Dachpfanne erzeugt Strom und Wärme gleichzeitig

Will man Sonnenenergie nutzen, musste man sich bisher entscheiden: Photovoltaik zur Stromerzeugung oder Solarthermie für die Wärmeproduktion? Eine Erfindung verbindet nun beides in einem Dachziegel.

Die Kraft der Sonne kann auf vielfältige Weise genutzt werden. "Die verschiedenen direkten Nutzungsmöglichkeiten der Solarstrahlung bestehen in der passiven Nutzung der Sonnenenergie durch sonnenausgerichtetes Bauen und Gestalten von Gebäuden ("Solararchitektur"), Solarthermische Bereitstellung von Wärme (Solarkollektor), Solarthermische Stromerzeugung (solarthermisches Kraftwerk), Photovoltaik (Bereitstellung von Strom durch direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie: Solarzelle, photovoltaisches Kraftwerk)", beschreiben dies die Springer Vieweg-Autoren Gerhard Reich und Marcus Reppich auf Seite 63 ihres Buchkapitels Nutzung der Solarstrahlung.

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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Nutzung der Solarstrahlung

Die Sonne stellt den Zentralkörper unseres Planetensystems dar. Sie besteht zu etwa 75 % aus Wasserstoff, zu 23 % aus Helium und nur zu ca. 2 % aus schwereren Elementen. Ihr Alter wird auf etwa 4,57 Milliarden Jahre geschätzt. Tab. 3.1 enthält einige wichtige Daten von Sonne und Erde.

Diese Nutzungsvarianten werden bisher technologisch und räumlich getrennt. Eine Erfindung verbindet nun Photovoltaik und Solarthermie – und integriert die neue Kombination in eine Dachpfanne.

Installation beim Dachdecken

Bisherige Systeme ständern PV- oder solarthermische Anlagen auf oder integrieren sie direkt im Dach. Das hat mehrere Nachteile: Mehrkosten durch zusätzliche Montage, unvollständige Nutzung der Dachfläche oder ein schlicht und ergreifend wenig attraktives Erscheinungsbild.

Das drei Jahre alte Kölner Startup Paxos steckt beide Technologien in eine Dachpfanne, mit der Dächer komplett eingedeckt werden können – wie bei einer ganz normalen Dachdeckerarbeit. Eine Verstärkung der Unterkonstruktion ist nicht nötig, da die Dachpfannen vom Gewicht her "normalen" Dachziegeln entsprechen.

Diese Solardachpfannen haben letztlich die gleichen Abmessungen und das gleiche Gewicht wie vergleichbare Dachpfannen aus Ton. Sie sind jedoch erheblich stabiler, langlebiger, besser begehbar und sturmsicherer. Montiert werden sie mit einem Klicksystem, das sowohl die Komponenten für PV als auch Solarthermie miteinander funktionssicher verbindet.

Leistungsstark

Es muss aber darauf geachtet werden, dass das Dachsystem die Zu- und Ableitung des Fluids bei Solarthermie und des Stroms bei Photovoltaik ermöglicht. Eine Dachpfanne enthält für die PV vier Wafer mit je 4,1 Watt peak sowie einen Absorber mit Wärmetauscher mit etwa 30 Watt peak. Auf der Dachseite eines Satteldaches mit zwölf Metern und gestreckter Höhe von 7,2 Metern könnten insgesamt 800 Solarpfannen untergebracht werden. Daraus ergibt sich eine elektrische Leistung von 13,12 kW peak und eine thermische Leistung von 24 kW peak. Damit könnten gleich mehrere Häuser in der Umgebung mitversorgt werden – entsprechende Speicher vorausgesetzt.

Das System hat inzwischen auch den Energiekonzern Rheinenergie überzeugt. Er übernahm Anfang des Jahres den Vertrieb, entwickelt es weiter und will es in einem Musterprojekt einsetzen. Danach soll die Zulassung als Bauprodukt erfolgen.

Dabei helfen solche Lösungen nicht nur bei der Energiegewinnung, sondern auch beim Schutz des Bauwerkes, das sie bedecken. "Ist die Dacheindeckung zudem aus einem Material mit einem hohen Absorptionsgrad (z.B. Bitumenbahn schwarz) ausgeführt, werden bei längerer Sonneneinstrahlung Oberflächentemperaturen von bis zu 70 bis 80 °C auf der Dachhaut erreicht und die Wärme wird dabei in einem nicht unerheblichen Anteil in den Dachaufbau abgeleitet. Der Wärmeeintrag in den Dachaufbau kann in Abhängigkeit von der Deckenspannweite eine erhebliche Wärmedehnung des Bauteils verursachen", so Springer Vieweg-Autor Hardy Dinse auf Seite 56 des Buchkapitels Sanierung von Fassaden.