthermie und Photovoltaik. Bei Solarthermie wird Wärme erzeugt, bei Photovoltaik Strom. Mit beiden Anlagearten lässt sich ein Gebäude auch nachrüsten.

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Für die Nutzung von Solarenergie spielt der Standortfaktor eine große Rolle. Die tägliche Globalstrahlung beträgt am Äquator 5,8 kWh/m²d (Kilowattstunden pro Quadratmeter und Tag), in Mitteleuropa 3,3 kWh/m²d, in Bonn z.B. 2,74 kWh/m²d. Damit übersteigt allerdings die Solarenergiemenge in Deutschland den Energieverbrauch immer noch um das 80fache. Zur optimalen Nutzung der Sonnenenergie müsste die Einstrahlungsfläche des Kollektors immer dem Stand und Einfallswinkel der Sonne nachgeführt werden. Das ist grundsätzlich möglich, aber selten praktikabel. So ergibt sich die Effizienz der Einstrahlungsfläche aus der Ausrichtung und Neigung: am effektivsten ist eine Südausrichtung. Die ideale Neigung im Sommer beträgt 30°, im Winter hingegen 60°; mit einer Dachneigung um 45° hätte man somit die beste Ausnutzung. Außerdem ist bei der Planung der Anlagen auf die drei Verschattungsarten zu achten: Unterschieden wird zwischen temporärem Schatten, standortbedingter und entwurfsbedingter Verschattung.

Bei der thermischen Umwandlung der Sonnenenergie wird über Kollektoren (Flach- oder Vakuumkollektoren) eine Trägerflüssigkeit erwärmt, die einen Solarspeicher erhitzt, der an das Brauchwasser angeschlossen ist und / oder zur Heizungsunterstützung verwendet wird. Für Anlagen zur Warmwassererwärmung im Gebäudebestand bekommt man einen Zuschuss, ebenso bei Neubauten (die Förderungsraten schwanken; aktuelle Hinweise auf den BAFA-Seiten, siehe Surftipps am Ende dieses Beitrags). Für eine normale Kleinfamilie reichen schon 6 m² Kollektorfläche aus.

Da die Wärmespeicherung nur in begrenztem Umfang möglich ist, sollte bei jeder Anwendung der Wärmebedarf zeitlich nicht zu weit vom Strahlungsangebot verschoben sein. Dies ist der Grund dafür, dass sich in unseren Breitengraden besonders die solare Brauchwassererwärmung und die Schwimmbadbeheizung durchgesetzt haben. Durch die Energieeinsparverordnung (EnEV) wurden die Rahmenbedingungen für thermische Solaranlagen verbessert, denn der Einsatz einer thermischen Solaranlage bringt Vorteile im EnEV-Berechnungsverfahren.

Für die Raumheizung wird deutlich, dass das Solarenergieangebot, welches in den Sommermonaten überreichlich zur Verfügung steht, zeitlich nicht sonderlich gut mit dem Heizenergiebedarf übereinstimmt. In den Wintermonaten besteht der größte Bedarf an Heizenergie. Die heute verfügbare Technik lässt zu, dass saisonal Solarenergie gespeichert wird, allerdings liegt noch die beschränkte Wärmekapazität von Wasser als Speichermedium zu Grunde. Dies bedeutet, dass großvolumige Pufferspeicher eingesetzt werden müssen.

Quellen: Solarstrom Solarthermie, Vogel Buchverlag, Würzburg; Thermische Solaranlagen – Systeme mit und ohne Heizungsunterstützung dimensionieren und installieren, Energieagentur NRW

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