Thermische Nutzung der Sonnenenergie
Eine einfache Methode Sonnenenergienutzung besteht darin, die Energie, die mit der Sonnenstrahlung transportiert wird, direkt auszunutzen. Dabei lassen sich zwei Arten von Sonneneinstrahlung unterscheiden, diffuse und direkte Strahlung. In Deutschland macht die diffuse Strahlung etwa zwei Drittel der Sonneneinstrahlung aus, während in Äquatornähe, vor allem in Wüstenregionen, die direkte Strahlung vorherrscht. Aus diesem Grund gibt es Kollektoren, die das diffuse Sonnenlicht nutzen, und solche, die das direkte Sonnenlicht bündeln. Darüber hinaus kann man zwischen passiver und aktiver Nutzung unterscheiden.
Passive thermische Nutzung
Die passive Nutzung von Sonnenenergie bei Gebäuden beinhaltet verschiedene Maßnahmen zur effizienten Nutzung der Sonnenwärme ohne den Einsatz von aktiven technischen Systemen. Dazu gehört unter anderem der Einsatz von großflächigen Fenstern auf der Südseite des Gebäudes, um eine maximale Sonneneinstrahlung zu ermöglichen. Die Ausrichtung der Fenster zur Südseite gewährleistet eine optimale Sonneneinstrahlung und Wärmegewinnung.
Eine effektive Wärmeisolierung der Gebäudehülle ist ebenfalls entscheidend, um den Wärmeverlust zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern. Dadurch bleibt die gewonnene Sonnenwärme im Gebäude länger erhalten. Um Überhitzung im Sommer zu vermeiden, können geeignete Vorrichtungen wie Jalousien, Markisen oder Sonnenschutzfolien eingesetzt werden, um die direkte Sonneneinstrahlung zu regulieren und eine angenehme Raumtemperatur aufrechtzuerhalten.
Ein wichtiger Aspekt der passiven Sonnenenergienutzung ist der Einsatz von Wärmetauschern. Diese ermöglichen den Transfer von Wärmeenergie aus der Sonnenstrahlung in das Gebäude. Dabei wird die absorbierte Sonnenwärme genutzt, um Luft oder Wasser zu erwärmen, das dann zur Heizung oder Warmwasserbereitung verwendet werden kann.
Zusätzlich kann die gewonnene Sonnenwärme in einem Wärmespeicher gespeichert werden. Dies kann beispielsweise in einem speziellen Wärmespeichermedium oder in thermischen Massen wie Beton oder Fliesen erfolgen. Der Wärmespeicher ermöglicht es, die gespeicherte Wärme über längere Zeiträume abzugeben und so den Heizbedarf zu decken.
Durch die Kombination passiver Sonnenenergienutzungstechniken können Gebäude ihre Heizkosten senken und den Energieverbrauch reduzieren. Die Investitionskosten für eine verbesserte passive Sonnenenergienutzung können jedoch stark variieren und sind in der Regel höher als bei konventionellen Systemen. Dies gilt vor allem für den Einbau großer Fenster, die Verbesserung der Wärmedämmung, die Installation von Wärmetauschern und die Integration eines Wärmespeichers.
Die Amortisierung solcher Investitionen kann viele Jahre dauern oder sogar ausbleiben. Insbesondere bei Altbauten können die Kosten für die passive Sonnenenergienutzung höher sein, da umfangreichere Modernisierungsmaßnahmen erforderlich sein können. Dennoch können auch in Altbauten Maßnahmen wie die Verbesserung der Wärmedämmung und der Einbau energieeffizienter Fenster zur Nutzung der Sonnenenergie beitragen.
Eine sorgfältige Bewertung der Investitionskosten und der potenziellen Einsparungen ist in solchen Fällen notwendig, kann jedoch schwierig sein, da sich Rahmenbedingungen wie Energiepreise und Gebäudenutzung im Laufe der Zeit stark ändern können.