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Die Kraft der Sonne nutzen – Vom Konsumenten zum Prosumenten

In den vergangenen 20 Jahren hat sich die Farbe von vielen Dächern in Deutschland geändert - von grau oder rot nach bläulich schimmernd - besonders auffallend bei strahlendem Sonnenschein. Der Grund dafür ist die stetig wachsende Nutzung der Solarenergie und die dafür notwendigen Solarkollektoren und PV-Module.

Energie aus der eigenen Solaranlage, also Wärme aus der Solarthermie- oder Strom aus der Photovoltaik-Anlage - das bedeutet Unabhängig­keit von steigenden Energiepreisen und ein gutes Klimagewissen. Gleichzeitig gehen mit gutem Beispiel voran und legen einen wichtigen Grundstein für zukünftige Generationen.

Solarthermie oder Photovoltaik auch für Sie geeignet?

Ob sich eine Solarthermie oder Photovoltaik-Anlage wirtschaftlich und energetisch für Sie lohnen könnte, können Sie mit den Wirtschaftlichkeits-/ Auslegungsrechnern abschätzen. Dies ersetzt aber keine individuelle und persönliche Beratung! Link

Die Solarenergie in Deutschland

Die Solarbürger (Bewohner eines Hauses mit Solarwärme- oder Solarstrom-Anlage) in Deutschland stiegen von 4,5 Mio. auf 9 Mio. von 2008 bis 2015. Im Jahr 2016 betrug die kumulierte installierte Kollektorfläche für Solarthermie knapp 20 Mio. qm bzw. waren mehr als 2 Mio. Anlagen installiert. Bei der Photovoltaik betrug die installierte Leistung etwa 40 GWp. Dadurch werden jährlich rund 28 Mio. Tonnen CO2-Emissionen vermieden, was dem durchschnittlichen jährlichen CO2-Ausstoß von rund 13 Mio. Mittelklasse-PKWs entspricht.

Solarenergie im Landkreis Erlangen-Höchstadt

Im Landkreis Erlangen-Höchstadt waren 2015 rund 4.000 Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von etwa 77 MWp, größtenteils auf privaten Dächern, installiert. Damit lassen sich etwa 70.000 MWh Sonnenstrom pro Jahr erzeugen. 2014 lag der Solarstrom-Anteil bei 12 % des Gesamtstromverbrauchs im Landkreis (Quelle: Energieatlas Bayern). Die Kollektorfläche aller bis einschließlich 2016 geförderten Solarthermie-Anlagen beträgt rund 61.000 qm, woraus sich etwa 21.000 MWh pro Jahr an Wärme zur Trinkwarm¬wassererwärmung und Heizungsunterstützung gewinnen lassen (Quelle: BAFA). Bezogen auf den Gesamtwärmebedarf des Landkreises aus dem Jahr 2010 (2.228.000 MWh, Quelle: Klimaschutzkonzept) ergäbe sich ein Solarwärme-Anteil von rund 1 %.

Die installierten PV-Anlagen im Landkreis finden Sie im Energieatlas Bayern kartografisch abgebildet.

Der Landkreis
Neben den ökologischen und ökonomischen Vorteilen will auch der Landkreis seiner Vorbildwirkung gerecht werden und rüstet das im Bau befindliche neue Gebäude des Landratsamts mit einer großflächigen Photovoltaik-Anlage aus, deren erzeugter Strom komplett im eigenen Haus verbraucht wird. Ebenso befinden sich bereits kleinere PV-Anlagen auf landkreiseigenen Gebäuden. Ein Großteil der Dachflächen von den Landkreisgebäuden wurde an Investoren vermietet, die den Bau von PV-Anlagen auf diesen Dächern finanziert haben.

Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen und Initiativen im Landkreis

Verschiedene Initiativen im Landkreis klären Bürger seit Langem über die Vorteile der Solarenergie auf. Weiterhin veranstalten Sie Aktion und mit der EWERG gründete sich auch die erste Bürgerenergiegenossenschaft. Die für das laufende Jahr 2017 anstehende Solaroffensive entstand in Zusammenarbeit des Klimaschutzmanagements des Landkreises und der Klimaschutz – und Energiewende-Initiativen.

Landrat Alexander Tritthart

Solarenergie auf privaten Dächern im Landkreis ERH

Es wird im Landkreis nicht ganz viermal soviel Wärme wie Strom verbraucht, wobei ca. 55 % des Gesamtstrom- und knapp 60 % des Gesamtwärmeverbrauchs auf die Privathaushalte im Landkreis entfallen. Bei Nutzung aller geeigneten Dachflächen (Orientierung und Neigung) für Photovoltaik könnten 94 % des Stromverbrauchs bilanziell durch die Sonne gedeckt werden. Mit der um die Dachflächen konkurrierenden Solarthermie lassen sich bilanziell 28 % des Gesamtwärmeverbrauchs bzw. 47 % des privaten Wärmeverbrauchs generieren. Da sich über 90 % der gesamten Dachflächen auf privat genutzten Gebäuden befinden, besteht in diesem Sektor zudem ein sehr hohes Potenzial, die Sonnenenergie direkt am Ort der Erzeugung zu nutzen.

Ein- und Zweifamilienhäuser im Landkreis bieten viel Dachfläche und gute Nutzungsbedingungen

Im Landkreis machen Ein- und Zweifamilienhäuser rund 90 % aller Wohngebäude aus. Gerade sie bieten genügend Dachfläche, um einen beträchtlichen Anteil des Strom- und Wärmebedarfs der Bewohner mittels Sonnenenergie zu decken. Zudem kann sich jeder Eigentümer völlig unabhängig für eine solare Energienutzung entscheiden. Mit den auf Einfamilienhäusern klassischen Anlagen werden 20 % des Wärme- und 30 % des eigenen Strombedarfs selbst erzeugt. Durch entsprechende Anlagenauslegung ist aber auch deutlich mehr möglich (mehr Infos in den einzelnen Rubriken).

Nutzung von Solarenergie – Welche Möglichkeiten gibt es?

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten die Energie der Sonne technisch zu nutzen. Entweder wird sie mittels Photovoltaik-Anlage in Strom konvertiert oder mit Hilfe einer Solarthermie-Anlage Warm-/Heizwasser erzeugt. Da der Wirkungsgrad von Solarthermie-Anlagen deutlich höher ist (bis zu 80 %) als der der Photovoltaik (15 bis 25 %) ist die notwendige Dachfläche zur Erzeugung der gleichen Mengen an Energie deutlich geringer, wie rechts im Bild zu sehen. Hierbei muss aber berücksichtigt werden, dass Strom (aus PV) die höherwertige Energie darstellt, die sich leichter in andere Energieformen umwandeln lässt. Weiterhin hängt die Größe der Solarthermie-Anlage auch davon ab, ob lediglich ein Gros des Trinkwarmwassers erwärmt wird, oder die Raumheizung solarthermisch unterstützt wird.

Gründe für die Photovoltaik und die Solarthermie:

  • Die Sonne ist eine unerschöpfliche und kostenlose Energiequelle.
  • Eine Solaranlage produziert CO2-neutral und damit klimafreundlich (Herstellung und Entsorgung nicht berück­sichtigt).
  • Der Grundrohstoff der Module Silizium ist ein natürlicher Mineralstoff (PV).
  • Über das EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) wird eine über 20 Jahre konstante Mindestvergütung für eingespeisten Strom garantiert (PV).
  • Wertsteigerung Ihres Hauses, Altersvorsorge und grünes Investment
  • Langfristig höhere Unabhängigkeit von der Preisentwicklung fossiler Energieträger Öl, Gas und Kohle
  •  Lokale Wertschöpfung durch die lokale die Energieerzeugung und –nutzung, sowie Aufbau der Infrastruktur (Anlagen) durch das regionale Handwerk

Der Einsatz von Solarenergie ist also ökologisch sinnvoll und bringt in der Regel auch ökonomisch große Vorteile.

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Technische Funktionsweise der Solarthermie

Das Wasser in einem schwarzen Gartenschlauch erwärmt sich unter Sonneneinwirkung sehr rasch. Solarthermische Anlagen beruhen auf diesem denkbar einfachen Grundprinzip. Der Kollektor einer thermischen Solaranlage hat die Aufgabe, einen möglichst großen Teil der einfallenden Strahlung einzufangen und in Wärme umzuwandeln. Damit die gewonnene Wärme nicht verloren geht, muss der Kollektor gut gedämmt sein.

Dazu gibt es zwei Möglichkeiten:

  • Der Kollektor wird an den Seiten und auf der Rückseite in Wärmedämmung eingepackt (Prinzip „Pullover“). Nach diesem Prinzip sind Flachkollektoren aufgebaut.
  • Der Kollektor wird in ein Vakuum verpackt (Prinzip „Thermoskanne“) Nach diesem Prinzip sind  Vakuumröhrenkollektoren aufgebaut.

Damit auch bei ungünstigen Witterungsverhältnissen warmes Trink- oder Heizwasser zur Verfügung steht, ist die Installation eines Solarspeichers notwendig. Bei diesem Speicher handelt es sich um einen gedämmten Wassertank, in den die solarthermisch gewonnene Wärme eingespeist wird. Solarspeicher unterscheiden sich von normalen Warmwasserspeichern. Sie sind deutlich größer und mit speziellen Wärmetauschern für den Solarkreislauf und die Nachheizung ausgestattet. Außerdem verfügen Solarspeicher über eine besonders gute Dämmung. Bei allen Unterschieden in der Bauart bietet ein Solarspeicher aber denselben Komfort wie ein normaler Warmwasserspeicher.

Weitere Infos zu Technik und Funktionsweise der Solarthermie finden Sie hier:

http://www.energieagentur.nrw/solarenergie/solarthermie, http://www.kea-bw.de/uploads/tx_ttproducts/datasheet/049._Thermische_Solaranlagen_zur_Warmwasserbereitung_und_Heizungsunterstuetzung.pdf

 Link zum Erklärvideo:

https://www.youtube.com/watch?v=XIIj3Q5OV7M

Technische Funktionsweise der Photovoltaik

Photovoltaik bezeichnet die auf dem Photoeffekt beruhende Technologie der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Geräuschlos und ohne Abgase produzieren Solarstromanlagen Strom direkt auf dem Hausdach, gebäudeintegriert als Fassade oder als Freiflächenanlage. Die Nutzungsmöglichkeiten von Photovoltaik-Modulen sind vielfältig. Die CO2-neutrale, umweltfreundliche Art der Stromgewinnung ist aus dem Energiemix der Zukunft nicht mehr wegzudenken.

Aufbau des netzgekoppelten Systems:

  • PV-Module (Monokristallines Silizium / polykristallines Silizium, Dünnschichttechnologie)
  • Wechselrichter (Konversion des von den Modulen erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom)
  • Einspeisezähler (Abrechnung EEG-Vergütung)
  • Batteriespeicher (optional, höherer Eigenverbrauch/Autarkie möglich)

Weitere Infos zu Technik und Funktionsweise der Photovoltaik finden Sie hier:

http://www.energieagentur.nrw/solarenergie/photovoltaik-nrw/technik-und-funktionsweise

Link zum Erklärvideo:

https://www.youtube.com/watch?v=GgSAj62OXIE

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Solarthermie für den Privathaushalt

(Zielgruppen: Haus- und Wohnungseigentümer und Vermieter)

Eigenes Ein- oder Zweifamilienhaus

Solarkollektor-Anlage zur ausschließlichen Trinkwarmwassererwärmung

Der Warmwasserbedarf eines Haushaltes verläuft über das Jahr betrachtet annähernd konstant. Die Übereinstimmung zwischen Energiebedarf und solarem Energieangebot ist daher größer als z. B. bei der Solarenergienutzung zu Heizzwecken. Hinzu kommt noch, dass infolge der laufenden Verbesserungen bei der Gebäudedämmung die Heizperiode kürzer wird – und sich entsprechend der Sommerbetrieb des Heizkessels ausschließlich für die Warmwasserbereitung verlängert. Gerade bei dieser Betriebsweise sind jedoch die Kesselverluste hoch, da für die Warmwasserbereitung nur vergleichsweise geringe Wärmemengen angefordert werden, dazu aber stets der Heizkessel auf Betriebstemperatur gebracht wird.

Eine Solaranlage kann – bei richtiger Dimensionierung – während der Sommermonate den hierzu erforderlichen Wärmebedarf nahezu vollständig (70 % ‑ 100 %) decken und leistet in der Übergangszeit (3 % ‑ 40 %) und im Winter (10 % ‑ 20 %) einen Beitrag zur Wasservorwärmung.

Mit 5 bis 6 qm Flachkollektoren können in einem 5-Personen-Haushalt zwischen 40 % und 60 % der für die Trinkwassererwärmung benötigten jährlichen Energie mit Solarwärme gedeckt und damit ca. 200 Liter Öl bzw. Kubikmeter Gas eingespart werden.

Solarkollektor-Anlage zur Trinkwarmwassererwärmung und Heizungsunterstützung

Sukzessiv verschärfte gesetzliche Vorgaben an den baulichen Wärmeschutz führten zu einer deutlichen Senkung des Energieeinsatzes für die Raumheizung. Diese Entwicklung lässt – in Verbindung mit ausgeklügelten Wärmespeicher- und Heizungssystemen – die Nutzung der Sonnenwärme auch für die Raumheizung immer interessanter erscheinen.

Diese ist allerdings immer zu Jahreszeiten erforderlich, an denen die Sonne nur wenig scheint. Eine Auslegung zur nennenswerten Heizungsunterstützung im Winterhalbjahr führt dann zwangsläufig zu häufigen überschussbedingten Stillstandszeiten während der Sommermonate. Kombianlagen mit 10 bis 15 qm Flachkollektoren bzw. 6 bis 10 qm Vakuumröhrenkollektoren können bei einem nach der Wärmeschutzverordnung ‘95 gebauten typischen Einfamilien¬haus den Gesamtwärmebedarf um ca. 20 % verringern. Bei Gebäuden in Niedrigenergiebauweise lassen sich mit Kombianlagen dieser Größe sogar 25 % bis 30 % des Wärmebedarfs abdecken.

Detaillierte Informationen: http://www.kea-bw.de/uploads/tx_ttproducts/datasheet/049._Thermische_Solaranlagen_zur_Warmwasserbereitung_und_Heizungsunterstuetzung.pdf

Solaraktivhaus / Sonnenhaus

Meistens hört man von der solaren Warmwasser-Bereitung oder Heizungsunterstützung. Umgekehrt ist es auch möglich seine solare Wärmeversorgung von einem Zusatzsystem (Pellets-, Erdgas-, Heizöl-Kessel) unterstützen zu lassen. Um in einem gut gedämmten, kleinen bis mittelgroßen Einfamilienhaus 50 bis 80 % der für Heizung und Warmwasser benötigten Wärmeenergie solar zu erzeugen, ist eine Kollektorfläche von etwa 30 bis 60 qm erforderlich. Sie soll möglichst steil nach Süden geneigt sein, so dass auch im Winter gute Erträge erzielt werden können.

Der Pufferspeicher hat die Aufgabe während der Heizperiode überschüssige Energie der Solaranlage (und gegebenenfalls der Zusatzheizung) für mehrere Tage zu bevorraten. Dazu reicht in der Regel ein Wasservolumen von etwa 150 Liter pro qm Kollektorfläche aus. Mit noch größeren Speichern kann entsprechend mehr Solarwärme vom Herbst in den Winter mitgenommen werden. Der Heizkessel wird dann eben erst Ende November oder im Dezember in Betrieb genommen.

Detaillierte Informationen: http://www.sonnenhaus-institut.de/

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Ansprechpartner

Name Telefon Telefax Zimmer E-Mail
Simon Rebitzer
Klimaschutzbeauftragter
09131 803 380229 09131 803 190 10 simon.rebitzer@erlangen-hoechstadt.de