Solare Vollbeladung im Januar ist möglich

Januar in muenchen_energy-mag

Der vergangene Januar war kalt und ist in aller Regel der kälteste und sonnenärmste Monat hierzulande. Gerade einmal 50 Minuten pro Tag scheint im Schnitt die Sonne. Soweit ist das, selbst für den oberflächlichen Deutschland-Kenner, keine große Überraschung. Dass jedoch, auch in dieser sonnenarmen Zeit die Vollbeladung einer solarthermischen Heizungsanlage ohne zuheizen gelingen kann wird selbst für Experten verblüffend sein. Wir zeigen wie das geht.


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Eine solarthermische Heizung ist dann besonders nötig, wenn es besonders kalt ist, denn konventionelles Zuheizen kostet unnötiges Geld. Hier ein Januartag im verschneiten München.

Solare Vollbeladung im Januar ist kein Traum

Die Solarthermie wird viel kritisiert. Sie ist da, wenn man sie nicht braucht, ist das Hauptargument. Soll heissen im August liefern solarthermische Anlagen Wärme im Überfluss und im Winter wenig bis gar keine und man muss konventionell zuheizen. Photovoltaik hingegen liefert immer, oder zumindest fast immer, Strom. Immerhin, obwohl ein PV Modul gerade einmal 1/5 der Effizienz eines thermischen Moduls aufweisen kann.

Diese Argumente sind vom Prinzip her richtig, doch wie so oft im Leben hängt vieles von der Qualität der verwendeten Zutaten ab. Mit hochwertigen Kollektoren, einer vom Fachmann professionell abgestimmten Anlage und dem besonders wichtigen hochwertigen Schichtspeicher ist auch eine solare Vollbeladung im Januar möglich.

Ein unabhängiger Test der Technischen Hochschulen in Rapperswill (Schweiz) und in Ingolstadt, Fachbereich Heizungstechnik, belegt dies.

Messen nicht mutmaßen

Die beiden Hochschulen testeten die Beladung eines Hygienespeicher eines namhaften Hersteller der Heizungsbranche, den jeder per Mausklick im Internet bei verschiedenen Online-Portalen erwerben kann und einem hochwertiger Pufferspeicher (Schichtspeicher) vom Fachhändler/Heizungsbauer.

Dieser Schichtspeicher kann nur über, vom Hersteller zertifizierte und ausgewählte, Fach-Handwerker bezogen werden und wird auch nur von denen im professionell abgestimmten System eingebaut.

Die exakte Schichtung macht den Unterschied

Die Testsituation: Das Wasser des Hygienespeichers mit innenliegendem Wärmetauscher weist eine Ausgangstemperatur von 20°C auf, von den Studenten der Ingolstädter Hochschule wird eine Solarbeladung von 65°C simuliert in den Speicher fließen 300 Liter pro Stunde.

Das gleiche beim Schichtspeicher vom Fachhändler. Der Speicher hat einen aussenliegenden Wärmetauscher und unterscheidet sich vom Hygienespeicher durch seinen patentierten Schichtspeicher-Einsatz, der dazu führt, dass ohne mechanische oder sonst eine Einwirkung das zufließende Wasser beruhigt und – wie in einem unsichtbaren Aufzug – in die passende Temperaturschicht eingeschichtet wird. Genau so, wie das in der Natur in einem stehenden Gewässer, einem See also, auch geschieht.

Wärmebild_45m
Thermografischer Vergleich der Hochschule Ingolstadt. Hygienespeicher mit innenliegendem Wärmetauscher (links) vs. Schichtspeicher vom Fachhändler mit patentiertem Schichtspeicher Einsatz (rechts). Das mittlere Schaubild zeigt, zum Vergleich, eine idealtypische Schichtspeicher-Beladung von 20°C (unten) bis 60°C (oben).

Das Entscheidende beim Schichtverhalten eines Schichtspeichers, gerade in der Übergangszeit und in der Winterzeit, also über annähernd 9 Monate des Jahres, ist eine schnelle Beladung. Die schnelle Einschichtung von mindestens 50°C warmen Wasser ist entscheidend für die Effizienz eines Schichtspeichers.

Warum? Die Sonne steht nur für einen sehr kurzen Zeitraum zur Verfügung. Im Januar gibt es in Bayern gerade einmal 24 Sonnenstunden – im ganzen Monat (ca. 45 Minuten pro Tag!). In dieser Zeit muss der Schichtspeicher möglichst vollständig geladen sein. Voraussetzung hierfür sind eine entsprechende Ausrichtung der Kollektoren sowie eine Aufständerung auf mindestens 45-50°.

Ohne ein solches schnelles Beladen muss ein Wärmeerzeuger für die Bereitstellung von warmen Wasser zuheizen. Zuheizen bedeutet in der Realität in aller Regel, dass eine ebenfalls am Schichtspeicher angeschlossene Gastherme (oder ähnliches) das Wasser zusätzlich erhitzen muss, weil eine alleinige Beladung mit der Sonne nicht ausreicht, das kostet Geld, nur die Solarbeladung ist umsonst.

Sehen Sie die Beladung in Zeitabständen von 5 Minuten:
Zum Vergrößern auf die Bilder klicken >>

Vollbeladung bereits nach 50 Minuten Sonneneinstrahlung

Das Ergebnis: Der Schichtspeicher vom Fachhändler erreicht aufgrund seines Schichtspeicher-Einsatzes die Zieltemperatur von 50°C bereits nach 50 Minuten. Im Wärmebild sehr schön zu sehen wie preußisch korrekt der Speicher die unterschiedlichen Wasser-Temperaturen von heiss (rot) über warm (gelb) bis zu kalt (blau) geschichtet hat. Die Regeltechnik kann nun exakt die Temperatur entnehmen, die gerade im Haus benötigt wird, also z.B. 30°C zum Hände waschen und 45°C für die Fußbodenheizung, was zur Folge hat, dass es innerhalb des Systems nur zu minimalen Effizienz-Verlusten kommt.

Und 50 Minuten Sonneneinstrahlung gibt es, zumindest in Bayern auch im Januar. Auch im Januar ist also, zumindest an den allermeisten Tagen, eine Vollbeladung des Schichtspeichers und damit eine komplett autonome Solare-Heizversorgung des Hauses möglich.

Sehen Sie sich die Beladung der beiden Pufferspeicher
im Zeitraffer-Video:

 

Fazit: Natürlich stellt dieser Artikel einen idealtypischen Zustand dar. Jede solarthermische Anlage wird in der Realität andere Ergebisse liefern, da die Rahmenbedingungen unterschiedlich sind. Jedoch wird klar, wie groß die Unterschiede im Markt der solarthermischen Anlagen sind und welche Potenziale in der Effizienz der Systeme schlummern.

Bis zu 20% mehr Effizienz (Energieeinsparung) nur durch die Verwendung eines hochwertigen Schichtspeichers vom Fachmann. Eine solare Vollbeladung des Schichtspeichers ist sogar im Januar – zumindest an den allermeisten Tagen – möglich. Nur minimale Zuheizung mit konventioneller Energie.

Wichtig erscheint uns vor allem den richtigen Fachmann mit der Installation einer Solarthermie-Anlage zu beauftragen. Welche Komponenten werden wie kombiniert und aufeinander abgestimmt. Dort trennt sich die Spreu vom Weizen. Und dies führt zu Effizienz und Einsparung, denn darum geht es.

Nur eine Solaranlage die langfristig Heizkosten auf ein Minimum reduziert ist eine gute Solaranlage und der Hausbesitzer gewinnt Jahr für Jahr ein bischen mehr an Kaufkraft, denn Heizkosten sind für ihn kein Thema mehr. Die Sonne schickt uns keine Rechnung.

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Comments

  1. Schmidt-Gütter says:

    Nette Werbung für den Os*-Schichtspeicher – zahlen die wenigstens dafür ?
    Ansonsten aber eine echte Mogelpackung bzw. kein Gegenargument zur eingangs genannten These, wonach Solarthermie immer genau dann Wärme liefert, wenn sie nicht benötigt wird: Zwar ist es wohl mit Spezialkollektoren (Vakuumröhren) möglich, auch bei Frost und mit Wintersonne 65 °C Vorlauftemperatur zu erzielen,
    ABER
    * Um 300 Liter Wasser / Stunde um 45 °C zu erwärmen (von 20 auf 65), benötigt man ca. 15 kW – was im Winter schätzungsweise 40 – 80 m2 thermische Solarfläche erfordert (200 – 400 W / m2, 80% Wirkungsgrad). Und:
    * Damit kann man bestenfalls den Warmwasserbedarf einer typischen Familie decken – von Heizung ist da nicht einmal ansatzweise die Rede.

    Summa summarum: Wer im Winter solar heizen will, muss die überschüssige Wärme im Sommer langzeit-speichern. Anders wird das nichts…

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