Solarthermie

Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung #

Die Sonnenenergie-Nutzung zur Wärmeerzeugung ist längst technisch ausgereift. Heutzutage gibt es kaum noch namhafte Heizungshersteller, die keine Solaranlagen in ihrem Programm haben. Auch die Funktionsweise einer “thermischen Solaranlage” ist allgemein bekannt. Bisher war die Warmwasserbereitung der Hauptanwendungsbereich einer thermischen Solaranlage. Wenn aber die Sonnenenergie einen größeren Anteil an der Energieversorgung eines Hauses übernehmen soll, muss auch eine solareHeizungsunterstützung erwogen werden. Diese erfolgt vorwiegend in den Übergangszeiten wie Frühling und Herbst. Das Heizsystem sollte möglichst mit niedrigen Heizwassertemperaturen zu betreiben sein( Wand-oder Fußbodenheizung). Das ausschließliche Heizen mit der Sonnenenergie ist dagegen nur in speziell dafür kostruierten (Passiv)-Häusern mit sehr großen Pufferspeichern möglich. Um die energetischen Zusammenhänge im jahreszeitlichen Rahmen aufzuzeigen, haben wir folgendes Diagramm erstellt. Dabei sind die absoluten Werte nur abgeschätzt, es sollen lediglich die zugrundeliegenden Tendenzen aufgezeigt werden - für einen konkreten Fall müßte eine Simulationsberechnung erstellt werden.

In einem “normalen Vier-Personen-Haushalt” sind folgende Randbedingungen von Januar (1) bis Dezember (12) zu erwarten.

• ganzjährig ein etwa gleichbleibender Energiebedarf für die Warmwasserbereitung (gelbe Linie)
• Altbau: Heizenergiebedarf (schwarze Linie)
• Energiesparhaus: Heizenergiebedarf (grüne Linie) So ganz nebenbei zeigen diese Linien, wie sinnvoll es ist, im Altbau nachträglich Dämmaßnahmen durchzuführen. Die Energieeinsparungen sind enorm.
• solare Energiegewinne einer gut auf den Warmwasserbedarf abgestimmten thermischen Solaranlage (durchgezogene rote Linie). Nur die Flächen unter den Heizenergie-Linien (Altbau bzw. Energiesparhaus) bis zum Energiebedarf für Warmwasser (gelb) wären zur Heizungsunterstützung nutzbar.
• solare Energiegewinne einer doppelt so groß dimensionierten thermischen Solaranlage (gestrichelte rote Linie) mit dem Hintergrund, einen möglichst effektiven Energiegewinn zur Heizungsunterstützung zu erzielen. Der Deckungsanteil der Solarenergie am Heizenergiebedarf kann so realistisch 5 bis 20% betragen (je nachdem, ob Altbau oder Energiesparbauweise). Die Summe der erzeugten solaren Energiegewinne ist allerdings ca. 70% höher. Neben dem größeren technischen Aufwand hat diese Lösung auch zur Folge, daß in den Sommermonaten nicht alle solaren Energiegewinne genutzt werden können.
• Gut bewährt haben sich Systeme mit Schichtenspeichern und Low-flow Solaranlagen, wie z.B. Solvismax.

Beispiel einer solaren Warmwasserbereitung #

Das Wohnhaus wird mit durchschnittlich 12 Personen bewohnt. Beheizt werden die ca. 300 m² des Haupthauses mit einer Holzvergaser-Heizzentrale. Für die Erwärmung des täglichen Warmwasserbedarfs von 450 bis 500 Liter ist zusätzlich eine Solaranlage mit 12 m² Kollektorfläche installiert.

Die Kombination Holzvergaser - Heizkessel und Solaranlage erweist sich als optimal, da das Warmwasser im Sommer solar erwärmt werden kann und der Holzheizkessel nicht benutzt werden muss.

Im Winter dagegen, wenn die Einstrahlung der Sonne geringer ist, und sowieso geheizt wird, erwärmt die Heizungsanlage das Brauchwasser auf die nötige Duschwassertemperatur.

Gemessene Werte für die Energiegewinne dreier Betriebsjahre #

Die Anlage ist mit Wärmemengenzählern ausgestattet und wurde über mehrere Jahre hinweg monatlich kontrolliert. Daraus ist das folgende Diagramm entstanden, welches die monatliche Verteilung der Energiegewinne verdeutlicht.