Solare Wärmegewinnung Die Sonne schickt uns keine Rechnung!

Transkript

1 Solare Wärmegewinnung Die Sonne schickt uns keine Rechnung! Die Solarthermie ist die am weitesten verbreitete Technik zur Nutzung der Solarstrahlung. Sie wandelt die langwelligen Strahlungsanteile der einfallenden Sonnenstrahlung in Nutzwärme um und findet hauptsächlich im Bereich Brauchwasser-Erwärmung Verwendung. Im Niedertemperatur-Bereich kann man Solarthermie-Anlagen noch zur Heizungsunterstützung oder Schwimmbaderwärmung verwenden. Im Hochtemperatur-Bereich besteht die Möglichkeit Prozesswärme für die Industrie und elektrischen Strom mit Hilfe solarthermischer Kraftwerke zur Verfügung zu stellen. Die Brauchwasser-Erwärmung ist die am weitesten entwickelte Form der Solarthermie und mit einer richtig dimensionierten Anlage lassen sich 50-70% pro Jahr der Heizkosten für Wasser-Erwärmung einsparen. Von Mai bis September beträgt der solare Deckungsanteil 100% und für die restliche Zeit des Jahres ist er kleiner 60%. Röhren- oder Flachkollektoren für die Solaranlage? Was spricht für oder gegen Röhren- bzw. Flachkollektoren? Röhrenkollektor Der Kollektor besteht aus einzelnen Röhren, die bei einem Schaden ganz einfach, einzeln auszuwechsel sind. Durch das Vakuum, welches im Inneren der Röhre herscht, sind Röhrenkollektoren bestens Isoliert und bieten somit auch im Winter eine Optimal ausnutzung der Sonnenenergie. Durch die Einzelmontage ist die Installation auf dem Dach äußerst einfach. Es wird kein Kran zur Montage benötigt. Das geringe Gewicht der einzelnen Teile unterstützt den Transport zum aufstellungs Ort. Durch die Bauform fassen sich die Röhren optimal nach Süden ausrichten.

2 Technik Vakuum-Röhrenkollektor: Der Aufbau des Absorbers ist im Prinzip gleich zum Flachkollektor. In dem etwas dünnerem Metallrohr (Heatpipe) befindet sich ein Medium mit einem niedrigem Siedepunkt, wie zum Beispiel Methanol (kocht bei 64,6 C). Dieses verdampft bei Erwärmung und steigt nach oben in einen Wärmetauscher, wo es unter Wärmeabgabe an die Wärmeträgerflüssigkeit wieder kondensiert und nach unten zurück fließt. Um noch geringere Wärmeverluste zu erzielen befindet sich die sogenannte Heatpipe mit Wärmeleitblech in einer evakuierten Glasröhre. Das hat zum Vorteil, dass die Vakuum-Röhrenkollektoren vor allem in sonnenärmeren Zeiten mehr Energie als Flachkollektoren ernten können. Die Glasröhren lassen sich nicht 100 prozentig abdichten und somit verlieren sie über einen großen Zeitraum ihr Vakuum und dadurch die guten isolierenden Eigenschaften des Vakuums. Mit Flachkollektoren werden Spitzen-Wirkungsgrade von bis zu 85% erreicht. Im Durchschnitt liegt der Wirkungsgrad bei 50-75% leicht darunter. Vakuum-Röhrenkollektoren haben dagegen einen höheren Wirkungsgrad um die 80%. Flachkollektor Der Flachkollektor besteht aus einem Stück. Sollte ein Schaden an der Glasabdeckung entstehen, so muss der komplette Kollektor ausgetauscht werden. Die Installation muss ggf. per Kran auf das Dach gehoben werden, da das Gewicht hoch, und die Größe unhandlich ist. Durch die große Oberfläche kann es im Winter dazu kommen, dass sich Schnee fest setzt, und somit keine Sonneneinstrahlung zulässt. Es ist auch möglich das im laufe der Zeit sich Dreck oder Moos auf dem Kollektor absetzt. Technik Das Herzstück eines jeden Kollektors ist der Absorber. Er besteht aus einem Metallrohr kleinen Durchmessers, welches mit Wärmeleitblechen verlötet, verschweißt oder verpresst ist. Als AbsorberMaterialien werden hauptsächlich Aluminium, Kupfer oder Stahl verwendet. Durch die Metallröhren fließt ein Wasser-Glykol-Gemisch, was im Winter die Frostsicherheit garantiert und mit einer handelsüblichen Umwälzpumpe befördert wird. Um die Abstrahlungsverluste der kompletten Absorber möglichst gering zu halten, werden diese mit sehr dünnen so genannten Selektiven Schichten versehen. Diese bestehen meist aus Schwarz-Nickel- o. Schwarz-Chrom-Pigmenten oder auch aus TitanOxid-Nitrid. Die Absorber befinden sich in einem Gehäuse, was aus Blech oder Kunststoff besteht und sind mit

3 einer speziellen Frontscheibe luftdicht abgedeckt. Die geforderten Eigenschaften der Scheibe sind ein guter Transmissionswert für die einfallende Strahlung und gute reflektierende Eigenschaften für die von den innen liegenden Absorbern kommende Wärme. Die Kollektor-Rückenwände sind mit gut isolierenden Dämmmaterial, wie fester Mineralwolle ausgekleidet um die Abstrahlungsverluste so klein wie möglich zu halten. Gegenüberstellung der Kennwerte der untersuchten Kollektoren Die Kollektoren A und B sind Vakuum-Röhrenkollektoren die sich durch einen geringen Wärmedurchgangskoeffizienten und somit geringe Wärmeverluste auszeichnen. Kollektor B ist zusätzlich mit einem Reflektor ausgestattet. Der Flachkollektor C steht für die leistungsfähigsten Kollektoren dieser Bauart, wohin gegen die Kollektoren D und E, mit nur bedingt selektiven Eigenschaften der Absorberbeschichtung, eher in der unteren Leistungskategorie anzusiedeln sind. Die Tabelle zeigt die Wirkungsgradkennlinien über dem Betriebsparameter (Differenz von mittlerer Fluidtemperatur und Umgebungstemperatur bezogen auf die solare Bestrahlungsstärke) für eine Bestrahlungsstärke von 800 W/m².

4 In der Tabelle 2 ist die anteilige Energieeinsparung der fünf Kollektoren über der Fläche aufgetragen. Dabei fallen folgende Punkte auf: 1. Mit allen fünf Kollektoren läßt sich eine Energieeinsparung von 20% erreichen. Höhere Energieeinsparungen lassen sich mit diesem Anlagenkonzept jedoch nur mit den Kollektoren A bis D erzielen. 2. Je effizienter der Kollektor ist, desto geringer ist die benötigte Fläche und desto steiler steigt die anteilige Energieeinsparung bei der Erhöhung der Kollektorfläche. Ergebniss Röhrenkollektoren haben eine höhere Effizens bei kleiner Auslegungsfläche, sie bieten Komfortablen Einbau und Austausch der einzelnen Kollektoren. Sie können durch die Runde Bauform einfach nach Süden ausgerichtet werden. Flachkollektoren bieten eine hohe Effiziens bei größerer Fläche, müssen ggf. mit einem Kran zum Aufstellungsort gehoben werden. Haben eine große Oberfläche die anfällig gegen Dreck und Moos sein kann und können bei einem Schaden nur komplett ausgetauscht werden.

5 Entscheidungshilfe zum Einbau einer Solaranlage zur Wärmeerzeugung Diese Entscheidungshilfe soll unterstützend wirken für Solaranlageninteressierte, sich für eine Solarthermieanlage (Solarwärme) zu entscheiden. Die Länge des Textes sollte Sie nicht abschrecken; wir haben uns bemüht, möglichst viele der möglichen aufkommenden Fragen aufzuführen. Für eine Entscheidung müssen Sie jedoch nicht alle beantworten. Gliederung der Entscheidungshilfe: 1. Nutzung Solarenergietechnik 2. Solarthermie 2.1. Planung Wozu soll die Solarthermieanlage genutzt werden? Welche Entscheidungskriterien gibt es für eine Solarthermieanlage? Prüfung der baulichen Voraussetzungen Welche Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten gibt es? I) Nutzung Solarenergietechnik Was Spricht für eine Solaranlage? Die Solarenergie kann 1. zur Erzeugung von Strom durch die Photovoltaik eingesetzt werden oder 2. zur Brauchwassererwärmung und zur Heizungsunterstützung durch die Solarthermie. Der erzeugte Strom wird üblicherweise in das öffentliche Stromnetz eingespeist und mit gesetzlich festgelegten Sätzen vergütet (Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)). Die erzeugte Wärme wird im eigenen Gebäude verwendet, um das Brauchwasser zu erwärmen und die Heizung zu unterstützen. Das spart fossile Brennstoffe wie Öl und Gas ein. Wann bietet sich die Errichtung einer Solaranlage besonders an? Wenn Ihnen die derzeitigen Heizungskosten zu hoch sind. Wenn eine Dachsanierung ansteht. Wenn eine Heizungssanierung ansteht. Wenn Sie klimaschädliches C02 einsparen wollen. Besonders die gestiegenen Preise für fossile Energieträger wie Kohle und Gas können den Ausschlag für den Bau einer thermischen Solaranlage zur Unterstützung der Brauchwassererwärmung und auch der Heizungsunterstützung geben. Thermische Solaranlagen sind technisch ausgereift und besitzen eine Nutzungsdauer von über 20 Jahren. Sie liefern in unseren Breiten genug Energie, um bis zu 60 % des jährlichen Energiebedarfs zur Brauchwassererwärmung zu decken. Wenn Sie die Heizung erneuern, investieren sie damit in die nächsten 20 bis 25 Jahre- angesichts steigender Öl- und Gaspreise und einer immer unsichereren Versorgungssituation sollte man vorausschauend planen und investieren. Der Einbau einer thermischen Solaranlage bietet sich insbesondere bei einer Heizungserneuerung

6 oder einer Dachneueindeckung an. In einem geplanten Neubau sollte sie von vornherein mit eingeplant werden, wenn die Voraussetzung einer nach Süden oder Südwesten / Südosten ausgerichteten unverschatteten Dachfl äche gegeben ist. Im Laufe ihrer Lebenszeit liefert eine Solaranlage übrigens rund zehnmal mehr Energie als zu ihrer Herstellung nötig war. II) Solarthermie II.1) Planung A) Wozu soll die Solarthermieanlage genutzt werden? B) Welche Entscheidungskriterien gibt es für eine Solarthermieanlage? C) Prüfung der baulichen Voraussetzungen D) Welche Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten gibt es? A) Wozu soll die Solarthermie genutzt werden? Die Solarthermie kann zur Brauchwassererwärmung und auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Verwendet werden hierfür Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren. Vorteil der Flachkollektoren ist der günstigere Preis, während Vakuumröhren weniger Platz benötigen. Auch Schwimmbäder können über Solaranlagen beheizt werden. Entweder bietet sich die teurere Variante über eine Lösung mit Kollektoren und einem Warmwasserspeicher an. Oder es wird die preiswertere Lösung über Schwimmbadabsorberanlagen gewählt, die nach dem Gartenschlauchprinzip funktioniert bei der das Wasser nur tagsüber erwärmt wird, wenn die Sonne scheint. Diese Anlagen werden im Gegensatz zu Kollektoranlagen auf Grund ihrer besseren Wirtschaftlichkeit allerdings häufig nicht gefördert. B) Welche Entscheidungskriterien gibt es für eine Solarthermieanlage? Für welche Art der Kollektoren, ob man nur das Brauchwasser erwärmen will oder auch die Heizung mit der Kollektoranlage unterstützen will, ob man die Anlage mit Gas-Brennwerttechnik kombiniert oder vollständig auf erneuerbare Energien umsteigt und eine (automatisch beschickte) Holzheizung einbaut, die Entscheidung beruht z. B. auf folgenden Kriterien: Möchte ich umweltfreundlich und zukunftsorientiert leben? Muss der alte Kessel sowieso gewechselt werden? (Einhaltung von Grenzwerten und Vorschriften) Wird Wert auf eine zukunftsorientierte Haustechnik gelegt? Soll möglichst viel fossile Energie eingespart werden? Bietet sich der Einbau einer Solaranlage bei einer anstehenden Dacherneuerung an? Ist genügend Platz für Kollektoren und Speicher vorhanden? Wieviel Geld darf die Anlage kosten? Wieviel Geld kann ich über den Einbau einer Solaranlage einsparen?

7 Wieviel CO2 kann ich über die Solaranlage einsparen und somit einen Beitrag zur Umweltentlastung liefern? Und noch vieles mehr. C) Prüfung der baulichen Voraussetzungen: Wo sollen die Kollektoren aufgestellt werden? Auf dem Dach Auf einem Nebengebäude Neben dem Gebäude An der Fassade Ist genügend Platz für den Speicher? Bei einer Südausrichtung und einer Neigung von 45 erhält man für die Brauchwassererwärmung maximale Erträge. Heizungsunterstützende Systeme können in einem flacheren Winkel installiert werden. Eine Verschattung sollte wenn möglich vermieden werden auch für die Zukunft z. B. durch wachsende Bäume, Neubauten in unmittelbarer Nähe. Neubau: ein dachintegrierter Kollektor spart die Dacheindeckung und passt sich harmonischer in das Gesamtbild des Gebäudes ein (ebenso fassadenintegrierte Kollektoren). Altbau: fast jedes Gebäude lässt sich mit einer Solaranlage nachrüsten. Der Speicher fi ndet in den meisten Kellern oder in einem Nebengbäude einen Platz. Der Denkmal- oder Ensembleschutz muss ggf. beachtet werden. Eine Baugenehmigung ist in den meisten Fällen nicht notwendig (näheres hierzu regeln die Landesbauordnungen). D) Welche Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten gibt es? Im interaktiven Förderberater unter finden Sie alle bundesweiten Förderprogramme für Solaranlagen auf Bund- und Länderebene. Auch Energieversorger oder die Kommunen haben manchmal eigene Förderprogramme, über die sie den Einsatz erneuerbarer Energien zusätzlich honorieren. -- Wichtig: Die Fördermittelanträge oder Kreditverträge müssen in der Regel vor Beginn des Vorhabens (z. B. erster verbindlicher Auftrag) gestellt werden. --

8 Willi Werner GmbH Heizung - Klima - Sanitär - Solar Erneuerbare Energien Telefon: Telefax: Info@willi-werner.de Web: Sollten Sie einen Persönlichen Termin wünschen, so können Sie uns jederzeit anrufen. Ich stehen Ihnen Von Montags bis Donnerstags von 7.30 Uhr bis Uhr und Freitags von 7.30 Uhr bis Uhr zur Verfügung. In Notfällen oder Fragen rund um die von uns Installierte Anlagen bin ich jederzeit auch auf dem Mobiltelefon erreichbar, unter 0173/ Wir erstellen Ihnen gerne ein kostenfreies und unverbindliches Angebot. Die Firma Werner steht für Qualität. Alle von uns angebotenen Produkte sind geprüfte Qualitäts Produkte. Wir versuchen stets den für Sie günstigsten Preis zu finden. Sollten Sie im Internet Solaranlagen finden, deren Preis sehr niedrig ist, so handelt es sich dabei um Produkte aus China, welche nicht mit den hohen Qualitätsansprüchen und Wirkungsgraden unserer Produkte mithalten können. Kaufen Sie nicht die Katze im Sack! Auch wenn Sie heute bei einigen Online Auktions Häusern Solarkollektoren zu Dumpingpreisen bekommen können, so stellen Sie sich auch die Frage: Was ist mit der Garantie? und ganz wichtig: Woher bekomme ich in 10 Jahren die evt. benötigten Ersatzteile? Es kommt in unserem Kundenstamm immer wieder vor, das sich einige Kunden Dinge im Internet oder aus dem Baumarkt besorgen und nach ein paar Monaten Ersatzteile benötigen, die wir, der Baumarkt oder der Internethändler nicht liefern können! Qualität - Service - Zuverlässigkeit - Kompetente Beratung = Kundenzufriedenheit Sparen Sie Energiekosten - Wir beraten Sie gerne! Bis dahin, frohes Sparen! Mit freundlichen Grüßen Timo Werner