Solarthermie im Einsatz

Auf solarwebseiten.de sind weitere Monitoring-Reports von Solaranlagen zu finden.

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.

Investitionskosten ca. 14 000 Euro
davon Fördermittel ca. 4 500 Euro
erwartete Einsparung ca. 43 % Heizkosten
Amortisierung nach ca. 7 Jahren

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 % entspricht. 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, 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

Jahr Basis Verbrauch Basis Verbrauch/GTZ Wartungskosten
(anteilig) 		Einsparung gesamt
in Euro
2005 21% 29% 63 584
2006 43% 33% 63 568
2007 37% 37% 65 724
2008 25% 29% 65 736
2009 30% 34% 65 841
2010 32% 40% 65 1046
2011 45% 44% 245 726

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 sich aus den weiter unten zusammengestellten Jahresdaten nach der folgenden Formel ergibt:

(0.82 - a) * b * c/d - w
wobei a = Verbrauch/GTZ, (0.82 - a) also der eingesparte Verbrauch pro GTZ, b = kumulierte GTZ für das Jahr, (0.82 - a) * b also der eingesparte Verbrauch in m^3 ist, und c/d mit c = Jahresrechnung in Euro, d = Verbrauch in m^3, dies in finanzielle Ersparnis nach aktuellen Preisen umrechnet, von welcher die Wartungskosten w der Anlage von knapp 70 Euro pro Jahr (2011 kamen Reparaturleistungen dazu) abgezogen sind. Beachten Sie, dass trotz geringerer Einsparung bezogen auf den Verbrauch die finanzielle Einsparung durch wachsende Energiepreise steigt, auch wenn hier ab 2010 eine gewisse Atempause eingesetzt hat.

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 Bauweise. Pufferspeicher, Gaskessel und Heizkreislauf bilden einen geschlossenen wartungsarmen Brauchwasserkreislauf, Warmwasser wird über einen Wärmetauscher bereitet.

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Die grobe datenmäßige Überwachung der Anlage durch mich hat sich bewährt, um Unregelmäßigkeiten im Betrieb in vernünftigen Zeithorizonten zu bemerken und abstellen zu lassen. Leider gibt es eine ganze Reihe von Abweichungen zwischen der real installierten Anlage und den mir übergebenen Projektunterlagen, insbesondere der CAD-Zeichnung, die es mir erschwert haben, mich dabei zu orientieren. Diese Fragen konnten aber im Kontakt mit der Fa. Solifer weitgehend ausgeräumt werden.

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Daten zum Betrieb der Anlage

Seit Mitte Dezember 2004 erfasse ich die Betriebsdaten mit dem Datenlogger BSDATA Bootloader BL232 und werte sie monatlich aus. Die Integration des Datenloggers in die Anlage sowie die Auswertung der Betriebsdaten bedurfte einiger Arbeit, die ich in einem separaten Bericht zusammengefasst habe.

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).

Zeitraum Gradtagzahl Eingespielte kWh
(kumulativ)		 Anteil Solarzeit Anteil Kessellaufzeit Puffer voll Ausgewählte
Betriebsdaten
an der gesamten Zeit
Jan. 2011 572 34 209 4.41 % 15.3 % -- ... mehr
Febr. 2011 553 34 479 10.8 % 15.4 % 5.1 h ... mehr
März 2011 459 34 781 24.8 % 7.47 % -- ... mehr
April 2011 208 35 175 26.1 % 1.79 % 6.07 h ... mehr
Mai 2011 122 35 626 27.2 % 0.41 % 17.9 h ... mehr
Juni 2011 31 35 999 30.4 % 0.07 % 18.4 h ... mehr
Juli 2011 57 36 204 20.2 % 0.60 % 10.3 h ... mehr
Aug. 2011 18 36 435 28.5 % 0.30 % 11.7 h ... mehr
Sept. 2011 76 36 640 32.2 % 0.20 % 20.7 h ... mehr
Okt. 2011 283 36 853 21.0 % 4.20 % 8.17 h ... mehr
Nov. 2011 475 37 173 14.3 % 9.51 % -- ... mehr
Dez. 2011 478 37 238 2.88 % 12.6 % -- ... mehr
Jan. 2012 556 37 338 4.14 % 14.2 % -- ... mehr
Feb. 2012 669 37 603 9.73 % 17.6 % -- ... mehr
März 2012 386 37 941 20.9 % 5.86 % -- ... mehr
April 2012 NN 38 292 21.2 % 5.13 % -- ... mehr

"Puffer voll" im Febr. 2011 ist auf eine Fehlfunktion der Pumpe im primären Solarkreislauf zurückzuführen, die bei der wöchentlichen Datenübernahme und -analyse entdeckt und abgestellt wurde.

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, der aus den Daten der Anlage bestimmt wurde und anzeigt. Er gibt an, wie sonnenreich das betrachtete Jahr war.

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

Jahr 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
GTZ 3475 3565 3307 3301 3459 3771 3472 3707 3928 2947 3417 3687 3711 3981 3359
WME - - - - - - - 1605 5655 6869 7397 5785 4080 3390 3160
SBD - - - - - - - - - 21.0 7.7 20.8 10.4 30.4 8.1
Verbrauch in m^3 2729 3067 3240 2672 2736 3097 2454 2477 2257 1639 1784 2139 2011 1953 1560
Jahresrechnung in Euro 1062 1078 1199 1378 1474 1657 1378 1419 1581 1308 1368 1922 1724 1645 1268
Verbrauch/GTZ 0.78 0.86 0.98 0.81 0.79 0.82 0.71 0.67 0.57 0.55 0.52 0.58 0.54 0.49 0.46
Preis/GTZ 0.31 0.30 0.36 0.42 0.43 0.44 0.40 0.38 0.40 0.44 0.40 0.52 0.46 0.41 0.38

In den letzten beiden Zeilen 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.

Dr. H.-G. Gräbe