Solarthermie im Einsatz

Seit Oktober 2004 betreibe ich in meinem EFH im Süden von Leipzig eine Solarthermie-Anlage mit Heizungsunterstützung. Die Anlage wurde von der Firma Solifer Freiberg (inzwischen insolvent) projektiert und installiert. Auf dieser Webseite informiere ich über den Betrieb der Anlage.

Aufwendungen und erwartete Einsparungen

Die folgenden Daten und Schätzungen lagen zu Betriebsbeginn Ende 2004 vor.

Zusammenfassung der Auswertung

Untersuchungen gehen davon aus, dass in Mitteleuropa mit einem Jahreseintrag an Sonnenenergie von etwa 1000 kWh/m^2 zu rechnen ist. Der reale durchschnittliche Eintrag pro Jahr schwankt weit im Bereich von über 400 kWh/m^2 (2007) bis 176 kWh/m^2 (2011). Der durchschnittliche Wirkungsgrad der Anlage liegt über die Jahre bei etwa 30 %. Den größten Einfluss auf die Ersparnis hat allerdings der Verlauf der warmen Jahreszeit. In guten Jahren (2007, 2009, 2011) liegt die durchschnittliche Laufzeit der Heizung in den Monaten April-September bei 10 min. pro Tag (7.2 min. pro Tag entspricht einer durchschnittlichen Kessellaufzeit von 1%), in schlechten Jahren (2006, 2008, 2010) bei über 20 min. pro Tag. In den Kernmonaten Mai-August liegt die durchschnittliche Laufzeit der Heizung bei unter 7 min. pro Tag. Eine Ausnahme bildete hier das Jahr 2010, wo auch in den Monaten Juni, Juli kräftig zugeheizt werden musste.

Zur Bestimmung der Einsparung im Gasverbrauch verwende ich als Basiswerte die durchschnittliche Gasmenge (2856 m^3 pro Jahr) sowie den um Klimaeinflüsse bereinigten durchschnittlichen Verbrauch/GTZ (0.82), berechnet jeweils aus den Werten der Jahre 1997 bis 2003.

Einsparungen

Die Spalte "Basis Verbrauch" spiegelt die absolute Einsparung wider, die durch weitere externe Faktoren (insbesondere warme Winter) beeinflusst ist, die Spalte "Basis Verbrauch/GTZ" enthält eine klimaunabhängigere, auf die Gradtagzahl normierte Einsparungsgröße.

Die letzte Spalte enthält eine grobe Abschätzung der erzielten finanziellen Einsparung, die ich aus den weiter unten zusammengestellten Jahresdaten nach der folgenden Formel berechne:

(0.82 - a) * b * c/d - w

Einige grundsätzliche Ausführungen zur Arbeitsweise

Es handelt sich um eine Solarthermie-Anlage mit Schichtenspeicherung zur Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung. Die Anlage hat eine Netto-Kollektorfläche von 18 m^2 mit Südausrichtung in dachintegrierter Holzkasten-Bauweise. Pufferspeicher, Gaskessel und Heizkreislauf bilden einen geschlossenen wartungsarmen Brauchwasserkreislauf, Warmwasser wird über einen Wärmetauscher bereitet. Seit 2011 wird auf Brandgefahr an solchen Anlagen hingewiesen, wenn die in den Kollektor eingetragene Wärme längere Zeit nicht abgeführt werden kann ("Puffer voll") und dann im Bereich des Holzrahmens Temperaturen von bis zu 140°C entstehen. Zur Minderung dieser Gefahr wurde im Zuge der Wartung im Februar 2018 eine nächtliche Rückkühlung programmiert, mit der derartige Spitzen im Sommer weitgehend vermieden werden.

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Seit Mitte Dezember 2004 wurden die Betriebsdaten mit dem Datenlogger BSDATA Bootloader BL232 erfasst und monatlich ausgewertet. Die grobe datenmäßige Überwachung der Anlage hat sich bewährt, um Unregelmäßigkeiten im Betrieb in vernünftigen Zeithorizonten zu bemerken und abstellen zu lassen. 2020 wurde das Logging durch eine webgestützte Version auf der Basis des CMI-Loggers ersetzt.

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Daten zum Betrieb der Anlage

Mit der Gradtagzahl existiert ein anerkanntes grobes Maß für den wetterabhängigen durchschnittlichen Heizbedarf, der ja neben den baulichen Gegebenheiten ganz wesentlich den Energieverbrauch bestimmt. Die Berechnung ist in einer VDI-Richtlinie 2067 (Version 1988) präzisiert. Die Gradtagzahlen sind diejenigen, welche die AGES mbH als GT20/15 für Leipzig, Station 10469, monatlich veröffentlicht.

Die Spalte "Puffer voll" gibt kumulativ die Zeit im jeweiligen Monat an, in welcher im Kollektor eine Temperatur von mehr als 110°C herrschte, weil der Pufferspeicher keine weitere Wärme abnehmen konnte (Wassertemperatur im Speicher durchgängig 95°C).

Zusammenfassende Darstellung des Betriebs der Anlage sowie des Gasverbrauchs

Alle Zahlen sind entsprechend dem Ablesezeitraum (jeweils April bis März Folgejahr) kumuliert. Die Gradtagzahlen für Leipzig (GTZ) wurden aus Daten des meteorologischen Instituts der Uni Leipzig (bis Apr. 2005) gewonnen bzw. der monatlichen Veröffentlichung der AGES mbH als GT20/15 für Leipzig, Station 10469, entnommen.

WME ist der Wärmemengeneintrag in kWh jeweils für den Zeitraum von April bis März des Folgejahres, den der Wärmemengenzähler bestimmt hat. Er gibt an, wie sonnenreich das betrachtete Jahr war. Untersuchungen gehen davon aus, dass in Mitteleuropa mit einem Jahreseintrag an Sonnenenergie von etwa 1000 kWh/m^2 zu rechnen ist. Daraus berechnet sich ein (fikitver) Wirkungsgrad WG der 18 m^2 großen Anlage (in Prozent) als WME/180.0. Es ist zu beachten, dass bei dieser Berechnung von WG die wirklichen Lichtverhältnisse im jeweiligen Jahr nicht berücksichtigt sind. Seit 2020 ist der entsprechende Sensor defekt und wurde auch nicht ersetzt, da er keine betriebswichtige Funktion hat.

SBD ist der Sommerbetriebsdurchschnitt und gibt an, wie viele Minuten pro Tag in den Monaten April bis September durchschnittlich zugeheizt werden musste. Er zeigt an, wie verregnet die warme Jahreszeit war.

V. steht für Verbrauch, JR für Jahresrechnung (beides skaliert auf ein volles Jahr).

In den Jahresrechnungen 2022 uns 2023 sind die Kosten (JR in Euro) ohne die Entlastungsbeiträge angegeben.

In den letzten beiden Spalten der Tabelle sind Verbrauch bzw. Rechnungsbetrag durch die GTZ geteilt als zwei grob witterungsunabhängige Indikatoren angegeben. Neben der Installation der Solaranlage hatte auch die Dachdämmung (Okt. 2004) sowie der Auszug meiner Kinder (Sommer 2000 und Sommer 2002) Einfluss auf die Energiebilanz.

Weitere Informationen per Email-Anfrage.

Im (nicht von mir betriebenen) Solarwebseiten-Blog sind weitere Erfahrungen, Erlebnisse und Meinungen einiger Anwender von BUSO-Solaranlagen zusammengetragen.