Solaranlage? Immer!

'Die solare Schwimmbaderwärmung stellt eine der wenigen aktiven Solarsysteme dar,
die sich wirtschaftlich bereits nach wenigen Jahren amortisieren.'

(Zitat Institut für Wärmetechnik, TU Graz)

Inhalt

  1. Sparen mit einer Warmwasser-Solaranlage?
  2. Das solare Angebot
  3. Nutzung des Solargewinns: Speichern?
  4. Vergleich der Systeme
  5. Solare Tipps
  6. Mehr Hintergrundinfos

 

Sparen mit einer Warmwasser-Solaranlage?

Warmwasser im Sommer mit dem Öl/Gas-Kessel ist besonders teuer.
Der warme Sommer 1999 und 2003 in unserer überwachten und optimierten Anlage hat sehr schön gezeigt, dass der Ölverbrauch für das Aufheizen vom Trinkwasser einfach minimierbar ist und bei unter 1 Liter Öl (10kWh) pro Tag im 2-Personenhaushalt liegen kann:
 
Jahr Liter/d Liter/Monat Kosten/Monat Kosten/Jahr
(6...9) 1999 1,2285 38,85 7,77 Euro ~ 95 Euro
(5...9) 2003 0,83 24,9 8,715 Euro ~105 Euro
Elektroheizung zum Vergleich
mit 0,15 Ct/kWh
250kWh 37,50 Euro ~450 Euro

Reelle Kosten der Warmwasserbereitung mit NT-Ölkessel ohne Abschreibung in den Monaten ohne Heizung.
Klar ersichtlich: 4-fache Kosten bei Elektroheizung!

 
Nach RWE-Bauhandbuch 11. Ausgabe (u.a.) beträgt die jährliche Gesamteinsparung mit einer Warmwassersolaranlage (Flachkollektor) beim Einfamilienhaus zwischen 300 und 1000 Liter Öl. Die 1000 Liter erscheinen heute viel. In anderen Beschreibungen, die das Potenzial von solar erwärmtem Trinkwasser beschreiben (u.a. der Artikel der VDI-nachrichten vom 16.6.2000), kann man dann immer wieder die folgenden Zahlen lesen:

  • Ca. 8% der benötigten Gesamt-Wärmeenergie oder 60% der jährlichen Trinkwassererwärmungs-Kosten können eingespart werden. (Weil es besser klingt, lesen Sie eben öfter von 60%!)
  • Das sind bei einer 4-köpfigen 'Normalfamilie' 2500 kWh/a.
  • Es entspricht 250 Liter Öl oder 250 m³ Gas.
Das wären also bei der Normalfamilie
  • im Jahr 1999: 50 Euro (bei 20 Cent/Liter)
  • im Jahr 2000: 75 Euro (bei 30 Cent/Liter)
  • im Jahr 2002: 87,50 Euro (bei 35 Cent/Liter)
  • im Jahr 2005: 100 Euro (bei 40 Cent/Liter)
  • im Jahr 2009: 135 Euro (bei 54 Cent/Liter)
Und dafür legen Sie sich 4000 Euro aufs Dach?
Eine FK-Solaranlage von 4000 Euro hätte sich dann nach 53,34 Jahren amortisiert. (Ohne Zinsen, ohne Inflation!)
Gründe, warum ich mir Röhren für 9.000 Euro auf Dach gelegt habe, finden Sie im Abo.

 
Eine genauere Abschätzung erlaubt Ihnen unsere Geldseite. Sie merken aber: in diesem 10-Jahresintervall hat sich der Heizölpreis fast verdreifacht. Bis zum Oil-Peak steigt er sicher mit dieser Geschwindigkeit weiter. (Frau Merkel spricht hier lieber von 'Wachstum'.)
Je nach eingesetzem Brennstoff müssen Sie auch den Ölpreis mit berücksichtigen, denn je billiger der ist, desto weniger wert ist die durch die Sonne eingefangene Energie. Wenn Sie also 2005 3,6 Ct/kWh für Pellets bezahlt haben, ist diese durch Sonne ersetzte Energie weniger wert als wenn Sie eine Gas/Ölheizung haben, wo sie 2009 6...8 €Ct/kWh zahlten.
(Die Zahlen im obige Absatz wurden in Test 4/2002/S61 fast wörtlich zitiert und haben damit den BRD-offiziellen Segen :-)
Weiter Stiftung Warentest in 4/2002:
'Die von uns berechnetenen energetischen Amortisationszeiten (der Herstellung) von höchstens 27 Monaten zeigen, dass sie sich für die Umwelt immer rechnen.' - Sie dürfen also zu Ihren 53,34 Jahren die 2,25 Jahre Herstellungs-Umweltkosten des solaren Systems dazurechnen... ...das galt bis 2002.
WTI Daily crude oil price
Ölpreisverlauf ab 2002 [Quelle: asiachart, G. Barton]
Ab 2002 zeigt uns G. Barton, dass der jährliche Preisanstieg bei fossilen Energien pro Jahr nicht mehr 7%, sondern 13% beträgt, wir also eine Verdopplung alle 5,5 Jahre kalkulieren müssen. Jetzt ist der Knick zum Beginn des exponentiellen Anstiegs der Energiepreise.
Ebenso:
Durch das Investmenbanking wird der Werteverfall der Währungen immer weiter angeheizt, so dass immer mehr US$ für Rohöl von den Produzenten gefordert werden. Geld wird dadurch wertloser.
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Gerade bei Holzheizung sinnvoll
Stückgutkessel werden immer mit Speichern (80L/kW) installiert, damit mindestens ein ganzer Abbrand aufgenommen werden kann. Diese Speicher nicht solar das ganze Jahr zu nutzen, wäre eine halbtote Investition. Es ist damit eine sinnvolle Kombination Trinkwassererwärmer/Heizwasserspeicher möglich, die 3...4 Tage den Warmwasserbedarf decken kann.
Eine solche Anlage von uns können Sie hier sehen.
      Wenn Sie einen Holzkessel ohne automatische Zündung haben, (Doch, das gibt's! = Heizomat), dann kommen Sie mit einer heizungsunterstützenden Solaranlage schnell auf Einsparungen von über 50% wie bei unserer ersten und einzigen FK-Anlage hier.
 

Was ist möglich mit einer thermischen FK-Solaranlage in unseren Breiten?

Monatliche Verteilung des solaren Gewinns beim Flachkollektor.
Errechnete idealisierte monatliche Verteilung des solaren Gewinns beim Flachkollektor.
[Quelle: Viessmann Fachreihen]
Solare Konstanten für 50º N.Breite Gewinn
kWh/(m²*d)
Gewinn im Sommer:
(Mai, Juni, Juli)
2,80
Mittelwert im Sommer 2,00
Gewinn in Übergangszeit
(April, September)
1,40
  • Mit einer üblichen TWW-Flachkollektorfläche von 5m² könnten Sie hier pro Sommertag etwa einfahren:
    10,00 kWh, also ~1 Liter Öl oder ~1 m³ Gas !
  • Mit einer überdimensionierten FK-Kollektorfläche zur Heizungsunterstützung bekommen Sie je nach Abnahme schnell Überhitzungsprobleme im Sommer und könnten im ganzen Jahr etwa 10000 kWh ernten, also ~1000 Liter Öl oder ~1000 m³ Gas als realen Ertrag verbuchen. Dafür müssen Sie in heißen Sommernächten die Puffer kühlen und solare Wärme wieder abstrahlen :-(!
  • Zur Einordnung können Sie sich merken, dass im Jahr 1m² Vakuumkollektor ca. 500kWh und 1m² der flachen nur 400kWh nutzbar liefern. Gleichzeitig liegt wegen der geringen Verluste das Temperaturniveau beim VRK mindestens bei 50°C! Der FK fängt bei 30°C an.
  • In der Übergangszeit wollen wir mit der Heizungsunterstützung den meisten Ersatz fossiler Energieträger erreichen: in diesen Zeiten hat der Vakuum-Röhrenkollektor einen doppelt so hohen Ertrag wie ein Flachkollektor.
Oder mal andersrum:
  • Wenn Sie es schaffen, Ihr Haus durch Isolieren auf diese 10000 kWh Verlust-Wärmemenge zu reduzieren und diese Wärmemenge passend zu speichern, benötigen Sie keine fossile Energie mehr. Sie haben das Heizenergie autarke Haus.
  • Je nach Einbausituation vermindert der Beschattungseffekt von Aufdach-Anlagen auch die Überhizung des Dachgeschosses im Sommer.
  • Das Paradigma XL-Solarhaus [3MB] ist schon ein vielversprechender Anfang.
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Das solare Angebot

Das leistet Photovoltaik momentan
Sonnenstunden und PV-Potenzial in Deutschland
[Quelle: Fröling]
Dauer und Einstrahlung
Bei den hiesigen Sonnenscheindauern von 1300 bis 2000h/a erreichen wir in der BRD Energiedichten von 900 bis 1200kWh/(m²*a). Die Einstrahlungsleistung auf einen Kollektor beträgt bei voller Sonne ca. 1000W/m², von denen der Flachkollektor maximal 800W/m² an den Speicher weitergeben kann: Wirkungsgrad 80%.
Dynamik: Die mittleren Tagessummen der Solarstrahlung unterscheiden sich zwischen Juni und Dezember um den Faktor 10. Über die statistische Verteilung der Leistung und deren Anteil finden Sie in dem Kollektorvergleich Daten.
 
Im Bild finden Sie die örtlich nutzbaren Sonnenstunden in Deutschland. Zum Vergleich:
  • Ein Jahr hat ca. 8760 Stunden, davon ist es an 4380 Stunden dunkel.
  • Französische Atlantikküste: 2000...2500 Sonnenstunden
  • Französische Mittelmeerküste (Marseille): 2900 Sonnenstunden

Dachflächenkataster
2008: Schon wachen Kommunen auf, die südlichen Dachflächen Ihrer Eigentümer sinnvoll zu nutzen. Erste Dachflächenkataster für Solaranlagen entstehen in Osnabrück und Gelsenkirchen.

Sonnengang
Hier erkennt man sehr deutlich die sich im Laufe des Jahres verändernden Einstrahlwinkel und die Sonnenscheindauer. Dieses Bild legen wir jedem Architekten ans Herz, denn Bauen nach der Sonne ist die beste und billigste Sonnenenergienutzung!
 
Sonnengang im Jahr
Sonnenbahn im Laufe des Jahres in Deutschland, ~51º N.Breite [Quelle: RWE Bauhandbuch]

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Nutzung des Solargewinns: Speichern?

Der hauptsächliche Unterschied der solaren Energie zu anderen konventionellen Energiequellen wie Gas und Öl besteht darin, dass sie nicht jederzeit 'anschaltbar' ist, wenn wir sie nutzen wollen. Wenn wir also eine Solaranlage zu einer bestehenden Heizungsanlage installieren, müssen wir bei der Strategie der Wärmespeicherung radikal umdenken.
Jetzt muss die sensible Solarenergie die Erst-Energiequelle sein. Von einem zentralem Steuergerät wird diese wird vorrangig verwaltet - dann erst kommt die nur noch zeitweise benötigte konventionelle fossile Energie.
Je höher das dabei errreichte Temperaurniveau ist, desto leichter fällt es einer Steuerung, die Energien durch Einschaltpunkte zu verwalten. Hier hat der VRK systembedingt eindeutig die besseren Karten.
 
Steuerung eines solar beheizten Speichers Übliche FK-Anlage mit Kombispeicher, Kessel und 1 gemischten Heizkreis [Quelle: Sorel] Eine Nutzung der solaren Wärmeenergie ist immer dann gegeben, wenn man die Wärme zeitgleich benötigt und die Temperaturniveaus stimmen. Ist das nicht der Fall, muss man passend große Speicher zur Verfügung stellt, die in den Zeiten des solaren Angebots auch leer (kalt) sein müssen, wenn man die Wärme denn auffangen will.
In FK-Solaranlagen für Trinkwasser ist das nicht immer gegeben, weil die Kesselsteuerung morgens "vorsorglich mal Warmwasser" gemacht hat, denn sie weiß ja nicht, wie das Wetter wird. Meistens ist mit einer solchen 'Regelung' jede Aussicht auf solaren Gewinn dahin - und damit auch die Rentabilität.
Das liegt an der Steuerung, aber auch an der Art der Wärmeabgabe der Flachkollektoren. Diese müssen nämlich immer über einen Wärmetauscher in den kalten Speicherunterteil einspeisen und wirbeln so die Temperaturschichtung durcheinander.

Da sind die Ansätze von Viessmann schon ganz positiv, die Nachladung zu sperren, sobald 'Sonne in Sicht ist', d.h. beim ersten Zucken der Solarpumpe wird jede Speicherladung per Brenner gesperrt. Das ist vor allem sinnvoll, wenn Ladezeiten tagsüber pauschal freigegeben worden sind. (In der Werkseinstellung!)
      Wenn Sie bei Ihrer installierten Anlage was dagegen tun wollen - gucken Sie mal bei Zirkomat rein. Die stellen einen Heliomaten her, der genau das können soll. Was allerdings fehlt, sind z.B. von der Wettervorhersage gesteuerte Ladestrategien. Diese Geräte sind aber erst in der Entwicklung. Möglich wäre so was über den D-Kanal von ISDN oder Internet.
      Helfen kann man sich damit, dass man die kesselseitige Trinkwassererwärmung immer erst nach allen möglichen Solargewinnen freigibt - und dann nur kurz vor den Zeiten, in denen wirklich warmes Wasser benötigt wird. Buderus bastelt auch an solchen Ladestrategien und hat nach eigenen Aussagen 10% Mehrertrag erreicht.
 
Mehr zu Speicherverlusten: Wieviel Solarwärme kommt aus Kombispeichern...
 
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Vergleich der Systeme

Echter Verbrauch, nicht der Bedarf!
Der Autor selbst hat seinen Eigenverbrauch Trinkwarmwasser nach Einbau eines Wasserzählers endlich richtig messen können. Das Nachrechnen ergab, dass im Sommer die reine Trinkwassererwärmung zwar nur Verbrauch von unter einem Liter Öl/Tag benötigt, aber nur mit ~50% Nutzungsgrad läuft: Kessel- und Speicherverluste sind zwar minimiert, aber doch so groß, dass bei abgestellter Heizung die TWW-Bereitung mit einem elektrischen Durchlauferhitzer schon bald sinnvoller wäre. Doch Strompreis/Kraftwerksverluste hindern mich daran.
      Kann man die solare Leistung zeitgleich abnehmen, ist ein Speicher überfüssig. Nur Überschüsse müssen wir speichern. Leider gibt es immer wieder ganz schlechte Wochen im Sommer, die keinen Solarertrag liefern, so dass Planer damit liebäugeln, den Speicher für mehr als 3 Tage Reichweite auszulegen. Das ist Unsinn: die Speicherverluste machen jeden Gewinn wieder zunichte. Billiger und normal (weil sinnvoll) sind 2 Tage Reichweite nach der Einstrahlung.
Kosten
Bei einer kleinen TWW-Solaranlage kann man von 4000 Euro und einer Lebensdauer von 20 Jahren (240 Monate) ausgehen. Abschreibungsmäßig entstehen also monatliche Kosten von ~ 16,6 Euro. Bei 100% Öl-Ersatz im Sommer hätten Sie also für 16,6 Euro/Monat warmes Wasser. Oder auch kaltes, wenn ohne Sonne der Speicher leer ist...
Vergleichen Sie das mit der Liste für das Warmwasser per Öl oben! Der Öl/Gaspreis müsste also 2003 um das Doppelte steigen, wenn eine Solaranlage nur in ihrer besten Zeit (in den Monaten 4-9) rentabel sein sollte. Und siehe da: ab 2005 sind wir schon da! Allein für warmes Trinkwasser im Monat benötigen wir ca. 30 Liter Öl und haben damit bei einem Einkauf von 55ct/L äquivalente Kosten von 16,6 € pro Monat fürs TWW. Je nach Einkauf ist also bereits seit 2005 im Sommer die solare Erzeugung von TWW billiger als mit Öl. Mehr zur Preisentwicklung?
Image
Eine sparsame Heizung ist unauffällig, leise und eben nichts zum Vorzeigen. Eine Solaranlage verschafft Ihnen für den monatlichen Aufpreis ~7,60 Euro ein weithin sichtbares Image :-) Auch die Elektroheizer freuen sich im Sommer, weil Ihnen dann selbst eine FK-Solaranlage 3 Monate lang wieder je 20,90 Euro zurück gibt. Da ist sie also sofort sinnvoll!


BHKW, KWK, Dachs oder so?
Die wirre deutsche Förderpraxis 'erneuerbarer' Energien schwemmt jetzt die Mini-Blockheizkraftwerke nach oben und macht den Solaranlagen den Einbau schwer. Die BHKW-Module werden ja schon lange bei den professionellen Stromerzeugern eingesetzt. Daher wissen diese auch genau, wann sie die Finger davon lassen müssen.
      Im Einfamilienhausbereich rechnen professionelle Drücker die Dinger den Besitzern schön und versprechen Rendite schon nach 4 bis 8 Jahren. Wenn die sanierungswilligen Eigentümer dann auch noch auf den billigeren Gasvertrag des Anbieters eingehen, rechnet sich das Ding noch schneller. Sehr attraktiv, denn der Anbieter verdient am Gas auch noch mal...
 
Wägt man alle entscheidenden Argumente ab, tauchen Gründe gegen BHKWs und für Solar auf, die ich hier mal zusammenfassen will.

  1. BHKW verbrauchen fossile Energie. Fossile Energie ist aber absehbar begrenzt verfügbar.
  2. Sie verhindern Einspareffekte, weil Einsparungen die Rentabilität hinausschieben.
    Ändern sich die Abnahmebedingungen, ändert sich die Rentabilität - meist zum Negativen.
    Wenn Sie nicht vor der BHKW-Entscheidung ihren Heizwärmebedarf minimiert haben, werden Sie mit den späteren Verbesserungen noch einmal bestraft.
  3. Mini-BHKWs (bis 50kW) kosten nicht eingebunden rund 1600€/kW, Solarkollektoren der feinsten Sorte in dieser Größenordnung <900 €/kW und Brennwertkessel sind schon um die 200 €/kW zu haben.
  4. Wartungskosten sind bei glykolfreien Solaranlagen fast Null, bei BHKWs schon unter 1000 €/a zu haben. :-(
  5. BHKW Lebensdauer 4...max.10 Jahre? Konventionelle Heizung 20a, Solaranlage >20a.
  6. Jahresnutzungsgrade (bezogen auf Hs=Brennwert) einer optimierten Heizung liegen heute bei >92%, ein BHKW schafft nur 76..81%, weil die wenigsten Hersteller den Brennwert nutzen können.
  7. Die Verhältnisse Wärme/Strom/Verluste bei einem BHKW liegen etwa bei 60%/30%/10%.
    Um die 30% hochwertigen Strom zu nutzen, nimmt der Betreiber in Kauf, 70% Abwärme zu erzeugen, die er in dem Moment auch nutzen muss, ob er will oder nicht, wenn er nicht weitere Verluste hinnehmen und bei dem Wirkungsgrad eines Kraftwerks landen will: 38%. Verluste der Puffer, die ihn die Wärme zeitverschoben nutzen lassen, verschlechtern die maximal 81% BHKW-Wirkungsgrad weiter.
    Daher werden die meisten BHKWs wärmegeführt (und nicht netzorientiert) betrieben - was ihren Einsatz auf die Heizzeit einschränkt, wenn man sie nicht für permanente Prozesswärme benötigt.
  8. Die Wärme, die ein BHKW als 'Abfall' erzeugt, ist von eingekauftem Gas/Öl gemacht.
    Solaranlagen bringen im Gegensatz zum BHKW einen echten Sparvertrag mit:
    Da der 'Gewinn' ohne die Solaranlage real als Energiekosten angefallen wäre, ist er nicht nur ein Buchwert, sondern bleibt auch real übrig. Besser sparen kann man nicht.
  9. Der Strom, den ein BHKW erzeugt, ist nur in der Dachswerbung kostenlos! Bei allen anderen wird auch er mit dem Einsatz von eingekauftem Gas/Öl gemacht :-) Tendenziell steigen Energiepreise - alle! Wert: ab 2002 um 16% pro Jahr, das ist eine Verdoppelung in 5 Jahren.
    Je billiger der Gaseinkauf und je teurer der Stromeinkauf, desto eher rechnet sich also ein BHKW.
    Wenn die eingekaufte Energie teurer wird, wird das BHKW unrentabler, die Solaranlage rentabler.
  10. Nach Aussagen von Wissenschaftlern ( Uni Braunschweig) und Stromerzeugern ( e.on) sind Mini-BHKWs (bis 100kW) nur dann wirtschaftlich, wenn sie
    • mehr als 7500h pro Jahr laufen und...
    • die Dimensionierung (in kW) 1/15000 des jährlichen Wärmeverbrauchs (in kWh) ist und...
    • das Strompreis/Gaspreis-Verhältnis größer als 2,5 ist.
    Beispiel: Bei reinem Eigenstromverbrauch muss so eine Anlage dann auch im Sommer durchlaufen und der Gaspreis weniger als 8 €Ct/kWh kosten, wenn der Strom 2010 typisch mit 20 €Ct/kWh eingekauft wird.
  11. Weiterdenken - was ist nach 10 Jahren, wenn die BHKW-Förderung ausläuft?
Merke:
Ein Hobby muss nicht wirtschaftlich sein. Warum dann aber nicht sanieren und gleich Solar einbauen?

Muss eine Installation immer wirtschaftlich sein?
Man könnte auch in der BHKW- oder TWW-Solarwerbung eine Betrugsabsicht erkennen: nur eben mal neue Geräte zu verkaufen, die dem Nutzer dann zur Unwirtschaftlichkeit auch noch die Wartungskosten und die Gaslieferung einbringen.
      Natürlich bietet Ihnen kein Handwerker an, die Erträge Ihrer BHKW-/Solaranlage zu protokollieren und zu vergleichen, wenn er sie bei Ihnen installieren durfte - oder? Das macht nur ein Gebäudeenergie-Minimierer wie wir.
Kann man eigentlich überhaupt eine Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen fordern, wenn schon eine Heizungsanlage vorhanden ist? Die Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen in unseren Breiten ist eine Spekulation auf steigende Energiepreise ...die Sie als Autofahrer aber vehement ablehnen?
      Das Wirtschaftlichkeits-Argument ist sowieso hinfällig, wenn jemand Spass daran hat. Welcher Käufer rechnet sich die Wirtschaftlichkeit seines spritsaufenden SUV's oder seiner Modelleisenbahn aus? Oder wer trinkt nur Wasser, weil Kaffe trinken viel teurer ist?

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Wir können Ihnen guten Gewissens also nur diese Tipps geben:

Lesen Sie die Webseiten zur Energiekrise: ab 2005 sollte man keinen Neubau ohne Solaranlage mehr bauen!
Wenn solar, dann...
  • nur eine heizungsunterstützende Solaranlage mit Flächenheizung, weil diese Kombination heute das Optimum ist
  • als Kollektor: Vakuum-Röhren ohne Glykol.
  1. Wenn Sie also gerade dabei sind, zu bauen und wirklich knapp bei Kasse sind:
    ==> Legen Sie sich die Leitungen mit Leerrohr schon beim Bau ins Haus!
    Bei einem Einfamilienhaus reichen i.a. 2 100%ig Mineralwolle-isolierte 15er Rohre. Solarrohre dürfen nie gepresst werden. Sie müssen immer hartgelötet werden oder Sie verwenden fertigisoliertes Edelstahlwellrohr. Dazu ein Leerrohr oder ein 4er Telefonkabel. Wenn der Hersteller für einen Garantie nur sein Wellrohr installiert sehen möchte, planen Sie einen passenden Schacht. Das ist eine Ausgabe, die jedes Baukonto tragen kann. Leitungen sind ungeheuer teuer, wenn man sie nachträglich verlegt. Wenn dann mal wieder Geld da ist, bauen Sie Speicher und Kollektor mit einer dann zeitgemäßen Steuerung an ihre Heizanlage.
    ==> Wählen Sie genügend große Heizflächen
    Nur bei Boden- oder Wandheizung kann man die niedrigen Temperaturen einer Wärmepumpe und solarer Heizungsunterstützung sinnvoll nutzen.
  2. Eine Wärmepumpe ist nur mit einer Solaranlage sparsam im Verbrauch.
  3. Erst einsparen und optimieren, dann Solar!
    • Nach guter Isolation und Optimierung der Heizung erreichen Sie leicht Einsparung an fossiler Energie in solchen Mengen, die solar gar nicht einzufangen sind.
    • Zirkulationsverluste minimieren.
    • Die dann folgende Solaranlage ist kleiner und daher viel eher 'wirtschaftlich'.
  4. Bei neuen Solaranlagen ist die beste Entscheidung diese: Finger weg vom Glykol.
    'Es ist unverständlich, weshalb die Leistungsparameter nach DIN EN 12975 immer nur mit Wasser ermittelt werden, während doch fast alle Kollektoren in Wirklichkeit mit Frostschutzmittel gefüllt werden. Propylenglykol hat bei 40°C gegenüber Wasser nur 88% der Wärmekapazität, 62% der Wärmeleitfähigkeit, ein Viertel der Reynoldzahl (weshalb glykolgefüllte Solaranlagen überwiegend unter ungünstigen laminaren Strömungsverhältnissen arbeiten), 75% des Wärmeübertragungsvermögens und bis zu 3,85-mal höhere Druckverluste, was entsprechend mehr Elekroenergiebedarf für die Pumpe bedeutet. Und mit sinkender Temperatur werden diese Parameter für Glykol immer schlechter. Ein Wasser-Glykol-Wärmeübergang benötigt bis zur 3fachen Wärmetauscherfläche, damit dasselbe Wärmetauschergebnis (NTU, Number of Thermal Units) möglich wird. Nahezu sämtliche Simulationsprogramme ignorieren dies. In der Solarliteratur wird zwar oft darüber gerätselt, warum Glykolanlagen nicht den sorgfältig im Voraus simulierten Ertrag erbringen, bisher wurde aber noch niemals zugegeben, dass dies am falschen Wärmeträger liegt, für den für Glykol ganz andere Leistungsparameter a1, a2 und eta0 einzusetzen wären, als den Herstellern anzugeben gestattet wird.' (Zitat Dr. Meißner 2008)
  5. Kollektortyp
    Flachkollektoren benötigen ohne automatische Entleerung unbedingt Glykol und haben sich seit der ersten Entwicklung ab der 1980er Jahren nur unwesesentlich verbessert, Vakuum-Röhrenkollektoren sind ab 2008 der Stand der Technik: die CPC-Systeme erreichen unter Solar-Keymark-Bedingungen ("Blaue-Engel-Norm") fast 750 kWh/m²a (statt der geforderten 525), das veröffentlicht kein Institut! Ideal für Heizungsunterstützung, weil in der kritischen Übergangszeit die CPC-VRK's das 3fache an Leistung reinschaffen! Also: preisgünstig!
    Passend zum verlustarmen Kollektortyp hat Paradigma die perfekte Steuerung, die intervallweise arbeitet.
          Um es nochmal ganz deutlich zu machen: Sich heute für Flachkollektoren zu entscheiden ist wie sich als 'neuen' Kessel auf Schornsteinfeger-Empfehlung einen atmosphärischen Gaskessel (Konstruktionsjahr 1924) einbauen zu lassen und auch seine Heizungsrohre im Keller nicht zu isolieren, wie das bis 1940 üblich war. Die Entscheidung für Flachkollektoren entspräche dem, sich als Neuwagen einen VW-Käfer zu kaufen oder ein Röhrenradio in 'Gelsenkirchner Barock mit magischem Auge'.
  6. Bei bestehenden Solaranlagen ist die erste Sanierung diese:
    Datenlogger einsetzen und beobachten, wie sich die Anlage beim solaren Laden verhält.
    Hier sind 4 FK-Anlagen damit ausgerüstet.
    Grund:
    • Meist wird bei der Hydraulik der Anlage geschlampt (man sieht es ja nicht) oder die Pumpen werden nicht richtig ausgewählt oder eingestellt (Lowflow oder Highflow-System?).
    • Bei fast allen gebauten Anlagen ist die Solarregelung eine Katastrophe - es gibt so gut wie keinen Regler, der nach einer energetisch optimierten Regelstrategie arbeitet (wenn er es hydraulisch überhaupt könnte).
    Kollektor-Wirkungsgrad
    Beispielhafter Flachkollektorwirkungsgrad (%) über der Temperaturdifferenz von mittlerer Absorbertemperatur und der Außentemperatur (in K) bei einer Einstrahlung von 1000W/m²
    Das heißt im Klartext, dass der Regler die meiste Zeit des Jahres versuchen muss, den (Flach)Kollektor so kalt wie möglich zu fahren, um ihn im Bereich seines besten Wirkungsgrades zu betreiben, denn nur dann ergibt sich ein hoher Jahresnutzungsgrad. Bei Vakuumröhrenkollektoren ist der Wirkungsgradabfall wesentlich kleiner. Daher bringt der mit 1m² mehr als 500kWh/a und die flachen nur 400kWh/a.
     
    <== Im Diagramm ist das der Bereich auf der rot/grünen Trennlinie von oben links bis zur Mitte.

    Als eine Maßnahme kann man einen Solarregler mit Pumpen-Drehzahlregelung einsetzen und neu einmessen. Die Pumpenleistungsregelung nach der adaptiven Temperaturdifferenz führt zu einem bis zu 30% höheren Energieertrag gegenüber der herkömmlichen Zweipunkt-Pumpenregelung nach Temperaturdifferenz. Damit lässt sich also schneller laden - mit dem Nachteil schlechterer (Flach-)Kollektoreffektivität.
    Hersteller: Technische Alternative, Stäfa, Wilo.
  7. Bei bestehenden Anlagen mit Kombispeichern:
    Hier ist die Warmwasserbereitung gerne so eingestellt, dass die Sonne auf einen (immer noch) warmen Speicherinhalt trifft.
    Zeiten ändern, Steuerung ändern, bei NT-Anlagen ohne Brennwertnutzungsmöglichkeit alles über Pufferspeicher laufen lassen - selbst den meist viel zu kleinen Trinkwassererwärmer kann man daran anschließen...
  8. Passend großen Speicher wählen! Die Anlage kritisch nachrechnen!
    Wie alle Pumpen 3 mal zu groß ausgelegt werden, so werden Pufferspeicher zu klein ausgelegt. Wenn ein 18kW-Brenner (in einem Kessel mit einem Wirkungsgrad von 90%) zum Nachladen von 40º auf 60º 60 Minuten brennen soll, muss der dahinterstehende Speicher alleine 700(!) Liter für die Aufnahme der Wärmemenge haben. Dann sollte man für Solar noch mal mindestens die Hälfte dazu tun: Wir kommen auf über 1000 Liter, das entspricht 60 Liter/kW Brennerleistung - als Minimum.
  9. Den/die Speicher auf Leckwärmeverluste kontrollieren. Diese abstellen und prüfen, ob...
  10. Eine nach heutiger Ansicht übertrieben gute Hausisolation wählen. - Warum?
    • Je besser Sie isolieren, desto besser kommen Sie auch mit der im Winter so knappen Solarenergie zum Heizen hin. In Mitteleuropa können nennenswerte solare Heizungsbeiträge nur zu Beginn und zum Ende der Heizperiode erreicht werden.
    • Es ist eben sinnvoll, den Gesamt-Heiz-Energieaufwand zu verringern, weil er bei uns in ein solares Minimum-Angebot fällt und bisher nur mit irrsinnigem Aufwand solar bereitgestellt werden kann:
Heizenergiebedarf und Solarenergienangebot
 
Heizenergiebedarf und Solarenergienangebot mit Flachkollektor [Quelle: IWO / Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik]
 
[ Inhalt ]
 

Mehr Hintergrund-Infos

  1. Zu Kollektoren, Puffern, Speichern, Wärmetauschern... im Abo
  2. Solarvista: Der Online-Zugang zu 4 Flachkollektoranlagen mit Heizungsunterstützung bei München.
    Ganglinien, Statistiken, Schemata: alles drin und dran. Viel Erfolg , Herr Huber!
  3. Systemvergleich: Herkömmliche gegen glykolfreie Solaranlagen
  4. BDH-Infoblatt #17, Teil 1-3 und #27, Teil 1+2: Planungshinweise für thermische Glykol-Solaranlagen.
  5. Testen Sie hier schnell selbst, was bei Ihnen eine thermische (FK-)Solaranlage bringen könnte.
  6. Populärwissenschaflich auf den Energieverbraucher-Seiten
  7. Wer es lieber wissenschaftlich hat, liest in den Downloads die Vorlesungen des Instituts für Wärmetechnik, der TU Graz.

Historische Kuriositäten

  1. die Website eines 'Solar-Betrogenen': Rainer Hoffmann
  2. die Seiten des 'Dämm-Gegenpapstes' Alfred Eisenschink

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Seite erstellt am 19.3.2001, letzte Änderung 17:04 29.11.2015, Sonntag