Solare WärmegeWinnung

Solare Wärmegewinnung
Die Sonne schickt uns keine Rechnung!
Die Solarthermie ist die am weitesten verbreitete Technik zur Nutzung der Solarstrahlung. Sie
wandelt die langwelligen Strahlungsanteile der einfallenden Sonnenstrahlung in Nutzwärme um
und findet hauptsächlich im Bereich Brauchwasser-Erwärmung Verwendung. Im Niedertemperatur-Bereich kann man Solarthermie-Anlagen noch zur Heizungsunterstützung oder Schwimmbaderwärmung verwenden. Im Hochtemperatur-Bereich besteht die Möglichkeit Prozesswärme
für die Industrie und elektrischen Strom mit Hilfe solarthermischer Kraftwerke zur Verfügung
zu stellen. Die Brauchwasser-Erwärmung ist die am weitesten entwickelte Form der Solarthermie und mit einer richtig dimensionierten Anlage lassen sich 50 - 70% pro Jahr der Heizkosten
für Wasser-Erwärmung einsparen. Von Mai bis September beträgt der solare Deckungsanteil
100% und für die restliche Zeit des Jahres ist er kleiner 60%.
Röhren- oder Flachkollektoren für die Solaranlage?
Was spricht für oder gegen Röhren- bzw. Flachkollektoren?
Röhrenkollektor
Der Kollektor besteht aus einzelnen Röhren, die bei einem
Schaden ganz einfach, einzeln auszuwechsel sind. Durch
das Vakuum, welches im Inneren der Röhre herscht, sind
Röhrenkollektoren bestens Isoliert und bieten somit auch im
Winter eine Optimal ausnutzung der Sonnenenergie. Durch
die Einzelmontage ist die Installation auf dem Dach äußerst
einfach. Es wird kein Kran zur Montage benötigt. Das geringe Gewicht der einzelnen Teile unterstützt den Transport
zum aufstellungs Ort. Durch die Bauform fassen sich die
Röhren optimal nach Süden ausrichten.
Technik
Vakuum-Röhrenkollektor:
Der Aufbau des Absorbers ist im Prinzip gleich
zum Flachkollektor. In dem etwas dünnerem Metallrohr (Heatpipe) befindet sich ein Medium mit
einem niedrigem Siedepunkt, wie zum Beispiel
Methanol (kocht bei 64,6°C). Dieses verdampft
bei Erwärmung und steigt nach oben in einen
Wärmetauscher, wo es unter Wärmeabgabe an
die Wärmeträgerflüssigkeit wieder kondensiert
und nach unten zurück fließt. Um noch geringere Wärmeverluste zu erzielen befindet sich die
sogenannte Heatpipe mit Wärmeleitblech in einer evakuierten Glasröhre. Das hat zum Vorteil, dass
die Vakuum-Röhrenkollektoren vor allem in sonnenärmeren Zeiten mehr Energie als Flachkollektoren
„ernten“ können. Die Glasröhren lassen sich nicht 100 prozentig abdichten und somit verlieren sie
über einen großen Zeitraum ihr Vakuum und dadurch die guten isolierenden Eigenschaften des Vakuums.
Mit Flachkollektoren werden Spitzen-Wirkungsgrade von bis zu 85% erreicht. Im Durchschnitt liegt
der Wirkungsgrad bei 50-75% leicht darunter. Vakuum-Röhrenkollektoren haben dagegen einen höheren Wirkungsgrad um die 80%.
Flachkollektor
Der Flachkollektor besteht aus einem Stück.
Sollte ein Schaden an der Glasabdeckung entstehen, so muss der komplette Kollektor ausgetauscht werden. Die Installation muss ggf.
per Kran auf das Dach gehoben werden, da das
Gewicht hoch, und die Größe unhandlich ist.
Durch die große Oberfläche kann es im Winter dazu kommen, dass sich Schnee fest setzt,
und somit keine Sonneneinstrahlung zulässt.
Es ist auch möglich das im laufe der Zeit sich
Dreck oder Moos auf dem Kollektor absetzt.
Technik
Das Herzstück eines jeden Kollektors ist der Absorber. Er besteht aus einem Metallrohr kleinen
Durchmessers, welches mit Wärmeleitblechen verlötet, verschweißt oder verpresst ist. Als AbsorberMaterialien werden hauptsächlich Aluminium, Kupfer oder Stahl verwendet. Durch die Metallröhren
fließt ein Wasser-Glykol-Gemisch, was im Winter die Frostsicherheit garantiert und mit einer handelsüblichen Umwälzpumpe befördert wird. Um die Abstrahlungsverluste der kompletten Absorber
möglichst gering zu halten, werden diese mit sehr dünnen so genannten Selektiven Schichten versehen. Diese bestehen meist aus Schwarz-Nickel- o. Schwarz-Chrom-Pigmenten oder auch aus TitanOxid-Nitrid.
Die Absorber befinden sich in einem Gehäuse, was aus Blech oder Kunststoff besteht und sind mit
einer speziellen Frontscheibe luftdicht abgedeckt. Die geforderten Eigenschaften der Scheibe sind ein
guter Transmissionswert für die einfallende Strahlung und gute reflektierende Eigenschaften für die
von den innen liegenden Absorbern kommende Wärme. Die Kollektor-Rückenwände sind mit gut isolierenden Dämmmaterial, wie fester Mineralwolle ausgekleidet um die Abstrahlungsverluste so klein
wie möglich zu halten.
Gegenüberstellung der Kennwerte der untersuchten Kollektoren
Die Kollektoren A und B sind Vakuum-Röhrenkollektoren die sich durch einen geringen Wärmedurchgangskoeffizienten und somit geringe Wärmeverluste auszeichnen. Kollektor B ist
zusätzlich mit einem Reflektor ausgestattet. Der Flachkollektor C steht für die
leistungsfähigsten Kollektoren dieser Bauart, wohin gegen die Kollektoren D und E,
mit nur bedingt selektiven Eigenschaften der Absorberbeschichtung, eher in der
unteren Leistungskategorie anzusiedeln sind. Die Tabelle zeigt die Wirkungsgradkennlinien über
dem Betriebsparameter (Differenz von mittlerer Fluidtemperatur und Umgebungstemperatur
bezogen auf die solare Bestrahlungsstärke) für eine Bestrahlungsstärke von 800 W/m².
In der Tabelle 2 ist die anteilige Energieeinsparung der fünf Kollektoren über der
Fläche aufgetragen. Dabei fallen folgende Punkte auf:
1. Mit allen fünf Kollektoren läßt sich eine Energieeinsparung von 20% erreichen.
Höhere Energieeinsparungen lassen sich mit diesem Anlagenkonzept jedoch nur
mit den Kollektoren A bis D erzielen.
2. Je effizienter der Kollektor ist, desto geringer ist die benötigte Fläche und desto
steiler steigt die anteilige Energieeinsparung bei der Erhöhung der
Kollektorfläche.
Ergebniss
Röhrenkollektoren haben eine höhere Effizens bei kleiner Auslegungsfläche, sie bieten Komfortablen Einbau und Austausch der einzelnen Kollektoren. Sie können durch die Runde Bauform
einfach nach Süden ausgerichtet werden.
Flachkollektoren bieten eine hohe Effiziens bei größerer Fläche, müssen ggf. mit einem Kran
zum Aufstellungsort gehoben werden. Haben eine große Oberfläche die anfällig gegen Dreck und
Moos sein kann und können bei einem Schaden nur komplett ausgetauscht werden.
Entscheidungshilfe
zum Einbau einer Solaranlage zur Wärmeerzeugung
Diese Entscheidungshilfe soll unterstützend wirken für Solaranlageninteressierte,
sich für eine Solarthermieanlage (Solarwärme) zu entscheiden.
Die Länge des Textes sollte Sie nicht abschrecken;
wir haben uns bemüht, möglichst viele der möglichen aufkommenden Fragen
aufzuführen. Für eine Entscheidung müssen Sie jedoch nicht alle beantworten.
Gliederung der Entscheidungshilfe:
1. Nutzung Solarenergietechnik
2. Solarthermie
2.1. Planung
2.1.1. Wozu soll die Solarthermieanlage genutzt werden?
2.1.2. Welche Entscheidungskriterien gibt es für eine Solarthermieanlage?
2.1.3. Prüfung der baulichen Voraussetzungen
2.1.4. Welche Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten gibt es?
I) Nutzung Solarenergietechnik
Was Spricht für eine Solaranlage?
Die Solarenergie kann
1. zur Erzeugung von Strom durch die Photovoltaik eingesetzt werden oder
2. zur Brauchwassererwärmung und zur Heizungsunterstützung durch die
Solarthermie.
Der erzeugte Strom wird üblicherweise in das öffentliche Stromnetz eingespeist und
mit gesetzlich festgelegten Sätzen vergütet (Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)).
Die erzeugte Wärme wird im eigenen Gebäude verwendet, um das Brauchwasser zu
erwärmen und die Heizung zu unterstützen. Das spart fossile Brennstoffe wie Öl und
Gas ein.
Wann bietet sich die Errichtung einer Solaranlage besonders an?
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Wenn Ihnen die derzeitigen Heizungskosten zu hoch sind.
Wenn eine Dachsanierung ansteht.
Wenn eine Heizungssanierung ansteht.
Wenn Sie klimaschädliches C02 einsparen wollen.
Besonders die gestiegenen Preise für fossile
Energieträger wie Kohle und Gas können den
Ausschlag für den Bau einer thermischen
Solaranlage zur Unterstützung der Brauchwassererwärmung
und auch der Heizungsunterstützung
geben. Thermische Solaranlagen
sind technisch ausgereift und besitzen eine
Nutzungsdauer von über 20 Jahren. Sie liefern
in unseren Breiten genug Energie, um bis
zu 60 % des jährlichen Energiebedarfs zur
Brauchwassererwärmung zu decken. Wenn Sie
die Heizung erneuern, investieren sie damit
in die nächsten 20 bis 25 Jahre- angesichts
steigender Öl- und Gaspreise und einer immer
unsichereren Versorgungssituation sollte man
vorausschauend planen und investieren.
Der Einbau einer thermischen Solaranlage
bietet sich insbesondere bei einer Heizungserneuerung
oder einer Dachneueindeckung
an. In einem geplanten Neubau sollte sie von
vornherein mit eingeplant werden, wenn die
Voraussetzung einer nach Süden oder Südwesten
/ Südosten ausgerichteten unverschatteten
Dachfl äche gegeben ist.
Im Laufe ihrer Lebenszeit liefert eine Solaranlage
übrigens rund zehnmal mehr Energie als
zu ihrer Herstellung nötig war.
II) Solarthermie
II.1) Planung
A) Wozu soll die Solarthermieanlage genutzt werden?
B) Welche Entscheidungskriterien gibt es für eine Solarthermieanlage?
C) Prüfung der baulichen Voraussetzungen
D) Welche Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten gibt es?
A) Wozu soll die Solarthermie genutzt werden?
Die Solarthermie kann zur Brauchwassererwärmung und auch zur Heizungsunterstützung
genutzt werden. Verwendet werden hierfür Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren.
Vorteil der Flachkollektoren ist der günstigere Preis, während Vakuumröhren
weniger Platz benötigen.
Auch Schwimmbäder können über Solaranlagen beheizt werden. Entweder bietet sich
die teurere Variante über eine Lösung mit Kollektoren und einem Warmwasserspeicher
an. Oder es wird die preiswertere Lösung über Schwimmbadabsorberanlagen
gewählt, die nach dem Gartenschlauchprinzip funktioniert bei der das Wasser nur
tagsüber erwärmt wird, wenn die Sonne scheint. Diese Anlagen werden im Gegensatz
zu Kollektoranlagen auf Grund ihrer besseren Wirtschaftlichkeit allerdings häufig
nicht gefördert.
B) Welche Entscheidungskriterien gibt es für eine Solarthermieanlage?
Für welche Art der Kollektoren, ob man nur das Brauchwasser erwärmen will oder
auch die Heizung mit der Kollektoranlage unterstützen will, ob man die Anlage mit
Gas-Brennwerttechnik kombiniert oder vollständig auf erneuerbare Energien umsteigt
und eine (automatisch beschickte) Holzheizung einbaut, die Entscheidung
beruht z. B. auf folgenden Kriterien:
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Möchte ich umweltfreundlich und zukunftsorientiert leben?
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Muss der alte Kessel sowieso gewechselt werden?
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(Einhaltung von Grenzwerten und Vorschriften)
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Wird Wert auf eine zukunftsorientierte Haustechnik gelegt?
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Soll möglichst viel fossile Energie eingespart werden?
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Bietet sich der Einbau einer Solaranlage bei einer anstehenden Dacherneuerung an?
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Ist genügend Platz für Kollektoren und Speicher vorhanden?
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Wieviel Geld darf die Anlage kosten?
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Wieviel Geld kann ich über den Einbau einer Solaranlage einsparen?
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Wieviel CO2 kann ich über die Solaranlage einsparen und somit einen Beitrag
zur Umweltentlastung liefern?
Und noch vieles mehr.
C) Prüfung der baulichen Voraussetzungen:
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Wo sollen die Kollektoren aufgestellt werden?
Auf dem Dach
Auf einem Nebengebäude
Neben dem Gebäude
An der Fassade
Ist genügend Platz für den Speicher?
Bei einer Südausrichtung und einer Neigung von 45 ° erhält man für die Brauchwassererwärmung
maximale Erträge. Heizungsunterstützende Systeme können in einem
flacheren Winkel installiert werden. Eine Verschattung sollte wenn möglich vermieden
werden – auch für die Zukunft z. B. durch wachsende Bäume, Neubauten in unmittelbarer
Nähe.
Neubau: ein dachintegrierter Kollektor spart die Dacheindeckung und passt sich
harmonischer in das Gesamtbild des Gebäudes ein (ebenso fassadenintegrierte
Kollektoren).
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Altbau: fast jedes Gebäude lässt sich mit einer Solaranlage nachrüsten.
Der Speicher fi ndet in den meisten Kellern oder in einem Nebengbäude einen Platz.
Der Denkmal- oder Ensembleschutz muss ggf. beachtet werden.
Eine Baugenehmigung ist in den meisten Fällen nicht notwendig (näheres hierzu
regeln die Landesbauordnungen).
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D) Welche Finanzierungs- und Fördermöglichkeiten gibt es?
Im interaktiven Förderberater unter www.solarfoerderung.de finden Sie alle bundesweiten
Förderprogramme für Solaranlagen auf Bund- und Länderebene. Auch Energieversorger
oder die Kommunen haben manchmal eigene Förderprogramme, über
die sie den Einsatz erneuerbarer Energien zusätzlich honorieren.
-- Wichtig: Die Fördermittelanträge oder Kreditverträge müssen in der Regel vor
Beginn des Vorhabens (z. B. erster verbindlicher Auftrag) gestellt werden. --
Willi Werner GmbH
Heizung - Klima - Sanitär - Solar
Erneuerbare Energien
Telefon: 0541 57621
Telefax: 0541 573240
Email: [email protected]
Web: www.willi-werner.de
Sollten Sie einen Persönlichen Termin wünschen, so können Sie uns jederzeit anrufen.
Ich stehen Ihnen Von Montags bis Donnerstags von 7.30 Uhr bis 16.00 Uhr und Freitags
von 7.30 Uhr bis 13.00 Uhr zur Verfügung. In Notfällen oder Fragen rund um die von
uns Installierte Anlagen bin ich jederzeit auch auf dem Mobiltelefon erreichbar, unter
0173/4837817.
Wir erstellen Ihnen gerne ein kostenfreies und unverbindliches Angebot.
Die Firma Werner steht für Qualität. Alle von uns angebotenen Produkte sind geprüfte
Qualitäts Produkte. Wir versuchen stets den für Sie günstigsten Preis zu finden. Sollten Sie
im Internet Solaranlagen finden, deren Preis sehr niedrig ist, so handelt es sich dabei um
Produkte aus China, welche nicht mit den hohen Qualitätsansprüchen und Wirkungsgraden
unserer Produkte mithalten können. Kaufen Sie nicht die Katze im Sack! Auch wenn Sie
heute bei einigen Online Auktions Häusern Solarkollektoren zu Dumpingpreisen bekommen können, so stellen Sie sich auch die Frage: „ Was ist mit der Garantie?“ und ganz
wichtig: „Woher bekomme ich in 10 Jahren die evt. benötigten Ersatzteile?“ Es kommt in
unserem Kundenstamm immer wieder vor, das sich einige Kunden Dinge im Internet oder
aus dem Baumarkt besorgen und nach ein paar Monaten Ersatzteile benötigen, die wir, der
Baumarkt oder der Internethändler nicht liefern können!
Qualität - Service - Zuverlässigkeit - Kompetente Beratung = Kundenzufriedenheit
Sparen Sie Energiekosten - Wir beraten Sie gerne!
Bis dahin, frohes Sparen!
Mit freundlichen Grüßen
Timo Werner