Solarwärme

Sonnenstrom und Sonnenwärme gleichzeitig

Für die Nutzung der Solarenergie zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung gibt es unzählige Komponenten und Verknüpfungen. Die langjährige Planungs- und Beratungspraxis zeigt, dass installierte Solaranlagen eher selten optimal konfiguriert und betrieben werden.

Eine gute Planung beginnt bei der sorgfältigen Erfassung vom Bedarf, den Standortbedingungen und mehreren Simulationen mit unterschiedlicher Auslegung der ertragsbestimmenden Komponenten, dem Kollektorfeld und der Speicherung.

Ist ein bevorzugter solarer Deckungsgrad in Abhängigkeit von Anlagengröße und Kosten gefunden, erfolgt ein Feintuning bei der Auslegung der übrigen Komponenten bzw. bei den Regelparametern, wie: Leitungsnetz, Isolierung, Pumpenleistung, Armaturen, Schaltwerte bei Heizung und Warmwasserversorgung, Mehrspeicher-Management, Zirkulationssteuerung u.s.w.

Weitere allgemeine Planungsinfo's sind hier zu finden.

Solarplanung- Optimierung einer Solarwärmeanlage (PDF 756 KB)

Thermische Solarerträge in Abhängigkeit von Ausrichtung und Neigung (PDF 82 KB)

Eine Anzahl verschiedener Lösungen zur Einbindung von solarthermischen Anlagen in das Heizungssystem werden im Servicebereich gezeigt. Die Schemata zeigen die Verknüpfungen und notwendigen Armaturen. Erläuterungen helfen, ein energieeffizientes System zu finden.  

Hier geht es zu den Hydraulikplänen:

Servicebereich:  Vorschläge für Hydraulikpläne

Saisonspeicher

Es liegt in der Natur der Dinge, daß ausgerechnet in den Zeiten, wenn die Sonne besonders hoch steht und tagsüber lange scheint,  am wenigsten Heizenergie benötigt wird. Die Kurven des solaren Strahlungsangebotes und des Bedarf an Wärmeenergie sind nahezu gegenläufig.

Mit einem Saisonspeicher wird das Überangebot an sommerlicher Solarstrahlung für die ertragsarme Zeit vom Spätherbst bis zum kommenden Frühjahr gespeichert. Ein Optimum ist erreicht, wenn der Speicher so ausgelegt wird, daß die gespeicherte Energie den Heizwärmebedarf bis zum kommenden Frühjahr abdeckt. 

Die tiefste Entladung soll dabei der notwendigen Vorlauftemperatur des Heizungssystems entsprechen. Der Zeitpunkt der tiefsten Entladung wird so geplant, daß die Sonne im Frühjahr wieder ausreichend stark scheint, das Objekt direkt voll zu beheizen.  Überzeugende Effekte der saisonalen Speicherung sind u.a.: sichere Eigenversorgung, wettbewerbsfähige Lösung, schonender Anlagenbetrieb (keine sommerliche Überhitzung), geringster Wartungsaufwand. 

Solche Konzepte lassen sich unter Einsatz hochwertiger Solarsoftware und Bauphysiksoftware zuverlässig planen. Für variable Nutzeranforderungen und zum Ausgleich von Klimaschwankungen können angemessene Sicherheitszuschläge vorgesehen werden.          

Hier das Konzept einer saisonalen Speicherung mit Erläuterungen:

Solare Vollbeheizung mit einem Saisonspeicher (PDF 149 KB)

Photovoltaik

Solarstromanlagen können trotz sinkender Einspeisevergütungen wirtschaftlich betrieben werden. Für eine Investitionsentscheidung ist eine standortbezogene Ertragssimulation unter Beachtung aller Randbedingungen auf der Erzeuger- und Nutzerseite schlicht unerlässlich.             

Bei kleineren Anlagen ist ein hoher Eigenverbrauch anzustreben. Eine realitätsnahe Vorschau ist erst unter Berücksichtigung der Verbraucherprofile beim Haushaltsbedarf sowie der Heizenergie und den Hilfsenergien im Abgleich mit den tages- und jahreszeitlichen solaren Erträgen möglich.

Zur Analyse eignet sich ein individuell anpassbares Excel-Tool, bei dem zunächst alle typischen Anwendungen berücksichtigt sind. Auf diese Weise läßt sich eine günstige Dimensionierung der Solarstromanlage und ggf. einer Akkuanlage zur Speicherung nachweisen.          

Da alle energetischen und betriebswirtschaftlichen Kenndaten von Akku-Anlagen erfasst werden können, kann die Änderung beim Eigenverbrauchsanteil durch die Einbindung der Akku-Anlage untersucht werden. Ebenso wird die Wirtschaftlichkeit der Systeme ohne oder mit Akku's dargestellt.

Eine Info zu Planung und Bau von Solarstromanlagen:

Solarplanung- Optimierung einer Solarstromanlage (PDF 976 KB)

Das Schema von nachstehendem Excel-Tool zeigt seinen Funktionsumfang. Mit ihm lassen sich sowohl die angemessene Auslegung einer Photovoltaikanlage als auch die Bemessung eines-Akku-Packs feststellen. Neben der Ermittlung des Eigenverbrauchs kann auch die Wirtschaftlichkeit einer Solarstromanlage für die Varianten ohne oder mit Akkusystem berechnet werden.

Die Überprüfung einiger Angebote, welche durch die Anbieter/Montagefirmen an interessierte Kunden übergeben wurden, ergab oft eine schlechte Abstimmung zwischen Generatorleistung und Akkukapazität und viel zu hoch ausgewiesene Eigenverbrauchsanteile. Kurzum, die Anlagen wurden oft schön gerechnet. Das lässt sich mit dem Rechentool erkennen.

Die Excel-Datei kann für eine nicht gewerbliche Nutzung auf Anforderung gegen einen kleinen Unkostenbeitrag (10,- € zzgl. 19 % MwSt. = 11,90 €) per email versendet werden.

Vorstellung vom Excel-Tool:  Solaren Eigenverbrauch berechnen (PDF 104 KB)

Solarkonzepte

Unter einem Solarkonzept ist zu verstehen, die Nutzung von Solarenergie für die Bereitstellung von Wärme und Strom in den Vordergrund zu stellen.     

Beim Neubau ist die bestmögliche Eignung für die Nutzung der Solarenergie planerisch zu berücksichtigen. Das betrifft z.B. die Ausrichtung, Vorhaltung von Flächen für die Montage von Kollektoren und Modulen, Minimierung von Fremdverschattungen und die Schaffung von Speicherraum. Hohe solare Deckungsgrade erzielen Bestwerte beim energetischen Standard und bei den Kennzahlen im Bauantrag und im Energieausweis.      

Bei der Sanierung bestehender Objekte gilt es, den besten Mix zwischen Wärmeschutzmaßnahmen zur Reduzierung des Energiebedarfs und der solaren Eigenerzeugung zu finden. Eingeschränkt geeignete Montageflächen auf dem Steildach können vielfach durch innovative Lösungen bei Wandmontagen, Aufständerung oder konstruktive Sonderlösungen ausgeglichen werden. 

Die solare Deckung als Funktion vom Wärmebedarf und der Auslegung von Solarkomponenten wurde hier mit drei Beispielen nachgerechnet:

Solarer Deckungsgrad - 3 Beispiele (PDF 69 KB)

Unsere Philosophie

Bei der Umsetzung von Solarkonzepten steht am Anfang immer die gleiche Frage:

Wie kann ein bestmögliches Verhältnis zwischen Wärmeschutzmaßnahmen und der Montage von Systemen zur solaren Energiegewinnung erzielt werden? Je nach Aufgabenstellung können das Kosten-Nutzen-Verhältnis oder der Autarkiegrad als vorrangiges Kriterium gelten.

Ein allseitig guter, weitestgehend wärmebrückenarmer Wärmeschutz und die Senkung von Lüftungsverlusten stehen in einer Wechselwirkung zum solaren Deckungsgrad. Je niedriger die notwendigen Systemtemperaturen sind, umso leichter wird es, höchste solare Deckungsgrade zu erzielen.

Ab einem bestimmten Qualitätsniveau wird die Vorhaltung konventioneller Heizungssysteme überflüssig. Das ist die Schwelle, wo das Konzept zu recht in puncto Nachhaltigkeit, Versorgungssicherheit und Wertbeständigkeit als zukunftssicher gilt.

Die Betriebsführung einer Wärmeversorgungsanlage kann nur dann gut sein, wenn der Betreiber die Aufgaben alle wesentlichen Komponenten und die Regelfunktionen verinnerlicht hat. Einen hohen Stellenwert hat bei uns daher die Einbeziehung des Auftraggebers in den Planungsprozess bis hin zur Erarbeitung detailgetreuer Schamata, welche auch die Menüs und Pfade zu den Einstellungen am Regler sowie die durch weiter gehende Berechnungen optimierten Einstellwerte enthalten.

Die Erstellung, Übergabe und Erläuterung einer vollständigen Dokumentation ist eine Selbstverständlichkeit.