Solarmodule sind in den vergangenen fünf Jahren um 65 Prozent billiger geworden. An den Preisen für solarthermische Kollektoren hat sich dagegen nichts geändert. Und während die installierte Kollektorfläche in Österreich von 2013 bis 2018 um rund 50 Prozent sank, hat sich die installierte Photovoltaikleistung im selben Zeitraum mehr als verdoppelt.
Für die Energieübertragung vom Dach zum Warmwasserspeicher sparen Photovoltaikanlagen im Vergleich zu solarthermischen Systemen rund 90 Prozent des benötigten Kupfers ein.
Einfacheres Handling
Statt dicker Kupferrohre, wie man sie bei solarthermischen Anlagen benötigt, werden dünne Elektrokabel installiert. Das beschleunigt zudem die Installation: An die Stelle eines zeitintensiven Rohrleitungsbaus und eines Wärmetauschers treten die einfache Kabelverlegung und eine Heizpatrone, die man in den meisten Boilern und Pufferspeichern innerhalb kürzester Zeit nachrüsten kann. Weil Photovoltaikmodule deutlich leichter sind als Sonnenkollektoren, ist das Handling bei der Installation viel einfacher.
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Keine Pumpen nötig
Photovoltaikanlagen benötigen keine hydraulischen Umwälzpumpen, was die laufenden Kosten für Betrieb und Wartung sowie den Eigenenergieverbrauch auf ein Minimum reduziert. Für den Betrieb der Photovoltaik-Warmwasserbereitungsgeräte benötigt man beispielsweise gerade einmal zwei Watt.
Außerdem spart man mit Photovoltaikwärme die regelmäßige Güteprüfung des Frostschutzmittels ein. Eine separate Steuerung mit Temperatursensoren am Dach und im Wärmespeicher entfällt, weil das solarelektrische Warmwasserbereitungsgerät diese Funktionen bereits enthält.
Solarthermische Anlagen werden zentral in die Gebäudetechnik eingebracht, was zu hohen Verlusten bei der Energieverteilung führt. Mit der dezentralen photovoltaischen Wärmeerzeugung kann man Solarenergie kosteneffizient und nahezu verlustfrei genau dort in Wärme umwandeln, wo sie benötigt wird. Im mehrgeschossigen Wohnungsbau lassen sich sämtliche thermischen Verteilverluste in den Steig-, Verteil- und Anbindeleitungen vermeiden.
Mit Photovoltaikwärme vermeidet man die Energieverluste aber nicht nur bei der Übertragung. Auch die anfängliche Erwärmung des hydraulischen Kreislaufes entfällt bei elektrischer Energieübertragung.
Ferner kommt es bei niedrigen Außentemperaturen im Unterschied zu solarthermischen Anlagen nicht zu thermischen Verlusten. Im Gegenteil: Durch den damit verbundenen Spannungsanstieg an den Solarmodulen steigt der Wirkungsgrad des Photovoltaiksystems.
Temperaturen im System
Während es für einen solarelektrischen Wärmeerzeuger keine Rolle spielt, ob die Speichertemperatur von 30 Grad Celsius auf 40 Grad Celsius oder von 70 Grad Celsius auf 80 Grad Celsius angehoben wird, muss man bei solarthermischen Anlagen im zweiten Fall mit deutlichen Einbußen beim Wirkungsgrad rechnen.
Ist die Zieltemperatur im Speicher erreicht, nimmt der Boiler zwar auch bei der Photovoltaikanlage keine Wärme mehr auf. Im Unterschied zur solarthermischen Anlage wird die überschüssige Energie über das Hausstromnetz aber anderen Verbrauchern zur Verfügung gestellt – oder ins Niederspannungsnetz eingespeist.
Beispiele aus der Praxis
Bei einer netzautarken Variante ist das nicht möglich, trotzdem ist die Photovoltaik im Vorteil: Weil Photovoltaikmodule keine Wärmeträger haben, die verdampfen könnten, gibt es kein Problem mit „Stillstand“.
Seit 2014 erzeugt der Besitzer eines Einfamilienhauses in Oberösterreich warmes Wasser mit Solarstrom. Ein solarelektrisches Warmwasserbereitungsgerät (Elwa) überträgt den Strom der nach Südwesten ausgerichteten Solaranlage (2,25 Kilowatt Nennleistung) vollständig in den eingebauten Heizstab. Das Gerät wandelt den Strom in Wärme für einen 1.000-Liter-Pufferspeicher mit Frischwasserstation um.
Ein Mehrfamilienhaus in Linz mit 14 Wohneinheiten wird seit Ende 2019 mit Sonnenstrom beheizt. Für diesen Zweck wurde für jede Wohneinheit eine eigene Photovoltaikanlage mit 1,36 Kilowatt installiert. Weil die Warmwasserbereitung dezentral in den einzelnen Wohnungen erfolgt, werden Energieverluste durch aufwendige Zirkulationsleitungen vermieden. Der Sonnenstrom wird komplett an Ort und Stelle verbraucht.
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Solarthermie
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Jahrbuch „Solare Wärme 2021“ erschienen
Im Jahrbuch „Solare Wärme 2021“ spielt die Architektur eine wichtige Rolle. Die optisch ansprechende Integration der Solarkollektoren in die Gebäudehülle sollte inzwischen selbstverständlich sein, aber noch immer werden zu viele Solaranlagen lieblos aufs Dach geschraubt. „Nur wenn die Solararchitektur den Anspruch einer ganzheitlichen Betrachtungsweise erfüllt, dann kann sie sich durchsetzen“, sagt Detlef Koenemann, promovierter Physiker und Herausgeber des Solarthermie-Jahrbuchs.
Ansprechende Architektur ist möglich
Im neuen Jahrbuch werden Leuchtturmprojekte vorgestellt, die sich sowohl durch eine durchdachte Energieversorgung als auch durch ansprechende Architektur auszeichnen. Zum Beispiel das Aquahotel in Radolfzell, das aus einem ehemaligen Wasserturm entstand. Oder das Studentenwohnheim in Dornbirn, in dessen Energiedach die solarthermischen und photovoltaischen Elemente so eingebaut sind, dass sie eine homogene, geschlossene Fläche ergeben. Sie wird nur durch Dachfenster unterbrochen. Ein anderes Beispiel ist der Luftkollektor, der in die Fassade der Großglocknerhütte integriert ist und das Gebäude mit temperierter Frischluft versorgt.
Strom und Wärme vom Dach
Im Jahrbuch findet man auch das Beispiel eines Einfamilienhauses in München, das sich in die Optik der Siedlung einfügen musste. Bauform und Dachausrichtung heben sich nicht von den Nachbarhäusern ab. Dennoch war ein Solardach möglich, das thermische und elektrische Energiegewinnung vereint.
Ein anderes Beispiel für eine Bauweise, die den praktischen Nutzen betont, findet sich in Wilhelmshaven. Weil ein Mehrfamilienhaus in der Regel nicht genügend Dachfläche hat, um genügend Strom und Wärme für die Bewohner zu erzeugen, wurden zusätzlich Solarkollektoren an den Balkonbrüstungen und an der Fassade installiert.
„Um den Ausbau der Solarenergie zu forcieren, sind aber nicht nur die Architekten gefragt“, betont Koenemann. „Sondern wir brauchen auch Ideen und Konzepte für die Energieversorgung, damit umweltfreundliche Wärme- und Stromsysteme so kombiniert werden, dass sie die solare Energie möglichst effektiv ausnutzen.“
Im Quartier in Ludwigsburg kommen dezentrale Sole-Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz, die ihre Energie über ein Nahwärmenetz aus einem zentralen Eisspeicher und einem zentralen solarthermischen Luft-Sole-Wärmeübertrager beziehen.
Das Jahrbuch „Solare Wärme 2021“ ist für zwölf Euro plus zwei Euro Porto erhältlich und kann gegen Rechnung bestellt werden. Bei größeren Bestellmengen sind Sonderkonditionen möglich.
http://www.solarthermie-jahrbuch.de/
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