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Stagnation bei Solarthermieanlagen

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  •  Electronics
31.5. - 19.10.2007
16 Antworten 16
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Servus zusammen,

nachdem in einem anderen Thread das Thema "Stagnation von großflächigen Solaranlagen" einerseits zu reger Diskussionsbeteiligung führte, jedoch andererseits von der ursprünglichen Fragestellung sehr weit abschweifte, habe ich mich entschlossen einen neuen Thread zu diesem Thema zu eröffnen.

Ausgangssituation:
Großflächige, heizungsunterstützende Solarthermieanlagen neigen bauartbedingt im Sommer zu erheblichen Überkapazitäten.

Die kontroversiellen Lösungsansätze:
1) macht nichts, die müssen das ohne Schäden überstehen
2) ist gar nicht gut und muss verhindert werden, notfalls durch eine Wärmesenke, wie auch immer diese aussehen mag.

Bevor ich nun um eine rege Teilnahme von betroffenen Solaranlagenbetreibern ersuche, bitte ich jeden Diskussionteilnehmer folgendes PDF-Dokument kurz durchzusehen:
http://www.iwt.tugraz.at/downloads/skripten/Teil3_Brauchwasser_und_Heizung_06.pdf

Kapitel 3.5.1.2 Überhitzungsproblematik bei Stillstand
(Seite 75 im Dokument/Seite 58 im Acrobat Reader)

sowie: "Empfohlene Maßnahmen"
(Seite 76 im Dokument/Seite 59 im Acrobat Reader)

Um kleinkrämerisches Gejammere um den Pumpenstrom hintanzuhalten bitte ich auch um Lektüre der Seite 21 im Dokument/Seite 4 im PDF, insbesondere um den letzen Halbsatz des ersten Absatzes, sowie des letzten Absatzes auf dieser Seite.
Wir sollten nun alle wissen, worauf wir uns eingelassen haben.

Also, wie löst ihr das Problem? Wo liegen die sinnvollsten Ansätze?

Voraussetzung ist natürlich, dass jeder von euch zusätzlich zu dem gewählten Ansatz eine kurze Beschreibung seiner Anlage liefert, damit wir alle wissen, wovon wir sprechen.


Gruß Gerhard

  •  Electronics
31.5.2007  (#1)
Nur so als Beispiel - wie es laufen könnte, zu meiner Anlage und meiner Philosophie:

20 m² FK, 2 Felder zu je 5 Kollektoren in SSO und SSW Ausrichtung, 2x1000L Puffer, 500L Boiler. 178 m² BGF, Heizungsunterstützung durch Rücklaufanhebung.
Regelstrategie bei Überkapazität: Wärmesenke Outdoor-Pool (8x4x1.5), wenn da nichts mehr reinpasst (Pooltemp. >= 33°C), dann nächtliche Rückkühlung über Kollektoren.

Persönliche Präferenzen:
Stagnationsfall möglichst vermeiden. Die bisherigen (seit Herbst 2005 zweimalig aufgetretenen) Stagnationen haben zwar die Anlage nicht umgebracht und auch nicht das Sicherheitsventil ausgelöst, sind aber den verbauten Komponenten (Pumpen, Mikroblasenabscheider, Bauart der Kollektoren als Halbharfe) nicht zuträglich. Lieber ein bisschen Strom für die Rückkühlung investiert, als Langzeitschäden durch Absinken des pH-Wertes infolge zersetzter Inhibitoren in der Solarflüssigkeit riskiert.

Kurz: Stagnation ja, aber nur wenn es nicht anders geht (Stromausfall, defekte Steuerung, defekte Pumpe) aber nicht als Standardfall bei Überkapazität.

Gruß Gerhard


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  •  Kopfinga
1.6.2007  (#2)
Überhitzung garnicht aufkommen lassen -
Wäre es nicht sinnvoll wenn man die Anlage garnicht überhitzen lassen kann? Ich denke da an an eine Möglichkeit die Kollektoren evlt. zu beschatten. Z.B. wie bei Dachfenstern einfach Rollos darüber zu ziehen wenn genug Energie geliefert wurde. (Ist dies eine sinnvolle alternative um die Lebensdauer der Anlage zu erhöhen mal von den Kosten abgesehen?)

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  •  Electronics
1.6.2007  (#3)
Die Idee - mit den Rollos ist nicht so neu. Siehe hier:

http://www.mdr.de/einfach-genial/aktuell/3624157.html

Kannst ja nachfragen, was die Dinger kosten und ob sie Kyrill überstanden haben.

Gruß Gerhard

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  •  2moose
2.6.2007  (#4)
Ich benötige ein Fahrzeug, um - die regelmäßigen Lebensmitteleinkäufe vom 400m entfernten Greißler nach Hause zu transportieren. Logischer Schluss: Ich kauf mit einen 40-Tonner und steig voll aufs Gas. Wenns zu schnell wird, geh ich ned vom Gas, sondern steig zusätzlich auf die Bremse.

Ungefähr so sinnvoll sind großflächige Solaranlagen im privaten Wohnbau. Ein zeitgemäß gebautes EFH kommt locker mit Heiz- und WW WW [Warmwasser]-Kosten um die 300 Euro aus. WAS soll mit einer Mega-Solaranlage denn da noch gespart werden? Den Amortisationspunkt wird keiner von uns je erleben.

Und wenn das Gebäude ned optimal gedämmt ist, wäre oberstes Ziel in die thermische Sanierung zu investieren ... und nicht die Lücken mit Überschusswärme zu stopfen.

Wers dennoch nicht lassen kann: Einige Möglichkeiten zur Herstellung der Eigensicherheit hab ich schon in eine anderen Thread beschrieben: http://www.energiesparhaus.at/forum/9508_2

Auch wenns keiner hören will: Machbar und beherrschbar ist alles ... aber wozu?

Bernhard

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  •  Electronics
3.6.2007  (#5)
Na servas, - da kann man nur froh sein, dass in Österreich nicht alle so denken wie der Bernhard, sonst wäre unser EU-weiter Spitzenplatz was m2-Kollektorfläche pro 1000 Einwohner betrifft, gefährdet.
Es geht hier nicht um irgendwelche Amortisationsrechnungen oder Fragen der Dimensionierung, sondern um die Diskussion eines bestimmten Problems, welches bei heizungsunterstützenden Solarthermieanlagen typischerweise auftritt. Daher sind hier primär die Meinungen von BETREIBERN solcher Anlagen gefragt, wie sie bei ihren eigenen Anlagen mit dem Problem umgehen.
Ansätze dafür gibt es ja genügend. Hier zB. ein Kollege aus Deutschland, der mit seinen Vakuumröhren nicht rückkühlen kann:
http://www.kaminfeuerfan.de/komponenten_kuehlung.html

Gruß Gerhard

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  •  2moose
3.6.2007  (#6)
Muss man sich erst eine fehlgeplante - Anlage aufs Dach bauen, um hier schreiben zu dürfen?

Bernhard denkt, dass Größe nicht alles ist.

Hab den Umbau zur Erreichung der Eigensicherheit einer 60m²/5.000l/EKZemoji0-Anlage miterlebt ... und der stand definitiv in keinem Verhältnis zu dem bissl Mehraufwand für eine lückenlose Planung samt Kosten-Nutzen(auch ökologisch)-Rechnung.

Spitzenplatz bei der Fläche? Zahlen wie NUTZBARAR Ertrag je m² und Jahr wären aufschlussreicher. Was bringt der Spitzenplatz wenn (wie bei Eurem deutschen "Kollegen") im Hinterhof mittels Heizlüfter! die Energie mit unverhältnismäßigem Aufwand (Lärm, Geld, Strom) verblasen wird. Solche und andere Auswüchse (Pool, Rückkühlen, Ablassen, ...) gilt es von vornherein durch richtige Auslegung oder Verzicht zu vermeiden. Wenns sein muss eben auch bei bestehenden Anlagen samt Umbau/Rückbau - agieren statt reagieren emoji

Bernhard

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  •  Electronics
4.6.2007  (#7)
Naja, dann wäre es doch an der Zeit, - dass Du hier einmal darüber schreibst, was Du unter der "richtigen Auslegung" verstehst. Ich meine hier primär die Größe der Anlage. Dass sie eigensicher zu sein hat, stellen wir außer Streit. Und eine Amortisationszeit <25 Jahre braucht sie auch nicht zu haben.
Also Bernhard, ran an die Tasten: wieviel m² Kollektorfläche welcher Bauart und wieviel L Puffer?.

Gruß Gerhard

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  •  2moose
4.6.2007  (#8)
Für die Auslegung nimmst Du den - Energiebedarf Deines Hauses (Warmwasser und Heizung - sofern mit Heizungsunterstützung), die Lage samt Klimabedingungen und Sonnenscheindauer, die Ausrichtung, die Bauart (Fassade/Dach), die Nutzergewohnheiten, Dein verfügbares Budget, was Dir sonst noch einfällt und gehst zu einem Solarinstallateru Deines Vertrauens. Ich meine damit nicht die Zentralheizungsbauer, in deren Kesselkatalog der eine oder andere Kollektot auftaucht, sondern jemanden, der sich mit den Feinheiten auskennt. Dazu zählen auch nicht Händler wie z.B. So.......ft ohne eigene Produktion.

Wenn man nun davon ausgeht, dass heute ein Passivhaus Stand der Technik ist, kann man sich den Weg zum Fachmann sparen - da gibts genug stimmige Haustechnikkonzepte, in denen eine thermische Solaranlage nix mehr verbessern kann - im Gegenteil. Wenns kein Passivhaus ist, würd ich jeden Cent reinstecken um dorthin zu kommen - die Wärme die nicht verbraucht wird, muss auch ned bereitgestellt werden.

Davon, dass beim rumbasteln, selberplanen und nachfolgendem verschlimmbessern nix rauskommt, kann das Forum ein Lied singen - es hilft keinem weiter wenn hier weiter Pi*Daumen die Kollektoren aufs Dach gepflastert werden und hinterher Feuer im Keller ist. Hier wird allzuoft zu einer Lösung, auf die man sich versteift hat, ein Problem gesucht.

Ich bin kein Fachmann was das hydraulische angeht, aber in der Regel reicht etwas Hausverstand um zu sehen wie es NICHT gehen kann.

Bernhard

P.S. Ich war heute wieder bei der 60m² Anlage - die besteht mittlerweile aus 3! Reglern, von denen jeder mind. 2x getauscht wurden ... und automatisch läufts nur sporadisch emoji Spätestens um 11 Uhr Vormittags sind 5m³ Puffer auf 95°C geladen und die Anlage steht den Rest des Tages still. Im Keller steht dann das Vorschaltgefäß des Ausdehnungsgefäßes und strahlt und stinkt (Lack) mit >100°c vor sich hin. Hier wurden die Kollektoren vermutlich aus archtitektonischen Gründen größer als nötig ... nun kämpft man damit.

P.P.S. Die Eigensicherheit kann man nicht getrennt betrachten, die ist wesentlich von der Kollektorgröße abhängig. Hab jetzt genug Beispiele gelesen, bei denen die Eigensicherheit langfristig nicht gegeben ist.

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  •  Electronics
5.6.2007  (#9)
Endlich ein Beitrag zum Thema - 60/5000: schöne Anlage. Überdimensioniert? Für ein PH: möglich, für ein NEH eher unwahrscheinlich. Wobei Überdimensionierung hier im technischen Sinn zu verstehen ist, nämlich Jahresnormdeckungsrate > 100%. Es ist schon schwierig genug, bei einem passivhausnahen NEH gerade einmal 100% Normdeckung zu erzielen: http://www.solarserver.de/solarmagazin/anlagedezember2005.html

Zurück zur Anlage:
Wenn die Anlage um 11 Uhr am Vormittag die Puffer bereits auf 90°C geladen hat, dann wird eindeutige in der Nacht nicht rückgekühlt bzw. die Rückkühlfunktion der Steuerung funktioniert nicht. Jede heizungsunterstützende Solaranlage produziert bei Wegfall der primären Wärmesenke (Heizung) Überkapazitäten, die entweder durch eine kontinuierliche (Pool) oder eine diskontinuierliche (rückgekühlte Puffer) Wärmesenke abgebaut werden müssen, will man den andauernden Stillstand der Anlage vermeiden. Man kann leider nicht nur die positiven Seiten (Heizungsunterstützung) genießen, ohne für die Schattenseiten nach Ende/vor Beginn der Heizperiode entsprechend vorzusorgen.

Als ergänzende Maßnahme zur Rückkühlung, mit der ich bei meiner Anlage sehr gute Erfolge erzielt habe, empfehle ich die Kollektoren durch einen stark reduzierten Volumenstrom in einem möglichst ineffizienten Temperaturbereich (knapp vor der Siedegrenze) zu betreiben. Das Grundproblem lässt sich dadurch zwar nicht vollständig beheben, entschärft jedoch die Gesamtsituation.
Nach den Messergebnissen an meiner Anlage wird die für die Rückkühlung benötigte elektrische Energie der Pumpen annähernd durch den tagsüber stark reduzierten Volumenstrom egalisiert.

Gruß Gerhard


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  •  Gast Karl
6.6.2007  (#10)
@electronics - Wieviel Strom verbraucht dieses Konzept insgesamt pro Tag?

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  •  Electronics
6.6.2007  (#11)
Der tägliche Stromverbrauch - ist nicht ganz einfach zu ermitteln, da alle 3 Pumpen über die Steuerung (UVR1611) drehzahlgeregelt sind und ihre Stromaufnahme daher im Tagesverlauf starken Schwankungen unterliegt. Folgende Daten können für eine grobe Abschätzung genommen werden:
Tagsüber bei Solarernte:
worst-case was Stromverbrauch betrifft, allerdings best-case für die Solarernte ist, wenn alle 3 Pumpe Volllast laufen. Dies kommt, wenn überhaupt, nur in der Übergangszeit um Mittag vor, wenn die Puffer durch die FBH FBH [Fußbodenheizung] entsprechend "ausgelutscht", sprich kühl sind. Dann laufen lt. EKM265 rd. 355 Watt über die Leitung, was sich mit den Angaben auf den Typenschildern der Pumpen deckt.
Im sonnenreichen April, wo die Puffer höhere Temperaturen hatten und somit die Pumpendrehzahlen entsprechend niedriger ausfielen lag die Stromaufnahme so zwischen 250 und 280 Watt. Bei Überschreiten der kritischen Temperaturschwelle in den Puffern schaltet die Steuerung dann auf den o.a. stark reduzierten Betrieb, der die Kollektoren auf 105°C laufen lässt. Das reduziert den Stromverbrauch auf etwa 120-140 Watt, je nachdem, wie viel Drehzahl für das Halten der 105° benötigt wird.

Nächtliche Rückkühlung:
die Leistungsaufnahme der Pumpen liegt zw. 70 und 90 Watt. Die Laufzeit ist entweder durch das Zeitfenster oder aber das Erreichen der unteren Temperaturschwelle limitiert.

Naja, eigentlich hast Du mich jetzt selbst neugierig gemacht. Ich kann mich so dunkel erinnern, dass das EKM265 durch irgendeine Tastenkombination von der Anzeige des Momentanverbrauchs in den Anzeigemodus der verbrauchten kWh seit dem letzten Rücksetzen umgeschalten werden kann. Mal sehen, ob ich die Bedienungsanleitung noch irgendwo finde.

Gruß Gerhard

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  •  2moose
7.6.2007  (#12)
Was sagt die "Jahresnormdeckungsrate" - bei einer Wärmequelle aus, die im wesentlichen nur halbjahreszeitig zur Verfügung steht? Ned viel.
Die lässt sich bestenfalls bei Fassadenkolektoren anwenden, wo es keine Sommerspitze und verhältnismäßig hohe Erträge im Winter gibt.
Die Standard-Dachanlagen sind auf das Sommerhalbjahr zu dimensionieren - und da ist schnell Ende Gelände bei den handhabbaren Flächen (ohne künstliche Wärmevernichtung).

Bernhard

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  •  Electronics
7.6.2007  (#13)
@Gast Karl: Heutiger Stromverbrauch - Anlagenstart wegen Nebel erst gegen 09:45 Uhr.
Die Anlage schaltet automatisch in den Sommermodus (Referenz ist nun die Temp. im Boiler anstelle min. Puffer und 20K Kollektorkeisüberhöhung, um möglichst rasch die Solltemperatur im Boiler zu erreichen). Knapp vor Mittag ist die Solltemperatur im Boiler erreicht und die Anlage lädt auf die Puffer weiter. Um 13:00 startet die Filterpumpe des Pools, die Steuerung geht mit den Pumpen des Primärkreises auf Volllast und gibt den Wärmetauscher für den Pool frei. Um 18:30 schaltet die Poolpumpe und somit auch die Solaranlage ab.

Stromverbrauch: 09:30 bis 13:00: 0,44 kWh (19,6 kWh Solarertrag)
Stromverbrauch: 13:00 bis 18:30: 0,858 kWh (Solarertrag: 61,3 kWh)
Gesamtverbrauch: 1,298 kWh.

Und selbst wenn die überzeugten Solargegner nun den Zeigefinger heben und sagen "von den 80,9 kWh kannst Du nur die 8 kWh rechnen, die Du täglich für Warmwasser brauchst" entgegne ich darauf: "auch wurscht, die 8 kWh haben mich knapp 1,3 kWh Hilfsenergie gekostet".

Wie würde es ohne Pool aussehen? Angenommen die Puffer wären, anders als heute, bereits am oberen Limit. In diesem Fall würde die Anlage automatisch die Pumpendrehzahl reduzieren und eine Kollektortemperatur von 105°C halten. Das mindert den o.a Verbrauch von 0,44 kWh noch weiter. Am Nachmittag schaltet die Anlage aber auf Grund des hohen Temperaturniveaus bereits viel früher - ich würde schätzen so gegen 16:00 Uhr ab. Macht einen Tagesverbrauch von 0,88 kWh, wenn wir mit den 0,44 kWh von heute Vormittag weiterrechen.
Jetzt ist rückkühlen angesagt und wir nehmen wieder den worst-case an, dass wir das gesamte Rückkühlzeitfenster von 19:30 bis 07:00 Uhr ausschöpfen müssen. Nehmen wir eine mittlere Stromaufnahme der Pumpen von 80 Watt an. Macht in 11,5 Stunden 0,92 kWh. Macht in Summe mit dem Tagesverbrauch von 0,88 kWh einen 24-Stundenverbrauch von 1,8 kWh.

Sicherlich kein Verlustgeschäft, wenn man mehr als das 4-fache der eingesetzten Hilfsenergie zurückbekommt.

Gruß Gerhard



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  •  dirk schröder
25.9.2007  (#14)
habe auch ne Frage zum Thema - Ich plane für mein Haus eine Solaranlage zur Heizungsunterstützung. Zu diesem Zweck will ich einen Schuppen bauen und diesen optimal ausrichten.Bei der Ausrichtung und Dachneigung ist es mir wichtig das dies in der Heizperiode optimal ist, da ich in den Sommermonaten sowieso ein Überangebot habe

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  •  Electronics
26.9.2007  (#15)
Wenn Du die Wahl hast, - dann wird reine Südausrichtung - unverschattet versteht sich - und ein Anstellwinkel, der etwa dem geografischen Breitengrad entspricht, vermutlich die besten Erfolge bringen. Ich empfehle jedoch in jedem Fall unterschiedliche Konstellationen mit einer entsprechenden Software wie zB. der Freewareversion von getsolar durchzusimulieren.

Gruß Gerhard

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  •  gebaum
19.10.2007  (#16)
Fassadenkollektoren - Hier wird generell über Dachanlagen geschrieben!
Wir betreiben in Tirol bei einem Hotel eine Fassadenanlage die im Winter durch die Schneereflektionen Werte liefert an die keine andree Anlage reicht. und Überhitzen im Sommer ist durch den Anstellwinkel auch kein Thema
gruß geobau

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