5 Fragen zur Sonnenenergie

Fast 1,4 Millionen Kilometer beträgt der Durchmesser der Sonne – und ist somit 109-mal so groß wie unser Planet. Der Feuerball setzt enorme Mengen Energie frei, die auf der Erde mittels Solaranlagen ertragreich genutzt werden können. Diese machen sich die Strahlung der Sonne zunutze und wandeln sie in Energie unterschiedlicher Form um.Wie kommt der Quell des Lebens ins Haus? Eine thermische Solaranlage produziert Wärmeenergie, die etwa für die Erwärmung des Schwimmbeckenwassers, zur Heizung oder zur Warmwassererzeugung genutzt werden kann. Kollektoren, die sich auf jedem Dach installieren lassen, fangen das Sonnenlicht ein. Die aufgenommene Hitze wird in Leitungen durch ein Medium (meist eine zirkulierende Flüssigkeit) zum Wärmespeicher (das kann ein Wasserspeicher oder ein aktivierter Bauteil wie etwa eine Betonzwischendecke sein) transportiert. Dort wird sie an den Heiz- oder Trinkwasserkreislauf abgegeben.Wovon hängt mein Ertrag ab? Faktoren wie örtliche Wetterbedingungen sowie die Möglichkeit zur optimalen Ausrichtung und Neigung der Anlage zur Sonne bzw. Richtung Süden beeinflussen den Eintrag natürlich. Je heißer es ist, desto besser funktioniert die thermische Anlage. Daher ist auch der geografische Standort entscheidend: In einem Bergdorf mit klarer Luft ist die Einstrahlung größer als in der Großstadt, wo die Luft durch Staub- und Rußpartikel mehr verschmutzt ist. Hochwertige Kollektoren liefern aber auch bei diffusem Himmel und Wolken nennenswerte Energieerträge.

Im Kampf um die Dachflächen mischen auch Fotovoltaikanlagen mit. Der Begriff stammt vom griechischen Wort für „Licht“ (photos) und der Einheit für die elektrische Spannung, Volt. Sie sind ebenso Solaranlagen, wandeln die Strahlung aber in elektrische Energie um. Um den daraus erzeugten Gleichstrom nutzen zu können, muss er von einem Wechselrichter in den haushaltsüblichen Wechselstrom (230 Volt) umgewandelt werden. Maßeinheit der elektrischen Leistung von Solarzellen ist Kilowatt Peak (kWp).Wie wirken sie? Trifft Licht auf die Zellen, meist Silizumzellen, produzieren sie Strom. Dabei erwärmt sich der Kollektor – diese Wärmenergie wird bei konventionellen Modulen aber nicht genutzt. Denn je kühler die Temperaturen, desto höher der Ertrag. So werden an sonnigen Wintertagen bis zu 30% mehr Strom lukriert als an heißen Sommertagen. Ziel ist es daher, die Hitze möglichst abzuführen. Fotovoltaik-Anlagen werden deshalb auch oft auf Ständern angebracht. So kann die Luft zirkulieren, Wärme wird abtransportiert und die Kollektoren werden besser hinterlüftet. Werden sie parallel zur Dachfläche (meist bei Satteldächern) montiert, sollte die Hinterlüftungsebene mind. 15 cm betragen. Auf Flachdächern ist ein Winkel von 25 bis 35 Grad zu berücksichtigen.

Wie viele Kollektoren sind notwendig?Die Investitionskosten sind in den letzten Jahren stark gesunken. Allerdings wird eine große Fläche benötigt. Um ein durchschnittliches Einfamilienhaus bilanztechnisch voll mit Strom zu versorgen, sind etwa 30 m² Solarzellen nötig, abhängig vom Verbrauch des jeweiligen Haushaltes. Übrige Energie kann in das öffentliche Netz eingespeist werden. Die laufende Stromproduktion ist auf dem Wechselrichter ablesbar.

Versuche, Solaranlagen und Fotovoltaik zu kombinieren, gab es bereits viele. Bisher sind sie jedoch am großen Platzbedarf oder an den optischen Ansprüchen der Hausbesitzer (Stichwort: Fleckerlteppich) gescheitert. Die Wiener Firma 3F Solar hat mit einem neuartigen Hybridkollektor nun eine nachhaltige Lösung gefunden. „Solar One“ liefert Strom und Wärme zugleich. Die Jungunternehmer haben dazu mit eigens patentierter Technik einen thermischen Kupferabsorber an der Rückseite des Fotovoltaik-Paneels angebracht. Die Flüssigkeit, die durch die Rohre zirkuliert, nimmt die überschüssige Wärme auf und kann zum Heizen oder zur Warmwasseraufbereitung genutzt werden. Zugleich halten sie die Fotovoltaikzellen kühl, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird. Jeder verfügbare m2 Dachfläche wird somit doppelt genutzt – für Wärme und Stromerzeugung.

Auch der Flächenverbrauch ist deutlich geringer, was wiederum zu niedrigeren Installationskosten führt. Hybridkollektoren müssen auch nicht aufgeständert werden und können – sofern das Haus gut geplant ist – als Dachhaut genutzt und bündig integriert werden. Aufgrund der geringen optischen Beeinträchtigung können sie auch bei denkmalgeschützten Gebäuden angewendet werden. Weiteres Plus: „Solar One“ verfügt über eine Abtaufunktion. Ist die Anlage im Winter verschneit, wird die Pumpe rückwärts geschaltet. Warmwasser wird hochgepumpt und taut die Kollektoren ab. Genau zum richtigen Zeitpunkt: Denn in sonnigen Winterstunden ist die Stromausbeute am größten.

Ist eine ideale Ausrichtung der Anlage möglich, damit diese tatsächlich effizient arbeiten kann? Diese Frage sollte am Beginn aller Überlegungen stehen. Denn die Lage ist für die Installation einer Solaranlage ausschlaggebend. „Möglichst nach Süden ausgerichtet und wenig beschattet“, sagt Harald Mayr vom Bautechnischen Institut in Linz. Im Vorfeld ist wichtig, die klimatischen Bedingungen, die gerade in Österreich recht unterschiedlich sind, zu prüfen. Zudem sollten Störfaktoren wie Nebengebäude, Bäume, Antennen oder Masten berücksichtigt werden. Sie können zu einer Verschattung der Kollektorfläche führen.

Dabei ist nicht nur der Ist-Zustand entscheidend, sondern auch die Situation in der Zukunft. Ist eine Bebauung geplant, die sich negativ auf die solarthermische Anlage auswirkt? Sind Anpflanzungen vorgenommen worden, die im späteren Verlauf zu Verschattungen führen können? Auch die verschiedenen Dachkonstruktionen haben Einfluss auf die Machbarkeit. Sorge um die Tragfähigkeit müsse man sich zwar nicht machen: „Die Statik stellt kein Problem dar“, sagt Mayr. „Aber der Windangriff sollte im Auge behalten werden. Vor allem bei flachen Dächern, denn Solaranlagen funktionieren am besten, wenn sie in einem 45 Grad Winkel schräg gestellt sind.“

Auch die Frage, ob der Keller ausreichend Platz für einen Speicher bietet, sollte geklärt werden. „Zwei bis drei Quadratmeter Platz sind erforderlich“, so der Experte. Sofern man den Wärmeeintrag nicht nur zur Warmwasseraufbereitung, sondern auch zum Heizen verwenden möchte, gilt es erst persönliche Gewohnheiten, das vorhandene System und das Heizverhalten zu betrachten. Denn für die Nutzung der Solarenergie zum Heizen ist eine Fußboden- oder Wandheizung Voraussetzung, sagt Mayr: „Alte Radiatoren benötigen 70 bis 80 Grad Vorlauftemperatur, um zu Strahlen zu beginnen. Eine Fußbodenheizung benötigt dagegen nur rund 35 Grad.“

Bei Eigentumswohnungen in Wohnungseigentumsgemeinschaften ist das WEG anzuwenden. „Will man eine Fotovoltaikanlage auf dem Dach, das in der Regel einen allgemeinen Teil der Liegenschaft darstellt, errichten, handelt es sich um eine Angelegenheit der außerordentlichen Verwaltung“, sagt Heidinger. Es ist ein Beschluss der Wohnungseigentümer mit einfacher Mehrheit notwendig. Der Mieter kann also bei seinem Vermieter anregen, dass er sich für eine Fotovoltaikanlage innerhalb der Gemeinschaft einsetzt. In einer Genossenschaft haben Mieter mehr Privilegien, da sie in der Generalversammlung ihre Rechte wahrnehmen können. Heidinger: „Sie können direkt eine Beschlussfassung über die Errichtung einer Fotovoltaikanlage vorschlagen und ihre Stimme entsprechend abgeben.“