Solarthermie

Lohnt eine Solaranlage ?

Ich will hier aber nicht die Nachteile bzw. Kosten dieses Ansatzes verschweigen: zum einen fehlen den meisten Handwerkern Erfahrungen mit den Eigenheiten grosser Tanks, zum anderen werden heutzutage grosse Solartanks noch sehr umstaendlich und daher teuer gefertigt und angeliefert (ganz grob gesagt 300 - 1000EUR pro m^3, ich kenne einen der verlangt 25TEUR für 60m^3 ohne Fundament, ein anderer will 6TEUR fuer 20m^3 ohne Fundament; Stand 2004). Dem stehen aber riesige Einsparungen an Flüssiggas oder Kohle oder was Ihr so verbrennt, so dass eine Amortisation bei guter Planung rasch eintreten kann.

Beispiel-Rechnung: Hier wage ich mal eine extrem einfache, ueberschlaegige Rechnung die natuerlich fuer eine Anlagenplanung viel zu grob ist. Angenommen wir haben Frühling; es ist noch kalt, es liegt Schnee, aber die Sonne scheint fröhlich und Euer bescheidenes Haus benötigt 4KW Heizleistung. An einen sonigen Tag speisen Eure 40qm Kollektoren also 500W*40qm*6h= 120KWh in den Speicher. Damit könnt Ihr 120KWh/4KW/24h= 1,2 Tage Euer ganzes Haus heizen, ohne zusätzliches Gas oder Heizöl. Der Speicher muss 120KWh/1KWhprom^3K/40K= 3m^3 Wasser beinhalten. Allerdings gilt dieser kleine Wert nur solange die Sonne alle 1-2 Tage scheint. Längere Wolken tage brauchen entsprechend mehr Wasser. ZB. überbrücken 10m^3 Wasser 10m^3*40K/4KW/24h= 4,2 Tage.

Meine Solarthermische Anlage laeuft nun seit 2006. Hier sieht man das die Solaranlage vor allem im Herbst und Frühjahr Wärme liefert. Im tiefen Winter muss leider hinzu geheizt werden (bisher habe ich Braunkohle benutzt, ab 2007 wird mit Gas-Brennwert geheizt):
12.10: nach etlichen Jahren: bin immer noch sehr zufrieden mit der Anlage. Sie spart mir rund 60% an Flüssiggas ein. Etwas ärgerlich sind die wiederholten Probleme mit den verwendeten Dallas Sensoren (vermutlich Übersprechen von der Netzversorgung), und die Kabel Reparaturen wegen der Mäuse. Ich könnte hier die aktuellen Graphiken zu Temperaturverläufen und gewonnener Energie einstellen , aber dafür habe ich keine Zeit.

Aufbau

Eine knappe Erklaerung hierfuer: was nuetzt die groesste Flaeche an Kollektoren, wenn die Sonne nur alle paar Tage mal scheint? Mit einem kleinen Tank dauert es nur wenige Stunden bis er kochend heiss ist, und keine weitere Sonnenwaerme speichern kann. Fuer die danach folgenden, Wolkenbedeckten Tagen genuegt aber die im zu kleinen Speicher vorhandene Waerme nicht um das Haus zu heizen. Der Speicher muss also den Heizbedarf Eures Hauses fuer mindestens 1-2 Wochen anbieten. Erst dann ueberbrueckt Ihr wolkige Tage und erreicht eine gleichmaessige, kraeftige beheizung Eures Hauses. Anschaulich kann man das mit einem Programm auf dem Computer zeigen; irgendwann stelle ich ein solches Euch bereit.

Also nochmal: am besten die ganze Süd-Seite eures Dachs mit Kollektoren statt Ziegeln belegen, und einen Tank mit mehreren qm Wasser nehmen.

Übrigens: wo steht geschrieben, das man im Bad 25'C mitten im Winter haben muss ?

Noch ein Hinweis fuer diejenigen die wegen der Kosten oder dem Mangel an geeigneten Handwerkern an Selbstbau denken: denkt an den Schutz der Gesundheit, denn
hier geht es um tw. heisses Wasser, es kann auch Ausstoesse von heissen Wasserdampf geben, die Oberflächen sind bis zu 180°C heiss. Im Wasserspeicher koennten Legionellen heranwachsen. Aussenanlagen muessen Sturmfest sein und den Schneedruck aushalten. Die Steuerung der Pumpen und Ventile erfordert tw. Netzpannung, nichts fuer unerfahrene.
Abgesehen von den Gefahren sind fuer den Selbstbau einer funktionierenden Anlage Kenntnisse in Hydraulik, Physik, Statik, Elektronik und Programmierung noetig.

Background

Das folgende Bild zeigt eine Simulation einer typischen, oben beschriebenen Anlage ueber den Verlauf von zwei Jahren. Das Bild benoetigt den ganzen Bildschirm, daher klickt Ihr am besten auf dieses kleine Bild und oeffnet es mit einem eigenen Browser-Fenster:
Im Bild sieht man folgendes: die oberste Kurve zeit die Temperatur im Wasserspeicher im Laufe des Jahres. Wenn die Sonne scheint gehts rauf, weil das Haus und die Verluste der Waermedaemmumg Energie benoetigen gehts runter. Ich habe hier zwei Tanks simuliert: damit der grosse Tank erst in der Sonnen-armen Zeit angezapft wird, ueberbrueckt ein sehr kleiner Tank den Herbst. Da man Zimmer nur mit Heizwasser ueber hier 23°C heizen kann, nutzt ein kaelterer Tank nichts; aus diesem Grund bleibt im Winter dort die Temperatur "haengen".
Zum Wetter ein Wort: die Realitaet wird hier durch von der NASA gemessene Wetterdaten abgebildet. Die Sonne scheint blockweise zweimal pro Monat, es werden also Regenwochen emuliert.
Die zweite Kurve zeigt den Leistungsbedarf in KW des Hauses inclusive Warmwasser: angenommen ist eine Temperatur von 18°C in allen Zimmern (nicht vergessen: Strahlungwaerme braucht geringere Temperaturen als KOnvektoren). Die blauen Punkte markieren die Tage, in denen der Speicher nicht mehr zum heizen geeignet ist, im Schnitt wird wie man sieht 84% des Heizbedarfs durch die Solaranlage gedeckt. Dies kann man durch verschiedene weitere Massnahmen noch steigen. Zu erwaehnen ist, dass die Simulation natuerlich ungenau ist; vor allem fehlen Einfluesse der Hydrodynamik (Schichtung, Reynold).
Die untere Kurve zeigt den Leistungseintrag durch die Kollektoren (drei Felder unterschiedlicher Ausrichtung). Man sieht wie wichtig es ist kaltes Wasser in die Kollektoren zu leiten, insbesonder wie hier bei billigen mit maessigen k-Werten.

Ein super Prototyp-Haus in Sachsen wird zZ. so gebaut wie von mir Oben beschrieben: ein sehr grosser Wassertank wird klugerweise ins Haus integriert, so dass selbst die Isolierverluste sich als kostenloser Heizkoerper erweisen. Einige Links mit Schwerpunkt Selbstbau: