Kühlen mit Solarstrom
Warum sich Photovoltaik und Klimaanlage bestens ergänzen
Die Sommer in Deutschland werden tendenziell immer wärmer, und mit jedem Hitzetag wächst der Wunsch nach angenehmer Kühlung. Eine Klimaanlage benötigt jedoch viel Energie – das ist nicht immer gut für die Umwelt und die Stromrechnung. Die Lösung: eine Solaranlage auf dem Dach. Sie liefert an sonnigen Sommertagen reichlich CO₂-freien und kostenlosen Strom. Gleichzeitig erhöht der Betrieb der Klimaanlage die Eigenverbrauchsquote und damit die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage. Eine echte Win-win-Kombination.
Welche Vorteile hat der Betrieb einer Klimaanlage mit Solarstrom?
Die Vorteile einer mit Sonnenenergie betriebenen Klimaanlage liegen eigentlich auf der Hand: An heißen Sommertagen, wenn die Sonne am intensivsten scheint, ist der Bedarf an Kühlung am größten – und genau dann produziert eine Photovoltaikanlage am meisten Strom. Die für den Betrieb von Klimageräten benötigte Energie kann daher größtenteils auf dem eigenen Dach erzeugt werden. Dadurch steigen der Eigenverbrauch von Solarstrom und die Effizienz der PV-Anlage, die Stromkosten sinken, CO2-Emissionen werden reduziert und das öffentliche Netz wird entlastet.
Was ist, wenn ich meine Wohnräume auch nachts kühlen möchte?
In Deutschland gibt es immer öfter sogenannte Tropennächte, in denen es nicht kühler wird als 20 °C. Möglicherweise möchten Sie Ihre Klimaanlage dann auch nach Sonnenuntergang nutzen. Sofern Ihre PV-Anlage ausreichend dimensioniert ist und über einen Batteriespeicher verfügt, muss das aber kein Problem sein. Denn an langen Sommertagen generieren die Module einer durchschnittlich bemessenen Solaranlage meist genügend Strom, um tagsüber die Klimaanlage zu betreiben und gleichzeitig den Stromspeicher für den Nachtbetrieb zu laden – jedoch abhängig davon, wofür sonst noch Energie benötigt wird. Falls zum Beispiel auch ein E-Auto aufgeladen wird, könnte es selbst mit einem Batteriespeicher knapp werden.
Tipp: Ein smartes Energiemanagement-System lässt sich so programmieren, dass Klimageräte nur dann laufen, wenn ausreichend Sonnenstrom produziert wird oder im Batteriespeicher gespeichert ist.
Welche Arten von Klimaanlagen gibt es?
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Verdunstungskühlern, Monoblock-Klimageräten und Split-Klimaanlagen. Darüber hinaus können auch Wärmepumpen zur Kühlung von Wohnräumen genutzt werden. Je nach Einsatzbereich, gewünschtem Effekt und verfügbarem Budget kann jeder Gerätetyp bzw. jede Art von Anlage eine sinnvolle Option sein.
Verdunstungskühler, auch Luftkühler oder Air Cooler genannt, sind im Prinzip Ventilatoren mit integriertem Wassertank. Ihre kühlende Wirkung wird ausschließlich durch die Bewegung von Luft und die Verdunstung von Wasser erzeugt, daher ist sie relativ begrenzt. Bessere Geräte erreichen eine Kühlung von maximal 3 Grad direkt am Auslass. In einem Abstand von einem Meter ist es nur noch zwischen 0,5 und 1,5 Grad kühler , und noch weiter weg ist kaum ein Temperaturunterschied messbar. Ein Vorteil sind die geringen Anschaffungskosten. Einige Geräte sind bereits für unter 100 Euro erhältlich.
Monoblock-Klimageräte arbeiten im Gegensatz zu Luftkühlern mit einem Kühlmittel und einem Kompressor – ähnlich wie ein Kühlschrank. Die mobilen Geräte werden an eine Steckdose angeschlossen und in der Nähe eines Fensters oder einer Balkontür aufgestellt. Da beim Kühlvorgang warme Abluft entsteht, muss diese über einen Schlauch nach draußen geführt werden. Empfehlenswert sind passende Fensterabdichtungen, damit möglichst wenig warme Außenluft zurück in den Raum strömt. Mit leistungsfähigen Monoblock-Geräten lassen sich einzelne Räume deutlich herunterkühlen. Sie können ohne Fachkenntnisse angeschlossen werden und sind daher flexibel einsetzbar. Bezüglich Geräuschpegel, Stromverbrauch und Optik sind sie Split-Klimaanlagen jedoch unterlegen.
Split-Klimaanlagen bestehen aus mehreren stationär eingebauten Komponenten: einem Außengerät und einem oder mehreren Innengeräten. Die wandmontierten Innengeräte beinhalten nur einen Wärmetauscher und ein Gebläse. Der geräuschintensive Kompressor und die Kältemittelpumpe befinden sich dagegen in einer separaten Einheit, die außerhalb des Gebäudes positioniert ist. Diese Aufgabenteilung macht das System leiser und in der Regel auch effizienter als Monoblockgeräte. Allerdings ist auch eine höhere Investition notwendig – schon allein deshalb, weil die Installation von einem zertifizierten Fachbetrieb durchgeführt werden muss (EU-Verordnung 517/2014). Die meisten Split-Anlagen können nicht nur kühlen, sondern im Umkehrbetrieb auch heizen und so ganzjährig für angenehme Temperaturen sorgen (im Winter allerdings weniger effizient als andere Heiztechnologien).
Wärmepumpen funktionieren nach dem gleichen Grundprinzip wie Klimaanlagen und können daher im Umkehrbetrieb auch zur Kühlung genutzt werden. Dabei unterscheidet man zwischen passivem und aktivem Kühlen. Die passive Kühlfunktion kann nur bei Erd- und Grundwasser-Wärmepumpen realisiert werden. Dagegen ist das aktive Kühlen mit jeder Wärmepumpe möglich, und die Kosten für zusätzliche Technik sind relativ moderat. Zudem arbeiten viele Wärmepumpen energieeffizienter als die meisten Klimaanlagen. Eine solarbetriebene Wärmepumpen-Lösung kann daher auch im Sommer sehr attraktiv sein. Lesen Sie hier mehr zu Kühlungsmöglichkeiten mit Wärmepumpen.
Inverter-Geräte sind Monoblock-Geräte, Split-Anlagen oder Wärmepumpen, die mit der sogenannten Inverter-Technologie arbeiten. Statt sich im Wechsel vollständig ein- oder auszuschalten (wie einfachere Geräte), regeln sie ihre Leistung stufenlos – angepasst an die aktuelle Raumtemperatur. Dadurch kühlen sie die Räume gleichmäßiger und benötigen weniger Strom.
Was ist eine „Solar-Klimaanlage“?
Der Begriff beschreibt keinen einheitlichen Gerätetyp. Er ist lediglich eine umgangssprachliche Bezeichnung für Klimaanlagen, die vollständig oder teilweise mit Solarenergie betrieben werden. Ein Kühlsystem wird also automatisch zur „Solar-Klimaanlage“, sobald es mit Strom vom eigenen Dach gespeist wird. Eine Sonderform ist die Kombination von Solarthermie und Klimaanlage, bei der Sonnenwärme statt Photovoltaik als Energiequelle für die Kälteerzeugung dient.
Welche Kälteleistung muss eine Klimaanlage liefern, um einen Raum ausreichend zu kühlen?
Ein wesentlicher Faktor für die Bestimmung der passenden Klimaanlagenleistung ist die Größe der zu kühlenden Räume. Darüber hinaus sollten auch der Dämmzustand des Gebäudes und die Ausrichtung der Fensterflächen berücksichtigt werden. Wenn zum Beispiel größere Fenster über Stunden hinweg direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, wird die Klimaanlage entsprechend mehr leisten müssen als in einem gut gedämmten Raum mit Fenstern nach Norden.
Eine Faustregel besagt, dass – je nach Dämmung, Fensterposition und Raumhöhe – etwa 60 bis 100 Watt Leistung pro Quadratmeter Wohnfläche benötigt werden. Für ein einzelnes, 25 m2 großes Zimmer wäre also ein Gerät mit ca. 1,5 bis 2,5 Kilowatt (kW) ausreichend – und viel mehr sollte es auch nicht sein. Denn zu viel Kälteleistung kann dazu führen, dass der Raum zwar sehr schnell heruntergekühlt wird, die Luftfeuchtigkeit jedoch kaum sinkt. Das Ergebnis wäre eine Raumklima, das sich klamm und unbehaglich anfühlt.
Was bedeutet die Leistungsangabe BTU/h?
Bei einigen Klimaanlagen wird die Kälteleistung nicht in Kilowatt, sondern in BTU/h angegeben. Diese Abkürzung steht für „British Thermal Units per hour“ und bezeichnet die Energiemenge, die benötigt wird, um 1 britisches Pound (453,6 g) Wasser um 1 Grad Fahrenheit zu erwärmen. Falls ein Hersteller oder Händler nur den BTU/h-Wert eines Geräts ausweist, sind dies die Formeln zur Umrechnung in Watt bzw. Kilowatt:
BTU/h x 0,293 = Watt (W)
BTU/h x 0,000293 = Kilowatt (kW)
Kann mir der Stromverbrauch der Klimaanlage egal sein, wenn ich eine PV-Anlage habe?
Ganz klar: nein. Die verfügbare PV-Leistung ist auch in der Sommerzeit nicht unbegrenzt und schwankt je nach Wetter, Tageszeit und weiterem Stromverbrauch im Haushalt. Eine ineffiziente oder überdimensionierte Klimaanlage erhöht den Eigenverbrauch unnötig, sodass mögliche Einspeisevergütungen nicht realisiert werden können oder im Zweifel sogar Netzstrom bezogen werden muss. Je effizienter die Klimaanlage arbeitet, desto besser lässt sie sich mit Solarstrom betreiben – kostengünstig und umweltfreundlich.
Fazit
Solar- und Klimaanlage ergänzen sich besonders gut, da der höchste Kühlbedarf meist genau dann entsteht, wenn auch am meisten Strom produziert wird. Ob mobile Klimaanlage oder Split-System – in Kombination mit einer PV-Anlage wird Raumkühlung nicht nur komfortabler, sondern auch wirtschaftlicher und umweltfreundlicher. Auch Wärmepumpen können zur Kühlung von Wohnräumen genutzt werden – was sie zu einer attraktiven Lösung für alle Jahreszeiten macht. Idealerweise sollte die Kühlung von Wohnräumen als Teil eines ganzheitlichen Energiekonzepts geplant werden.
