Ein Leitfaden für den Bau Ihres solarbetriebenen Hauses

Moderne Technologie macht es kostengünstig und sinnvoll, ein zu 100 % solarbetriebenes Haus zu bauen, ohne Stromrechnungen und mit minimalem CO2-Fußabdruck.

Bei Gecko Solar Energy haben wir Tausenden von Hausbesitzern geholfen, ihren Traum von einem solarbetriebenen Haus zu verwirklichen, egal ob wir direkt mit Ihnen oder mit Ihrem Bauherrn oder Architekten zusammenarbeiten.

Dieser Leitfaden richtet sich an diejenigen, die gerade dabei sind, ein neues Haus zu bauen, obwohl viele der Konzepte auch für bestehende Häuser gelten.

Die Möglichkeit, ein neues Haus zu bauen, besteht darin, dass Sie es von Grund auf neu machen können. Während Sie in einem bestehenden Haus so viel wie möglich mit den Entscheidungen der Vorbesitzer tun müssen, können Sie in einem neuen Haus Designentscheidungen treffen, die Ihnen Geld sparen und gleichzeitig ermöglichen, dass Ihr Zuhause sauberer und ökologischer wird.

1 – Solarenergie macht Sinn in Mexiko

Die Mexikanische Republik gilt laut dem Europäischen Verband für PV-Solarenergie aufgrund ihrer hohen Sonneneinstrahlung (5,2 kWh / m2) als eines der Länder mit der größten Zukunft im Bereich der Photovoltaik-Solarenergie. Mexiko ist in der überwiegenden Mehrheit seines Territoriums einer hohen Sonneneinstrahlung ausgesetzt.

• Solarmodule sind seit 2004 um 75 % im Preis gesunken. Diese geringeren Kosten bedeuten, dass die Gesamtkosten für Strom aus Solarenergie im Laufe der Lebensdauer Ihres Hauses weitaus günstiger sind als für Strom aus dem Netz.

• Solarstrom kann zum Heizen und Kühlen Ihres Hauses verwendet werden. Es ist zwar großartig, Geld bei Ihrer Stromrechnung zu sparen, aber Solarenergie wird wirklich zu einer wertvollen Investition, wenn sie zum Antrieb von Heiz- und Kühlgeräten wie modernen Kaltklima-Wärmepumpen und Wärmepumpen-Warmwasserbereitern verwendet wird. Indem Sie ein dichtes, gut isoliertes Haus bauen, reduzieren Sie die Notwendigkeit, ein teures Monstrum eines Heizungssystems zu bauen, und setzen Mittel frei, um die Kombination aus Wärmepumpe und Solarenergie zu bezahlen (mehr dazu in Kürze).
• Sonnenkollektoren sind unglaublich zuverlässig. Solarmodule haben eine Garantie von 25 Jahren und werden voraussichtlich eine Lebensdauer von 40+ Jahren haben. Solarmodule aus den 1970er Jahren haben getestet, dass sie immer noch den größten Teil ihrer ursprünglichen Leistung erzeugen, und die heutigen Module sind nach einem weitaus höheren Standard konstruiert. Da es keine beweglichen Teile gibt, ist ein Solarmodulsystem eines der zuverlässigsten und langlebigsten mechanischen Systeme, in das Sie investieren können.

2 – Bauen Sie es besser

Der wichtigste Ratschlag, den wir haben, bezieht sich nicht einmal auf die Solarenergie... Es geht um das Haus selbst. Bauen Sie es besser!

Obwohl die Bauvorschriften in Bezug auf die Energieeffizienz strenger geworden sind, sind wir immer noch der Meinung, dass ein nach den Vorschriften gebautes Haus weit unter der Mindestisolierung/Luftdichtheit liegt, die sich jeder vernünftige Mensch wünschen würde. Es kostet wirklich nicht viel mehr Geld, ein dichteres, besser isoliertes Haus zu bauen, und der Aufwand, dies zu tun, wird in Zukunft zu enormen Einsparungen führen, in Bezug auf Energiekosten, die Sie nicht bezahlen müssen, und Kohlenstoffverschmutzung, die Sie aus der Atmosphäre fernhalten.

3 – Bauen Sie es in die richtige Richtung

Das Dach ist wichtig!! Einige Entscheidungen, wie Sie Ihr Haus entwerfen und ausrichten, können große Auswirkungen auf die Solarenergie haben.

• Jeder weiß, dass die Sonne im Osten aufgeht und im Westen untergeht... Aber wussten Sie, dass er sich dabei an der südlichen Skyline entlang bewegt? Aus diesem Grund werden Sonnenkollektoren (in der nördlichen Hemisphäre) nach Süden ausgerichtet. Die Sonne steht im Sommer relativ höher in der Skyline und im Winter relativ tief.

• Der "wahre" Süden in Neuengland ist 195 Grad auf dem Kompass (etwas westlich des magnetischen Südens).
• Eine perfekte Solaranlage befindet sich auf einem Schrägdach (6/12 bis 12/12) mit einem Winkel von +/- 15 Grad nach Süden. Das heißt, Sonnenkollektoren erzeugen bis zu 90 % ihrer Nennleistung auch bei eher östlicher und westlicher Ausrichtung, wenn also der Standort Ihres zukünftigen Hauses eine Südausrichtung unmöglich macht, bedeutet das nicht, dass Solarenergie keine gute Investition sein wird.

• KEIN SCHATTEN – Schattenspendende Bäume (oder andere Hindernisse) haben einen ernsthaften negativen Einfluss auf die Solarproduktion.
• Einfache Dachlayouts (minimale Gauben, Sanitäröffnungen, Schornsteine usw.) sind viel besser für Solaranlagen. Bringen Sie nach Möglichkeit Sanitäröffnungen und Schornsteine an der Nordseite des Daches an.

• Wenn Sie Ihr Dach absolut nicht so gestalten können, dass es mit Solarenergie kompatibel ist, können Sie Solarenergie an anderer Stelle installieren! Wir haben bodenmontierte Solaranlagen, zweiachsige Solartracker und Solardachoptionen zur Verfügung.

4 – Versorgen Sie Ihr Zuhause mit Solarenergie

Es gibt drei Möglichkeiten, auf Solarenergie umzusteigen:

• Off-Grid: Eine echte "netzunabhängige" Wohnung ist nicht physisch mit dem Stromversorger verbunden und verwendet in der Regel Batterien zur Bereitstellung von Grundlaststrom, der durch Sonnenkollektoren und/oder einen Generator für fossile Brennstoffe aufgeladen wird. Off-Grid zu sein bedeutet, dass Sie erhebliche Einschränkungen bei der Anzahl der Stromverbraucher haben (da die Batterietechnologie immer noch relativ teuer ist und es harte Grenzen gibt, wie viel Strom Sie im Winter produzieren können!) und nur in Situationen sinnvoll ist, die extrem schwer an das Stromnetz anzuschließen sind, z. B. wenn Sie ein Haus auf einem Berg oder auf einer Insel bauen.

• Netzgekoppelt: 99 % der Solaranlagen in den Vereinigten Staaten sind netzgekoppelt, was bedeutet, dass sie immer noch einen physischen Anschluss an das öffentliche Stromnetz haben, aber auch ihren eigenen Solarstrom produzieren können. Bei dieser Anordnung behandeln Sie das Versorgungsunternehmen wie eine gigantische Batterie – wann immer die Sonne scheint, produziert und verbraucht Ihr Haus seinen eigenen Solarstrom, aber den Überschuss können Sie ins Netz einspeisen. Nachts oder bei schlechtem Wetter nutzen Sie wie gewohnt Strom aus dem Stromnetz. Die Versorgungsunternehmen sind gesetzlich verpflichtet, Ihnen im Rahmen einer Vereinbarung namens "Net Metering" Gutschriften für jeden Solarstrom zu gewähren, den Sie in das Netz einspeisen. Es ist unterschiedlich, aber an den meisten Orten erhalten Sie eine Gutschrift im Verhältnis 1:1 oder 1 Einheit exportierte Solarenergie = 1 Einheit Gutschrift für Versorgungsunternehmen, die Sie später verwenden können.

• Netzgekoppelt mit Batterie-Backup: Das Beste aus beiden Welten ist eine netzgekoppelte Solaranlage (die es Ihrer Solaranlage ermöglicht, so viel Strom wie möglich zu produzieren, ohne die Batteriegröße zu begrenzen) mit Batterie-Backup (so dass Sie bei einem Ausfall des Stromnetzes eine Notstromquelle haben). Zu den modernen Batterie-Backup-Lösungen gehören Tesla Powerwall, Sonnen und in Maine hergestellte Pika Energy-Systeme.

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Für diesen Leitfaden gehen wir davon aus, dass Sie sich für eine der netzgekoppelten Solaroptionen entscheiden.

In einem netzgekoppelten Solarstromsystem, mit oder ohne Batterie-Backup, besteht das Ziel in der Regel darin, Netto-Null zu erreichen, was bedeutet, dass Ihr Haus am Ende des Jahres so viel Strom produziert hat, wie es verbraucht hat. Das ist nicht immer möglich (vor allem, wenn Sie mit Solarenergie heizen und auch ein Elektroauto betreiben), aber es ist ein lohnendes Ziel!

"Steckerlast"-Stromschätzung

Bevor wir uns mit dem Heizen und Kühlen befassen, beginnen wir mit einer Schätzung der "Stecklasten" – der Strommenge, die Sie für Ihre Haushaltsgeräte, Elektronik, Brunnenpumpe usw. benötigen.

Das ist knifflig! Keine Familie gleicht der anderen, und zwei Familien, die im selben Haus leben, können je nach Verhalten der Bewohner SEHR unterschiedliche Stromrechnungen haben. Sobald Sie beginnen, mit einem ReVision Solar Design Specialist zusammenzuarbeiten, führen wir eine gründlichere Analyse durch und ziehen im Idealfall einen professionellen Energiedesigner hinzu, um ein komplexeres Modell zu erstellen.

Springen Sie zu Das 100 % solarbetriebene Haus (plus Rechner), um Ihre eigene ungefähre Solarschätzung in der Größenordnung erstellen zu lassen!
Kilowattstunden erklärtEinige Begriffe...

Was steckt in einem Watt?

• Strom wird in Einheiten gemessen, die als Kilowatt (1.000 Watt) bezeichnet werden. Dies stellt die momentane Leistung dar – ähnlich wie Meilen pro Stunde die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs messen, aber nicht seine Reise über die Zeit.
• Strom wird in Einheiten abgerechnet, die als Kilowattstunden bezeichnet werden. Dies ist die Menge an Gesamtenergie als Ausdruck von Kilowatt und Zeit. Dies ist so, als würde man messen, wie viele Meilen ein Auto zurückgelegt hat, und den Durchschnitt der Meilen pro Stunde über diesen Zeitraum berechnen.
• Solarmodul-Arrays werden in der Regel in Kilowatt verkauft (die "Typenschild"-Bewertung der Module in voller Sonne), aber es ist viel wichtiger zu verstehen, wie viel Energie sie im Laufe der Zeit produzieren werden – oder wie viel Kilowattstunde (kWh) sie potenziell nutzen können.

• Jede 1 kW Solarmodule (ca. 3) = 1.200 kWh Solarproduktion pro Jahr an einem anständigen Solarstandort in unserer Region.

5 – Heizen Sie Ihr Zuhause mit Solarenergie

Haben Sie heute einen dröhnenden, monströs klingenden Heizkessel, der Ihr Haus befeuert? Fürchten Sie sich vor der Vorstellung, ein solches Monster in Ihr neues Zuhause zu bringen – und dann auch noch einen Tank voller giftiger, klimaschädlicher Kraftstoffe? Nun, gute Nachrichten! Ihr solarbetriebenes Zuhause der Zukunft kommt ganz ohne Öl und Gas aus!

This is all possible thanks to modern heat pumps. Modern cold-climate heat pumps work by using a refrigeration process similar to the way your home’s refrigerator works. Warmth is extracted from the ambient outside air (down to temperatures around -15F) and transferred into your home. Since the heat pump is moving, not creating, heat, it is highly efficient. Powered by solar, a heat pump can heat your home for the equivalent of around $1/gallon for oil!

While it’s possible to keep drafty old homes warm with heat pumps, they are far more effective when used in a tight, well-insulated house, hence our recommendation that you build one!

If you build a good quality house, then you can heat primarily with heat pumps, and install a small backup system (say a wood or pellet stove or electric baseboard) to supplement the heat pumps during periods of extreme cold weather.

Since heat pumps are powered by electricity, you can use solar power you bank in the summertime as your fuel source in the winter!

Sizing it Up

We love designing a whole-house heat pump system! Here are some of the considerations that go into it:

• What is the approximate square footage (and volume) of the space? How many rooms? What is the layout?
• What is the approximate insulation level of the home? Is it insulated above code?
• Is there full basement, crawl-space or slab on grade?

Once we have some of these specs, we can start running through formulas calculating stuff like:

• Expected heat needs on an hourly basis in the worst of winter.
• Expected heat needs over the entire winter season.
• Heat output per indoor heat pump unit.

And use those combinations of factors to design a viable system!

The next step, once you have a plan for an all-electric heating system, is to figure out how many solar panels you’ll need to power it.

Skip to our 100% Solar-Powered Home (plus calculator) to weigh in!

kWhs and BTUs

Kilowatt-hours (kWhs) and British Thermal Units (BTUs) are both units of energy, with the former tending to be used for electricity and the latter for heating. 1kWh = 3,412 BTUs.

Since we can easily convert between units, we can develop an estimate for how much electrical energy will be required to produce enough heat energy to keep a space comfortable.

• Firstly, heat pumps generate 2.5 units of BTU for every 1kWh they consume (a concept called “Coefficient of Performance,” or COP).
• Das bedeutet, 1 kWh Strom = 8.530 BTUs Wärmeenergie.
• Jedes 1 Kilowatt Solarmodule = ~1.200 kWh Solarstrom pro Jahr.

Es wird variieren, aber ein über dem Code isoliertes Haus benötigt etwa 15.000 BTUs pro Quadratfuß und Jahr. Ein 2.000 Quadratfuß großes Haus nach diesem Standard benötigt also 30.000.000 BTUs / 8.530 = 3.516 kWhs jährlich... Oder etwa das Äquivalent von 3 kws Solarenergie (9'ish Panels).

6 – Warmwasserbereitung mit Solarenergie

Warmwasserbereiter mit Wärmepumpen sind die effizienteste Methode, um heißes Wasser für Ihr Zuhause zu erhalten, und verwenden eine ähnliche Technologie wie Mini-Split-Wärmepumpen, die Sie zum Heizen und Kühlen von Räumen verwenden. Zu den weiteren Optionen gehören stark isolierte Elektrotanks oder On-Demand-Elektrogeräte, die vorzuziehen sein können, wenn Ihr Haus nur über begrenzten Platz im Technikraum verfügt.

Ähnlich wie bei der Raumheizung umfasst der Entwurfsprozess die Betrachtung der Anzahl der Bewohner des Hauses und das Treffen einiger Annahmen über die Nutzung, um eine realistische Schätzung des Designs zu erhalten:

7 – Alles über Batterien

Das solarbetriebene Zuhause mit Batterie-Backup.

Es ist keine Voraussetzung, aber immer mehr Hausbesitzer interessieren sich für Batteriespeicher als Ergänzung zu ihrem Solarmodulsystem. Ein netzgekoppeltes Solarmodulsystem ohne Batterien wird bei einem Stromausfall deaktiviert. Ein Batteriesystem funktioniert wie ein Generator – nur ohne fossilen Brennstoff und ohne Lärm! Sie schalten sich automatisch ein, wenn der Strom ausfällt.

Wie viel Akku benötigen Sie?

Eine Batterie liefert in der Regel nur "kritische Lasten" – Pumpe, Kühlschrank und/oder Gefrierschrank, einige Lampen und Zusatzwärme (deshalb ist es eine gute Idee, in einem überwiegend vollelektrischen Haus ein stromsparendes Backup-Gerät wie einen Pelletofen oder Holzofen zu haben – Wärmepumpen entladen eine Batterie SCHNELL)

8 – Fahren bei Sonnenschein mit Elektrofahrzeugen

Das Fahren mit Sonnenschein ist die perfekte Ergänzung zu einem Haus, das mit Solarenergie betrieben wird!

Unabhängig davon, ob Sie ein Elektrofahrzeug haben oder planen, in Zukunft eines hinzuzufügen, ist es nützlich zu verstehen, dass das Fahren bei Sonnenschein Ihre Entscheidungen für den Umstieg auf Solarenergie beeinflusst.

In einem solarbetriebenen Haus wird das Fahrzeug wie jedes andere Gerät an das Haus angeschlossen. Überschüssige Solarerzeugung während des Tages bringt Gutschriften ein, die Sie zum Betanken Ihres Fahrzeugs verwenden können, auch nachts. Nur 9 Solarmodule liefern ungefähr genug Strom, um jedes Jahr 12.000 Meilen elektrisch zu fahren, und das zu niedrigen Fixkosten.

9 – Das 100% solarbetriebene Zuhause (plus Taschenrechner)

Nun, zum guten Teil, wie viele Sonnenkollektoren benötigen Sie, um Ihren 100% solarbetriebenen Traum zu erreichen?

Verwenden Sie das untenstehende Tool, um ein "grobes Verständnis der Größenordnung" zu erhalten, wie viel Solarenergie benötigt wird, um Ihren Traum von einem zu 100 % solarbetriebenen Haus zu verwirklichen. Natürlich ist das nur ein Anfang – unser Team aus engagierten, hochqualifizierten Solardesign-Spezialisten ist bereit, mit Ihnen und Ihrem Hausbauteam zusammenzuarbeiten, um Ihnen bei der Gestaltung Ihres perfekten Solarhauses zu helfen!

Mit über 1.000 erfolgreichen Integrationen in Neubauprojekte freuen wir uns darauf, Ihnen mit unserer Designkompetenz bei Ihrem Traumprojekt zu helfen.