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Ratgeber
Solarstrom – sauber und sicher
Als Solarstrom oder Photovoltaik wird die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom bezeichnet.
Solarthermische Anlagen werden auch Fotovoltaikanlagen genannt. Sie bestehen aus flächigen modular aufgebauten Sonnenkollektoren, in denen viele kleine Solarzellen die Sonnenwärme auffangen, speichern und über eine Trägersubstanz an Wärmetauscher weitergeben. Der an die Anlage angeschlossene Wärmetauscher erwärmt das Brauchwasser für den Haushalt.
Ein Solarmodul produziert Gleichstrom, der entweder direkt genutzt wird, in Batterien gespeichert werden kann oder in Wechselstrom umgewandelt wird, um den Solarstrom in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Das ist eine zur Ersparnis, die die Anlage bringt, attraktive Möglichkeit, die Refinanzierung der Investition zu unterstützen. Selbst produzierter Solarstrom wird bei einer Einspeisung in das öffentliche Netz höher vergütet, als der Strom den Haushalte selbst aus dem Netz beziehen würden.
Studie belegt: Solarstrom ist 90 Prozent umweltfreundlicher
Dass Strom aus Sonnenlicht umweltfreundlich ist, belegt eine aktuelle Untersuchung. Die vom BSW, Bundesverband der Solarwirtschaft, im Frühjahr 2008 zitierten Studie zufolge, ist die Erzeugung von Solarstrom die mit Abstand umweltfreundlichste Art der Stromerzeugung.
Dieses Ergebnis liefert die Studie des renommierten "Brookhaven National Laboratory" zur Umweltbilanz von Solarstromanlagen. Berücksichtigt wurden neben der Produktion und dem Betrieb der Anlagen auch die zusätzlichen technischen Komponenten. Darunter fallen beispielsweise Gehäuse und Verkabelung der einzelnen Module.
Besonders hervorgetan haben sich bei der Untersuchung die so genannten Dünnschichtmodule der Cadmium-Tellurid-Technologie. Besonders der Einsatz von Cadmium als Bestandteil von Solarzellen führte in der Vergangenheit bei Verbrauchern immer wieder zu Bedenken. Diese erscheinen jedoch gänzlich unbegründet, zumal das Ergebnis der Untersuchung aufgezeigt hat, dass über den Lebenszyklus dieser Module bis zu 300mal weniger giftiges Cadmium pro erzeugter Kilowattstunde an die Umwelt abgegeben wird als bei einem hochmodernen Kohlekraftwerk.
Insgesamt, so wird abschließend von den Autoren festgestellt, unterscheiden sich die verschiedenen Technologien zur Solarstromerzeugung kaum. Sie alle gelten durch ihren hohen Beitrag zur Schadstoffminderung als besonders umweltfreundlich.
Nicht nur für die Umwelt, sondern auch für den privaten Geldbeutel rechnen sich Solarstromanlagen. Um deren Einsatz in Deutschland zu fördern, hat der Staat mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz attraktive Rahmenbedingungen für Investoren geschaffen, von denen selbstverständlich auch Privatpersonen profitieren können. Für typische Aufdachanlagen erhalten diese in 2008 für jede eingespeiste Kilowattstunde 46,75 Cent – und dies über 20 Jahre hinweg. So lässt sich neben der Amortisation der Anlage auch ein Gewinn über die Lebensdauer der Solarstromanlage erzielen. (BSW)
Generell können zwei Arten Photovoltaikanlagen zum Einsatz kommen:
1. Netzparallelbetrieb:
Im Netzparallelbetrieb wird der gewonnene Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist und vergütet. Die Vergütung ist dabei höher als der bezogene Strom.
2. Inselanlagen:
Sollte der Standort des Objektes weit vom öffentlichen Stromnetz entfernt sein – zum Beispiel in einsamen und schwer zugänglichen Gegenden – kann die Photovoltaikanlage als Inselanlage betrieben werden. Der solar erzeugte Strom wird dabei in Akkus gespeichert und nach Bedarf eigenen Haushalt verbraucht.
Hinweise zur Installation
Die Sonnenkollektoren werden am besten auf dem Dach des Eigenheimes installiert. Die beste Position haben sie bei einer Südausrichtung des Daches. Bis zu zwei Drittel der für das Warmwasser benötigten Energie können dann mittels Sonnenenergie gewonnen werden. Die einfache Regel ist: Je mehr Licht einfällt, umso höher ist die Stromausbeute.
Montagearten:
Schrägdachinstallation
Die häufigste aller Montageformen auf privaten Wohnhäusern ist die Schrägdachvariante. Die Modeule werden direkt auf das Dach montiert, das durch seine Neigung – und eine möglichst südliche Ausrichtung - hohe Energiebeträge gewährleistet. Unterschieden wird darüber hinaus nach
- Aufdachmontage, bei der die Module auf einer Trägerkonstruktion befestigt werden, die wiederum auf den Ziegeln aufliegt
- Indachmontage, bei der spezielle Solarmodule als „Dachziegeln“ verwendet werden. Diese optisch bessere Variante ist jedoch meist auch die kostspieligere, die auch Probleme bei der Belüftung und Kühlung der Module mit sich bringen kann.
Flachdach- oder Bodeninstallation
Bei der Flachdach- oder Bodeninstallation wird ein spezielles Trägergerüst erreichtet, das die Solarmodule aufnimmt. Wichtig ist die sichere Verankerung auf dem Flachdach, um Windfestigkeit und damit generell Schutz und Sicherheit zu gewährleisten. Gleichzeitig muss selbstverständlich die Dichtheit des Daches gewahrt bleiben. Die Belastung des Daches, die sich durch die Installation der Anlage ergibt muss außerdem von einem Statiker berechnet und genehmigt worden sein.
Fassadeninstallation
Diese Variante kommt vor allem an mehrgeschossigen Häusern – besonders oft kombiniert mit Glasfassaden - zum Einsatz. Sie ist demnach im privaten Eigenheimbereich eher selten anzutreffen. Optisch sind solche Lösungen selbstverständlich sehr attraktiv. Zu beachten ist allerdings, dass die Energieausbeute durch den ungünstigen Winkel gemindert wird.
Sonne maximal nutzen!
Die Anlage sollte ohne jegliche Verschattung betrieben werden können, da die Leistung eines Moduls immer von der jeweils am geringsten bestrahlten Zelle abhängt. Bei einer in Serienschaltung installierten Anlage kann bereits ein wenig Schatten die Leistung eines ganzen Moduls maßgeblich vermindern. Unter Umständen kann das sogar zu Beschädigungen an den Solarzellen führen.
Um Ertragsminderungen durch Schatten oder Verschmutzung – zum Beispiel durch Blätter – zu verhindern, kann jede Zelle mit einer Bypass-Diode verbunden werden.
Die Diode leitet den Strom am abgeschatteten Modul vorbei oder schließt den beschatteten Bereich kurz und verhindert Modulschäden durch Abschattung. In modernen Modulen sind bis zu 24 Zellen durch eine Bypass-Diode geschützt.
Richtig rechnen
Innerhalb weniger Jahre amortisieren sich die Anschaffungskosten der Anlage durch die entsprechende Energiekosteneinsparung. Solarenergie benötigt keine Kohle, Gas oder Strom, bei deren Verbrennung große Mengen an Kohlendioxid freigesetzt werden. Im Vergleich zu auf fossilen Brennstoffen basierenden Heizsystemen verursachen Fotovoltaikanlagen in ihrem Betrieb eine verschwindend kleine Kohlendioxid-Belastung. In nur 10 Jahren vermeidet eine Anlage zur Gewinnung von Solarenergie pro kWp (der kWp-Wert bezeichnet die optimale Leistung eines Solarmoduls unter genormten Testbedingungen (1000 W/m2 Einstrahlung, 25 °C Modultemperatur, 1,5 Air Mass) etwa 5 Tonnen Kohlendioxid. Zusätzlich kommt die verminderte Einsparung von Kohlendioxid hinzu, die bei der Gewinnung und beim Transport der Brennstoffe entstehen würden.
Kritisiert werden allerdings die Umwelteinflüsse, die während der aufwändigen Herstellung von Solartechnik – speziell der Kollektoren - entstehen. Diese Kritiken sind bei kurzfristiger Betrachtungsweise sicher berechtigt, relativieren sich aber unter einer langfristigen Perspektive, denn nach etwa zehn Jahren hat eine moderne Solaranlage bereits das Zehnfache an Strom produziert, als zu ihrer Herstellung erforderlich war.
Die Sonne als ewige Energiequelle
Unter Energieaspekten ist die Sonne ein ewiges und riesiges Kraftwerk in dem durch fortwährende Kernfusion ständig Energie freigesetzt wird. Die Sonne liefert uns rund um die Uhr unvorstellbare Mengen Strahlungs- und solare Energie. Die mitunter auch gefährliche Kraft der Sonne ist für jedermann auch ohne technische Mittel spürbar – in Deutschland vor allem im Sommer, wenn allzu leichtsinniges Verhalten schnell zum Sonnenbrand führen kann.
Die Sonne liefert an einem Tag etwa 1.370 Watt solare Energie je Quadratmeter. Das entspricht etwa der Energie eines Kohle-Briketts pro Tag und Quadratmeter. Allerdings sinkt die Energiemenge, die die Erdoberfläche erreicht, durch Lichtbrechung, Streuung und Reflexionen.In Deutschland kann im Jahr mit etwa 1.000 kWh/Quadratmeter gerechnet werden. Und das trotz unserer vielen trüben Tage, an denen wir sehnsüchtig auf ein paar wärmende Strahlen warten. Über die Hälfte des Jahres ist das einfallende Sonnenlicht durch die Wolken lediglich diffus.
Die erforderliche Zeit zur Energieerzeugung bei wechselnder Witterung könnte sich in etwa so darstellen:
- strahlende Sonne am blauen Himmel: 1 kWh pro m2 = 1 Stunde- stark bewölkter Himmel: 1 kWh pro m² = 20 Stunden
