Nachhaltig mit Edelstahl Rostfrei
Solarenergie selbst nutzen und speichern
Düsseldorf (ABZ). – Für Eigenheimbesitzer sind PV-Anlagen seit dem Jahresbeginn 2023 attraktiv: Der Wegfall der Umsatzsteuer auf Anschaffung und Installation lässt einen wahren Boom für diesen Anlagentyp erwarten.
Aber auch Industrie und Gewebe setzen verstärkt auf die Kraft der Sonne, um Energiekosten zu senken. Dank seiner spezifischen Eigenschaften zählt deshalb Edelstahl Rostfrei trotz des höheren Materialpreises zu den gefragten Werkstoffen für die Bauteile einer Solaranlage.
In Deutschland betrug im Jahr 2022 der Anteil aller erneuerbaren Energien an der Nettostromerzeugung 48,3 % (Quelle: Bundesnetzagentur). Besonders deutlich stieg die Ausbeute bei Windenergie und Photovoltaik. Photovoltaik verzeichnete sogar mit einer Steigerung um 19 % den höchsten Anstieg seit 2013. PV-Anlagen speisten 55,3 Terawattstunden (TWh) ins öffentliche Netz ein und stellten damit 11,4 % des 2022 aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms.
Die durch den Krieg in der Ukraine ausgelöste Energiekrise und damit einhergehenden Strompreiserhöhungen waren für Privatleute, Industrie und Gewerbe zusätzliche Treiber, über die Anschaffung einer Solaranlage nachzudenken.
Auf deutschen Dächern übernehmen zunehmend PV-Anlagen die Vorherrschaft: Gesunkene Anschaffungskosten und immer leistungsfähigere Solarmodule erschließen vielfältige Nutzungsoptionen. Sie wandeln das Sonnenlicht in Strom um, der das Haus nicht nur heizen oder kühlen, sondern auch zur Warmwasserbereitung via Heizstab, Luft-Wasser-Wärmepumpe oder Durchlauferhitzer genutzt werden kann. Hybride PV-Anlagen produzieren sogar Strom und Warmwasser gleichzeitig.
Größe, Auslegung und Art einer PV-Anlage sind abhängig von den örtlichen Gegebenheiten, Anforderungen und Strombedarf. Entsprechend groß ist das Angebot an maßgeschneiderten Lösungen für Dach, Fassade, Balkon, Terrassenabdeckung und Carport. Speziallösungen für Wohnmobil oder Boot runden die Systemvielfalt ab. Jede PV-Anlage wird passend zu Dachgröße, -form, -eindeckung und -tragkraft individuell ausgelegt.
So ist bei einem Schrägdach die Ausrichtung der Anlage entscheidend und eine Neigung von 30° gilt als optimal. Für Flachdächer kommt eine Unterkonstruktion zum Einsatz, die jede beliebige Neigung und Ausrichtung erlaubt. Unterschiedliche Arten von PV-Modulen mit Dickschicht- oder Dünnschichtzellen lassen keinen Wunsch nach Leistung, Robustheit, Gewicht, Homogenität der Optik oder Farbe offen.
Auch bei Metalldächern aus Edelstahl Rostfrei sind diese auf flexible Unterlagen aus dünnen, nichtrostenden Stahlblechen der Güten 1.4510 oder 1.4401 aufgedampften Solarzellen eine Lösung. Aufgrund der günstigen Herstellungskosten finden die wartungsarmen Zellen aus amorphem Silizium am häufigsten Einsatz in kommerziellen, großflächigen Solarparks.
Vor dem Hintergrund einer erwarteten Haltbarkeit von 30 Jahren und mehr sind auch die Anforderungen an die Metallkomponenten der Solarpaneelen hoch. Weit verbreitet sind Schienen und Halterungen aus Aluminium. Ihre relativ geringe Zugfestigkeit macht sie eher für geringe Windlasten empfehlenswert. Für eine höhere Korrosionsfestigkeit benötigen sie zudem eine Oberflächenbehandlung. Rahmenprofile aus Edelstahl Rostfrei gewährleisten durch Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch bei anspruchsvollen Umgebungsbedingungen die geforderte Robustheit und Haltbarkeit. Die guten Umform-, Verarbeitungs- und Schweißeigenschaften sprechen überdies für den Einsatz nichtrostender Stähle für Rahmen und Tragstrukturen. Auch zur Montage der Kollektoren gelten witterungsbeständige, mehrfach verstellbare Dachhaken aus Edelstahl der Güte 1.4016 als erste Wahl. Gleiches gilt für Wechselrichter mit einem Edelstahlgehäuse: Sie wandeln den als Gleichstrom gewonnenen Solarstrom in nutzbaren Wechselstrom um.
Die Speicherung von nicht sofort genutzter oder überschüssiger Solarwärme steigert die Effizienz einer PV-Anlage. So lässt sich der Strom aus der Photovoltaikanlage auch dann nutzen, wenn die Sonne nicht scheint. Bereits heute wird jede zweite PV-Anlage mit einem Stromspeicher installiert. So kann nicht direkt verbrauchter, überschüssiger Strom zwischengelagert und in sonnenarmen Stunden genutzt werden. Als Faustregel für einen durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalt wird eine nutzbare Speicherkapazität von 4 bis 6 kWh angesetzt. Im privaten Bereich gewinnen deshalb Batteriespeicher auf Basis von Lithium-Ionen-Zellen zunehmend an Bedeutung.
In kommerziellen Solarkraftwerken – Parabolrinnen-Anlagen oder Solartürme – sind Flüssigsalzspeicher aus nichtrostendem Stahl mit Durchmessern von bis zu 50 m gängige Praxis. Parabolrinnen-Kraftwerke bündeln mit trogförmigen Spiegeln das einfallende Sonnenlicht auf ein von Thermo-Öl durchströmtes Absorberrohr in ihrer Brennlinie. Die in dem Rohr aus hochwarmfestem Edelstahl der Güten 1.4959 oder 1.4541 konzentrierte Sonnenenergie wird in Wärme umgewandelt und in Flüssigsalztanks gespeichert. In sogenannten Concentrated Solar Power (CSP)-Solarturmkraftwerken ist Flüssigsalz wärmetransportierendes Arbeitsmedium und Speichermedium zugleich. CSP-Solartürme sind von einem großen Feld an Spiegeln (Heliostaten) umgeben, die dem Sonnenstand automatisch nachgeführt werden. Diese Spiegel reflektieren das Sonnenlicht auf einen zentralen Receiver oben im Turm, der von Flüssigsalz durchströmt wird. Für Tragstrukturen und hochfeste, diebstahlhemmende Sicherungsschrauben ist Edelstahl Rostfrei der Güten 1.4301 oder 1.4303 bewährter Standard, der seine Leistungsfähigkeit auch bei Trägersystemen für Freiflächenanlagen seit Jahren unter Beweis stellt.
Die zur Speicherung des Flüssigsalzes eingesetzten Heißtanks sind in beiden Solarkraftwerkstypen sehr hohen thermischen, mechanischen und korrosiven Belastungen ausgesetzt. Gefertigt aus Edelstahl der Güte 1.4961 in 60 mm Blechdicke gewährleisten sie zuverlässig die gebotene Prozesssicherheit.
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