Energiesparen bedeutet nicht nur die Gebäude so Wärme zu dämmen, dass die Wärmeverluste möglichst gering bleiben, sondern auch, dass Energien, wie zum Beispiel das Öl, ersetzt werden. Eine Energiequelle die im Überfluss sprudelt ist die Sonne aber auch Holz als nachwachsender Rohstoff ist eine gute Alternative.

Das Auffangen der Sonnenenergie ist heute technisch lösbar, schwieriger ist es, diese Sonnenenergie für Heizzwecke zu speichern. Teuere und gute Sonnenkollektoren nützen wenig, wenn die aufgefangene Wärme nur mit großen Verlusten gespeichert werden kann oder der Speicher selbst sehr teuer ist und viel Platz beansprucht. Es gibt zwei Speicherarten: den Kurzzeit- und den Langzeitspeicher.

Kurzzeit- und Langzeitspeicher für Solarwärme

Der Kurzzeitspeicher kann für mehrere Stunden bis zu einigen Tagen Wärme liefern, allerdings benötigt man in diesem Fall eine Ersatzheizung. Deshalb ist hier die Energieeinsparung, zum Beispiel Öl, besonders von der klimatischen Lage und der technischen Ausführung abhängig. Dennoch können die Heizkosten um 50 bis 70% gesenkt werden. Mit Hilfe eines Langzeitspeichers wird der Wärmeüberschuss des Sommers für den Winter gespeichert. Zunächst scheint es sinnvoll, soviel Energie vom Sommer für den Winter zu speichern, dass man keine zusätzliche Energie braucht. Technisch ist eine solche Lösung zwar zu realisieren, damit sich aber der Wärmespeicher amortisiert, müssen die Dimensionen und die Kosten für die Erstellung von so großen Speichervolumen berücksichtigt werden.

Wasser- und Steinspeicher

Dafür gibt es jedoch keine allgemein verbindlichen Daten, weil die klimatischen Bedingungen, die Gebäudegröße, der Wärmebedarf und die Nutzung von Fall zu Fall unterschiedlich sind. Steinspeicher wiegen bis zu 100 Tonnen, was ein Volumen von etwa 40 Kubikmeter für 100 Quadratmeter beheizte Fläche erfordert. Die Energie in einem Speicher kann durch Temperaturerhöhung (Wasser und Steinspeicher) oder durch Veränderung der potentiellen und kinetischen Energie der Speichermasse (chemischer Wärmespeicher) festgehalten werden.

Beim Wasser- und Steinspeicher hängt die gespeicherte Wärmemenge von der Aufheiztemperatur ab. Derartige Speicher nutzen die spezifische Wärme des Wassers beziehungsweise des Gesteins aus. Wasser ist nach Meinung von Fachleuten das beste Speichermedium, obwohl die Stahltanks der Korrosion ausgesetzt sind und besonderer Schutzmaßnahmen bedürfen. Sie müssen besonders gut wärmegedämmt werden. Ein Kubikmeter Wasser speichert etwa 1,16 Kwh pro °C.

Untersuchungen haben gezeigt, dass ein gut wärmegedämmtes Einfamilienhaus mit einem 200 Kubikmeter Speicher, das entspricht 100 Quadratmeter Fläche bei zwei Meter Höhe genügend Energie vom Sommer für den Winter speichern kann. Im Herbst, Winter und Frühling muss dabei je nach Sonneneinstrahlung zusätzlich Energie „aufgespeichert“ werden.

Steinspeicher benötigen ein etwa viermal größeres Volumen als Wasserspeicher, da ein Kubikmeter Stein zirka 0,47 Kwh pro °C speichern kann. Durch dieses größere Volumen erhöht sich das Gewicht eines Steinspeichers etwa auf das Doppelte eines Wasserspeichers, obwohl die zu speichernde Wärmemenge gleich ist.

Die Speichermasse chemischer Wärmespeicher besteht zumeist aus Glaubersalz. Dieses Salz kann bei einer Temperaturerhöhung von 27°C auf 38°C achtmal so viel Wärme speichern wie ein vergleichbares Volumen Wasser. Die Anschaffungskosten sind zwar höher als bei Wasser- und Steinspeicher, aber man spart Bauvolumen Glaubersalz schmilzt bei 38 C, und die aufgenommene Wärme wird beim Erstarren wieder abgegeben. Die nutzbare Wärmemenge eines Speichers ist geringer als seine Kapazität, weil durch die Leitungen Wärmeverluste auftreten. Die Entladungszeit eines Speichers ist abhängig vom Speichervolumen, der Dicke des Dämmanteils, der spezifischen Wärme der Speicherflüssigkeit und der Wärmeleitzahl des Dämmstoffes. Die Speicherverluste sollten dem beheizten Haus zugute kommen, das heißt, der Speicher müsste im oder unter dem Keller angelegt sein. Ein guter Speichertank sollte drei verschieden große Kammern mit unterschiedlichem Temperaturniveau haben, die verschiedenen Verwendungszwecke dienen können: Brauchwasser mit 50° bis 80°C, Wasser für die Fußbodenheizung mit 300 bis 50°C und Wasser unter 30′C für Wärmepumpen.

Relativ gute Wärmekapazitäten weisen Kies oder Schotter sowie Beton und Ziegel auf. Diese Steinschüttungsspeicher erfordern wegen des geringen verwertbaren Temperaturintervalls große Speichervolumen. So sind allein schon mehrere Kubikmeter Speichermasse erforderlich um die Nachtperiode bei einem Einfamilienhaus zu überbrücken. Bei diesen Speichern strömt Luft als Wärmetransportmedium durch die Steinschichtungen oder die Betonkanäle.

Gegenüber Wasser haben Kiesspeicher mit 30% Porenraum und mit dreifachem Gewicht nur ein Drittel Speicherkapazität, das heißt, der Steinspeicher erfordert mindestens ein viermal größeres Volumen als ein Wasserspeicher gleicher Kapazität. Für die Raumheizung und Warmwasserbereitung benutzt man auch Mischspeicher. Der Wassertank steht dabei meist für die Raumheizung zur Verfügung, die Steinschüttung für die. Warmwasserbereitung.

Wichtig: Bezieht man die Sonnenheizung bereits in die Planung des Hauses mit ein, so erhöhen sich die Baukosten um lediglich etwa 6%.Bei nachträglichem Ein- bau amortisieren sich die Aufwendungen in etwa 10 bis 112 Jahren.

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