Die Kraft der Sonne nutzen – Solarthermie und Photovoltaik für Bauherren
Herzstück jedes Solarsystems ist ein Kollektor auf dem Dach oder an der Fassade. Flachkollektoren bestehen aus einem beschichteten „Absorber“, der einfallende Sonneneinstrahlung aufnimmt und in Wärme umwandelt. Röhrenkollektoren, bei denen sich der Absorber in einer luftleeren Glasröhre befindet, sind leistungsfähiger, aber auch teurer. Durch den Absorber zirkuliert eine Flüssigkeit, welche die Wärme vom Kollektor in den Warmwasserspeicher des Hauses transportiert. Um Energieverluste im Solarkreislauf gering zu halten, sollten die Wege zwischen Kollektor und Speicher möglichst kurz sein.
Die übliche Kollektorengröße für ein Einfamilienhaus liegt bei etwa sechs Quadratmetern, die pro Jahr gut 2.000 Kilowattstunden Energie liefern und damit 60 Prozent des Warmwasserbedarfs einer vierköpfigen Familie decken. Der Speicher sollte wenigstens 80 Liter pro Person fassen und ist in der Regel noch mit einem konventionellen Heizkessel gekoppelt, damit auch im Winter jederzeit genug Warmwasser zur Verfügung steht. Wird die Raumheizung ebenfalls solarthermisch unterstützt, sind etwa doppelt so viel Kollektorfläche und ein größerer Speicher nötig. Bis zu einem Viertel des gesamten jährlichen Wärmebedarfs kann aus Sonnenenergie erzeugt werden. Für die Montage von Sonnenkollektoren muss das Dach im Übrigen nicht exakt nach Süden ausgerichtet sein; leichte Abweichungen führen nur zu geringen Einbußen. Der Neigungswinkel der Dachfläche sollte zwischen 30 und 50 Grad liegen, wobei die Energieausbeute der Solaranlage bei flachem Winkel im Sommer und bei steilem Winkel im Winter begünstigt wird.
Das Haus als Kraftwerk: Photovoltaik
Im Unterschied zur Solarthermie wird bei Photovoltaik-Kollektoren keine Wärme, sondern Strom erzeugt. Dabei wird keine Primärenergie verbraucht, und das Haus wird zu einem umweltfreundlichen Kraftwerk. In Solarzellen aus Silizium erzeugen freie Elektronen aus dem Sonnenlicht Gleichstrom, der Motoren, Pumpen oder die Beleuchtung im Haus direkt versorgen kann. Über einen Wechselrichter wird die Sonnenenergie zu Wechselstrom und kann somit auch in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Je Kilowatt Höchstleistung sind etwa zehn Quadratmeter Kollektorfläche zu rechnen.
Photovoltaik-Module sind nicht nur auf dem Dach einsetzbar, sondern lassen sich in die Fassade oder andere Bauelemente integrieren. Immer mehr Fertighaushersteller beschäftigen sich mit solarer Architektur, bei der dünnschichtige Solarzellen optisch ansprechend wie Glasflächen in die Gestaltung des Hauses einbezogen werden. Die Solarstrom-Technologie ist aufwändig, doch der Wirkungsgrad der Anlagen wird immer besser. Zwischen 15 und 20 Prozent des Sonnenlichts können sie in Strom umwandeln. Obwohl die Investitionskosten für Photovoltaik-Anlagen zunächst recht hoch sind, werden sie von Fördermitteln und dem Verkauf des erzeugten Stroms aufgefangen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) verpflichtet Energieversorger zur Abnahme, und mancher Solaranbieter gibt sogar Ertragsgarantien. Hausbesitzer können Jahresrenditen zwischen fünf und acht Prozent auf ihr Eigenkapital erwirtschaften.