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->Photovoltaik ->Solarthermie ->Pellet Fragen und Antworten rund um die Sonnenenergie
Was bedeutet Photovoltaik?
Photovoltaik - das ist die direkte Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in Strom mittels Solarzellen und Solarmodulen. Das Wort kommt von "photon" (griechisch: Licht) und "Volta" (italienischer Erfinder, nach dem die Einheit der elektrischen Spannung "Volt" benannt wurde).
Eine Solarzelle ist eine sehr dünne Scheibe, hergestellt aus dem Material Silizium und etwa 10 x 10 cm groß (genaugenommen heißt sie dann mono- oder multikristalline Silizium-Solarzelle). Auf der Vorder- und der Rückseite sind Kontaktbänder befestigt, die den vom Sonnenlicht in der Zelle erzeugten Strom abführen. Das Silizium wird aus Quarzsand gewonnen, den es auf der Erde im Überfluss gibt.
Eine einzelne Solarzelle in der Größe 10 x 10 cm erzeugt im vollen Sonnenlicht etwa 0,5 Volt Spannung und 2,4 Ampère Strom. Das entspricht ca. 1,2 Watt Leistung. Mit diesen Werten, vor allem der geringen Spannung, kann man aber meist nur wenig anfangen. Deswegen schaltet man typischerweise mehrere Solarzellen zusammen (in Reihe), und "verpackt" zudem die Zellen zum besseren Schutz vor Umwelteinflüssen zwischen Scheiben aus Glas oder Kunststoff. Das ganze nennt man dann ein Modul. Ein solches Photovoltaik-Modul gibt Strom- und Spannungswerte ab, mit denen man wirklich etwas anfangen kann. Sehr gebräuchlich sind z.B. Module mit 36 Zellen, aber auch Großmodule bis 2,5 m² Fläche. An einem klaren Sonnentag strahlt die Sonne bei uns etwa 1000 Watt pro m² ein. 1000 Watt entspricht z. B. der Leistung einer mittleren Kochplatte. Ein Modul von 1 m² leistet unter diesen Bedingungen etwa 120 Watt.
Wp steht für Wattpeak oder auf deutsch Wattspitze. Das ist eine Einheit, die sich in der Photovoltaik eingebürgert hat. Sie gibt die Leistung an, die ein Modul bei voller Sonnenbestrahlung (und weiteren festgelegten Bedingungen) erreicht.
Auch in Deutschland liefert die Sonne 90 mal mehr Energie als wir benötigen. Eine 10 m² große Photovoltaikanlage liefert in Norddeutschland etwa 800 kWh Strom im Jahr. Die vorhandenen Dachflächen und Fassaden reichen aus, um den Stromverbrauch in Deutschland zu 100% mit Solarstrom zu decken.
Photovoltaik-Module nutzen nicht nur das direkte Sonnenlicht, das nur bei klarem Himmel auftritt, sondern auch die sogenannte diffuse Strahlung aus den Wolken. Es ist eigentlich ganz einfach: Je heller Sie selbst es draußen empfinden, desto mehr Leistung bringen die Module- egal ob dabei die Sonne direkt zu sehen ist oder nicht. Bei uns macht der diffuse Anteile übrigens gut 50% der Einstrahlung aus.
Über viele Jahre und bei vielen verschiedenen Anwendungen hat die Photovoltaik ihre Zuverlässigkeit bewiesen. Diese Technik wurde ursprünglich für die Weltraumfahrt entwickelt. Dort bestehen mit Sicherheit sehr große Anforderungen an die Zuverlässigkeit. Lassen Sie sich durch gelegentliche Meldungen über die endgültige neue Technik oder den Durchbruch bei der Photovoltaik nicht verunsichern. Die jetzt gängige Technik ist zuverlässig, erprobt und umweltschonend. Im Bundesgebiet sind einige tausend Anlagen errichtet. Natürlich wird sich auch die Photovoltaik in den nächsten Jahren weiterentwickeln. Aber genau dasselbe gilt wohl für die meisten anderen Produkte auch. Man rechnet heute mit einer Lebensdauer von ca. 30 bis 40 Jahren. Die Module haben üblicherweise bereits eine Leistungsgarantie über 25 Jahre. Photovoltaik-Anlagen haben ihre hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit bereits in vielen tausend Anwendungen unter Beweis gestellt.
Um die hineingesteckte Energie wieder zu erzeugen, muss die Solaranlage etwa drei Jahre laufen. Bei einer Lebensdauer von mind. 25 Jahren wird sie also mehr als achtmal mehr sauberen Strom erzeugen.
Der in den Modulen erzeugte Gleichstrom wird über Wechselrichter in den üblichen Netz-Wechselstrom umgewandelt und die Anlage wird an das normale 230 Volt-Netz angeschlossen.
Das hat folgenden Vorteil: Der Strom, der in Ihrer Photovoltaik-Anlage erzeugt wird, wird jederzeit genutzt; entweder im eigenen Haushalt oder durch die anderen Verbraucher in Ihrer Umgebung, da der Strom dem gesamten Netz zur Verfügung gestellt wird - wie bei einem richtigen Kraftwerk. Statt dass man also selber einen großen Batteriespeicher im Hause hat, benutzt man das Netz wie einen Speicher - das ist viel billiger. Außerdem hat man weiterhin die ausgezeichnete Versorgungssicherheit, die das Netz bietet. Kein Solarstrom "geht verloren". Alles trägt zur Umweltentlastung bei.
Eine vierköpfige Familie kann im Jahr gut mit insgesamt 3200 kWh Stromverbrauch auskommen, wenn sie nicht gerade mit Strom heizt oder Warmwasser bereitet, und wenn sie keine besonderen "stromfressende" Geräte wie einen Trockner oder einen Saunaofen betreibt. Um diese 3200 kWh mit einer Photovoltaik-Anlage zu erzeugen, benötigt man etwa 32 m² Modulfläche. Dies entspricht einer installierten Modulleistung von ca. 4 kWp. Aber eigentlich entscheiden Sie, wie groß die Anlage werden soll, denn der Anschluss ans öffentliche Stromnetz bleibt ja bestehen.
Da schon viele dieser Anlagen errichtet wurden, sind die Preise recht gut bekannt: Je installiertes Kilowattpeak (kWp) d.h. je 8 m² Modulfläche, kostet eine Photovoltaik-Anlage komplett, inklusive der Montage, derzeit etwa 5000 € ohne MwSt.. Eine Anlage mit 4 kWp installierter Modulleistung kommt auf etwa 20000 €, größere Anlagen sind billiger, kleinere etwas teurer. Die Anlagen werden heute noch in kleiner Stückzahl gefertigt. Dies hat zur Folge, dass ihre Herstellung teuer ist. Je stärker sie sich auf dem Markt durchsetzen, desto so höher werden die Produktionszahlen. Ist erst einmal eine Massenproduktion angelaufen, sinken die Herstellungskosten enorm - und damit auch die Preise für diese Technik. Es wird eine ähnliche Dynamik vorausgesagt wie bei Computern und Handys.
Volkswirtschaftlich gesehen ist diese Energiegewinnung nicht teuer. Der Preis, den wir heute für die herkömmlichen Energiearten zahlen, spiegelt die Aufwendungen, die unsere Gesellschaft als Folge von Umwelt- und Gesundheitsschäden oder für die Entsorgung von radioaktiven Abfällen entstehen, kaum wieder. Rechnet man diese "externen Kosten" bei allen Energiequellen mit ein, würde sich die Wettbewerbssituation für die erneuerbaren Energien entscheidend verbessern.
Die Notwendigkeit dieser Technik hat auch der Gesetzgeber akzeptiert. Daher wurden per Gesetz eine Vergütung von bis zu 62,4 Cent/kWh (bei Fassadenanlagen) Solarstrom festgelegt, d.h. in unserem Beispiel würde der Besitzer der eben erwähnten 4 kWp Photovoltaikanlage eine Vergütung von 57,4 Cent/kWh (ab 2004) erhalten. Dieses entspricht einem Betrag von 1.836 € pro Jahr für die gesamte Anlage und dies 20 Jahre lang. Außerdem kann die Anlage bei der Errichtung durch ein zinsgünstiges Darlehen der KfW finanziert werden. Es werden zusätzlich weitere Förderungen angeboten. Diese sind länderspezifisch oder beschränken sich auf einzelne Städte und Gemeinden.
Fragen und Antworten rund um die Solarthermie
Egal, ob Photovoltaik- Solarthermie , beinahe jedes Gebäude ist für die Nutzung einer Solaranlage geeignet.
Bei den vielen Möglichkeiten eine Solaranlage zu installieren, findet sich auch für Ihr Haus die richtige Variante. Einen Teil der notwendigen Investionskosten können Sie dabei über die entsprechenden Förderprogramme abdecken. Solaranlagen lassen sich je nach vorhandenen baulichen Voraussetzungen ganz unterschiedlich installieren. Neben Solaranlagen, die direkt in ein vorhandenes Gebäude integriert werden, gibt es auch Systeme, die unabhängig von Gebäuden errichtet werden können. Es wird unterschieden zwischen:
• Aufdachmontage: Montage der Kollektoren auf Montagegestellen oberhalb der vorhandenen Dacheindeckung
Wichtig ist, dass die vorgesehene Fläche weit gehend beschattungsfrei ist. Außerdem muss die Dachstatik die zusätzliche Belastung aufnehmen können und der optische Gesamteindruck sollte unter den Veränderungsmaßnahmen nicht leiden.
Die vollständige Deckung des Warmwasserbedarfs ist von Mai bis September bei einer üblichen Auslegung der Anlage kein Problem.
Um eine vollständige solare Warmwasserversorgung auch im Winter zu erreichen, müsste man die Kollektorfläche um ein Vielfaches vergrößern. Angesichts der Kosten ist dies meistens nicht sinnvoll. Im Winter dient die Solaranlage deshalb oft nur der Vorerwärmung des Kaltwassers. Die restliche Energie kommt von der konventionellen Heizung. Eine gut geplante Solaranlage kann in unseren Breiten über das Jahr gesehen 60 Prozent des Wassers zum Duschen und Waschen erwärmen. Für eine genaue Planung der Anlage sollte ein Fachbetrieb angesprochen werden.
Immer mehr Deutsche nutzen solare Wärme auch für die Heizung der eigenen vier Wände.
Kombinierte Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung können im Frühjahr und Herbst das Haus mit Wärme versorgen und im Winter den Heizkessel unterstützen. Solarwärmeanlagen zur Heizungsunterstützung haben eine größere Kollektorfläche als Anlagen, die nur der Warmwasserbereitung dienen. Sie verfügen zudem über einen speziellen Speicher. Besonders effizient arbeiten Solaranlagen zur Heizungsunterstützung in Häusern, die mit modernen Heizungsanlagen und einer guten Wärmedämmung ausgestattet sind.
Der Einbau einer Solaranlage bedarf in Deutschland in der Regel keiner Baugenehmigung.
Bei denkmalgeschützten Gebäuden ist eine spezielle Genehmigung des Denkmalschutzbeauftragten notwendig. Einen rechtlichen Anspruch auf eine solche Genehmigung gibt es jedoch nicht. Einige Fördermittelgeber verlangen zudem eine städtebauliche Stellungnahme, die je nach Kommune unterschiedlich zum Beispiel in den Stadtplanungsämtern erhältlich ist.
In der Solartechnik gibt es zwei Amortisationszeiten, die energetische und die finanzielle. Die energetische Amortisation einer Solaranlage gibt die Zeit an, in der die Anlage die Energiemenge erzeugt, die zu ihrer eigenen Herstellung benötigt wurde.
Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung amortisieren sich energetisch etwa nach 1,5 bis 2,5 Jahren, Anlagen zur Stromerzeugung nach etwa 1 bis 3 Jahren. Die finanzielle Amortisation, also die Zeit, in der sich eine solarthermische Anlage rechnet, ist von den Techniken für die Warmwassererzeugung und dem Preisniveau für Öl und Gas abhängig sowie von den Zuschüssen, die man für den Einbau einer Solaranlage erhält.
Beim Neubau eines Hauses ist der Zeitpunkt zur Installation besonders günstig. In der Regel können etwa 20 Prozent der Kosten gegenüber einem späteren Einbau eingespart werden.
Wem hier der finanzielle Spielraum fehlt, der sollte auf jeden Fall durch richtiges Verlegen von Rohren und den Einbau eines geeigneten Warmwasserspeichers eine spätere kostengünstige Nachrüstung ermöglichen. Eine Nachrüstung von Gebäuden ist grundsätzlich immer möglich. Bei bestehenden Gebäuden bieten sich eine anstehende Heizungsmodernisierung oder eine Dachsanierung als günstiger Zeitpunkt an. Wer eine Heizungsmodernisierung oder Maßnahmen zur Wärmedämmung mit dem Einbau einer Solaranlage kombiniert, dem stehen zusätzliche Fördergelder zur Verfügung. Dafür sollten kompetente Fachbetriebe hinzugezogen werden.
Die Sonnenstrahlung in Deutschland ist in allen Regionen des Landes groß genug, um solarthermische Anlagen sinnvoll zu betreiben.
Die besten Ergebnisse erreichen Sie unter den folgenden Voraussetzungen:
Pro Person braucht man dann für die Brauchwasser-Erwärmung 1 bis 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche. Mit einer etwas größeren Kollektorfläche kann auch auf einer West- oder Ostseite der gleiche Energieertrag erzielt werden. Flachdächer sind ebenfalls gut geeignet. Auch eine Aufstellung im Garten oder eine Wandmontage sind möglich.
Der notwendige Warmwasserspeicher benötigt eine Stellfläche von etwa einem Quadratmeter mit circa zwei Metern Höhe.
Der Betriebs- und Wartungsaufwand für Solaranlagen ist vergleichsweise gering. Wie alle technischen Anlagen sollten jedoch auch Solaranlagen aller Art regelmäßig überprüft und gewartet werden.
Bei Solarwärmeanlagen kann dies kostengünstig mit der jährlichen Wartung des Heizkessels verbunden werden. So genannte Wärmemengenzähler gewährleisten ohne hohe Mehrkosten eine genaue Erfassung der Wärmemenge. Dadurch kann geprüft werden, ob die Leistung der Anlage den Erwartungen entspricht und ob unter Umständen ein Problem vorliegt.
Solarthermische Anlagen bestehen aus einem Solarkollektor (1), einer Regeleinheit (6) mit Pumpen (7) und einem Warmwasserspeicher (3)-(5).
Im Kollektor (=lateinisch für Sammler) sammeln Kupferbleche die Sonnenenergie ein. Unter den Blechen sind Kupferrohre befestigt, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit fließt. Sie transportiert die Wärme. Die Regeleinheit mit der Pumpe sorgt dafür, dass die Wärmeträgerflüssigkeit durch die Anlage fließt. Im gut gedämmten Solarspeicher wird die Wärme über Wärmetauscher dann an das Speicherwasser abgeben. So steht das warme Wasser auch nachts oder an Regentagen zur Verfügung. In Deutschland kommen am häufigsten Flachkollektoren, Luftkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz.
Qualitativ hochwertige Solaranlagen können noch nach über 30 Jahren Wärme produzieren. Auf die Funktionsfähigkeit der einzelnen Komponenten einer Solaranlage geben viele Hersteller eine mehrjährige Garantie.
Der Preis einer solarthermischen Anlage hängt vor allem von der benötigten Warmwasser-Menge ab, aber auch von der Art der Solarkollektoren und der Montage.
Die Preise für eine Anlage mit Flachkollektoren ausgelegt für einen 4-Personen-Haushalt liegen zwischen 4.000 und 6.000 Euro inklusive der Montage. Wenn zusätzlich eine Heizungsunterstützung gewünscht wird, muss mit Kosten von etwa 8.000 - 10.000 Euro gerechnet werden.
Vakuumröhrenkollektoren sind etwa um 30 Prozent teurer als Flachkollektoren. Diese Preise gelten für alle erforderlichen Komponenten inklusive der Montage und Mehrwertsteuer. Fragen und Antworten rund um das Thema Pellet
Übersicht Wie berechne ich die Größe des Lagerraumes? Die Größe des Lagerraumes ist von der Heizlast abhängig; als Faustregel kann gelten: 0,9 x Heizlast in kW = Pelletbedarf in m³. Pro Kubikmeter kann man ca. 650kg Pellets lagern. Wo soll der Lagerraum sein? Der Lagerraum soll an der Außenwand, wenn möglich straßenseitig und neben dem Heizraum angeordnet sein. Ist er nicht an einer Außenwand, müssen die beiden Stutzen einfach und direkt für den Lieferanten zugänglich sein. Der Lagerraum sollte schmal und rechteckig sein.
Warum muss im Lagerraum ein Schrägboden eingebaut werden?
Es sollte auf alle Fälle ein Schrägboden eingebaut werden, damit der Pelletlagerraum vollständig entleert werden kann, die Oberfläche muss aus glattem Material bestehen und mindestens 45 Grad Neigung vorweisen! Welche Brandschutzbestimmungen muss man beachten?
Es gelten die üblichen Bestimmungen für Brennstofflagerräume und Heizräume, die regional unterschiedlich sind. Kann ein alter Öl-Tankraum verwendet werden? Ja. Diese Räume haben meist die passende Größe und erfüllen alle Brandschutzvorschriften. Es sind die Tanks zu entfernen. Wie werden Pellets hergestellt? Der Rohstoff (Hobel- und Sägespäne) wird mechanisch aufbereitet (gesiebt), mit Dampf befeuchtet und dann durch eine sog. Matrize gepresst, die wie ein großer Fleischwolf funktioniert. Die noch warmen Pellets werden anschließend gekühlt und abgesiebt. Danach sind sie fertig zum Transport. Wie groß ist der Heizwert von Pellets? Der Heizwert ist mit 4,9 kWh/kg genormt. Wie kann man den Heizwert von Pellets mit Heizöl vergleichen? Der Heizwert von Pellets liegt bei ca. 5 kWh/kg. Der Heizwert von einem Liter Heizöl liegt bei 10 kWh pro Liter. Somit ergibt sich eine Relation von 2 kg Holzpellets zu 1 Liter Heizöl. Durch dieses Verhältnis kann auch der Heizkosten-Vergleich durchgeführt werden. Bitte beachten Sie dabei auch, dass Holzpellets dem ermäßigten Mehrwertssteuersatz von nur 7 % unterliegen!! Vergleichen Sie somit die Bruttopreise. Wie lange kann man Pellets lagern? Es gibt kein Mindesthaltbarkeitsdatum für Pellets. Nach den bisherigen Erfahrungen können Pellets einige Jahre ohne Qualitätsverlust gelagert werden. Voraussetzung ist natürlich ein trockener und optimal gestalteter Lagerraum. Ist die Versorgung mit Pellets auch in Zukunft gesichert? Ja. Rohstoffe sind in ausreichender Menge vorhanden. Durch nachhaltige Forstwirtschaft wachsen die Ressourcen permanent nach. Es handelt sich um erneuerbare Energien. Werden Bäume gefällt um Pellets herstellen zu können? Dies ist nicht notwendig. Da bei jedem Baum der in der Sägeindustrie verarbeitet wird bis zu 35% des Stammes nicht genutzt werden können (Späne, Sägemehl), steht dieser Anteil für die Pelletproduktion zur Verfügung. Wie hoch ist der Energieaufwand („graue Energie“) bei der Pelletierung und Transport? Der Energieaufwand wird je nach Rohstoffzustand und Transportwegen mit 2 bis 5% des Heizwertes angegeben. Bei fossilen Brennstoffen: mind. 20-30 %! Woran erkennt man qualitativ hochwertige Pellets?
Am GÜTESIEGEL . DIN PLUS, PVD Warum sollte man beim Pelletkauf unbedingt auf Qualität achten? Minderwertige Pellets können die Fördereinrichtung der Heizung blockieren (extremer Staubanteil), verursachen einen erhöhten Verbrauch und belasten Umwelt, Heizung und Kamin (Verunreinigungen, Lack- u./o. Leimreste) Unter welchen Umständen verlieren die Pellets an Qualität? Bei feuchter Lagerung, bei Lagerung unter Flugdächern (nicht geschlossene Räume), bei Transport durch falsch gestaltete Füllleitungen in das Lager oder durch unsachgemäßen Transport. Außerdem ist die Gestaltung des Lagerraumes absolut entscheidend. Bitte beachten Sie die Vorgaben zur Gestaltung des optimalen Lagerraums! Welche Elektroanschlüsse sind für die Anlieferung erforderlich? Für die Staubabsaugung muss ein 220 V-Anschluss vorhanden sein. Sind Kombinationen mit Solarenergie, Erdwärme und dgl. möglich? Ja, natürlich. Die Kombination Pelletheizung + Solaranlage ist besonders empfehlenswert. Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Pelletheizung? Die Bundesanstalt für Landtechnik in Wieselburg stellt Kesselwirkungsgrade bis über 93% fest. Wie oft muss der Aschenbehälter entleert werden? Durch den äußerst geringen Aschegehalt (max. 0,5 %) ist das Entleeren des Behälters oft nur zweimal im Jahr erforderlich. Die Aschemenge richtet sich natürlich nach der verbrauchten Menge. Was heißt eigentlich CO2-neutral?
Von CO2-neutralen Brennstoffen spricht man wenn die Menge an CO2, die bei der Verbrennung eines Brennstoffes freigesetzt wird, im nachwachsenden Brennstoff wieder eingebunden wird. Jenes Kohlendioxyd (CO2), das bei der Verbrennung von Pellets in die Atmosphäre gelangt, wurde vorher vom wachsenden Holz der Luft entzogen. Würde man dieses Holz im Wald verrotten lassen, würde durch den Fäulnisprozess das Kohlendioxyd ebenfalls freigesetzt. Welchen Vorteil bieten CO2-neutrale Brennstoffe? CO2-neutrale Brennstoffe tragen nicht zur Entstehung des Treibhauseffektes („globale Erwärmung“) bei. |
