Wärme und Strom von der Sonne

Wie man Gebäude mit Wärme aus Licht heizt, wussten bereits die alten Ägypter, denn schon eine sinnvolle Ausrichtung der Fenster bringt reichlich davon ins Innere. Heißes Wasser für die Dusche liefert ganz einfach der Gartenschlauch in der Sonne. Mit mehr Technik tun es Vakuumröhrenkollektoren, die Sonnenwärme auch im Winter sammeln und bewahren. Heute werden ganze Dörfer per Solarthermie und Nahwärmenetz beheizt.

Strom aus Sonne können Menschen noch nicht ganz so lange gewinnen. Das Funktionsprinzip der Solarzelle, den so genannten Photovoltaikeffekt, entdeckte 1839 der französische Physiker Edmond Becquerel (im Alter von 19 Jahren), der im selben Jahr auch die Solarzelle selbst erfand. Bis zur Entwicklung einer praxistauglichen Version mit 6 % Wirkungsgrad in 1954 durch Bell Labs brauchte es dann 115 Jahre und zahlreiche Entwicklungsschritte. Die Ölkrise in den 1970er Jahren brachte Anreize für Weiterentwicklungen, die sie auch für eine breite Masse interessant machten. Die Solarstromgewinnung vom eigenen Dach blieb aber noch lange ein kostspieliges Unterfangen.

Mit neu entwickelten Materialien stiegen die Wirkungsgrade bis heute auf fast 50 % und mit steigenden Produktionszahlen purzelten die Herstellungspreise. Dieser Tage bedecken PV-Paneele Industriehallen und Agrarflächen, Parkplätze und Wanderwege. Bald werden die meisten von uns Sonnenstrom aus dem Netz, vom Dach oder der Fassade oder auch von der Balkonbrüstung ziehen. Auch müssen die Paneele nicht mehr unbedingt auf die Gebäudeaußenhaut geschraubt werden, sondern können sie ersetzen. Es gibt sie in (Ziegel)-Farbe für den Denkmalschutz (S. 7) und als 3D-gedruckte Module für anspruchsvolle Architekturen (S. 30).

Strom, Raumwärme und Trinkwarmwasser zugleich liefern photovoltaisch-thermische Anlagen, die PV und Solarthermie kombinieren und so die Effizienz hochtreiben. Ihre Etablierung im Tandem mit Wärmepumpen betreibt etwa die Initiative zur Verbreitung von Anlagen zur thermisch-elektrischen Energieversorgung im Gebäudesektor integraTE.

In den Dockyard Waterfront Offices, einem der Neubauten des Berliner Entwicklungsprojektes Mediaspree tragen PVT- und PV-Module gemeinsam mit Wärmepumpen auf dem Dach und in der Tiefgarage, einer Geothermieanlage und einem Eisspeicher ihren Teil zur fossilfreien Energieversorgung bei (S. 10).

Als gebäudeintegrierte Varianten finden sich PV-Module auf dem Dach einer Grundschule in Gronau und PVT-Module auf dem des Dänischen EXPO-Pavillons in Hannover; im Beitrag ab S. 14 erfahren Sie zudem einiges zu den technischen Hintergründen der Paneel-Installation. integraTE stellt ab S. 17 ein Vergleichstool für Kombinationen von PVT und Wärmepumpen vor.

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