Die Sonne geht auf
und ein neuer Tag beginnt
mit Licht und
Wärme.
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Die Sonne ist 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt - aber sie fasziniert die Menschheit schon immer. Es braucht nur 8 Minuten und 20 Sekunden bis die Sonnenenergie zuverlässig bei uns auf der Erde zur Verfügung steht. Innerhalb von 30 Minuten gelangt der gesamte Jahresenergiebedarf der Menschheit zur Erde.
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Auf der Lernplattform SCHUBU findet man viel Wissenswertes über das Sonnenlicht:
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Nicht der ganze Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung der Sonne kommt auch auf der Erde an. Einen Teil davon entfernt unsere Atmosphäre und verringert dadurch zum Beispiel den Anteil schädlicher, hochenergetischer UV-Strahlung - und ermöglicht somit erst Leben auf der Erde. Die Abbildungen zeigen, welche Bereiche des Sonnenspektrums die Erdoberfläche erreichen und welche von den Molekülen in der Erdatmosphäre absorbiert werden.
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Für die Photovoltaik kann schwerpunktmäßig nur ein kleiner Teil der Sonnenstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 600 nm und 900 nm genutzt werden. Dementsprechend beträgt der Wirkungsgrad nur etwas mehr als 20 %.
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Für die Solarthermie wird die gesamte Sonnenstrahlung genutzt. Deshalb produziert die Solarthermie um ein Vielfaches mehr Wärme als die Photovoltaik. Dabei macht es kein Unterschied, ob eine Flüssigkeit (z.B. Wasser) oder ein Gas (z.B. Luft) erwärmt wird.
Darüber hinaus ist der Winkel wichtig, unter dem die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche fallen. Er ist abhängig von Uhrzeit und Jahreszeit. Siehe Graphik.
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Natürlich ist der Sonnenstrahlwinkel auch vom Breitengrad abhängig - und somit auch dessen eingestrahlte Energie. Diese beträgt beispielsweise etwa 1.000 kWh pro Quadratmeter und Jahr in Mitteleuropa und etwa 2.350 kWh pro Quadratmeter und Jahr in der Sahara.
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Darüber hinaus ist die Ausrichtung und Neigung der Solar-Module für den Energieertrag sehr wichtig. Siehe Graphik.
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Sehr detaillierte Daten über die Verteilung der Sonnenenergie in Deutschland ermittelt der Deutsche Wetterdienst. Dabei unterscheidet er in Direktstrahlung (ohne Wolken) und Diffusstrahlung (mit Wolken). Beides zusammen ergibt die Globalstrahlung.
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Betrachten wir nun den kritischsten Monat im Jahr. Das war im Winter 2024/25 der Monat Dezember mit nur 11 - 15 kWh/m2 Direktstrahlung und 16 - 20 kWh/m2 Diffusstrahlung.
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Die Direktstrahlung liefert zu dieser Jahreszeit weniger Energie als die Diffusstrahlung und sie konzentriert sich stark auf die Mittagszeit. Die tief stehende Sonne (Sonnenhöhe max. 15 Grad) trifft in einem ungünstigen Winkel auf die Solar-Module auf dem Dach. Außerdem wird sie evtl. durch umliegende Häuser, Bäume und Berge verschattet. Das schränkt auf vielen Grundstücken somit auch die Nutzung von Solarthermie stark ein.
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Deshalb macht es Sinn, die Solar-Module auf die Diffusstrahlung hin zu optimieren. Eine 10-Grad-Neigung ermöglicht ein Optimum aus Stromproduktion und Selbstreinigung durch Regenwasser - natürlich nur wenn kein Schnee auf den Solar-Modulen liegt.
Zusätzlich können noch die Solar-Module mit einer 90-Grad-Neigung als Südwand platziert werden.
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Mit Hilfe des PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM der EU lassen sich die monatlichen PV-Leistungen des Norddaches (10 kWp), Süddaches (10 kWp) und der Südwand (10 kWp) gut abschätzen.
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Das ist die Energie, die uns alleine aus den Solar-Modulen zur Verfügung steht - wenn das E-House verschattungsfrei aufgestellt wird.
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Das E-House kann entweder mit den Solar-Modulen mit "Überkopf-Zulassung" - wie z.B. das Modul 440GG2RNE von Sonnenkraft - gebaut werden oder mit den Solar-Modulen ohne "Überkopf-Zulassung" - und dafür mit einer zusätzlichen Stoffverkleidung als "Überkopf-Schutz". Die Stoffverkleidung ermöglicht zusätzlich eine vielfältige optische Gestaltung des Raumes.
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Die Energie aus der Solarthermie - bei dem E-House über das Gewächshaus-Prinzip aufgenommen - ist dabei noch nicht berücksichtigt. Hier besteht ein interessantes Testfeld für die optimale Anordnung von Solar- und Glas-Modulen zur maximalen Energiegewinnung.
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Eine Voraussetzung für die Realisierung des Gewächshaus-Prinzips ist die Realisierung von Glas-Modulen mit identischen Abmessungen von Solar-Module.
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Ein häufig verwendetes Maß für die Solar-Module ist 1722 mm x 1134 mm +/- 3 mm bei einer variablen Höhe von 30, 35 oder 40 mm. Dementsprechend muß auch das rahmenlose ESG-Glas-Modul über die Abmessungen 1722 x 1134 mm (mit einer frei wählbaren Höhe) und über 4 Löcher zur Befestigung am Tragwerk verfügen. Das Tragwerk sollte auch für die Modul-Abmessungen 1762 x 1134 verwendbar sein.
Gestalterisch wünschenswert wären auch Farb-Module oder Spiegel-Module für die sonnenlose Nordseite. Eine Chance für recycelte Solar-Module.
Der Physiker und Erfinder Harald Gross hat gemeinsam mit dem Investor Michael Heuschkel über viele Jahre einen faszinierenden Prozess zum Recycling von Solar-Modulen entwickelt. Das einfach geniale MDR-Video ist wirklich sehr inspirierend und ein Beweis, daß in Deutschland doch noch was geht.
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Wieviel Energie wird gebraucht ?
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Eine erste grobe Heizlastabschätzung erfolgt - ohne den Gewächshaus-Effekt zu berücksichtigen - auf Basis folgender Daten:
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Normaußentemperatur: - 14 Grad, Raumtemperatur: 23 Grad, Wohnfläche: 50 m2, Volumen: 120 m3, Wand-, Dach-, Bodendämmung: 25, 30, 20 cm, Fenster: 3-fach Verglasung, Luftwechselrate: niedrig, Wärmerückgewinnung: 90 %.
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Daraus ergibt sich eine spezifische Heizlast von 18 W/m2, eine Gesamtheizlast des Gebäudes von 0,87 kW sowie ein Heizbedarf pro Monat von max. 350 kWh und einem Gesamtheizbedarf pro Jahr von 2045 kWh.
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Darüber hinaus wird Energie für Warmwasser, Geräte und E-Mobilität benötigt. Die folgende Tabelle gibt einen groben Überblick über den gesamten Energiebedarf. Dazu im Verhältnis wird die Energieproduktion durch Photovoltaik gestellt.
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Was sagt diese Tabelle nun aus?
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Das E-House ist in jedem Monat energieautark !!!
Dafür braucht es nur die Sonne !!!
E-House-Akku für Tagesenergie: 30 kWh
Zusätzlicher E-Auto-Akku: 50 kWh
Netzeinspeisungsvergütung von € 1132 pro Jahr.
Potential für höheren Strompreis bei E-Mobil-Vermietung.
Energiekosteneinsparung von € 3528 pro Jahr
Minimale Kosten für Heizungsanlage
Zügige Refinanzierung der Baukosten durch die Sonne
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Für ein Passivhaus sind Kompaktgeräte die beste Wahl, die eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung, eine Luft-Luft-Wärmepumpe zum Heizen und die Warmwasserbereitung in einem Gerät vereinen. Diese integrierten Lösungen sind platzsparend und effizient, da sie den geringen Heizwärmebedarf von Passivhäusern decken und gleichzeitig für eine ständige Frischluftzufuhr sorgen.
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Viele Hersteller bieten Kombigeräte für Passivhäuser an, darunter Viessmann, Daikin, Bosch, Vaillant und Stiebel Eltron. Spezielle Komplettsysteme für Passivhäuser gibt es zudem von Aerex ("Aerex PHK 180") und tecalor. Viele Hersteller fokussieren sich auf zentrale Lüftungsgeräte mit integrierter Wärmerückgewinnung und zusätzlicher Wärmepumpe, um Heizung, Lüftung und Warmwasserbereitung zu kombinieren.
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Eine interessante Lösung bietet auch Mitsubishi an.
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Bei der geringen Netzeinspeisevergütung kommt die folgende Nachricht gerade zur rechten Zeit. Ab Juni 2026 ist Energy Sharing in Deutschland gesetzlich möglich. Was man jedoch alles dazu beachten muß, beschreibt der klimareporter sehr gut.
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Außerdem wurden rechtliche Hürden
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Auch wenn das "Sonnenfeuer" ausreichen sollte, trägt ein zusätzlicher Holzofen/grill/herd doch zu einem positiven Lebensgefühl und einem zusätzlichen Sicherheitsgefühl bei. Für die ganz kalten und sonnenarmen Tage und Nächte wäre ein kleiner, neuartiger Ofen schon eine interessante Option. Außerdem wäre es eine „Survival-Lösung“ für den Fall, daß Menschen, Klima und Technik komplett verrücktspielen. Der Ofen funktioniert immer.
Thomas Widmer hat das unkontrollierte Lodern der Flammen gebändigt. Man könnte ihn auch den Flammen-Dompteur - oder kurz Flameur - nennen. Er hat einen sehr effizienten und sauberen Ofen entwickelt. Der neuartige Speicherofen hält die Wärme nach dem Entzünden des Feuers bis zu 12 Stunden ohne Nachlegen - und zwar auf einem Niveau, der für die Hausbewohner angenehm sein soll. Das Feuer der Zukunft für das Haus der Zukunft.
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THE RIGHT ENERGY MAKES FUTURE SMILE AGAIN
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