SolarthermieNutzerinformation

Sonnenwärme –Nutzen für jedes Haus

Die Sonne als Energiequelle

Die Sonne strahlt jährlich eineenorme Energie auf die Erde.Allein in Deutschland übersteigtdiese Menge den Energiebedarfim Jahr um etwa das Achtzig-fache. Diese Energiequelle ist die nächsten 5 Milliarden Jahreunerschöpflich, kostenlos undumweltfreundlich. Fossile Brenn-stoffe wie Kohle, Erdgas und Erd-öl sind dagegen nur begrenztvorhanden. Ihre eigene Solar-anlage macht Sie daher unab-hängiger von den derzeitigenund kommenden Steigerungender Energiepreise.

Es gibt zwei verschiedene Artender Nutzung von Solaranlagen:

■ Solarmodule erzeugen elektri-schen Strom (Photovoltaik)

■ Kollektoren gewinnen Wärme(Solarthermie)

Die solarthermische Nutzung ist Gegenstand dieser kleinenBroschüre.

Uran Erdgas Erdöl Kohle JährlicherWeltenergie-verbrauch

Jährliche Sonnenenergieeinstrahlung

Energiegehalt derjährlichen Sonnen-einstrahlung auf dieErdoberfläche imVergleich zum welt-weiten Energie-verbrauch sowie zu den Ressourcenfossiler und atoma-rer Energieträger[Daten: BMWi 2000]

Der auf dem Dach oder an derFassade installierte Sonnenkol-lektor wandelt das durch seineGlasscheibe eindringende Lichtin Wärme um. Der Kollektor istdamit das Bindeglied zwischender Sonne und dem Warmwas-sernutzer. Die Wärme entstehtaufgrund von Absorption derSonnenstrahlung durch ein dun-kel beschichtetes Blech, denAbsorber. Er ist das wesentlicheBauteil des Kollektors. Im Absor-ber befindet sich ein System vonRöhren, die mit einem Wärme-trägermedium gefüllt sind.

Dieses nimmt die gesammelteWärme auf. Zusammengefasstzu einem Rohrstrang fließt esweiter zum Warmwasserspeicher.Dort wird die Wärme über einenWärmetauscher an das Trink-wasser übertragen.

Das abgekühlte Medium fließt ineinem zweiten Rohrstrang zumKollektor zurück, das erwärmteTrinkwasser steigt im Speicher

nach oben. Entsprechend seinerDichte bzw. Temperatur entstehtim Speicher eine Schichtung: das wärmste Wasser befindetsich oben (dort wird Warmwas-ser entnommen), das kältesteunten (dort findet die Kaltwasser-einspeisung statt).

Bei üblicher Dimensionierung im Ein- und Zweifamilienhaus-bereich (pro Person etwa 1,2 bis1,5 m2 Flachkollektorfläche undca. 80 – 100 Liter Speichervolu-men) wird das Trinkwasser imSommer weitgehend allein überdie Solaranlage erwärmt.

Dadurch ergibt sich ein Jahres-deckungsgrad (Anteil der Sonnen-energie am Gesamtenergiebe-darf für die Trinkwassererwär-mung) von etwa 60 %.

Solarthermieanlage zur Warmwasserbereitung mit Heizkessel für die Nachheizung (F = Temperaturfühler)

Funktionsweise von Solarthermieanlagen

Die restlichen 40% der benötigtenEnergie müssen über eine Zusatz-heizung vorwiegend im Wintergedeckt werden. Dies geschiehtin der Regel über den Heizkesselund den oberen Wärmetauscherdes Speichers.

Mitentscheidend für die Höhedes Zusatzenergiebedarfs ist die am Kesselregler eingestellteTrinkwassersolltemperatur. Jeniedriger diese eingestellt wird, z. B. auf 45°C, desto höher ist derDeckungsanteil der Solarenergieund entsprechend niedriger derAnteil der Zusatzenergie undumgekehrt.

Wird eine Solaranlage bereits bei der Planung der Heizungberücksichtigt, bietet es sich an,sie hier auch zur Heizungsunter-stützung einzusetzen.

Der geringe Wärmebedarf beiNiedrigenergiehäusern und diehöheren Leistungen der moder-nen Solaranlagen begünstigenden Trend, Solarsysteme mitHeizungsunterstützung zu instal-lieren. Besonders interessant istdie Kopplung einer solarthermi-schen Anlage mit z. B. einemHolzpelletkessel; dies macht denBauherrn völlig unabhängig vonfossilen Energien.

Unter bestimmten Umständenist auch die Kombination miteiner Wasser-Wasser oder Sole-Wasser-Wärmepumpe sinnvoll.

Bei Neubauten mit einem hohenWärmedämmstandard (gleichoder besser als die Energieein-sparverordnung vorschreibt) lassen sich solare Deckungsan-teile am Gesamtwärmebedarfvon 40 % und mehr erreichen.

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MärzJan April Juni Aug Nov Dez

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Feb Mai Juli Sept Okt

Zusatzenergie Zusatzenergie

Absorberfläche 5 m2

Speicherinhalt 300 lTägliche Entnahme 120 lWassertemperatur 45 °C

Sonnenenergie

Solarer Deckungsanteil in den einzelnen Monaten (Jahreswert: ca. 60 %)

Flachkollektoren

Alle marktgängigen Flachkollek-toren bestehen aus einem Metall-absorber in einem flachen, recht-eckigen Gehäuse. Es ist zur Rück-seite und zu den schmalen Seitenwärmegedämmt. An der Ober-seite, welche der Sonne zuge-wandt ist, ist er mit einer trans-parenten Abdeckung (normaler-weise Glas) versehen.

Zwei Rohranschlüsse für den Zu- und Abfluss des Wärme-trägermediums führen meistseitlich aus dem Kollektor.

Flachkollektoren werden in ver-schiedenen Größen hergestellt:von 1,5 m2 bis 12,5 m2, in be-stimmten Fällen auch größer.Die gängige Größe eines Flach-kollektors beträgt ca. 2 m2. DasGewicht ist ca. 40 kg.

Flachkollektoren zeichnen sich durch ein günstiges Preis- Leistungs-Verhältnis aus.

Verschiedene Arten von Kollektoren können zum Einsatz kommen

4. Rahmen 8. Befestigungsnut 5. Wärmedämmung 9. RückwandSeitenwandprofil

1. Rahmen 3. transparente 6. Vollflächen- 7. FlüssigkeitskanalAbdeckung absorber

2. Dichtung

Vakuumröhrenkollektoren

Bei dieser Art von Kollektoren istder Absorber in eine evakuierteGlasröhre eingebaut. Die Wärme-verluste an die Umgebung sinddurch die guten Wärmedämm-eigenschaften des Vakuums (Prinzip Thermoskanne) fast voll-ständig reduziert.

Auch bei einer Absorbertempe-ratur von 120 °C und mehr bleibtdas Glasrohr außen kalt.

Vakuumröhrenkollektoren wer-den in unterschiedlichen Bau-formen angeboten. Gemeinsamist ihnen der evakuierte Glas-körper, der als Gehäuse undtransparente Abdeckung dient.

Vakuumröhrenkollektoren sindca. 20 % leistungsfähiger alsFlachkollektoren, dafür aber auchbis um den Faktor zwei teurer.

Sie ermöglichen eine effektiveHeizungsunterstützung, die be-sonders in den ÜbergangszeitenFrühling und Herbst gefragt ist.Sie erreichen höhere Temperatu-ren als Flachkollektoren und lassensich bei direkt durchströmtenRöhren horizontal auf Flachdä-chern installieren, um die Wind-last zu verringern oder um Belan-gen des Denkmalschutzes Rech-nung zu tragen. Auch eine Fassa-deninstallation kann ebenso wiebei Flachkollektoren in Erwägunggezogen werden.

Absorber

SammelrohrVakuumröhre

Sonnenenergie wird sehr sinnvollzur Erwärmung von Schwimm-bädern eingesetzt. Gerade beiFreibädern oder Pools, die nur imSommer genutzt werden, sinddie Bedingungen für eine Solar-anlage ideal, da die Sonnenein-strahlung während dieser Zeithoch ist.

Die Schwimmbadabsorbermattenfunktionieren im einfachsten Fallnach dem „Gartenschlauchprin-zip”. Ein schwarzer Schlauch liegtin der Sonne und erwärmt sich, er

absorbiert die Sonnenstrahlungund wandelt diese in Wärme um.Wird dieser Schlauch vom Was-ser durchströmt, gibt er seineWärme an das Wasser ab.

In den sogenannten Absorber-matten werden viele solcherSchläuche oder Rechteckkanälezusammengefasst.

Man benötigt für eine Pool-beheizung etwa eine Absor-berfläche, die 50 bis 80 %der Poolfläche entspricht.

Schwimmbadabsorbermatten

Aufbau und Funktion von Solar-luftkollektoren ähneln dem vonflüssigkeitsführenden Flachkol-lektoren mit dem Unterschied,dass als WärmeträgermediumLuft verwendet wird. Vorteile vonLuft gegenüber Wasser sind: Luftgefriert und siedet nicht.

Solare Luftsysteme können in jedesbestehende oder neue Gebäudeeingebaut werden. Die solareDurchlüftung und Heizungsunter-stützung des Gebäudes wird soermöglicht, aber auch die Warm-wasserbereitung über einen Wärmetauscher.

Bei Dauernutzung des Gebäudesist ein zusätzliches Heizsystemnotwendig. Das technische Prinzipist einfach: Außenluft wird bei so-larem Angebot über den Kollektorangesaugt und über ein einfachesVerteilsystem in die einzelnenRäume transportiert.

Für einfache Gebäude wie Lauben,Ferienhäuser und Berghütten eig-nen sich besonders Luftkollekto-ren mit integriertem PV-Modul.Dieses liefert bei Sonneneinstrah-lung die elektrische Energie, umeinen integrierten Gleichstrom-ventilator zu betreiben.

Luftkollektoren

Der Solarspeicher

Um die kurzzeitigen Schwankun-gen im Energieangebot der Sonneauszugleichen, muss solar erwärm-tes Wasser gespeichert werden.

Bewährt hat sich die Auslegungdes Speichervolumens auf das1,5- bis 2-fache des täglichenBedarfs.

Im Ein- und Zweifamilienhaus-bereich sind Speicher von 300bis 500 Liter Fassungsvermögen (zur Heizungsunterstützung ab500 l) mit Anschlüssen für zweiWärmetauscher üblich: einenunteren für den Anschluss anden Solarkreis und einen oberenfür den Anschluss an den Heiz-kessel. Der Speicher ist in derRegel als Druckspeicher auf dennormalen Druck des Trinkwasser-netzes ausgelegt.

Die Speichertemperatur sollteauf ca. 60 °C begrenzt werden, daKalk bei höheren Temperaturenausfällt und die Wärmetauscher-fläche zusetzt. Die Kaltwasser-zuführung erfolgt immer vonunten; eine möglichst kalte untereZone (Temperaturschichtung)garantiert, dass die Solaranlageauch bei geringerer Einstrahlungnoch mit gutem Wirkungsgradarbeiten kann.

Eine gute Wärmedämmung desSpeichers ist wesentlich; sie soll-te 10 bis 15 cm dick sein, überallgut anliegen und auch den Spei-cherboden mit einbeziehen.

■ Möglichst verschattungsfreieDachfläche oder Freifläche.

■ Dachausrichtung von Ost bisWest, Süden ist optimal.

■ Ausreichende Statik desDachstuhls bei freistehendenAnlagen auf Flachdächern.

■ Neigung der Dachflächezwischen 10° bis 60°, wobei20° bis 40° optimal ist. Für heizungsunterstützende Anlagen eher 50° bis 60°.

■ Genügend Fläche je nach verwendeter Technologie undEnergiebedarf.

Bauliche Voraussetzungen

Kosten

Für den Kauf inklusive Installati-on einer typischen Solaranlagezur Trinkwasserbereitung im Einfamilienhaus (ca. 4 bis 6 m2

Kollektorfläche, 300 bis 400 LiterSolarspeicher) müssen Sie mitca. 4.000 bis 5.000 Euro rechnen.

Für übliche Solaranlagen zur Heizungsunterstützung könnenSie größenabhängig mit Preisenvon 8.000 bis ca. 10.000 Euro, beisehr großer Dimensionierungoder kompliziertem Aufbau auchbis zu 12.000 Euro rechnen.

Förderprogramme

Detaillierte Informationen über regionale und bundesweite Förderprogramme finden Sie unter folgenden Internetadressen:

■ www.solarserver.de/geld.html

■ www.solarfoerderung.de

■ www.dgs.de

■ www.dgs-berlin.de

■ www.solaranlagen-online.de

■ www.iwr.de

Kostenstruktur thermischer Anlagen zur Warmwasserbereitungim Ein- und Zweifamilienhausbereich

Kollektorfeld35 %

Speicher 24 %

Solarstation8 %

Sonstiges6 %

Montage27 %

Erträge und Nutzen

Eine gute Brauchwasseranlagefür einen 4-Personen-Haushaltmit 6 m2 Flachkollektoren undeinem 400-Liter Solarspeicherkostet ca. 4.500 Euro als beispiel-haftem Durchschnittspreis.

Die Betriebskosten durch War-tung und Pumpenstrom sindgering. Mit dieser Anlage lassensich ca. 2.100 kWh Nutzwärmepro Jahr als Ertrag der Anlageerzielen. Die damit erreichteEinsparung von Heizöl liegt beietwa 250 Litern oder dem ent-sprechenden Gasäquivalent.

Die Nutzungsdauer der Solar-anlage beträgt mind. 20 Jahre. In dieser Zeit werden also 5.000Liter Öl gespart.

Bei einem durchschnittlichen Ölpreis von 0,80 Euro pro Liter in den nächsten 20 Jahren hättesich bei statischer Betrachtungs-weise die Solaranlage zu 90 %amortisiert. Unter Berücksich-tigung von Fördermöglichkeitendurch Bund, Länder und Kom-munen ist eine komplette Amor-tisation möglich.

Es ist allerdings sehr wahrschein-lich, dass die Preise für fossileEnergieträger in den kommen-den Jahren drastisch steigenwerden.

Rechnet man mit einem durch-schnittlichen Ölpreis von 1,20Euro pro Liter, spart man in 20Jahren schon 6.000 Euro bei statischer Betrachtungsweiseein. In diesem Zeitraum entlastetdie Solaranlage die Erdatmos-phäre um 12,9 Tonnen CO2(gegen Öl gerechnet).

Die Investition des Hauseigen-

tümers in eine Solaranlage ist

wirtschaftlicher Eigennutz:

die Solaranlage erhöht den Wert

des Gebäudes und macht sich so

bei einem eventuellen Verkauf

positiv bemerkbar. Auch in der

Energieeinsparverordnung wird

die Solaranlage mit einem Bonus

belohnt, so dass der Energiepass

bessere Werte aufweist.

5.000 Liter Öl zu 0,80 ./l = 4.000,00 .

5.000 Liter Öl zu 1,20 g/l = 6.000,00 g

Qualität ist das Einhalten vonVereinbarungen. Bei der Solar-technik bedeutet dies, dass Solar-anlagen gut funktionieren undhohe Erträge erwirtschaften,wenn sie von qualifiziertem Per-sonal nach der guten fachlichenPraxis geplant, ausgeschrieben,gebaut und betrieben werdensowie hochwertige Komponen-ten verwendet werden.

Das RAL-Gütezeichen, das vonder DGS im Jahre 2005 initiiertwurde, bestimmt den Inhalt dertechnischen Lieferbedingungenfür Komponenten, die Konzeption,die Montage, den Service undden Betrieb von solarthermischenund photovoltaischen Anlagen.

Kunden können die technischenLieferbedingungen kostenfreinutzen, indem sie in ihre Bestel-lungen, Ausschreibungen oderbei der Auftragsvergabe den Passus „Bestellung gemäß RAL-GZ 966“ aufnehmen. Hierdurchschaffen Sie eine rechtssicheretechnische Vertragsbasis unddefinieren ihre Anforderungenan eine Solaranlage in einerWeise, die auch vor deutschenGerichten Bestand hat.

Zusammengefasst sind die Vor-teile für den Kunden:

■ Eindeutige Lieferbedingungendurch klare Produkt- und Leis-tungsbeschreibungen

■ Transparenz durch objektive,neutral geprüfte und jederzeiteinsehbare Gütekriterien

■ Verlässlichkeit durch neutraleFremdüberwachung

Mehr Informationen zum RAL- Gütezeichen finden Sie unter

■ www.gueteschutz-solar.de

Das RAL-Gütezeichen Solarenergieanlagen

Emmy-Noether-Str. 280992 MünchenTelefon (0 89) 52 40 71Telefax (0 89) 52 16 68eMail info@dgs.deweb www.dgs.de

DGS Angebote

■ DGS-Infoportal www.dgs.de

■ Information der breiten Öffentlichkeit

■ Herausgabe der ZeitschriftSONNENENERGIE

■ Kampagnen und Öffentlichkeitsarbeit

■ Projektentwicklung, Gutachtenund Energieberatung

■ Qualitätssicherung

■ Veranstaltung von Tagungen,Kongressen, Seminaren, Ausstellungen und dem Internationalen Sonnenforum

■ Herausgabe von Fachliteratur(Leitfäden Photovoltaik, Solarthermie und Bioenergie) und Informationsmaterial

■ Kostenfreier DGS-Newsletter

■ Mitarbeit bei technischen Regelnund Richtlinien zur Solarenergie

■ Fachausschüsse zu den Themen:Aus- und Weiterbildung,Biomasse, Energieberatung,Hochschulen, Photovoltaik,Solares Bauen, Solarthermie,Simulation, Solare Mobilitätsowie Wärmepumpen

Die DGS bietet im Rahmen derSolarSchule Berlin und den bundesweiten SolarSchulen ein vielfältiges Kurs-, Fort- undWeiterbildungsprogramm an, z.B.:

■ DGS-Fachkraft Photovoltaik

■ DGS-Fachkraft Solarthermie

■ Solarfachberater

Überreicht durch:

Schutzgebühr: 1,50 .