ÖKO-Energie bringt Ihnen die Sonne näher!

"Wir träumen sogar solar!"

Solare Fakten - zusammengestellt von ÖKO-Energie ©

Übersicht:

Zahlen zur Sonne

Als Ausgleich zu den vielen negativen Berichten (Solar-Nonsens) und aufgrund zahlreicher Bitten, zählen wir hier nach und nach die tatsächlichen (positiven) Fakten zur Solarenergie und deren Nutzung. Manches (technische Feinheiten) behalten wir aber auch weiterhin für uns, bzw. die Kunden...

Die Sonne ist mit Abstand die älteste, zuverlässigste, sicherste und günstigste Energiequelle unseres Universums. Auch wenn die BILD-Zeitung in großen Lettern erwähnt, dass sie sich alle 100 Jahre um 10 cm von der Erde entfernt, werden wir noch einige Milliarden Jahre ihr(e) Licht und Wärme spüren dürfen. Genauso lange strahlt sie schon. Sie besteht zu etwa 80 % aus Wasserstoff, zu 20 % aus Helium und nur zu 0,1 % aus anderen Elementen.

Durchmesser: 1390.000 km (109 x die Erde)
Entfernung: ca. 150 Mio km

Es gibt viele Vergleichsbeispiele, die alle grundsätzlich stimmen und dieses gigantische Potential zum Ausdruck bringen:

Auf Ihrer Oberfläche herrschen Temperaturen von ca. 6.000° C.
Im Inneren sind es unvorstellbare 15 Millionen °C!
Aufgrund von unterschiedlichem Einstrahlwinkel und Entfernung sorgt sie auf der Erde für Temperaturen zwischen - 60 und + 60° C. Mittlere Temperaturen liegen aber bei den für uns so angenehmen + 20°C.

Ohne Sonne hätten wir auf unserer Erde Dauerfrost: -180 °C.
Es gäbe keine Winde, Wasser würde zu Eis, selbst die Luft würde gefrieren. Mond und Planeten wären für uns unsichtbar, denn die Sonne ist im Sonnensystem der einzige Körper, der selbst Licht und Wärme abstrahlt — alle anderen Planeten reflektieren nur das Licht, das sie von ihr empfangen.

Und was bringt uns das?

Schon eine nur 700 x 700 km große Solar-Fläche in der Sahara könnte ausreichen,
um den aktuellen Welt-Energiebedarf (113.000 Milliarden kWh p.a.) zu decken!

Heute noch Zukunftsmusik, doch Kabel werden immer länger und sicherer (im Gegensatz zu einer Öl- oder Gaspipeline im Meer)...
Nein, so muss das Zukunftsszenario nicht aussehen, kann aber die Verhältnisse darstellen!
Quelle: www.Energienetz.de
Siehe dazu auch: http://www.desertec.org/de/concept.html

Darüber spricht man übrigens nicht erst seit es die Tagesschau im Juli 2009 erstmals erwähnte, sondern seit vielen Jahren. Solarthermische Kraftwerke dieser Art, die mittels Dampfturbinen Strom erzeugen, werden auch bereits seit vielen Jahren in Afrika und Spanien aufgebaut. Unser obiger Hinweis ist von 2005...

Die aktuellen Pläne gehen soweit ca. 15% des europäischen Bedarfs zu decken. Sicherlich kein besonders mutiger Ansatz, dennoch nicht nötig. Würde man diese Gelder in Mitteleuropa einsetzen, wäre Dank vermiedener Leitungsverluste und Kosten, der Strom-Ertrag ähnlich groß. Kapital, Arbeitsplätze und Unabhängigkeit blieben aber hier! Vor allem erwähnt niemand, dass bei dieser Art der Strom-Erzeugung riesige Mengen von Wasser benötigt werden - das genau an diesen Standorten kostbare Mangelware ist! Man spricht dabei ja von solarthermischen Kraftwerken und nicht Photovoltaik!

Mittlerweile sind diese Pläne wieder auf´s Eis gelegt.

An einem einzigen Tag schickt die Sonne genug Energie zur Erde, um die Menschen das ganze Jahr über zu versorgen. Weil immer wieder Mitteilungen eingehen, die unsere Vergleiche als falsch darstellen, legen wir noch ein paar obendrauf - für alle, die langsamer verstehen:

0,13% der Erdoberfläche reichen bei einem Wirkungsgrad von 5% aus, um den Gesamt-Energiebedarf abzudecken. Typische Solarnutzung liegt heute aber schon bei ca. 10 - 40% Wirkungsgrad!

Auf einem Quadratmeter Fläche in Deutschland "landet" im Jahresdurchschnitt eine Energiemenge von 1.000 kWh = 100 Liter Öl! Je nach Standort liegt der Wert zwischen 700 und 1200 kWh/J.

In Deutschland liefert die Sonne uns täglich achtzig Mal mehr Energie, als wir insgesamt verbrauchen.

Selbst an ganz schlechten, bewohnten Standorten auf der Welt werden noch ca. 500 kWh/qm im Jahr eingestrahlt. An den allerbesten Stellen (Wüsten, bzw. Gebirge außerhalb des Äquators) sind es sogar bis zu 2.500 kWh!

Die der Erde zugeführte Sonnenenergie ist ca. 11.000 mal größer als der Weltnergiebedarf der gesamten Bevölkerung. Im Jahr erreicht die Erde ungefähr eine Gesamt-Solarstrahlung von 1.100 Milliarden Gigawattstunden...

Der weltweite Jahres-Strombedarf könnte durch eine Viertelstunde Sonneneinstrahlung gedeckt werden.

Alleine die Flächen aller deutscher Dächer würden theoretisch ausreichen, dieses Land mit Wärme und Strom ganzjährig zu versorgen!

Ganz egal, was irgendwelche Skeptiker behaupten oder man durch Wetterkapriolen befürchtet:
die Technik ist dafür ausgereift und in wenigen Jahren reichen sogar geringere Flächen aus! Wir wollen jedoch gar nicht darauf hinaus, sondern den Energiebedarf durch einen Mix aus Sonne, Wind und Wasser in Verbindung mit Kraft-Wärmekopplung durch Biomasse und Geothermie langfristig, sauber und günstig bereitstellen.

In Deutschland gibt es mittlerweile 1,5 Million solarthermischer Anlagen (knapp 1000 davon sind von uns...). Dennoch sparen somit nur 6% der Häuser einen Teil der fossilen Brennstoffe ein. Jedes Jahr kommen ca. 100.000 hinzu. Die Zahl der Solarstrom-Anlagen liegt heute schon bei einer Million und könnte, ohne den aktuellen staatlichen Boykott, sich in wenigen Jahren verdoppeln.

Solarstrahlung

Durchschnittliche Globalstrahlung in Deutschland

Diese Jahreswerte beziehen sich auf den waagrechten Quadratmeter. - Quelle: deutscher Wetterdienst

Die im Wetterbericht zeitweise genannte Sonnenschein-Dauer in Stunden (Vorhersage für die regenerativen Energien) ist ganz nett, bringt aber niemandem eine Ertrags-Aussage für den nächsten Tag, denn es kommt ja auf die Strahlungs-Intensität an. Auch die Angabe der jährlichen Sonnen-Tage oder Sonnen-Stunden in den Reise-Infos ergibt keine Kalkulations-Basis.

Diese Werte können je nach Jahreszeit (Entfernung, Winkel der Sonne) abweichen.
Bei sehr klarer Luft (Berge, Meer) und zum Äquator näheren Orten liegen sie höher, wo Städte und Industrie in der Nähe oder weiter nördlich, sind sie geringer. Wird eine Solarfläche durch Bäume, Häuser oder Berge momentan verschattet, ist im Normalfall ein leicht bewölkter Himmel dagegen ertragsreicher, als strahlender Sonnenschein, da die Reflektion der Wolken mehr Helligkeit zur Solarfläche bringt!

Außerhalb unserer Erdatmosphäre liegt die Sonnenstrahlung bei ca. 1360 W/qm. Diverse "Filter, bzw. Reflektoren und Absorber" wie Wolken, Ozon, CO2, Aerosole, Erdboden, u.s.w. sorgen dann je nach Lage und Witterung für niedrigere Werte.

Für die Mitte Deutschlands sieht es in etwas so wie nebenstehend aus:
(bei Vergleichen bitte immer die Erhebungszeiten berücksichtigen. Akuelle Werte liegen meist höher - mit "Alten" wie z.B. 1980 - 2000 zu rechnen, ist aber seriöser!)

Solarstrahlung in Mitteleuropa

       
Bei einem strahlend blauen Himmel treffen im Sommer um die Mittagszeit bei uns auf dem waagrechten Quadratmeter bis ca. 1000 W auf. Sobald dieser Höchstpunkt überschritten ist, sinkt der Wert, auch wenn der Himmel immer noch ohne jegliche Trübung ist. In den Bergen ist die Wahrscheinlichkeit für solche Werte höher, als in den trüberen Ebenen. Meist erreicht man eher Werte um 700 - 800 W. Schiebt sich eine dünne Wolke leicht davor, können es auch im Hochsommer je nach Tageszeit und Verdunkelung schon nur noch 400 - 600 W sein. Ist die Sonne noch zu erkennen oder wird aus anderen Richtungen reflektiert, sind es vielleicht auch 200 - 300 W - wenn nicht, liegen meist nur noch 100 W vor. Bei dunklem, tieftrüben, regnerischen Himmel kommt es fast zur Nullnummer. Weder Module, noch Kollektoren können aus diesem Licht noch nennenswerten Nutzen ziehen - auch wenn es noch nicht wirklich dunkel ist. Daher reicht der Schein einer Lampe auch nicht aus..

Watt bezieht sich ja eigentlich auf eine Leistung und drückt z.B. eine Helligkeit gar nicht aus. Man hat sich aber über 100 Jahre "Glühbirne" an diese Vergleichswerte gewöhnt. Genauer angegeben wird dies mit Lux!

Lux [lx] - Beleuchtungsstärke
Lux bemisst den Lichtstrom, der auf einer bestimmten Fläche bei einem Empfänger auftritt. 1 Lux = 1 Lumen / m2.

Sonnenlicht am Mittag im Sommer entspricht ungefähr einer Beleuchtungsstärke von 100'000 Lux und ein bedeckter Himmel im Sommer etwa 10'000 Lux, also nur noch einem Zehntel. Dunkle Regenwolken während eines Gewitters entsprechen ca. 1000 Lux. Kunstlicht in einem gut beleuchteten Büro hat etwa 800 Lux, in Privaträumen um 3-500 Lux und der Vollmond bei klarer Nacht nur ganze 0,25 Lux.

Somit wird jedem wohl klar, dass man weder mit Kunstlicht oder in Innenräumen, noch bei Mond-Licht nutzbare Energie-Erträge hat. Die Beleuchtungsstärke auf dem Objekt nimmt mit dem Quadrat des Abstandes zur Lichtquelle ab.

Je nach Ausrichtung und Neigung der bestrahlten Fläche wird die Solarstrahlung auf dem waagrechten Quadratmeter mit dem sich daraus resultierenden Korrekturfaktor (für das Jahr) multipliziert.
Daraus ergeben sich bei optimalen Ausrichtungen bis zu 12% zusätzlichem Strahlungsenergie-Gewinn im Jahr und bei abweichenden Bedingungen bis 31% Verlust, gegenüber der Waagrechten. Nördliche Ausrichtungen sind dabei nicht berücksichtigt, denn diese sind grundsätzlich nicht empfehlenswert. Aufgrund aktueller Preisentwicklungen bei Strom erzeugenden Solarmodulen sieht dies mittlerweile etwas anders aus.

Je nach dem, wie gut die Kollektoren einer thermischen Solaranlage gedämmt sind, spielt die Außentemperatur bei den aus der Strahlung resultierenden Erträgen nur eine geringe Rolle. Den größten Vorteil haben dann gute Vakuumröhren, da sie regelrecht "isoliert" sind und somit trotz Eises-Kälte hohe Temperaturen bringen. Dennoch lohnt sich deren viel teurere Anschaffung meist nicht zusätzlich.

Bei Solarstromanlagen ist es genau umgekehrt.
Je wärmer die Modulfläche, desto mehr fällt die Spannung ab und die Leistung verringert sich. Somit kann man an klirrkalten März-Tagen, im reflektierenden Schnee, unter Umständen um die Mittagszeit größere Leistungswerte als im Sommer messen. Der Tagesertrag liegt aber natürlich im Sommer sehr viel höher.

Diffuse Strahlung - Vorteil bei verschatteten Flächen!
Natürlich hat die direkte Sonne an einem strahlend blauen Tag viel mehr Leistung, als wenn es etwas eingetrübt ist. Verschwindet diese aber ganz oder teilweise hinter dem Dach eines Nachbarn, Baumes oder Hügels, bringt die diffuse Strahlung sehr viel mehr Ertrag, denn die Modul-oder Kollektorfläche "fängt" dann die helleren Wolken-Reflektionen ein.

Solarleistung in Deutschland

Die mittägliche Spitzenleistung im Sommer lag 2013 bei ca. 26 Gigawatt! Zu sommerlichen Spitzenzeiten sind es somit fast soviel, wie an PV-Anlagenleistung mittlerweile installiert ist = höhere Leistung als alle ehemaligen deutschen 2010 AKW´s zusammen. Daraus werden an besonders guten Tagen weit über 200 GWh erzeugt! An sehr schlechten Tagen (wie z.B. 1.1.2012) waren es zwar nur ca. 3 GWh - dafür brachte der Wind dann umso mehr...

Trotz rückläufigen Trends, wegen Boykott durch die Bundesregierung, sind mittlerweile ca. 37 GW Anlagenleistung in Deutschland installiert.
Um ein kWp Anlagenleistung bereits zustellen, bedarf es bei Solarstrom heute nur noch einer Investition knapp über 1.000 Euro! Bei Atomkraft sind es ca. 5.000 + die Kosten für die immer noch ungelöste Ent-(oder eher Zwischen-) sorgung...

Der Durchschnitts-Leistungsbedarf liegt in Deutschland bei ca. 60 Wp, kann also mittlerweile durch eine Sonnen/Wind-Strom-Kombination zeitweise kpl. gedeckt werden.

Genauer, für jeden Tag (auch Verlauf), bzw. jeden Moment und auch auch viele PLZ-Gebiete kann man sich das direkt anschauen bei
http://www.sma.de/unternehmen/pv-leistung-in-deutschland.html

Sonnenbahn

Sonnenbahn im Laufe eines Jahres

aus Wikipedia

Vergleich Standort/ Jahreszeit

Die täglichen Energieerträge sind nicht nur abhängig von der Jahreszeit,
sondern auch vom Kleinklima (Wetterbedingungen vor Ort), dem Standort und der Ausrichtung/ Neigung. Nachfolgend zeigen wir die Sonnenlaufbahn für den längsten Tag und den kürzesten Tag im Jahr in der ungefähren Mitte Deutschlands Frankfurt/ Main mit ca. 50° (www.Stadtklima-Stuttgart.de).

Mit jedem Grad nördlicher verstärken sich die beiden Kurven ins extremere, so dass es im nördlichen Skandinavien im Sommer nicht dunkel und im Winter kaum hell wird. Umgekehrt schwächen sich die Extreme im Süden immer mehr ab, so dass in Äquatornähe (Nordfrika, Mittelamerika, Südostasien) der Unterschied zwischen einem Winter- und Sommertag relativ gering ist. Die größten Abweichungen entstehen dort in "unserem Frühjahr und Herbst". Die Sonnenbahn macht dann auch nicht die für uns gewohnte Kurve von links nach rechts, sondern verläuft eher gerade über den Kopf hinweg.
Entsprechend kurz ist dort auch die morgendliche und abendliche Dämmerung (Sonnenschalter an/ aus)...

Quelle: http://www.stadtklima-stuttgart.de

Sommer-Sonnenwende - der längste Tag
4:16 -20:39 = 16.23 Sonnenstunden
Die Sonne geht frühmorgens im Nordosten auf und steht am Mittag sehr weit oben am Himmel, bevor sie spät abends im Nordwesten untergeht


Winter-Sonnenwende - der kürzeste Tag
8:23 - 17:07 = 8.03 Sonnenstunden
Die Sonne geht am späten Morgen im Südosten auf und steht am Mittag relativ niedrig am Himmel, bevor sie am frühen Nachmittag im Südwesten schon wieder untergeht.

Aus diesen Kurven (http://cgi.stadtklima-stuttgart.de/mirror/sonne.exe) kann man entnehmen, dass trotz geringerer Strahlungs-Intensivität der solare Tagesertrag im Sommer zwischen dem hohen Norden und dem tiefen Süden fast gleich sein kann, denn die längere Sonnenscheindauer, gleicht die geringere Intensität wieder aus. Im Winter sieht dies leider ganz anders aus. Somit wird evtl. klar, dass es nichts bringt, im hohen Norden eine Solaranlage für die Heizungsunterstützung größer zu machen, wenn die Dachabweichung von Süd größer als 45° ist. Wo die Sonne nicht steht, kann sie im Winter auch nichts mehr bringen. Bei einer reinen Warmwasserbereitung dagegen, sind auch große Abweichungen im Sommer weniger negativ.

Durch den unterschiedlich hohen Sonnenstand verlängert oder verkürzt sich auch der Schattenwurf. Die Schattenlänge errechnet sich aus der Höhe des Gegenstandes und dem Sonnennwinkel. Zur Sommersonnenwende wirft ein 15 m hohes Gebäude mittags nur einen 8 m langen Schatten. Am Anfang von Früjahr und Herbst liegt er schon bei 18,5 m und zur Wintersonnenwende bei stattlichen 54 m. Bei der Solaranlagen-Planung zwischen Häusern, Bäumen oder Hügeln sollte dies Berücksichtigung finden. Auch bei, auf Boden oder Flachdach, hintereinander aufgestellten Kollektoren oder Modulen muss dies beachtet werden.

Aber nicht alleine der Breitengrad entscheidet über die Solarerträge, sondern auch das regionale Klima! Während z.B. manche Ostsee-Insel zu den sonnenreichsten Gebieten zählen (also besser als der Süden Deutschlands), liegt die Nordsee-Küste großteils in einer solaren Diaspora. Sehr nördliche Inseln wie Sylt, nahe zu Dänemark gelegen, liegen aber wieder sehr viel besser. Auch das sogenannte Klein- oder sogar Mikroklima vor Ort kann beträchtliche Unterschiede verursachen. Alleine vor oder hinter einem Haus lassen sich ja auch über das Jahr große Temperatur-Unterschiede feststellen...

Auf unserer Erde ist somit auch nicht der Äquator-Gürtel (Regenwälder) das ertragsreichste Gebiet, sondern eher weiter entfernte Höhenlagen (Anden, Himalaya) oder Mexiko, Nordaustralien und die Sahara.

Einige Begriffe zur Sonnenlaufbahn

Die astronomische Dämmerung beschreibt die Zeitdauer, in der die Sonnenhöhe zwischen 0 und -18 Grad ist, d.h. die Zeitdauer, in der die Sonne sich zwischen 0 und 18 Grad unter dem Horizont befindet. Es gibt somit sowohl morgens wie auch abends eine astronomische Dämmerung.

Die nautische Dämmerung definiert diejenige Zeitdauer, in der die Sonnenhöhe zwischen 0 und -12 Grad ist. Die nautische Dämmerung ist kürzer als die astronomische Dämmerung.

Die bürgerliche Dämmerung gibt die Zeitdauer an, in der die Sonnenhöhe zwischen 0 und -6,5 Grad ist. Die bürgerlichen Dämmerung ist kürzer als die astronomische und die nautische Dämmerung. Sie ist die Zeit, während der man ohne künstliche Beleuchtung noch lesen kann.

Sonnenaufgang, Sonnenuntergang sind Zeitpunkte, an denen die Sonnenhöhe gerade 0 Grad beträgt. (Zu beachten ist, dass es in hügeligem und bergigem Gelände durch das umliegende Relief zu einer Verschattung kommt, d.h. der Horizont nicht bei 0 Grad liegt, so dass z.B. in Tallagen die Sonne später aufgeht und früher untergeht.)

Wahre Mittagszeit (Sonnenhöchststand) ist der Zeitpunkt, an dem die Sonne ihren höchsten Sonnenstand hat (Obere Kulmination). Da sich die Erde in einer elliptischen Laufbahn um die Sonne bewegt, ist deren Geschwindigkeit nicht konstant und somit erreicht sie nicht genau alle 24 Stunden ihren Höchststand. Angeglichen an mechanische Uhren spricht man daher in der Regel von einem mittleren Mittag. Je nach Längengrad weicht also der tatsächliche Höchststand, bzw. dessen Uhrzeit ab und "Mittag" ist demnach in Deutschland zwischen ca. 11:57 und 12:37 Uhr

Die Sonnenhöhe wird in Grad angegeben.
Null Grad bedeuten, dass die Sonne gerade am Horizont und 90 Grad, dass die Sonne senkrecht am Himmel steht. In der Regel liegt der Wert des Sonnenhöchststandes zwischen 0 und 90 Grad. Ist er unter Null, so geht die Sonne überhaupt nicht auf (z.B. im Winter im hohen Norden). Ist der Sonnenhöchststand zwischen 0 und 90 Grad, so befindet sich die Sonne, wenn man sich auf der nördlichen Erdhalbkugel aufhält, im Süden und umgekehrt. Ist der Sonnenhöchststand über 90 Grad, so befindet sich auf der nördlichen Erdhalbkugel die Sonne auch im Norden. Ein dann auf der Nordhalbkugel stehender und nach Süden blickender Beobachter sieht die Sonne hinter sich!

Himmelsrichtung bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang.
Eine Himmelsrichtung wird in Grad gemessen.
Null Grad (oder 360 Grad) entspricht Nord, 90 Grad Ost, 180 Grad Süd und 270 Grad West. Ist die Himmelsrichtung bei Sonnenaufgang zum Beispiel 135°, so geht die Sonne etwa in SO auf. Gleiches gilt für die Himmelsrichtung bei Sonnenuntergang (SW = 225°). Viele Anbieter machen es sich heute einfach und fragen nur nach der Sübabweichung = 0-90°. Das ist zwar grundsätzlich ausreichend, sorgt aber manchmal für Missverständnisse. Daher bleiben wir lieber bei den altbekannten Kompasszahlen!

Der optimale Aufstellpunkt für Solarnutzung:

Das Solarstrahlungsdiagramm wird leider oft falsch interpretiert.

Immer wieder wird man danach gefragt, meist ohne genaue Angaben. Und somit kann man auch nicht genau antworten. Im Netz finden sich viele Aussagen. Immer dann wenn es sehr pauschal wird, sind diese meist falsch.

Fakt ist: die größte Solarstrahlung und geringste Reflektion erfolgt immer wenn die Sonne im rechten Winkel (also 90°) zur Fläche (Solarmodul, Solarkollektor oder auch Fenster) steht.

Somit wäre eine ständige Nachführung (Tracker) am Ertragreichsten.

Dies ist aber oftmals aus optischen, statischen, räumlichen, technischen oder preislichen Gründen nicht möglich oder auch gar nicht nötig.

Daher sucht man nach Möglichkeit nach einer guten Ganzjahres-Lösung.
Der hierfür optimale Winkel kann aber ohne Kenntnis der genauen Gegebenheiten nicht ermittelt werden. Die beste Ausrichtung bringt nichts, wenn diese evtl. durch Bäume, Häuser, o.ä. verschattet ist. Ein vorrangig winterlicher Betrieb erfordert einen anderen Neigungswinkel als eine Sommernutzung. Eine knapp dimensionierte Lösung hat einen engeren Spielraum als eine großzügige, u.s.w.

Weiterhin spielt der Standort (Breitengrad) eine Rolle.
Am 22.6. (Sonnenwende) erfolgt die theoretisch größte Sonneneinstrahlung in der Mitte Deutschlands (Mainz = 50°) um die Mittagszeit beim Sonnenhöchstand von 63,26°. Daraus ergibt sich dann 26,74° Neigung bei genauer Südausrichtung. Diesen Wert kann man dann je nach nördlichem oder südlichem Standort um 1° senken oder heben - je nach dem an welchem Breitengrad man ist.

Da die Sonne aber vorher und nachher (vormittags und nachmittags) niedriger steht, ist ein etwas steilerer Winkel insgesamt ertragsreicher. Dabei kommt es dann wieder auf das Wetter an, das man vorher nicht kennt. Wäre es morgens oder abends sonnig und mittags bewölkt, wäre eine andere Ausrichtung und größere Neigung besser. Wenn man dann noch beachtet, dass dieser jährliche Sonnen-Höchststand nur 2 Tage anhält und eine steilere Neigung mehr Ertrag in der anderen Jahreszeit bringt und für mehr Sauberkeit auf der Fläche sorgt, ist es logisch, dass steilere Winkel in aller Regel günstiger liegen.

Für den o.g. Breitengrad und eine netzgekoppelte Solarstromanlage, die vor allem die, hoffentlich scheinende, Sommersonne ernten will, liegt man daher mit ca. 30° nahezu optimal. Eine Solarwärmeanlage dürfte ruhig steiler sein und wenn sie großzügig dimensioniert wird und auch die Wintersonne nutzen soll, dann wäre das Gegenteil sinnvoll = 73,66°. Da auch hier vor- und nachmittags die Sonne noch steiler steht, wäre eine senkrechte Fassadenmontage (90°) optimal.

Dies gilt natürlich nur bei genau südlicher Ausrichtung!.
Bei mehr als 20° Abweichung sollte man senkrechte Montagen nicht mehr ausführen, denn die Eigenverschattung nimmt zu. Auch "normale" Neigungen von 40° und mehr, führen bei größeren Südabweichungen zu anwachsenden Minder-Erträgen.

Aber auch die Sauberkeit der bestrahlten Fläche kann manchmal eine große Rolle spielen. In stark beanspruchten Gegenden ist somit eine Neigung von z.B. 45° u.U. erheblich ertragsreicher, als das Optimum von 25° - weil der Selbstreinigungseffekt größer ist oder Schnee und Blätter erst gar nicht liegen bleiben...

Was ist besser Ost - oder Westdach (90°, bzw. 270°)?
Beides ist nicht gerade der Knaller, vor allem wenn die Neigung steiler wird, denn die Morgen- oder Abendsonne scheint, außerhalb des Sommers, dort gar nicht. Da der mittägliche Sonnen-Höchststand ein wenig westlicher liegt, könnte grundsätzlich das West-Dach auch einen kleinen Vorteil haben. Vor allem wenn es darum geht, Sonnenwärme zu ernten. Beim Solarstrom könnte die (noch) kühlere Ost-Seite u.U. bessere Gewinne einfahren. Dies kommt dann aber auf den tatsächlichen Wetterverlauf des jeweiligen Tages an. Auch lokales Kleinklima (Morgen- oder Abend-Dunst durch Nebel oder Fabriken) und die Länge, bzw. Schwierigkeit der Leitungsverlegung spielen dabei eine Rolle. Ob man daher ein Solarfeld auf die eine, die andere Seite setzt oder gar auf Beide verteilt, liegt an diesen wetterlichen Besonderheiten", auf die man "tippt"... Vor einer Entscheidung sollte man unbedingt GENAU mit dem Kompass prüfen, ob der Dachfirst wirklich genau Nord/Süd verläuft.

Will man eine Ost/West-Verteilung vornehmen (nur wenn genau 90/270°!),
muss die thermische Anlage über besondere Regelung und Ventile und die stromerzeugende Anlage über unterschiedliche MPP-Tracker gesteuert werden (= Mehraufwand, der sich meist nicht lohnt). Daher sollte man dies nur aus Platzgründen vornehmen! Ansonsten kommt eine Verteilung des "Verschattungsrisikos" im Normalfall einer Minimierung des Ertrages gleich - vor allem bei Solarwärme - und sollte daher vermieden werden!

Sitzt die Anlage auf der Ost-Seite kann man auf tiefstehende Morgensonne hoffen, sitzt sie im Westen, auf die niedrige Abendsonne - jeweils mit voller Anlagenfläche. Ist die Anlage gleichmäßig verteilt, kommt morgens oder abends nur die Hälfte und höchstens genau mittags "ein Mehr". Sind die beiden Schrägen dann auch noch steil (über 35°) nimmt dieser Ertrag immer mehr ab. Eine Flächenverteilung ist also so ähnlich wie beim Roulette auf Rot/Schwarz oder Gerade/Ungerade gleichzeitig zu setzen...

Handelt es sich aber um ein schwach geneigtes Dach (bis 25°), könnte man Kollektoren (und evtl. auch Module) abweichend in Richtung Süden aufständern - und dann auch beide Dach-Seiten gut nutzen.

FAZIT:
pauschale Aussagen sind ganz nett. Wer es aber genau wissen will oder aus seiner frei aufgestellten Anlage das Optimum heraus holen möchte, muss auch die anderen Faktoren beachten. Ein riesiger technischer Mehraufwand rechnet sich für geringe Mehrerträge oftmals nicht - weder ökologisch, noch ökonomisch!

Seit Solarmodule im Preis so extrem gefallen sind,

lohnt es sich mittlerweile auch, bei schwachgeneigten echten Ost/West-Dächern beide Seiten vollständig zu belegen - ohne nach Süden aufzuständern. Der Wirkungsgrad liegt zwar geringer, doch die Flächen werden besser ausgenutzt und das Gestell-Material ist viel preisgünstiger = unterm Strich mehr Ertrag für weniger Geld!

Ähnlich verhält es sich bei Flachdächern. Siehe dazu: Ost-West-Ausrichtung auf dem Boden oder Flachdach

Solarstrom oder Solarwärme?

Diese beiden grundsätzlich unterschiedlichen Energie-Systeme miteinander zu vergleichen oder gar gegeneinander auszuspielen, macht keinen Sinn.
Aber in vielen 08/15-Internetauftritten erfolgt so etwas immer wieder. Sehr dubiose Anbieter (evtl. nur einer Technik?) gehen dann sogar so weit und listen Nachteile auf! "Solarthermie könnte keinen Strom erzeugen, aber aus Solarstrom könnte man auch Wärme machen" und ähnliche Dummheiten kann man dort lesen... (thermische Kraftwerke treiben nämlich Turbinen an!)

Manche ziehen es genau umgekehrt auf...
Einer nimmt die im Sommer 2012 veränderten Förder-und Einspeise-Bedingungen und kommt mit langen, ausführlichen, aber inhaltlich völlig falschen Zahlen-Beispielen ganz pauschal auf eine deutliche wirtschaftliche Überlegenheit der Solarwärme. Wer auf solch abstrusen Rechnungen hereinfällt, sollte dann nochmal in die Schule gehen oder sich seine Heizöl-Rechnung genauer anschauen. Denn mehr sparen, als man bisher verbraucht hat, ist nie möglich...

Beide Techniken sind seit vielen Jahren ausgereift,

haben ihre volle Daseins-Berechtigung in den meisten Teilen unserer Welt und sollten in modernen, umweltfreundlichen Haushalten Einsatz finden. Dass eine solare Heizungsunterstützung in der Sahara ähnlich sinnvoll, wie ein Gefrierschrank am Nordpol ist, dürfte fast jedem klar sein. Doch schon in etwas gemäßigteren Regionen (Äquator) freut man sich nicht nur über sauberen Sonnenstrom, sondern auch über die Dusche mit sonnenerwärmten Warmwasser oder vorgewärmtes Wasser zum Essenkochen.

Einige Neu-Einsteiger versuchen mal wieder Solarstrom- und Solarwärme in kombinierten Hybridkollektoren zusammen zu bringen, doch in der Regel gibt es für dieses "All in one" keinen Grund. Technischer Aufwand und damit Preise sind meist höher und bestimmte Betriebszustände können sich zwar mal begünstigen, häufig aber auch torpedieren. Daher haben auch alle früheren Anbieter dieser Systeme diese nach und nach wieder "sterben lassen".

In was soll man investieren, wenn man nur begrenzt Geld und Fläche hat?
Das ist eine Frage, die häufig gestellt wird und nicht ganz einfach zu beantworten ist. Vom ökologischen Nutzen her, kann eine richtig dimensionierte solarthermische Anlage (bei der auch der Herstellungsaufwand beachtet wird) einen leichten Vorsprung haben, zumal der "Einstieg" leichter, bzw. früher günstiger ausfallen konnte.

Mittlerweile sind die Solarmodul-Preise aber so stark gefallen, das man diese Anlagen günstiger aufbauen kann. Wird jedoch auch der Primär-Energieaufwand (für die "normale" Herstellung des Stromes) berücksichtigt, kommt die Photovoltaik-Anlage in der Regel besser weg. Ausnahme: ein Haus wird mit Egal-Strom beheizt. Dennoch kommt es dabei auch auf die Standortbedingungen an.

Wer mit seiner Investition vor allem wirtschaftliche Interessen hat, war seit Einführung der kostendeckenden Vergütung, im Regelfalle, mit einer Photovoltaik-Anlage besser bedient.
Da die Montage auch meist einfacher und damit günstiger ist, waren bisher Amortisationszeiten von 5 - 15 Jahren möglich, bei einer viel längeren Lebensdauer. Leider steigen die Preise bei Solarwärme-Anlagen fast jährlich, während sie beim Solarstrom in den letzten Jahren extrem runter gingen. Sinken dann Energiekosten (wie ausnahmsweise zuletzt im Winter 2008/9), wird die Thermie-Wirtschaftlichkeit eingeschränkt, erst Recht wenn immer mal wieder die BAFA-Förderung gekürzt wird. WW-Anlagen und Haus-Neubauten erhalten zeitweise überhaupt keinen Zuschuss mehr. Da aktuell Solarstrom-Neuanlagen "nur noch" um 12 Cents/ kWh + MWSt. erhalten, kann der Vorteil wieder bei der Solarthermie liegen, vor allem wenn dann wieder Ölpreise von bis zu 1 Euro/ Liter gelten. Andererseits werden auch die Strom-Preise weiter steigen und somit eine Selbstversorgung wirtschaftlicher. Es kommt also immer auf die aktuellen Rahmenbedingungen an.

In der Fläche (Wirkungsgrad) liegt die Thermie aber weiter vorne.
Bei theoretischen Wirkungsgraden bis ca. 80% kann ein Solarkollektor auf dem Quadratmeter je nach Standortbedingungen bis 500 kWh/Jahr "einfangen". Ein Solarstrom-Modul mit Wirkungsgraden zwischen 10 und 22% liegt dann auf derselben Fläche in der Spitze bei ca. 220 kWh/Jahr. Während die kWh Wärmeenergie aktuell aber nur um ca. 5 - 10 Cents liegt, kostet Strom mittlerweile 25 Cents und mehr! Wer auch im Sommerhalbjahr viel Wärme-Energie benötigt (z.B. Prozess-Wärme, Auto-Waschanlagen, u.s.w.) kann dann die Solarthermie sehr wirtschaftlich nutzen!

Somit sind auch die Jahres-Erträge höher. Abhängig von den genauen Bedinungen (Standort, Verbrauchsverhalten, Anlage,...) erzeugt (spart) eine kleine heizungsunterstützende Solaranlage mit ca. 10 qm und ca. 7.000 Euro Material-Preis ca. 30.000 kWh Wärmeenergie im Jahr.

Eine gleichgroße, durchschnittliche Solarstromanlage würde, bei gleichen Bedingungen, zwar nur knapp 2.000 Euro kosten, dafür aber auch nur im Jahr ca. 1.500 kWh Strom erzeugen.

Leider bringen Solar-Kollektoren bei nur kurzzeitiger oder schlechter Sonneneinstrahlung an manchen Tagen u.U. kaum nutzbare Wärme, zumal sich Kollektor und Verrohrung erst aufheizen müssen. Ein Solarstrom-Modul dagegen nutzt auch eine Einstrahlung, die nur ein paar Sekunden dauert und gibt sie unmittelbar an Batterie oder Netz-Einspeiser weiter.

Teil-Verschattungen (durch Bäume, Maste, Antennen, u.s.w.) machen Thermie-Kollektoren nicht so viel aus, in Reihe geschaltete Solarmodule verlieren dagegen weit mehr Leistung als nur auf der verschatteten Fläche! Diese kann bei bis zu 90% liegen - je nach dem wo die Verschattung vberläuft.

Während diverse Förderprogramme, natürliche Nachfrage, Konkurrenz-Druck aus China und rationalisierte Fertigung die meisten Komponenten von Solarstrom-Systemen (außer bisher bei Batterien) nach und nach immer günstiger werden ließen, werden hochwertige Solarwärme-Anlagen wegen steigender Rohstoff, Fertigungs - und Transportkosten eigentlich immer teurer.
1999 kostete 1 kWp (= ca. 10 qm) umgerechnet ca. 8.000 Euro, Anfang 2013 (= ca. 7 qm) oft weit unter 2.000!)

Eine Kleinst-Solarstrom-Netz-Anlage gibt es also ab ca. 1.500 Euro, eine Mini-Inselanlage (Modul, Regler, Batterie) sogar schon ab 300,00 Euro. Einfache Schwerkraft-Solaranlagen werden erst ab ca. 1.500,00 angeboten. Ordentliche heizungsunterstützende Solaranlagen beginnen bei uns knapp unter 5.000 Euro + Verrohrung. Gleichzeitig bekommt man hierfür im Altbau aktuell 1.500 Euro BAFA-Zuschuss.

Heizen mit Solarstrom bleibt, trotz geänderter Bedingungen wenig sinnvoll.
Doch wer eine netztgekoppelte Solarstromanlage mit Eigenverbrauchsregelung hat und keinesfalls eine heizungsunterstützende Solarthermie-Anlage bauen will, kann im Sommerhalbjahr die mittäglichen Überschüsse, mittels Heizstab in seinen Warmwasser-Speicher schicken. Das kann u.U. günstiger sein, als die Wärme aus Öl oder Gas oder eine ungeförderte Solarthermie-Anlage nur für Warmwasser.

In der Regel bietet fast jedes Dach und jeder Keller die Möglichkeit für beide Systeme.
Bei engen Verhältnissen bekommt die Thermie-Anlage den kleineren und evtl. auch mal verschatteten Platz. Die PV-Anlage erhält die optimaleren Bedingungen um wirtschaftlicher zu werden, zumal sie keine ungenutzten Überschüsse produziert.

Wer es ganz genau wissen will, muss dann alle Bedingungen am Standort, der Nutzung und der Herstellung (Transport) prüfen und eine Anlage passend (z.B. über unsere jeweiligen Planungslisten) dimensionieren.

Wer schnell eine 08/15-Pauschal-Antwort wünscht, ist bei uns nicht richtig - denn wir sind keine Hellseher, sondern empfehlen nur auf Basis von Fakten!

Letzte Änderung am Freitag, 19. August 2016 um 14:46:50 Uhr.

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