Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 1 Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung Herdlitschke Peter Dipl.-Ing. REMEMBER Solartechnik Aachen, Deutschland
2 Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke
Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 3 Solare Grossanlagen zur Wärmeerzeugung Installierte Anlagen Antragsteller Anzahl in % Kollektorfläche in % in m² Private 444.697 98,5 3.771.834 97,5 Haushalte Gewerbe 5.031 1,1 70.779 1,8 Insgesamt 451.656 100 3.868.848 100 Verteilung der im MAP 2001-2006 geförderten Anlagen Quelle GroSol BSW Anlagengröße und Einsatzbereich Landwirtschaft 1.013 0,2 12.098 0,3 Öffentlichrechtliche 648 0,1 10.281 0,3 Sonstige 267 0,1 3.856 0,1 Einsatzbereich Anzahl installierter Anlage nach Größenklasse <10 m² <20 m² <30 m² <40 m² <50 m² >50 m² WW 90,2% 29,9% 18,7% 18,8% 14,4% 21,0% WW + HU 9,7% 69,9% 80,9% 81,0% 85,4% 77,7% PW 0,1% 0,2% 0,4% 0,2% 0,2% 1,4% Verteilung der im MAP 2001-2006 geförderten Anlagen nach Größe und Einsatzbereich Quelle GroSol BSW
4 Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke Anlagengröße und Kollektortyp Kollektortyp Anzahl installierter Anlage nach Größenklasse <10 m² <20 m² <30 m² <40 m² <50 m² >50 m² Flach 82,2% 90,8% 96,0% 96,3% 98,1% 97,7% Röhren 17,8% 9,2% 3,9% 3,6% 1,6% 2,7% Verteilung der im MAP 2001-2006 geförderten Anlagen nach Größe und Kollektortyp Quelle GroSol BSW Entwicklung Heizölpreis Quelle: Eurostat, Tecson, www.tecson.de /
Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 5 "SOLAR - so heizt man heute - Zielgruppe Struktur Gebäudebestand EFH/ZFH MFH > 3 WE 16,5 Mio. WE 22,5 Mio. WE 2,9 Mio. selbstgenutzter Wohnraum (WEG) 10 Mio. Privatvermieter 9,6 Mio. professionelle Vermieter Planungsanforderungen abgestimmte Komponenten
6 Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke Anlagendimensionierung - Grundlage Wirkungsgrad + Einsatz versch. Kollektortypen
Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 7 Anlagendimensionierung Kleinanlagen EFH Anlagen für Einfamilienhäuser (Warmwasserbereitung): Solare Deckungsrate ca. 60-65% Vorteil: Der Kessel bleibt den Sommer über abgeschaltet. Nachteil: Der Kollektornutzungsgrad sinkt. Anlagendimensionierung Großanlagen MFH Anlagen für Mehrfamilienhäuser (Warmwasserbereitung): Auslegung nach Anzahl der Wohneinheiten Deckungsanteil 30-50% Tagesbedarf etwa 70l/WE bei Zapftemperatur 60 C, entsprechend etwa 4kWh/d ( -Belegung 2,5 Personen) Verluste durch Zirkulationsleitung 100W/WE Systemauswahl abhängig von Anlagengröße und Leistungsgrenze Kollektorflächen von 1 bis 2 m²/we
8 Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke Anlagendimensionierung MFH Kombisysteme Anlagen für Mehrfamilienhäuser (Kombianlagen mit Tagesspeicher): Auslegung objektabhängig wegen unterschiedlichem Baustandard bei Niedertemperaturheizsystemen kann Heizungsunterstützung auch bei knapper Auslegung der Kollektorfläche sinnvoll sein Systemauswahl abhängig von Anlagengröße und Leistungsgrenze Kollektorflächen von 3 bis 5 m²/we Bei Konzepten mit Mehrtagesspeicher auch größere Kollektorflächen Anlagendimensionierung Mehrfamilienhaus Beispiel MFH 10 WE TWW-Verbrauch 700 l/tag 900 m² Wohnfläche Heizlast 57 KW / 100 kwh/m²a Solaranlage Kollektorfläche 40 m² Speichervolumen 3.000 l Ausrichtung Süden Aufstellwinkel 40 Einsparung Erdgas H: 2.515,1 m³ Vermiedene CO2- Emissionen: Deckungsanteil gesamt: 5.318,42 kg 14,8 %
Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 9 Anlagendimensionierung Mehrfamilienhaus Fassadenanlage Beispiel MFH 10 WE TWW-Verbrauch 700 l/tag 900 m² Wohnfläche Heizlast 57 KW / 100 kwh/m²a Solaranlage Kollektorfläche 40 m² Speichervolumen 3.000 l Ausrichtung Süden Aufstellwinkel 90 Einsparung Erdgas H: 1.825,9 m³ Vermiedene CO2- Emissionen: Deckungsanteil gesamt: 3.861,05 kg 11,0 % Anlagendimensionierung Mehrfamilienhaus Niedrigenergie Beispiel MFH 10 WE TWW-Verbrauch 700 l/tag 900 m² Wohnfläche Heizlast 30 KW / 45 kwh/m²a Solaranlage Kollektorfläche 40 m² Speichervolumen 3.000 l Ausrichtung Süden Aufstellwinkel 40 Einsparung Erdgas H: 2.546,3 m³ Vermiedene CO2- Emissionen: 5.384,51 kg Deckungsanteil gesamt: 25,2 %
10 Fachwerkknoten Ausformung und Modellierung K. Pock Mehr-Gewinn beim Solarheizen im Altbau Dachausrichtung und Solarertrag Dachneigung Ausrichtung
Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 11 Anstellwinkel Anlagendimensionierung nicht Wohnungsbau Anlagen für Sporthallen: oft nur abendliche Nutzung stark schwankender Bedarf während der Woche in den Sommerferien oft längere Zeit ganz geschlossen Verbrauch meist unbekannt und schwer abzuschätzen hohe Gleichzeitigkeit Daraus folgt: System mit großem Speicher, der den gesamten Tagesbedarf aufnehmen kann. Große Kollektorflächen
12 Fachwerkknoten Ausformung und Modellierung K. Pock DVGW-Richtlinie W551 Anforderungen der DVGW-Richtlinie W551 an den Bau und Betrieb von Trinkwassererwärmern Kleinanlage Einfamilienhaus Zweifamilienhaus andere Gebäude mit Trinkwasserspeicher < 400l und Zirkulationssystem < 3l Großanlage Gebäude mit Trinkwasserspeicher > 400l oder Zirkulationssystem > 3l DVGW-Richtlinie W551 Bau von Großanlagen Bau der Trinkwassererwärmer 60 C Austrittstemperatur muß möglich sein Ausreichende Reinigungsöffnung bei Trinkwasserspeichern Kaltwassereinlauf im Speicher mit kleiner Mischzone Gesamtaufheizung der Vorwärmstufen muß möglich sein Zirkulationsleitungen oder Begleitheizungen sind einzubauen
gnu iz ehhca N r eh ic epsr W K W W la os R Z Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 13 DVGW-Richtlinie W551 Betrieb von Großanlagen Betrieb der Trinkwassererwärmer Sämtliche Vorwärmstufen sind einmal pro Tag auf 60 C aufzuheizen. Die Wassertemperatur im Leitungssystem darf nicht niedriger als 5K unterhalb der Speicheraustrittstemperatur liegen. Kleinanlage - Solar beheizte Trinkwasserspeicher mit Gesamtaufheizung (DVGW) Bivalenter Speicher
14 Fachwerkknoten Ausformung und Modellierung K. Pock System mit Frischwasserstation Teilschritte zur Anlagendimensionierung: Vom Bedarf zum System! Bedarf: Tag Woche Jahr Wetter Jahressimulation Systemhydraulik im Simulationsprogramm Größen Kollekorfeld, Speicher, Ertrag
Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 15 Statische Anforderungen an Montagesysteme - Versicherungsaufkommen für Sturmschäden verdoppelt sich alle 12 Jahre - Versicherungsaufkommen für Sturmschäden 2005 so hoch wie das der gesamten 60er Jahre Lastermittlung DIN 1055 Gültig ab 2007 Es werden berücksichtigt: - Veränderte Wetterlasten: Höhere Niederschlagsmengen und - höheres Windaufkommen - Geografische Gegebenheiten (Schneelast- / Windzonen, Meereshöhe) - Geländeeinflüsse (Geländekategorien, Bebauung) - Topografische Besonderheiten (Klippenfaktor, etc.) - Gebäudeeinflüsse (Gebäudehöhe, Dachform, etc.)
16 Fachwerkknoten Ausformung und Modellierung K. Pock Solar-Roof Montage Crailsheim 2008 Solar-Roof Crailsheim Hirtenwiesen 4 x 380 m²
Solare Großanlagen zur Wärmeerzeugung P. Herdlitschke 17 Solar-Roof Leitungsführung im First Solar-Roof Kollektorfeld Wiggenhausen - Leitungsführung am Kollektorfeld oben. - Flexible Kollektorfeldanschlüsse - Rohrschellen mit Gleitlager - Entlüftungsleitung - Solar-Pressfittings vereinfachen die Arbeit Solar-Roof in der Sanierung Schlachthof Speyer 360 m² (2004)
18 Fachwerkknoten Ausformung und Modellierung K. Pock Solarthermische Anlagen Fassadenkollektoren Fassadenkollektoren als Bestandteil der Gebäudehülle Esslingen 110 m² Fassadenkollektoren BGW Bielefeld 1999 gesamt 880 m²