Solare Energienutzung

Inhaltsverzeichnis

Vorbemerkung

1. Ziel der Maßnahme

2. Beschreibung der Maßnahme
2.1 Passivhaus
2.2 Solarthermie
2.3 Photovoltaik

3. Betroffene Gesetze und Verordnungen

4. Umweltwirkungen

5. Empfehlungen für die Umsetzung
5.1 Passivhaus
5.2 Solarthermie
5.3 Photovoltaik

Literaturverzeichnis

Vorbemerkung

Die vorliegende Hausarbeit beschäftigt sich mit drei unterschiedlichen Arten der Nutzung von Sonnenenergie. Es wird dargestellt, dass durch sinnvolle Planung und geringen Aufwand das Potenzial der nahezu unbegrenzten Solarkraft sehr gut ausgeschöpft werden kann. In erster Linie wird hierdurch ein wertvoller Beitrag zum Umweltschutz erbracht, da der weltweit ansteigende CO2-Ausstoss so verringert werden kann und die Notwendigkeit des Gebrauchs nicht erneuerbare Ressourcen eingedämmt wird. Daneben zeigt sich allerdings auch eine nicht zu verachtende Wirtschaftlichkeit der Anwendung solarer Energie – vor dem Hintergrund steigender Energiekosten – durch Einsparung finanzieller Mittel wie Heiz- und Stromkosten.

1. Ziel der Maßnahme

Die Endlichkeit fossiler Energieträger und die Grenzen der Belastbarkeit der Umwelt, v.a. durch CO2-Ausstoß, verdeutlichen die Relevanz von Energiequellen, die zum einen regenerativ sind und zum anderen die Umwelt geringer durch Emissionen belasten. Der jährliche CO2-Ausstoß in Deutschland beträgt zurzeit ca. 863 Mio. Tonnen einschließlich Verkehr und Heizung (vgl. website Stern). Im Rahmen des Kyoto-Protokolls von 1997 verpflichtet sich die BRD, die Emissionen der sechs wichtigsten Treibhausgase im Zeitraum von 2008 bis 2012 um mindestens 21 % gegenüber 1990 zu senken (vgl. website Wikipedia). Dem CO2-Ausstoß werden dabei 64 % Anteil am Treibhauseffekt angerechnet (vgl. website learnline.nrw).

Eine Möglichkeit den Schadstoffausstoß zu verringern und gleichzeitig fossile Energieträger einzusparen ergibt sich durch eine Kombination von Passivhäusern mit gleichzeitiger Nutzung solarer Anlagen. Ziel dieser Maßnahme ist zum einen Klimaschutz durch Reinhaltung der Luft und zum anderen Ressourcenschonung durch die Einsparung fossiler Energieträger.

2. Beschreibung der Maßnahme

Die Kombination von Passivhaus mit gleichzeitiger Nutzung solarer Anlagen kann als vorbeugender Umweltschutz im Sinne von Luftreinhaltung und Ressourcenschonung verstanden werden. Passivhäuser leisten einen großen Beitrag zur Vermeidung von Wärmeverlusten, was wiederum zu Einsparungen im Energieverbrauch führt. Unterstützt werden Energieeinsparungen zusätzlich durch den Gebrauch von solarthermischen und photovoltaischen Anlagen. Im Folgenden werden diese Maßnahmen näher erläutert.

2.1 Passivhaus

Bei passiver Solarnutzung werden insbesondere die Fensterflächen zur solaren Energiegewinnung genutzt und Wärmeverluste damit ausgeglichen. Es wird nicht versucht, möglichst viel Sonnenenergie zu gewinnen, sondern den restlichen Heizwärmebedarf so gering wie möglich zu halten. Hier setzt das Konzept des Passivhauses an: Die Wärmeverluste des Hauses werden derart stark verringert, dass eine separate Heizung nicht mehr erforderlich ist. „Ein Passivhaus ist laut Definition des Passivhaus-Instituts Darmstadt ein Gebäude, in dem ohne aktives Heizsystem im Winter und ohne Klimaanlage im Sommer eine hohe Behaglichkeit erreicht werden kann“ (Grobe 2002: 13).

Stattdessen wird der Heizbedarf fast vollständig von inneren Gewinnen, passiv-solaren Gewinnen und einer technisch einfachen Wärmerückgewinnungsanlage abgedeckt. Die von elektrischen Geräte und den Bewohnern erzeugte Abwärme sowie die eingefangene Solarstrahlung werden durch die Lüftungsanlage abgelüftet, durchströmen den Wärmetauscher und werden der Zuluft wieder als Energie zur Verfügung gestellt. Hierdurch kann der Heizenergiebedarf – im Vergleich zu herkömmlichen Häusern – extrem gesenkt werden (vgl. Huber et al. 1996: 14 und Grobe 2002:17).

„In den alten Bundesländern beträgt der durchschnittliche Jahresheizwärmebedarf im Einfamilienhaus ungefähr 220 kWh je m² und Jahr; in den neuen Bundesländern liegt der Jahresheizwärmebedarf bei 350 kWh je m² und Jahr.“ (HEA 2003: 25) Im Gegensatz dazu erreicht ein Passivhaus einen Heizwärmebedarf von maximal 15 kWh/m²a (vgl. Grobe 2002:13). Dies entspricht etwa 1,5 l Heizöl pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Heizwärmebedarf im Vergleich (in kWh/m²a)

Quelle: eig. Darstellung nach Grobe 2002: 13

Obwohl vor einigen Jahren noch an der Passivhausbauweise gezweifelt wurde, hat der Bau von Passivhäusern stetig zugenommen. Insbesondere durch intensive Öffentlichkeitsarbeit, finanzielle Förderung der Passivhausbauweise und der steigenden Energiekosten fand ein großer Entwicklungssprung statt. Die im Anfangsstadium noch hohen Baukosten sind aufgrund der erhöhten Nachfrage und der wachsenden Zahl der Hersteller zurückgegangen, so dass der Bau eines Passivhauses heute nur unwesentlich teurer ist als der Bau eines herkömmlichen Hauses. Außerdem muss beachtet werden, dass die Mehrkosten beim Bau langfristig lohnen, da durch das Fehlen einer Heizung ein wesentlicher Teil der Energiekosten gespart werden kann. Das Passivhaus leistet durch seine sehr rationelle Energienutzung einen wichtigen Beitrag zu einem verantwortungsvollen Beitrag zum Ressourcen- und damit auch zum Umweltschutz (vgl. Grobe 2002: 10-11).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Bewilligte Passivhäuser 1999 - Ende 2003 in NRW

„Für den Zeitraum von 2005 bis 2010 wird das Marktpotenzial für Passivhäuser auf 40.000 – 80.000 geschätzt“ (HEA 2003: 20).

Prinzipien des Passivhauses

Um die einwandfreie Funktion eines Passivhauses gewährleisten zu können müssen folgende Empfehlungen eingehalten werden.

Mikroklima des Standortes

Topographische Gegebenheiten haben einen Einfluss auf das Mikroklima und damit auf die Standortwahl. In Mulden und Kaltluftstaubereichen können bis zu 6 °C niedrigere Temperaturen herrschen als auf ebenem Gelände, außerdem kommt es öfter zu Nebelbildung als in Tallagen (vgl. Huber et al. 1996: 43). Hier sind der Wärmeverlust und damit auch der Energiebedarf höher, so dass ein solcher Standort für den Bau eines Passivhauses wenig geeignet ist. Ebenso wenig sinnvoll ist eine Kuppenlage, da hier der Wind den Baukörper stark auskühlt und damit auch zu erhöhtem Wärmeverlust führt.

Idealer Bauplatz dagegen ist eine Südhanglage: Höhere Solargewinne durch die Verglasungsflächen und geringere Transmissionswärmeverluste wegen höherer Umgebungstemperatur senken den Energiebedarf des Gebäudes (vgl. Huber et al. 1996: 43).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Windschutz und Verschattung

Vegetation als Schutzbepflanzung im direkten Umfeld reduziert die Windstärke und kann die Luftbewegung über oder um das Gebäude lenken, was zu einer Verringerung des Wärmeverlusts führt. Außerdem lässt sich die Vegetation auch als Verschattungseinrichtung nutzen, um stärkere Bestrahlung im Sommer zu unterbinden und damit eine Überhitzung des Raums zu vermeiden. Im Idealfall nutzt man zur Reduzierung der Windkraft immergrüne Nadelbäume und als Verschattungshilfe Laubbäume, da diese im Winter Sonnenbestrahlung bis zum Gebäude zulassen (vgl. Grobe 2002: 15).

Des Weiteren ist es wichtig, auf die Verschattung durch umliegende Häuser zu achten. In Abb. 3 verbrauchen die Häuser (keine Passivhäuser) der rechten Planungsvariante durch gesteigerte passive Sonnenenergienutzung ca. 15.000 l Heizöl weniger gegenüber denen der linken Variante.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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