Solarstrom, so werden Häuser Autark
Egal ob das Heizen mit einer Wärmepumpe oder mit Gas, Holz oder Pellets. Nur eigener Strom macht wirklich autark. Strom ist der einzige Energieträger, der sich auf den meisten Häusern problemlos erzeugen lässt.
Der Wunsch nach Unabhängigkeit
Viele Menschen wünschen sich Heizsysteme, die Ihnen Unabhängigkeit von der Preispolitik großer Konzerne ermöglichen. Eine Wärmepumpe erfüllt diese Anforderung nicht ganz, denn sie braucht Strom, um zu funktionieren. Gas- und Holzheizungen benötigen Brennstoff, der zugekauft werden muss. Das Holz aus eigenem Anbau ist nur für Waldbesitzer interessant. Erdgas oder Erdöl im eigenen Garten gibt es nur in einem Song von Reinhard Mey aus dem Jahr 1975 und stammte sogar im Lied aus einer Pipeline.
Strom ist die einzige Chance sich diese Freiheit zu verschaffen. Natürlich nicht mit einem Windrad oder einem Wasserkraftwerk, aber mit einer Solaranlage auf dem Dach. Allerdings muss beim Heizen mit Solarstrom einiges beachtet werden. Der Jahresertrag reicht nur aus, wenn Haus und Heizung entsprechend auf einen niedrigen Verbrauch ausgelegt sind. Es macht keinen Sinn einen Altbau mit Heizlüftern über eigenen Strom zu beheizen, aber mit Wärmepumpen oder Infrarotheizungen sind gut isolierte Hauser ausschließlich durch selbst produzierten Strom zu beheizen. Doch zunächst soll es um das benötigte Equipment gehen.
Ist Autarkie über Photovoltaik erreichbar?
Ein Neubau darf nach den aktuellen Verordnungen höchstens 70 kWh/(m²a) für die Heizung verbrauchen. Ein Haus mit 100 Quadratmeter Wohnfläche benötigt also 700 kWh an Heizwärme. Ein vier Personen Haushalt benötigt im Schnitt 4.000 kWh im Jahr. Mit 5.000 kWh lässt sich also der Verbrauch von Heizung und Haushalt decken.
In Deutschland liefert die Sonne je Quadratmeter etwa 1.000 kWh im Jahr. Unter Berücksichtigung des Wirkungsgrads des Kollektors und des Wechselrichters reicht in der Regel eine Kollektorfläche von 50 m² aus, um den Jahresbedarf zu decken. Eine Kombination mit Solarthermie senkt den Bedarf an elektrischer Energie, da diese dank der Kombination nicht für die Warmwassererzeugung benötigt wird, gleichzeitig erhöht die Kühlung durch die Anfuhr der thermischen Energie die Effizienz der Photovoltaikanlage.
Das System kann aber nur funktionieren, wenn sowohl die thermische als auch die elektrische Energie gespeichert wird. Die Ausbeute an Strom schwankt immer im Tagesverlauf und darüber hinaus über das Jahr. Im Sommer ist die Ausbeute höher als im Winter. Dies ist besonders problematisch, da im Winter der Bedarf an Wärme steigt, während die Intensität der Sonneneinstrahlung abnimmt. Wer autark sein will, muss besonders effizient heizen. Durch den Einsatz von Infrarotheizungen oder von Wärmepumpen lässt sich der Energieverbrauch für Heizwärme drastisch senken.
Im Rahmen einer Studie stellte ergab sich beispielsweise, dass in einem mäßig isolierten Altbau eine Konvektionsheizung 187,85 kWh/m² verbrauchte, während eine Infrarotheizung nur 71,21 kWh/m² benötigte. Bei einem Neubau sinkt dadurch die Bedarf an Heizenergie von maximal 70 kWh/(m²a) auf unter 35 kWh/m². Eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe benötigt erzeugt etwas fünfmal so viel Wärme, wie sie an Strom verbraucht. Damit lässt sich der Verbrauch also auf etwa 20 % also 14 kWh/m² im Jahr senken.
Bei Altbauten mit einem extrem hohen Wärmebedarf ist Autarkie schwierig zu erreichen. Wer aber einen Neubau errichtet hat gute Chancen im Hinblick auf den Strom Autark zu werden.
Notwendige technische Ausrüstung
Ohne die exakte Planung eines Fachmannes besteht kaum eine Aussicht, sich effizient mit Strom zu versorgen. Das beginnt schon mit der Planung der Solarmodule auf dem Dach. Die Bauweise, die Größe und die Ausrichtung auf dem Dach müssen genau abgestimmt sein. Die richtige Größe hängt beispielsweise davon ab, ob das Modul in Sonnenrichtung ausgerichtet werden kann und ob es eventuell zeitweise beschattet wird.
Um die Wärme zu speichern, sind ausreichend große Pufferspeicher erforderlich, die sich an heißen Tagen aufwärmen und die Wärme bei Bedarf abgeben. Solarstrom lässt sich in speziellen Blei-Flüssig- oder in Lithium-Ionen-Akkumulatoren speichern. Damit steht der selbst erzeugte Strom jederzeit zu Verfügung.
Aus Sicherheitsgründen ist eine absolute Autarkie nicht möglich, ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz ist erforderlich. Dies verhindert ein Überladen, wenn die Anlage zu viel Solarstrom liefert, beziehungsweise versorgt mit Strom, wenn die eigene Solarversorgung nicht funktioniert. Durch eine gute Dimensionierung ist aber möglich, da so gut wie nie Strom aus dem öffentlichen Netz erforderlich ist, also ein Haus de facto autark betrieben wird.