Solarthermie

Sonnenhöhenwinkel beta oder h = Winkel zwischen der horizontalen Projektion des Sonnenstrahls auf dem Untergrund und der Sonne

= wie weit Sonne über Horizont steht

Azimutwinkel Kaktussymbol = Winkel zwischen geographischen Süden und Richtung der Sonnenstrahlen

= aus welcher Richtung die Sonnenstrahlen kommen

Solarthermie allgemein:

• sichtbarer Bestandteil der Gebäudehülle

• Integration in Bauwerkshülle: Witterung, Baukonstruktion, Brandschutz

• Betrag stark witterungsabhängig

• Betragszeit nicht gleich der Bedarfszeit —> Speichertechnologie notwendig für Wärme und Strom

indirekte Solarenergienutzung:

technisch ermöglicht

• Nutzung über technische Energieerzeugung an Dach oder Fassade

• Wärme: Solarthermie

• Strom: Photovoltaik-Anlagen

direkte Solarenergienutzung:

baulich ermöglicht

• Nutzung über Gebäudehülle über direkt vorhandene Strahlungseinträge

Photovoltaik:

• wandeln Solarstrahlung direkt in Strom

• Gleichstrom erzeugt —> Umwandlung in Wechselstrom durch Wechselrichter

• meist netzgekoppelt

• überschüssige Energie kann in Akkus gespeichert werden

• Verwertung eines breiten Einstrahlungsbereiches (auch < 200 W/m²)

• starre oder bewegliche Systeme

• Wirkungsgrad von Zellmaterial abhängig

Aufbau PV:

• Umwandlung per Wechselrichter in Wechselstrom

• Zweirichtungszähler für Einspeisungen ins Stromnetz

• spezifische Leistung = Verhälltnis aus jährlichem Ertrag und Nennleistung

Arten von PV- Anlagen:

Monokristalline Siliziumzellen:

• reine, gleichmäßige Kristallgitterstruktur

• aufwändige Herstellung

• Wirkungsgrad: 15 -20 %

Polykristalline Siliziumzellen:

• geringe Reinheit des Materials, partiell gleichmäßige Gitterstruktur

• einfachere, günstigere Herstellung

• Wirkungsgrad: 12 -17 %

Dünnschichttechnologie:

• weniger Mikrometer Schichtdicke (1-6 Mikrometer)

• Automatisierung in Fertigung

• effiziente Nutzung von Diffusstrahlung, geringer Leistungsabfall

• Verschattungstolernaz

• geringer Wirkungsgrad: 10 %

• Form- und Integrierbarkeit

• begrenztes Farbspektrum (dunkle Farben)

• je höher die Modultemperatur, desto geringer der Ertrag/Wirkunsggrad

Flächenbedarf PV- Anlagen je nach Typ

Flachkollektoren - Prinzip Treibhauseffekt

• gebräuchlichste Form

• Absorber aus Metall

• Sicherheitsglas-Deckschicht als Schutz vor Witterung

• selektive Beschichtung (Absorptionsgrad bis 95%; Emission < 12%)

Röhrenkollektor - Prinzip Thermoskanne

• Reduktion der Wärmeverluste duch Vakuum (Luft zwischen Absorber und Hüllfläche)

zwei Arten:

1) Direktanbindung: Doppelrohr im Absorber

—> Vor- und Rücklauf des Wärmeträgers

2) indirekte/trockene Anbindung: Trägermedium entkoppelt von Solarkreislauf