Begriffserklärungen

Grundsätzlich wird zwischen der finanziellen und der energetischen Amortisationszeit unterschieden:

Die finanzielle Amortisationszeit bezeichnet die Zeitspanne, innerhalb derer sich die Investitionskosten einer Anschaffung mit den Erträgen decken, d.h. bis dass sich die Ausgaben rentieren und man mehr Erträge einnimmt oder Kosten spart, als man ursprünglich ausgegeben hat.

Die Berechnung der Amortisationszeit einer Heizung erfolgt durch die folgende Formel:

(Investitionskosten – Förderung) / (Heizkosten vor Modernisierung – Heizkosten nach Modernisierung)

Für die Berechnung der Amortisationszeit einer Photovoltaik-Anlage kann die folgende Formel verwendet werden:

(Investitionskosten – Förderung) / ((Einspeisevergütung €/kWh x jährlich eingespeiste Energie kWh/a) + (Strompreis €/kWh x jährlich selbstgenutzte Energie kWh/a))

Die Amortisationszeit von Photovoltaik-Anlagen wird durch eine Vielzahl verschiedener Faktoren beeinflusst. Der erwirtschaftete Ertrag ist vor allem von der Menge an eingespeister Energie abhängig, welche u.a. durch den Standort der Anlage, deren Ausrichtung und deren Verschmutzungsgrad beeinflusst wird. In der Regel kann jedoch mit Erträgen zwischen 750 und 1.100 kWh/kWp gerechnet werden. Weitere Faktoren, welche die Amortisationszeit beeinflussen, sind der Eigenverbrauch an Energie und die aktuellen Strompreise.

Die energetische Amortisationszeit betrifft ausschließlich Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energie. Bei der Herstellung solcher Anlagen entsteht jedoch ein gewisser Aufwand an Energie, welcher auch als graue Energie bezeichnet wird. Die energetische Amortisationszeit bezeichnet die Zeitspanne bis dieselbe Menge an Energie, die bei der Herstellung der Anlage verbraucht wurde, von der Anlage selbst produziert wurde (Energierückzahlungszeit).

API (application programming interface) beschreibt eine Programmierschnittstelle, die unterschiedliche Anwendungen und Systeme miteinander verbindet. Vereinfacht gesagt übersetzen APIs die Software in Maschinensprache und machen sie so für verschiedene Komponenten lesbar.

Mithilfe eines Batteriespeichers können Sie Ihren mit einer Photovoltaik-Anlage selbst erzeugten Überschussstrom speichern, um diesen dann zu nutzen, wenn Ihre Eigenerzeugung nicht mehr ausreicht. Neben der Reduktion Ihres externen Strombezugs (und der damit einhergehenden Senkung Ihrer Energiekosten) gleicht ein Batteriespeicher auch etwaige Differenzen zwischen Ihrem Verbraucherprofil und dem Produktionszyklus aus. Das heißt Energie, die tagsüber produziert, aber nicht verbraucht wird, kann am Abend oder in der Nacht, wo kaum neue Energie erzeugt wird, genutzt werden. Zusätzlich kann der Strom aus dem Batteriespeicher auch als Notstromversorgung oder zum Betrieb einer Wärmepumpe genützt werden. Zu guter Letzt profitiert die Umwelt, denn die Stromnetze werden entlastet, wenn gespeicherte Energie nicht konventionell erzeugt und transportiert werden muss.

Der COP (Coefficient of Performance) bezeichnet die Leistungszahl von Wärmepumpen und gibt somit deren Energieeffizienz an. Der COP einer Wärmepumpe wird bei einem festgesetzten Betriebszustand (Außen- und Vorlauftemperatur) ermittelt und steht für das Verhältnis von erzeugter Wärmeleistung zu der Menge an eingesetztem Strom. In der Praxis sollte auch die Jahresarbeitszahl (JAZ) ermittelt werden, da bei dieser die tatsächliche Vorlauftemperatur, Gebäudesituation und Betriebsweise berücksichtigt werden.

Mittels des COP-Wertes können die Wirtschaftlichkeit und die Energieeffizienz von Wärmepumpen miteinander verglichen werden. Die Wärmeleistung und die elektrische Leistung werden in kWh gemessen, was einen direkten Vergleich zwischen den Ausgaben und dem Energiegewinn ermöglicht. Je höher die Effizienz ist, desto vorteilhafter ist die Anlage. Soll eine Förderung für die Wärmepumpe beantragt werden, dann sollte die Leistungszahl zwischen 3,1 und 5,1 liegen.

Der solare Deckungsgrad gibt an, welcher Anteil des Gesamtenergiebedarfs durch die Solarthermie-Anlage zur Verfügung gestellt, also abgedeckt, werden kann. Der tatsächliche Deckungsgrad (oftmals auch als Deckungsrate bezeichnet) ist von vielen Faktoren abhängig. Dazu zählen unter anderem Größe und Qualität der Kollektoren, die Dauer und Intensität der Sonneneinstrahlung sowie die Beschaffenheit des Speichers und der Verbrauch der Hausbewohner.

Das EHPA-Gütesiegel wurde 1988 eingeführt, um die Qualitätsstandards von Wärmepumpen in Österreich, Deutschland und der Schweiz vergleichbar zu machen und um ein möglichst hohes Qualitätsniveau zu gewährleisten. 2008 wurde das ehemalige DACH-Gütesiegel von der European Heat Pump Association auf den gesamten europäischen Markt ausgeweitet und in EHPA-Gütesiegel umbenannt. Wärmepumpen mit EHPA-Gütesiegel erfüllen höchste technische, planerische sowie service-spezifische Richtlinien, welche eine möglichst hohe Energieeffizienz und Betriebssicherheit garantieren. Die mit dem EHPA-Gütesiegel ausgezeichneten Wärmepumpen dürfen außerdem einen festgelegten SCOP-Wert nicht unterschreiten (Sole/Wasser- Wärmepumpen müssen z.B. einen SCOP von mind. 4,10 erreichen).

Energieeffizienz beschreibt das Verhältnis von eingesetzter Energie zu erzeugter Leistung. Allgemein gilt: je geringer der Energieeinsatz zur Erreichung des festgelegten Nutzens, desto energieeffizienter wird gearbeitet. Im Vergleich zu Energie sparen bedeutet Energieeffizienz nicht nur weniger Energie zu verbrauchen, sondern die eingesetzte Energie auch besser zu nutzen.

Im Bereich der Gebäudetechnik wird die Energieeffizienz vorrangig im Zusammenhang mit der Modernisierung von Heizungsanlagen verwendet: Besonders energieeffizient sind u.a. Anlagen, welche erneuerbare Energien nützen (z.B. Solaranlagen). Aber auch die Vorteile einer Gebäudesanierung können durch die Energieeffizienz beschrieben werden.

Seitens der EU gibt es mehrere Richtlinien, welche die Energieeffizienz von (Heiz-)geräten in den Blick nehmen: in der Ökodesign-Richtlinie sind z.B. die Mindest- Effizienzanforderungen an Produkte festgelegt. Wird diese Mindest-Effizienzanforderung nicht erreicht, erhält das betroffene Gerät keine Zulassung und darf somit nicht verkauft werden. Die Energielabel-Richtlinie hingegen besagt, dass alle Wärmeerzeuger mit einem Energieeffizienzlabel ausgestattet werden müssen. Dieses soll die Vergleichbarkeit von ähnlichen Produkten hinsichtlich ihrer Energieeffizienz erleichtern und hilft somit bei Neuanschaffungen umweltorientierte Entscheidungen zu treffen.

Erneuerbare Energien (auch regenerative Energie) bezeichnen Wärme und elektrischen Strom, die mithilfe von natürlichen Ressourcen und nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Hierzu gehören u.a. Sonnenlicht, Geothermie, Wasserkraft oder Windkraft. Erneuerbare Energien sind besonders umweltschonend, da sie unbegrenzt verfügbar und wieder herstellbar sind. Insgesamt ist die Nutzung von Erneuerbaren Energien zum Betreiben der Heizung oder zur Warmwasserbereitung besonders wirtschaftlich und energieeffizient. Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien sind momentan in der Anschaffung noch etwas teurer als konventionelle Heiztechnik, jedoch bestehen verschiedene Möglichkeiten zur Förderung.

Die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz ηs (ETAs) ist auch häufig unter dem Begriff Raumheizungs-Jahresnutzungsgrad zu finden und wurde in der europäischen Öko- Design-Richtlinie festgelegt. Diese Kennzahl gibt eine Orientierung für echte Energieeffizienz und berücksichtigt den tatsächlichen Betrieb von Heizungsanlagen.

Diese beschreibt, wie viel Primärenergie tatsächlich für eine Kilowattstunde Wärme benötigt wird. Dabei berücksichtigt die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz neben der Umwandlung des primär eingesetzten Energieträgers in thermische Energie ebenso die Hilfsenergie, die für die Heizgeräte aufgewendet werden muss.

Ausschlaggebend beim Vergleich von Heizgeräten war zunächst der Normnutzungsgrad, fortan ist ETAs entscheidend. Der Wirkungsgrad der Anlagen wird nun anhand dieser Kennzahl berechnet und bezieht nicht mehr nur einen optimierten Zeitraum mit ein.

Der Raumheizungs-Jahresnutzungsgrad bezieht das gesamte Jahr mit ein. Fortan wird mit dieser Kennzahl berücksichtigt, dass eine Heizung 85 Prozent im Teillastbetrieb (in den Übergangszeiten) arbeitet und nur zu etwa 15 im Volllastbetrieb. Das lässt eine realistische Einschätzung der Effizienz einer bestimmten Anlage zu. Der Raumheizungs- Jahresnutzungsgrad wird in Prozent angegeben.

ns = Raumheizungsbedarf / jährlicher Energieverbrauch

Als Besonderheit der Wärmepumpe ist hervorzuheben, dass sich dabei ETAs aus der Division des SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) durch 2,5 ergibt. Die Berechnung erfolgt mit der Annahme, dass der Primärenergiefaktor für Strom in Europa bei 2,5 liegt. ETAs gewinnt vor allem seit Einführung der neuen Förderbedingungen an Bedeutung.

Flachkollektoren sind ein wichtiger Bestandteil von Solarthermieanlagen und dienen dazu, klimafreundliche und kostenfreie Sonnenenergie einzufangen und diese für die Warmwasseraufbereitung und/oder Heizungsunterstützung zu nützen. Neben den Flachkollektoren gibt es in der Solarthermie auch die effizienteren, aber teureren Vakuumröhrenkollektoren.

Flachkollektoren haben eine Abdeckung, zumeist Solarglas, welche die Sonneneinstrahlung in das Innere des Kollektors lässt, das Entweichen von Wärme verhindert und das Innenleben des Flachkollektors schützt. Im Inneren des Flachkollektors befindet sich ein Absorberblech, meistens Kupferabsorber, welches mit einer speziellen Oberflächenbeschichtung ausgestattet ist. Die Oberflächenbeschichtung dient dazu, die Sonnenstrahlung optimal aufzunehmen und die im Solarkreislauf enthaltene Solarflüssigkeit zu erwärmen. Die Solarflüssigkeit transportiert die Wärme dann von den Flachkollektoren zu einem Warmwasser- oder Pufferspeicher, wodurch die Energie zur Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung genutzt werden kann.

Auf der Vorder- und Rückseite des Gehäuses der Flachkollektoren befindet sich eine Wärmedämmung, die Wärmeverluste minimiert . Ein Gestell sowie Rahmen verankern die Flachkollektoren sicher am Dach. Auch eine dachintegrierte Montage ist möglich, wodurch besonders wenig Angriffsfläche für Witterung besteht. Flachkollektoren werden aus Korrosions- und UV-beständigen Materialien gefertigt, um eine möglichst lange Lebensdauer zu sichern.

Grundsätzlich wird für die Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung empfohlen, dass pro 10 Quadratmeter Heizfläche etwa 1 Quadratmeter Kollektorfläche installiert wird. Soll der Flachkollektor lediglich die Warmwasserbereitung unterstützen, werden etwas 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche pro im Haushalt lebender Person empfohlen.

Heizkurven, auch Heizlinien genannt, geben Auskunft über das Verhältnis zwischen Außen- und Vorlauftemperatur eines Heizkreislaufs. Die Einstellung von Heizkurven erfolgt an entsprechenden Thermostaten an einem Systemregler. Dieser verfügt über Außentemperaturfühler, um beim Ansteigen oder Abfallen der Temperatur die Heizleistung zu regulieren. Um die Vorlauftemperatur zu optimieren und dem tatsächlichen Wärmebedarf zu entsprechen, sollten die vier Variablen der Heizkurve angepasst werden. Die Steilheit der Heizkurve besagt, um wie viel Grad sich die Vorlauftemperatur erhöhen soll, wenn die Außentemperatur entsprechend sinkt. Je steiler sie ist, desto mehr Energie wird verbraucht. Die Parallelverschiebung passt das gesamte Niveau der Vorlauftemperatur an. Die Nachtabsenkung bestimmt, von wann bis wann nachts weniger Heizwärme benötigt wird. Die Heizgrenze legt fest, ab welcher Außentemperatur sich die Heizanlage abstellen soll.

Inverter in Wärmepumpen dienen zur stufenlosen Leistungsregelung je nach Heizwärmebedarf. Über die Variation der Wechselstromfrequenz dreht sich der Kompressor-Motor schneller oder langsamer. Dadurch arbeiten leistungsgeregelte Wärmepumpen immer am optimalen Betriebspunkt und produzieren zu jedem Zeitpunkt genau so viel Wärme wie benötigt wird.

Das Inverter-Prinzip beruht darauf, dass die Arbeitsleistung des Wärmepumpen- Kompressors durch einen Frequenzumrichter („Inverter“) gesteuert wird. Diese Betriebsweise wird auch „Modulation“ bzw. die entsprechenden Wärmepumpen „modulierende Wärmepumpen“ genannt.

Unter JAZ versteht man die Jahresarbeitszahl. Die Jahresarbeitszahl misst das Verhältnis von zugeführter Energie (Strom) zu erzeugter Energie (abgegebener Wärme). Die Jahresarbeitszahl wird im Gegensatz zu anderen Wärmepumpen-Kennzahlen (COP) unter realen Bedingungen und über die Dauer eines gesamten Jahres gemessen. Zusätzlich wird die Effizienz des gesamten Heizsystems und des Gebäudes sowie das individuelle Nutzungsverhalten in die Berechnung der JAZ miteinbezogen. Daher kann die Jahresarbeitszahl nicht im Vorhinein von den Herstellern angegeben werden, sondern wird erst nach Kauf und Installation ermittelt.

Zur Ermittlung der Jahresarbeitszahl werden ein Stromzähler sowie Wärmemengenzähler benötigt. Wärmemengenzähler erfassen die ans Heizungs- und Brauchwasser abgegebene Wärmemenge, während der Stromzähler den von der Wärmepumpe verbrauchten Strom erfasst. Die Berechnung der Jahresarbeitszahl erfolgt mittels der VDI- Richtlinie 4650 Blatt 1 mit folgender Formel:

JAZ = kWh/a (Heizwärme) : kWh/a (Strom)

Grundsätzlich gilt: Je höher die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe, desto effizienter arbeitet diese. Wärmepumpen arbeiten am effizientesten mit einer niedrigen Vorlauftemperatur. Ideal sind etwa 35°C, weshalb sich Flächenheizungen (Fußboden-, Wand- oder Deckenheizung) am besten eignen. Werden höhere Vorlauftemperaturen benötigt, erhöht sich der Stromverbrauch und die Effizienz sinkt. Luft-Wärmepumpen hingegen haben üblicherweise eine geringere Jahresarbeitszahl, da die als Wärmequelle genutzte Außenluft im Winter deutlich abkühlt und somit der Temperaturunterschied zur Vorlauftemperatur steigt.

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Die herstellerseitige Toleranzangabe der Nennleistung eines Solarmoduls gibt den Bereich an, in dem die Leistungen der einzelnen Solarmodule liegen müssen. Bei der Verschaltung der Solarmodule zu Strängen sind Module mit kleiner Leistungstoleranz günstig, denn sie verringern die Fehlanpassung der Module zueinander und erhöhen damit den Ertrag der Anlage. Sehr geringe Toleranzen liegen beispielsweise bei – 0 bis +3 %.

Maximum Power Point = Arbeitspunkt der maximalen Leistung einer Solarzelle, eines Solarmoduls oder eines Solargenerators.

Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den Solargenerator immer in seinem optimalen Arbeitspunkt (MPP) zu betreiben, um damit die maximal mögliche Leistung zu entnehmen.

Da sich der MPP eines Solargenerators bei wechselnden Einstrahlungsbedingungen und Temperaturen ändert, muss der Wechselrichter schnell und genau die Veränderungen des MPP nachregeln.

Pufferspeicher dienen zur Zwischenspeicherung von überschüssig erzeugter Energie. Denn nicht immer wird Wärme auch dann gebraucht, wenn sie produziert wird: stattdessen verbrauchen wir üblicherweise zu bestimmten Zeiten, wie in den Morgen- und Abendstunden, mehr Energie, während tagsüber oder nachts weniger Energie gebraucht wird. Somit entstehen Differenzen zwischen dem tatsächlichen Verbrauch und der erzeugten Wärme, wodurch die Effizienz der Heizanlage sinkt. Pufferspeicher ermöglichen es, die Wärmeerzeugung zeitlich vom tatsächlichen Verbrauch zu entkoppeln. Dies ist besonders bei Photovoltaikanlagen nützlich, da diese in den Spitzenverbrauchszeiten am Morgen und Abend deutlich weniger Energie produzieren als in den Mittagsstunden, wo üblicherweise weniger Energie gebraucht wird.

Pufferspeicher bestehen zumeist aus Stahl und werden zwischen dem Wärmeerzeuger (Wärmepumpe etc.) und dem Wärmeverbraucher (Heizkörper, Fußbodenheizung etc.) installiert. Da Wärme bei den meisten Heizungen mittels erhitzten Wassers übertragen wird, sind Pufferspeicher ebenso mit Wasser befüllt. Der Wärmeerzeuger erhitzt während des Betriebs Wasser und leitet dieses in den Pufferspeicher. Gleichzeitig gibt der Wärmeverbraucher kaltes Wasser an Pufferspeicher ab, welches sich durch die Zugabe des erhitzten Wassers ebenso erwärmt. Aufgrund der unterschiedlichen Dichte von Wasser bei verschiedenen Temperaturen, befindet sich warmes Wasser im oberen Bereich des Pufferspeichers und kaltes im unteren Bereich. Bei Bedarf gibt der Pufferspeicher dieses erhitzte und zwischengespeicherte Heizwasser an die Heizung ab, wodurch Wärme bezogen werden kann, ohne dass sich der Wärmeerzeuger einschaltet. Somit steht die Energie rund um die Uhr zur Verfügung, während gleichzeitig die Betriebskosten gesenkt und der Wirkungsgrad des Heizsystems erhöht wird.

Pufferspeicher sind in verschiedenen Varianten erhältlich.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Wasserspeichern wird bei Schichtladespeichern das warme und kalte Wasser nicht gleichmäßig vermischt. Stattdessen wird im Pufferspeicher ein Temperaturschichtsystem aufrechterhalten, sodass jederzeit heißes Wasser aus dem oberen Teil entnommen werden kann. Pufferspeicher sind außerdem auch mit integrierter Trinkwassererwärmung erhältlich und werden üblicherweise als Kombispeicher bezeichnet. Damit das länger gespeicherte Heizwasser und das frische Trinkwasser nicht vermischen, haben Kombispeicher üblicherweise zwei Wasserkreisläufe. Die Größe von Pufferspeichern liegt bei einem Privathaushalt üblicherweise zwischen 35 bis 75 Litern pro kW. Die benötigte Größe kann jedoch je nach Wärmebedarf und Nutzungsverhalten variieren.

Unter dem SCOP (seasonal coefficient of performance) versteht man die Leistungszahl einer Wärmepumpe, welche die Energieeffizienz angibt. Der SCOP steht für das Verhältnis von erzeugter Wärmeleistung zu der Menge an eingesetztem Strom. Im Gegensatz zum COP (coefficient of performance), welcher eine reine Momentaufnahme darstellt, wird der SCOP unter diversen Annahmen, wie beispielsweise Temperatur oder Betriebsdauer, über eine gewisse Periode hinweg errechnet. Der SCOP ermittelt die JAZ einer Wärmepumpe innerhalb verschiedener Betriebszustände (Außentemperaturen 12°C, 7°C, 2°C und -7°C).

Als Solare Wärmepumpe oder Solar-Wärmepumpe wird grundsätzlich eine Wärmepumpe bezeichnet, die mit einer Solaranlage kombiniert wird:

• Solarkollektoren unterstützen die Wärmepumpe durch Einspeisung in den Solarspeicher (direkte Einbindung). Mit der Wärmepumpe wird so auch bei niedrigen Einstrahlungswerten, z.B. im Winter, ein ausreichend hohes Temperaturniveau bereitgestellt.
• Solarwärme kann dazu genutzt werden, die Wärmequelle der Wärmepumpe vollständig zu ersetzen oder zu unterstützen. Dies kann z. B. über einen Eisspeicher passieren oder die Solarwärme wird genutzt, um das Erdreich um einen Erdwärmetauscher schneller zu regenerieren.
• Stromversorgung der Wärmepumpe durch eine eigene Photovoltaikanlage. Die Wärmepumpe dient dabei zur Steigerung des Eigenverbrauchs von Solarstrom.
• Durch PVT-Kollektoren kann Solarstrom und thermische Energie für die Wärmepumpe gewonnen werden.

Eine Solarpumpe ist Bestandteil einer Solarthermieanlage. Sie bewegt Solarflüssigkeit und transportiert sie zum Solarspeicher. Solarpumpen besitzen einen elektrisch betriebenen Motor, der ein Schaufelrad antreibt, das die Solarflüssigkeit umwälzt, weswegen sie auch Solarumwälzpumpen genannt werden. Der Solarpumpenmotor ist durch ein Spaltrohr vor Eindringen der Solarflüssigkeit und durch eine Anbringung beim kühleren Rücklauf des Solarkollektors vor Überhitzung geschützt.

Wird die festgelegte Temperatur zwischen Solarkollektor und Solarpufferspeicher unterschritten, schaltet ein Solarregler sie ein. Der Solarregler bestimmt bei modernen Solarpumpen auch, wie viel Volumen der Solarflüssigkeit umgewälzt und zum Pufferspeicher transportiert werden muss. Zur Brauchwasserbereitung gibt es besondere Solarpumpen, die durch ständige Umwälzung innerhalb des Frischwasserkreislaufes einer Legionellenbildung vorbeugen. Der für den Betrieb benötigte Strom ist dabei im Vergleich zu normalen Umwälzpumpen sehr gering und kann durch eine Photovoltaikanlage erzeugt werden. Der Einsatz von Solarpumpen wird staatlich gefördert.

Solarflüssigkeit ist ein Trägermedium aus einem Wasser-Propylenglykol-Gemisch im Solarkreislauf einer Solarthermieanlage. Solarflüssigkeit strömt durch Sonnenenergie aufgeheizt durch die Solarkollektoren zum Wärmespeicher, wo Wärmetauscher die Energie an Heiz- und Brauchwasser übertragen. Die abgekühlte Solarflüssigkeit strömt zurück in die Solarkollektoren und heizt sich erneut auf.

Solarflüssigkeit muss eine gute Fließeigenschaft aufweisen und Minusgraden wie auch hohen Temperaturen standhalten. Um dies zu gewährleisten, hat sich als Solarflüssigkeit ein Wasser-Glykol-Gemisch mit einem Mischungsverhältnis von rund 50 Prozent durchgesetzt, manchmal noch ergänzt durch Korrosionsschutzmittel. Ein Auffangbehälter nimmt Solarflüssigkeitsdampf auf, um die Solarthermieanlage zu schützen, wenn sich durch extrem hohe Temperaturen der Druck zu sehr aufbaut. Bei einigen Solarthermieanlagen wird die Solarflüssigkeit auch automatisch bei extremen Minusgraden abgelassen. Jährliche Kontrollen der Solarflüssigkeit sichern Funktion und Protektion. Wird die Solarflüssigkeit trüb, ist es Zeit für einen Austausch, was in der Regel nach etwa fünf Jahren der Fall ist.

Ein Solarkollektor ist für die Solarthermie zur Wärmeerzeugung das, was das Solarmodul bei der Photovoltaikanlage zur Stromgewinnung ist. Die erzeugte Wärme wird für die Warmwasserbereitung, zum Heizen oder als Unterstützung eines anderen Heizsystems genutzt.

Solarspeicher garantieren die sichere Versorgung des Eigenheims mit Heizkraft und Warmwasser zu jeder Zeit. Die Funktion von Solarspeichern ist es, bereits erzeugte Energie abzuspeichern, bis die Energie für die Heizung oder zur Warmwasserbereitung benötigt wird. Dies ist wichtig, da die Energieproduktion von Solaranlagen an die Sonne gebunden ist, während Warmwasser und Wärme auch abends oder nachts benötigt wird. Am besten eignen sich dafür Pufferspeicher.

Solarstrom ist die umgangssprachliche Bezeichnung für Strom, der durch Photovoltaikanlagen (PV) gewonnen wird. Dabei wird die natürliche Sonnenenergie als Energiequelle genutzt und durch die Photovoltaik-Technik in Strom umgewandelt. Solarzellen bestehen aus Silizium. Die Sonnenstrahlen treffen auf die Solarzellen in den Modulen – Gleichstrom entsteht. Die positiv und negativ geladenen Atome in der Oberschicht reagieren auf die Sonneneinstrahlung und wandern innerhalb der Solarzellenschichten von der einen in die andere Schicht.

Da sowohl im Hausstromnetz Wechselstrom fließt, wandelt ein Wechselrichter anschließend den Gleichstrom in Wechselstrom um. Die in der Solarthermieanlage erzeugte Solarenenergie kann nun entweder direkt durch Haushaltsgeräte oder andere Verbraucher genutzt, mit einem Stromspeicher für die spätere Nutzung gespeichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeichert werden, obwohl das Gebot der Stunde nicht mehr vorrangig einspeisen, sondern Eigenverbrauchsoptimierung heißt. Solarstrom wird wie auch andere erneuerbare Energien staatlich gefördert.

Solarthermie bezeichnet die Umwandlung der Sonnenenergie in thermische Energie, welche zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung verwendet werden kann. Solarthermie sollte nicht mit dem Begriff Photovoltaik verwechselt werden, da dieser die Stromerzeugung durch Sonnenenergie bezeichnet.

Die Umwandlung von Sonnenenergie zu nutzbarer Energie erfolgt mithilfe von Solarkollektoren, bei denen die Solarwärme über einen Kreislauf von Kollektor zum Wärmespeicher befördert wird. Um mögliche Energiemängel auszugleichen, werden Solaranlagen üblicherweise mit einer zweiten konventionellen Heizanlage kombiniert, welche das von der Sonnenenergie bereits erhitzte Wasser auf die gewünschte Temperatur bringt.

Beschreibt die elektrische Leistung der betreffenden Anlage unter standardisierten Testbedingungen, sogenannten Standard-Testbedingungen (engl. Standard Test Conditions). Zum Beschreiben der Fähigkeit einer Photovoltaik-Anlage, Lichtenergie der Sonne in elektrische Energie (Strom) umzuwandeln, sowie ihre Leistung messbar und damit mit der anderer Anlagen vergleichbar zu machen, bedient man sich häufig der Maßeinheit WattPeak und ihren Vielfachen KilowattPeak (1 kWP = 1.000 WP), MegawattPeak und GigawattPeak.

Kilowatt-Peak = kWp beziffert die Höchstleistung einer Solarstromanlage. Das englische Wort „peak“ bedeutet „Spitze“, gemeint ist also die
elektrische Spitzenleistung der Anlage.

1000 Watt Nennleistung wird in der Branche auch als ein Kilowattpeak bezeichnet. 1 Kilowattpeak entspricht 4 bis 6 Modulen, die zusammen eine Dachfläche von 8 bis 10 Quadratmeter einnehmen. In einem durchschnittlichen Jahr werden pro kWp etwa 900 bis 1.000 kWh (=Kilowattstunden) an Strom erzeugt.

Das heißt, dass eine Anlage mit einem Wert von 1 kWp im Jahr etwa 1.000 kWh Strom erzeugen kann.

Private Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern haben meist eine Leistung zwischen 7 und 15 kWp und bestehen somit aus etwa 17-50 Photovoltaikmodulen. Der typische Anlagenertrag einer PV-Anlage auf dem Eigenheim liegt daher zwischen 7.000 und 15.000 kWh pro Jahr. Die Größe von einem PV-Modul beträgt ca. 1700 mm x 1000 mm. Meistens kommen Module mit 60 Silizium-Zellen zum Einsatz. Der Flächeninhalt beträgt demzufolge 1,7 Quadratmeter.

Leerlaufspannung; ist die maximale Spannung in einem elektrischen Stromkreis, die entsteht, wenn der Strom (I) gleich Null ist.

Unter Vorlauftemperatur versteht man die Temperatur, die das Heizungswasser beim Austritt aus dem Kessel hat; analog dazu gibt es auch die Rücklauftemperatur; das ist die Temperatur, die das Heizwasser nach dem Durchfluss durch das Heizungssystem bei der Rückkehr in den Kessel hat.

Die optimale Vorlauftemperatur wird über die sogenannte Heizkurve eingestellt. Hier wird festgelegt, wie hoch die Vorlauftemperatur sein soll und wie sie sich im Verhältnis zur Außentemperatur verändern soll. Bei der Einstellung der Heizkurve sollten Sie einen Fachmann zu Rate ziehen.

Zur Feststellung der tatsächlichen Jahresarbeitszahl wird ein Wärmemengenzähler installiert, der die gesamte bereitgestellte Wärmemenge der Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser misst.

Neben den Solarmodulen ist der Wechselrichter, auch Inverter genannt, ein zentraler Bestandteil der Photovoltaik-Anlage. Photovoltaikmodule erzeugen immer Gleichstrom, wobei die meisten elektrischen Verbraucher jedoch Wechselstrom benötigen. Der Wechselrichter übernimmt die Aufgabe, den selbst produzierten Strom nutzbar zu machen.

Gute Wechselrichter stellen sicher, dass der Gesamtwirkungsgrad der Anlage so hoch wie möglich ist. Die Art des benötigten Wechselrichters, 1-phasig oder 3-phasig, hängt von der Größe und Leistung der Photovoltaik-Anlage ab. Wechselrichter, die nahe an den Solarmodulen installiert werden, minimieren Leistungsverluste.

Der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis zwischen nutzbarer und eingesetzter Energie an. Je mehr von der eingesetzten Energie genutzt werden kann, desto besser. Der Wirkungsgrad von Solarthermie beschreibt also das Verhältnis zwischen der Einstrahlungsleistung der Sonne und der Leistung, die eine thermische Solaranlage daraus erzeugt und wird in Prozent angegeben. Der Wirkungsgrad ist der Anteil (n) der abgegebenen Energie (Pab) zur zugeführten Energie (Pzu):

n (Eta) = Pab/Pzu

Da ein Energiewandler nicht mehr Energie umwandeln kann, als ihm zuvor zugeführt wurde, kann der Wirkungsgrad niemals größer sein als 1 oder – in anderer Schreibweise – 100 %. Der maximale Wirkungsgrad wird erreicht, wenn der Absorber und die Umgebung die gleiche Temperatur haben. Solarthermie-Anlagen erreichen mittlerweile einen Wirkungsgrad von rund 50 Prozent. Das heißt, dass sie etwa die Hälfte der einstrahlenden Energie in nutzbare Wärme umwandeln können.

Die Kennziffer des Wirkungsgrads kann sich auf gesamte Anlagen, aber auch auf einzelne Komponenten beziehen. Daher ist es wichtig, sich genau darüber zu informieren, welche Werte welcher Bauteile oder Komponenten miteinander in Bezug gesetzt worden sind, um den Wirkungsgrad zu errechnen. Oftmals ist in der Fachliteratur vom Systemwirkungsgrad die Rede, wenn die komplette Anlage mitsamt allen Einzelteilen gemeint ist.