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|Solare Architektur – Zahlenbeispiele|
|Passive und aktive Nutzung der Sonnenenergie|

|Die Sonneneinstrahlung auf die Erde hat das Potential, zur Energiequelle Nr. 1 für die Menschen zu werden. Für die konsequente Nutzung der Sonnenenergie sind Gebäude ein idealer Standort – die Energie wird dort produziert, wo sie gerade gebraucht wird. Dabei unterscheidet man zwischen einer passiven und einer aktiven Nutzung der Sonnen-energie. Auf diese beiden Nutzungsarten kennt die zeitgemässe Architektur interessante Antworten.|
Die Sonne mit einem 109-fachen Erddurchmesser (1‘392‘000 km), einem 1‘304‘000-fachen Erdvolumen (1‘412 x 1‘018 km3), einer 11‘918-fachen Erdoberfläche (6,09 x 1‘012 km2), einer Oberflächentemperatur von 5‘512ﾰC hat eine Lebenserwartung von noch mehr als 10 Milliarden Jahren. Wählen wir für unsere Energieversorgung die Sonne, wird uns ihre unbeschränkt verfügbare Energie gratis und franko ins eigene Haus geliefert. Andere Energiequellen wie Erdöl und Uran haben stark schwankende Preise, sind nur beschränkt verfügbar, müssen über mehrere 1‘000 km transportiert werden, verursachen kriegerische Konflikte und verheerende Umweltschäden. Die Sonne liefert in einer Stunde so viel Energie, wie die Erdbevölkerung in einem Jahr verbraucht. In der Schweiz scheint auf einen Quadratmeter jährlich eine Energiemenge, die 100 kg Heizöl entspricht.
Kollektoren- und Photovoltaikpotential in der Schweiz
Ist die Fläche der Schweiz für die Nutzung der Sonnenenergie ausreichend? Von einer vorhandenen Dachfläche von 400 bis 500 km2 ist eine Fläche von 200 km2 für die Sonnenenergie-Nutzung geeignet. Für Kollektoren würde rein rechnerisch eine Nutzungsfläche von 50 km2 20 Milliarden kWh nutzbare Wärme pro Jahr produzieren. Dies entspricht 25% des heutigen Niedertemperatur-Nutzwärmebedarfes. Bis heute wurden in der Schweiz 0,4 km2 bzw. 400‘000 m2 Kollektorfläche installiert.
Würde die restliche Nutzfläche von 150 km2 mit Photovoltaik-Modulen ausgerüstet, könnte man 18 bis 22,5 Milliarden kWh Strom pro Jahr produzieren. Das sind zirka 30 bis 40% des heutigen Stromverbrauchs. Bis heute wurde eine Photo-
voltaikfläche von rund 0,22 km2 bzw. 226‘000 m2 installiert.
Passive und aktive Nutzung der Sonnenenergie
Man unterscheidet zwischen einer passiven und einer aktiven Nutzung der Sonnenen-ergie. Unter passiver Nutzung versteht man den solaren Wärmegewinn dank einer solaren Architektur, einer idealen Gebäude-ausrichtung, Südfenstern, Wintergärten…
Bei der aktiven Nutzung spricht man einerseits von der Solarthermie (Sonnenkollektoren) und anderseits von der Photovoltaik (Photovoltaik-Module). Thermische Solaranlagen stehen für die Gewinnung von Warmwasser sowie von Warmwasser mit Heizungsunterstützung. Mit einer guten Solaranlage erwärmen die Strahlen der Sonne Wasser auf 80 bis 90ﾰC. Dieses kann direkt als Warmwasser oder zum Heizen verwendet werden. Für das Aufheizen des Warmwassers zum Beispiel im Einfamilienhaus deckt die Sonne mehr als 2/3 der nötigen Energie. Auch beim Heizen mit Hilfe der Sonne kann beträchtlich -Energie eingespart werden.
«Photovoltaik» bedeutet die direkte Umwandlung von Licht in elektrischen Strom mittels Solarzellen. Der Begriff ist aus dem griechischen Wort für Licht und der Einheit der elektrischen Spannung zusammengesetzt, die nach dem italienischen Physiker Volta benannt ist. In einer Solarzelle wird die Energie von Lichtteilchen (Photonen) an Elektronen übertragen. Der Fluss von Elektronen wird als elektrischer Strom bezeichnet. Insel-Photovoltaikanlagen werden dort erstellt, wo kein Stromnetz vorhanden ist. Die solar erzeugte Energie wird in Batterien gespeichert, damit die angeschlossenen Verbraucher auch in der Nacht und bei zu geringer Sonneneinstrahlung mit Strom versorgt werden können. Wo ein Anschluss ans öffentliche Netz vorhanden ist, wird die in den Solarmodulen erzeugte Leistung einem Wechselrichter zugeführt. Dieser wandelt den Gleichstrom der Solarzellen in Wechselstrom um und leitet diesen ins Netz. Mit der Netzeinspeisung werden teure Speicherbatterien weggelassen, und es treten auch keine Probleme mit Energieüberschüssen oder -mankos auf.
Architektur für Energieeffizienz und Energiegewinnung
In der Rubrik «Solare Architektur» steht das Thema der Energieeffizienz und der Energiegewinnung in der Architektur im Vordergrund. Bei der Nutzung der Sonnenergie gilt es zwischen einer passiven und aktiven Nutzung zu unterscheiden. In den kom-menden Ausgaben werden diese beiden Nutzungsarten mit konkreten Architekturbeispielen weiter vertieft.
Quelle
Die Zahlenbeispiele im vorliegenden Artikel basieren auf Quellenmaterial des Schweizerischen Fachverbands für Sonnenenergie (www.swissolar.ch) sowie der BE Netz AG (www.benetz.ch).
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|Text Gregor Eigensatz|
|Bild Kämpfen für Architektur, Zürich||

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