Die 10 wichtigsten Anwendungsbereiche für Solarenergie in Wohngebäuden
Geschrieben von Timothy Thiele | Besprochen von Larry Campbell
Solarenergie – die Nutzung der Sonnenenergie durch den Einsatz von photoelektrischen Paneelen oder anderen Sammeltechniken – ist nicht mehr nur ein „grüner Traum“ oder ein Konzept, mit dem Universitäten und Unternehmen experimentieren. Heute gibt es praktische Möglichkeiten, wie Sie die Sonnenenergie in Ihrem Haus nutzen können. Wie bei jedem technologischen Fortschritt sind auch hier Investitionskosten zu berücksichtigen, aber immer mehr Hausbesitzer beginnen, diese grundlegendste Quelle erneuerbarer Energie im Alltag zu nutzen. „Solarenergie nutzen“ bedeutet nicht mehr, dass Sie Zehntausende von Dollar investieren müssen, um Ihr Dach mit Sonnenkollektoren zu bedecken (obwohl Sie das immer noch tun können, wenn Sie es mit erneuerbaren Energien wirklich ernst meinen). Es gibt jetzt eine Vielzahl von eigenständigen solarbetriebenen Geräten, die wichtige praktische Zwecke erfüllen, sowie Bausätze für Solarmodule, mit denen jeder ein kleines Solarsystem für individuelle Zwecke erstellen kann.
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Solarbetriebene Belüftungsventilatoren
Lüftungsventilatoren jeglicher Art sind eine gute Idee, da sie dazu beitragen, die Kühlkosten zu senken, indem sie heiße Luft aus Dachböden und anderen Bereichen abführen. Traditionell werden diese Abluftventilatoren an den Haushaltsstrom angeschlossen, was den Zweck der Energieeinsparung etwas zunichte macht. Inzwischen gibt es jedoch eigenständige Dachlüfter, die mit einer kleinen Platte aus photoelektrischen Zellen ausgestattet sind, die den Lüftermotor ganz ohne Haushaltsstrom betreiben. Kleine, auf dem Dach montierte Geräte sind ideal, um eine Garage, einen Schuppen, eine Hundehütte oder einen Hühnerstall im Sommer kühl zu halten. Es gibt auch freistehende solarbetriebene Ventilatoren, die Sie auf einer Terrasse, einem Innenhof oder einem Spielplatz für Kinder einsetzen können. - 02 von 09
Solarheizung für Ihr Schwimmbad
Schwimmbäder sind für Kinder und Eltern gleichermaßen eine der größten Freuden des Sommers… Alle freuen sich auf den ersten Tag, an dem das Schwimmbad geöffnet wird – es sei denn, das Becken ist einfach zu kalt, um hineinzuspringen… Um dieses Problem zu lösen, können Sie eine Solardecke hinzufügen, die das Wasser erwärmt. Die einfache schwimmende Decke ist ein passives Heizgerät, das die Sonnenwärme aufnimmt und an das Wasser weitergibt. Wenn Sie jedoch ein wenig mehr Hightech wünschen, können Sie auch ein vollwertiges Solar-Wasserheizungssystem installieren. Dabei werden Sonnenkollektoren auf dem Dach angebracht, um die Sonnenwärme zu sammeln, die dann über eine Reihe von Rohren, die durch die Kollektoren verlaufen, an das Wasser weitergegeben wird… Während das Wasser langsam vom Schwimmbecken durch die Sonnenkollektoren und zurück zum Schwimmbecken zirkuliert, wird die Wassertemperatur im Schwimmbecken allmählich erhöht. - 03 von 09
Solar-Wassererhitzer
Es gibt zwei Arten von Solarsystemen, die als Ersatz für herkömmliche, mit Gas oder Strom betriebene Warmwasserbereiter verwendet werden können. Aktive solare Warmwassersysteme verwenden mechanische Umwälzpumpen, die Wasser oder eine andere Flüssigkeit von den Wärmekollektoren auf dem Dach in einen Speichertank umwälzen. Passive Warmwassersysteme haben keine mechanischen Pumpenkomponenten und funktionieren durch die einfache Physik der natürlich aufsteigenden Wärme.Aktive Wasserheizungssysteme
Es gibt zwei Arten von aktiven solaren Wassererwärmungssystemen:
- Direkt zirkulierende Systeme haben eine Pumpe, die das Haushaltswasser durch die Solarkollektoren und in das Haus zirkulieren lässt. Diese Systeme funktionieren gut in Klimazonen, in denen es nie friert.
- Direkt zirkulierende Systeme verwenden eine nicht gefrierende Flüssigkeit, die durch die Solarkollektoren zu einem Wärmetauscher zirkuliert, wo die Energie auf das Wasser übertragen wird, das dann in die Wohnung fließt. Diese Systeme werden üblicherweise in Klimazonen verwendet, in denen die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt liegen.
Passive Wasserheizungssysteme
Passive solare Warmwasserbereitungssysteme sind wesentlich billiger als aktive Systeme, aber sie sind in der Regel weniger effizient. Es gibt zwei grundlegende Arten von passiven Systemen:
- Integral-Kollektor-Speicher-Passivsysteme werden häufiger in Regionen eingesetzt, in denen selten Temperaturen um den Gefrierpunkt auftreten. Diese Systeme funktionieren gut in Häusern, in denen ein hoher Warmwasserbedarf besteht. Bei diesen Systemen ist der Solarkollektor direkt in den Wasserspeicher integriert. Die Sonne erwärmt den Wasserspeicher ähnlich wie einen Raum, der sich erwärmt, wenn die Sonne direkt auf seine Fenster scheint.
- Thermosiphonsysteme verwenden eine Konstruktion, bei der der Solarkollektor niedriger als der Speicher positioniert ist. Wenn der Kollektor das Wasser erwärmt, steigt es auf natürliche Weise in den Speicher auf. Die Installation muss sorgfältig erfolgen, da die schweren Tanks in der Regel auf dem Dach installiert werden.
Es ist klar, dass die Installation eines solaren Warmwasserbereiters mit erheblichen Investitionen verbunden sein kann. Wenn Sie jedoch die Energiekosten für den Betrieb eines herkömmlichen Warmwasserbereiters über 20 Jahre oder länger berechnen, kann sich die Investition als kosteneffektiv erweisen.
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Solare Hausheizung
Die Energie der Sonne kann auch zur Beheizung eines ganzen Hauses auf zwei Arten genutzt werden. Diese Systeme sind etwas für Hausbesitzer, die es mit erneuerbaren Energien wirklich ernst meinen, denn sie sind mit einer erheblichen Investition verbunden.Warmwasser-Solarsysteme
Ganzhaus-Warmwassersysteme sind die groß angelegte Version der gleichen Art von Solarsystem, das den Warmwasserbereiter ersetzen kann, der die Wasserhähne mit warmem Wasser versorgt. Wie bei diesem System wird das Wasser mit Hilfe von Solarkollektoren erwärmt, die durch Rohrleitungen in den Kollektoren zirkulieren. Anstatt jedoch in einem relativ kleinen Tank gespeichert zu werden, wird dieses heiße Wasser auch durch Rohrleitungen geleitet, die Heizkörper oder Fußbodenheizungen im ganzen Haus mit Wärme versorgen. Diese Systeme dienen oft beiden Zwecken: der Erwärmung des Wassers für die Wasserhähne und der Beheizung des gesamten Hauses. Es handelt sich dabei um groß angelegte Systeme mit recht großen Solarkollektoren auf dem Dach und ausgeklügelten Tanks und Zirkulationstechniken. Solare Warmwasserheizungssysteme werden vor allem in Unternehmen eingesetzt, sind aber auch für Privathaushalte eine Option.
Heißluft-Solarsysteme
Es gibt auch Ganzhaus-Heizsysteme, bei denen nicht Wasser oder eine andere Flüssigkeit, sondern heiße Luft als Wärmeträger im Haus verwendet wird. Bei diesen Systemen wird die Luft, die durch die Sonneneinstrahlung auf ein Dach oder eine freiliegende Wand erwärmt wurde, aufgefangen und im Haus zirkuliert. In Tondachziegel können beispielsweise Luftkanäle eingearbeitet sein, durch die die erwärmte Luft zirkulieren kann. Häuser, die mit einer Warmluft-Solarheizung ausgestattet sind, haben oft Dach- oder Wandflächen, die Wärme absorbieren. Viele Systeme haben eine Art Umluftventilator, um die warme Luft zu verteilen. Diese Systeme sind oft nur für die Beheizung einzelner Räume ausgelegt. Sie können diese Art von System als eine viel ausgefeiltere Version des altmodischen Wintergartens betrachten, der durch Sonnenlicht, das durch große Fenster einfällt und einen Stein- oder Keramikfliesenboden erwärmt, warm gehalten wurde.Weiter zu 5 von 9 unten.
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Solarbetriebene Pumpen
Ein Nachteil einiger oben beschriebener Warmwasserheizungssysteme besteht darin, dass sie eine Pumpe benötigen, um das Wasser vom Solarkollektor zum Vorratstank zu leiten. Normalerweise werden diese Pumpen über das Stromnetz betrieben, was in gewisser Weise einen Teil der Energie verbraucht, die Sie durch die Installation des Systems einsparen wollten.Um maximale Energieeinsparungen zu erzielen, können Sie diese Umwälzpumpen auch mit Solarenergie betreiben, indem Sie photoelektrische Paneele verwenden, die den Strom für den Betrieb der Gleichstrommotoren der Umwälzpumpen erzeugen. Wie bei allen photoelektrischen Systemen kann die Sonnenenergie in Batterien gespeichert werden, so dass Sie die Umwälzpumpen auch nachts oder an bewölkten Tagen betreiben können.
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Aufladen von Batterien mit Solarenergie
Praktisch jedes Gerät, das mit einer Batterie betrieben wird, kann über eine Art photoelektrisches Paneelsystem mit Sonnenenergie geladen werden. Photoelektrische Solarmodule erzeugen Gleichstrom, die gleiche Form, die auch in den meisten Batterien verwendet wird. Viele einfache und preiswerte Solarpaneel-Kits verfügen über Anschlüsse, an die Sie Mobiltelefone, Pad-Geräte und Laptops zum direkten Aufladen anschließen können. Und durch Hinzufügen eines einfachen Wechselrichters, der Gleichstrom in 120-Volt-Wechselstrom umwandelt, können Sie auch die Ladegeräte für andere Batterien anschließen. In einem viel größeren Maßstab, wie wir bald sehen werden, kann eine große Bank von Solarmodulen eine ganze Bank von Speicherbatterien aufladen, die fast jedes 120-Volt-Wechselstromgerät mit Strom versorgen kann, bis hin zur Versorgung Ihres gesamten Hauses. - 07 von 09
Versorgen Sie Ihr Haus mit Photo-Elektrizität
Ja, Solarenergie kann Ihr ganzes Haus mit Strom versorgen. Obwohl es kompliziert und teuer klingt, ist ein solches System vom Konzept her relativ einfach. Die mit polykristallinem Silizium ausgekleideten Solarmodule, die auf Sonnenlicht mit der Erzeugung einer kleinen elektrischen Ladung reagieren, werden auf einem Dach oder auf einer der Sonne zugewandten Freifläche miteinander verbunden.Während das Sonnenlicht in Elektrizität umgewandelt wird, wird der erzeugte Gleichstrom an einen Wechselrichter geschickt, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Dieser Wechselstrom wird in Ihre Hauptschalttafel eingespeist, wo er für die Stromversorgung aller Geräte in Ihrem Haus verwendet wird – genau wie der Strom des Versorgungsunternehmens. Durch den Einsatz von Umschaltern und anderen Sicherheitsvorrichtungen ist Ihre saubere, erneuerbare Energiequelle in der Lage, Ihr Haus, Ihre Hütte, Ihren Geräteschuppen oder jedes andere Gebäude mit Strom zu versorgen.In den meisten Orten messen die Energieversorgungsunternehmen jetzt die Energie, die Sie selbst erzeugen, und geben Ihnen eine Gutschrift für diesen Verbrauch und zahlen Ihnen sogar Geld zurück, wenn das Stromnetz die von Ihnen erzeugte Energie nutzt.
Wenn Sie gänzlich vom Stromnetz getrennt sind, können Sie eine große Batteriebank installieren, um Energie für die Nacht oder für bewölkte Tage zu speichern, oder Sie können Ihr System mit einem Notstromgenerator ausstatten, der sich einschaltet, wenn kein Sonnenlicht vorhanden ist, um Ihr Haus mit Strom zu versorgen.Es ist kein geringes Unterfangen, ein ganzes Haus mit photoelektrischen Paneelen auszustatten, aber ein Blick auf die Dächer bei einer Fahrt durch die meisten Wohngegenden in den USA zeigt, dass dies auch keine Seltenheit mehr ist. Die Installation von Solarmodulen auf Ihrem Dach ist nicht billig. Die durchschnittlichen Installationskosten für eine 5-kW-Anlage liegen zwischen 25.000 und 35.000 Dollar. Durch Subventionen und Rabatte können diese Kosten jedoch um 50 Prozent gesenkt werden. Und? Statistiken zeigen, dass die durchschnittliche Amortisationszeit, die erforderlich ist, um Ihre Investition durch Energiekosteneinsparungen wieder hereinzuholen, nur 6 bis 8 Jahre beträgt. Danach ist Ihr Haushaltsstrom völlig kostenlos.
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Solarenergie zum Kochen
Am anderen Ende der Skala kann man Solarenergie auch einfach zum Kochen verwenden. Auch wenn es sich dabei um eine neuartige Übung handelt, ist das Kochen mit Solarenergie viel einfacher, als man denkt. Mit einer Schachtel, einer Pfanne, Alufolie, einem Kochbeutel, Klebeband (dem besten Freund des Menschen), einer Styropor-Isolierung und einem Thermometer können Sie im Handumdrehen kochen.Das Wesen eines Solarkochers besteht darin, einen Behälter zu bauen, der mit Folie oder einer anderen glänzenden Substanz ausgekleidet ist, um die Sonnenstrahlen in eine Kochkammer zu lenken. Dutzende von Plänen für Solarkocher sind online verfügbar. 9 von 9 weiter unten. - 09 von 09
Solarenergie für Außenbeleuchtung
Anstatt unterirdische 120-Volt-Stromkreise zu verlegen oder?sogar Niedervolt-Beleuchtung mit einem Transformator zu betreiben, der an eine 120-Volt-Steckdose angeschlossen wird, ist es durchaus möglich, eine gute Landschaftsbeleuchtung mit einzelnen Beleuchtungskörpern zu realisieren, von denen jeder seine eigene kleine Solarzelle und einen wiederaufladbaren Akku besitzt. Früher waren diese Beleuchtungskörper eher mickrig und schwach, aber heute kann man dank der LED-Technologie und verbesserter Batterien mit solarbetriebenen Beleuchtungskörpern, die keinerlei Verkabelung benötigen, eine recht gute Landschaftsbeleuchtung – sogar mit Scheinwerfern – erzielen. Die Solarmodule laden die Batterien tagsüber auf, und die Ladung reicht oft aus, um die Leuchten die ganze Nacht hindurch mit Strom zu versorgen.Es gibt auch Systeme, bei denen ein größeres zentrales Solarmodul verwendet wird, das mehrere Landschaftsleuchten versorgen kann. Es gibt auch Bausätze für saisonale Beleuchtungsanlagen für die Feiertage, die mit Solarzellen betrieben werden.
