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ENERGIE VON DETR SONNE

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Die Sonnenenergie-Nutzung hat in Österreich seit den Anfängen in den 70er Jahren einen hohen technischen Entwicklungsstand erreicht.

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Die Sonnenenergie-Nutzung hat in Österreich seit den Anfängen in den 70er Jahren einen hohen technischen Entwicklungsstand erreicht.

REDAKTIONELLE GESTALTUNG: HARALD KLAUHS

In enger Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft - gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft und Forschung Industrie und ausführenden Unternehmen den Betriebsdaten und Erfahrungen gesammeh und für gezielte Verbesserung einerseits und für die Ausarbeitung von Planungsunterlagen ande* rerseits herangezogen. Bewährte Anwendungsbereiche der Solartechniken betreffen die Nutzung der Sonnenenergie bei der Gebäudeplanung (Solararchitektur), bei der Schwimmbaderwärmung, Warmwasserbereitung und Raumheizung (solarthermische Anlagen) und zur Stromerzeugung (photovoltaische Systeme).

Der Markt für solarthermische Anlagen hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Ende 1993 waren in Österreich etwa 875.000 Quadratmeter Kollektorfläche installiert, davon 61 Prozent zur Warmwasser-bereitung und Raumzusatzheizung -entsprechend etwa 50.000 Anlagen -und 39 Prozent zur Schwimmbaderwärmung. Auch photovoltaische Systeme konnten sich am Markt etablieren: Ende 1993 waren photovoltaische Systeme mit einer Leistimg von etwa 600 kW in Betrieb.

Für die Beurteilung der Nutzungsmöglichkeiten der Sonnenenergie ist die Kenntnis der Strahlenintensität von entscheidender Bedeutung. Die jährlichen Globalstrahlungssurnmen auf die horizontale Fläche in Österreich liegen zwischen 1.000 bis etwa 1.400 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Etwa 60 Prozent des Strahlungsangebotes fallen in den Monaten April bis September an. Im Jahresverlauf erreichen die Tagessummen der Globalstrahlung an wolkenlosen Tagen Werte bis zu acht kWh pro Quadratmeter und Tag. Mit so-arthermischen Anlagen lassen sich zwischen 30 Prozent und 60 Prozent - im Jahresdurchschnitt - der Globalstrahlung in Wärme und mit pho-tovoltaischen Anlagen bis zu 11 Prozent in Strom umwandeln.

Die einfachste Möglichkeit zur Nutzung der Sonnenenergie bei der Wärmeerzeugung ist die „passive" Nutzung in Gebäude©. In diesem Falle übernimmt die Gebäudehülle die Funktion eines Kollektors mit Wärmeaufnahme (über Absorption der Sonnenstrahlen), Wärmespeiche-rung und Wärmeverteilung (über Wärmeleitungen in innenliegenden Bauteilen) und zeitverzögerter Wär-

meabgabe (über Wärmeabstrahlimg ivon Bauteilen). „Passive" Elemente und Systeme zur Sonnenenergienutzung in Gebäuden stellen Fenster mit guter Wärmedämmung sowie Sonnenrävune und Wintergärten, die in das Haus integriert sind, dar. Mit energiesparenden Baukonstruktionen (Niedrigenergiegebäude) und solararchitektonischen Elementen läßt sich der Brermstoffbedarf für Raumheizungen im Vergleich zu konventionellen Bauten um bis zu 50 Prozent reduzieren.

Man ist heute bestrebt, den Heizenergiebedarf noch über denjenigen eines Niedrigenergie-Hauses hinaus zu reduzieren. Elemente dafür stellen transparente Wärmedämmungen und Solarsysteme zur Raumheizung, vor allem über Luftheizsysteme dar. Bekannte solararchitektonische Elemente mit langer Bautradition sind südseitig gelegene Sonnenräume, Veranden und Wintergärten. Niedrigenergiehäuser in Verbindung mit Solararchitektur müssen besonders sorgfältig geplant und ausgeführt werden, um Bauschäden und Überhitzung von Räumen zu vermeiden.

Solaranlagen zur Warmwasserbereitung werden in Österreich in zunehmendem Maße eingesetzt, derzeit noch vorrangig in Einfamilienhäusern. Auf dem Markt werden eine Vielzahl von Kollektoren ziu- Warmwasserbereitung angeboten, die sich grundsätzlich drei Kollektortypen zuordnen lassen: Standard-Kollektor, selektiv beschichteter Kollektor und Vakuumrohr-Kollektor. Diese Kollektortypen unterscheiden sich in ihrer Leistungsfähigkeit in Abhängig-

keit von der gevränschten Temperatur der Nutzwärme, von der Intensität der einfallenden Sonnenenergie tmd von der Außentemperatur.

Die Ratunheizung mit (Warmwasser-) Kollektoren in Verbindung mit Warmwasser-Heizungssystemen bringt insofern Probleme, als die Leistimgsfähigkeit der Kollektoren im Winter durch geringe Sonneneinstrahlung und tiefere Außentemperaturen reduziert wird. Insbesondere wird die Erzeugung von Wärme auf einem höheren Temperaturniveau (über 50 Grad Celsius) erschwert.

Für eine solare Raumheizung in Verbindung mit Warmwasser-Heizungssystemen bieten sich folgende Varianten an:

■ Teilsolare Heizung unter Verwendung eines Mehrtage-Speichers und

■ solare Heizungen unter Verwendung eines Saisonspeichers.

Bei einem Einfamilien-Wohnhaus mit einem Jahreswärmebedarf unter 12 MWh lassen sich mit einer Solaranlage bestehend aus 25 bis 30 Quadratmeter Kollektorfläche und einem Speichervolumen von 1.000 bis 2.000 Liter, etwa 20 bis 30 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs für Warmwasserbereitung und Raumheizung abdecken: teilsolare Raumheizung. Dies entspricht einem Jahreswärme-ertrag der Kollektoren von 250 bis 280 kWh pro Quadratmeter Kollektorfläche und Jahr.

Soll ein höherer Beitrag der Sonnenenergie zur Raumheizung geleistet werden, dann muß die Sonnenenergie in Saisonspeichern (um 100 Kubikmeter für ein Einfamilienhaus) im Sommer thermisch gespeichert werden, wobei die Kollektorfläche zwischen 80 Quadratmeter und 100 Quadratmeter zu wählen ist.

In Österreich wurden in den letzten Jahren mehrere interessante Projekte mit einer solaren Raumheizung realisiert, in Verbindung mit Mehrtagespeichern und auch mit einer Wärmepumpe. Mit derartigen Systemen konnten solare Deckungsgrade von über 60 Prozent bei noch vertretbaren Kosten (um etwa 300.000 bis 400.000 öS ) erzielt werden.

Als Solarsysteme zur Raumheizung mit guten Zukunftsaussichten werden solar unterstützte Luftheizungssysteme angesehen. Mehrere wurden bereits in Vorarlberg realisiert. Im Gebäude werden Luftkollektoren in der nach Süden gerichteten Dachfläche integriert, wobei die solar erwärmte Luft über luftführende Bauteile (Hohlblocksteine als Deckenelemente) entweder direkt den Räumen oder in Verbindung mit einem Schotterspeicher (als Mehrtagespeicher ausgeführt) zugeführt wird. Die Wärmeübertragung erfolgt auf einem verhältnismäßig geringen Temperatumiveau (zwischen 20 Grad Celsius und 25 Grad Celsius), sodaß auch eine geringe Sonneneinstrahlung (Strahlungsintensität unter 300 W pro Quadratmeter) zur Wärmeerzeugung über Kollektoren genutzt werden kann.

Eine Reihe von realisierten Projekten belegt, daß durch eine gut durchdachte Kombination von Baukonstruktion, aktive und passive Elemente zur Sonnenenergienutzung sowie mit Unterstützung durch eine Wärmepumpe (zur Anhebung der Temperatur) solare Deckungsgrade bei der Raumheizung von über 60 Prozent zu erzielen sind.

Betriebsdaten und Erfahruhgswer-te von thermischen und elektrischen Solaranlagen in Österreich zeigen, daß interessante Einsatzbereiche bestehen und der erreichte technische Staiid eine forcierte Markteinführung der Solartechniken, insbesondere nach den Aspekten der Substitution fossiler Energieträger und damit der Reduktion energiebedingter und umweltschädigender Emissionen rechtfertigt.

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