Ausfallgesichtspunkte
Nachdem in jüngerer Vergangenheit die Zahl der Ausfälle der elektrischen Versorgung zugenommen hat, ist das zwar noch kein Grund zur Panik aber vielleicht doch zur vorsichtigen Vorsorge. Bei Kaminfeuerfans gibt’s ein Notstromaggregat, fest verdrahtet, ein Starterknopf gedrückt, zwei Schalter umgelegt und 8 kW Drehstrom stehen bereit. Zugegeben, das Ding ist viel zu dick. Aber es gab’s im Gebrauchtmaschinenmarkt mit Null Stunden Laufzeit für den Preis einer 2 kW Honda. Da Hatz Diesel mit 2 Zylindern schon immer unser Traum war, haben wir zugeschlagen. Was dem einen die Harley, ist uns der Hatz Diesel…Hier ist er:
Natürlich sollte man die Frage, was man bei Ausfällen an der Anlage tut, nicht übertreiben, aber doch vorsichtig durchdenken. Da ergibt sich ein Nutzen der Internetpräsenz: Schwiegersöhne, Töchter und Enkel können bei Abwesenheit von Kaminfeuerfans einfach im Internet nachschauen, was denn da im Hause so los ist. Bei Fehlfunktionen naht Hilfe bald!
Und noch etwas: Der hochgelobte T 300 könnte ja auch einmal ausfallen. Was dann? Es wird heiß! Schon konzipiert aber noch nicht realisiert ist eine sehr einfache Notsteuerung, die alle Pumpen und Ventile in Betrieb hält bis Hilfe kommt. Übrigens: Man kann bei der Auslegung schon darauf achten, elektronisch geregelte Pumpen zu verwenden. Die haben, richtig gewählt, eine Möglichkeit der Handsteuerung, damit sind die meisten Notbetriebsaspekte abgedeckt.
Angesichts starker und häufiger Gewitter in letzter Zeit sei nachgetragen, dass die Blitzschutzanlage des Hauses der Solaranlage angepasst und erweitert wurde. Und zwar bevor es die Gewitter gab. Eventuell lassen wir noch einen Überspannungsschutz am Zähler anbringen.
„Mehr“ rief der kleine Häwelmann, „mehr!“
Da steht er nun, der stolze Solaranlagenbesitzer und freut sich ob der Funktion und des guten Ertrages. Dann aber wird ihm bewußt, dass seine Kapitalverzinsung grenzwertig ist, und er sinnt auf Abhilfe. Bisher hat er viel für die Umwelt getan, wird dafür vielleicht lobend erwähnt, finanziell hat er auf steigende Energiepreise spekuliert, was sicher eintreten wird, nicht unehrenhaft ist und irgendwann seine Renditesituation merkbar verbessern wird. Aber jetzt?!Abhilfe scheint zu nahen in Form von Innovationen und Inventionen: Da gibt es doch diese großen Mengen an Energie, die unter dem Kapitel „Stagnation“ behandelt, sinnlos wieder vernichtet wird, weil zu der Zeit gerade kein Bedarf da ist. Da könnte man doch etwas draus machen! Richtig! Ideen gibt’s genug die wiederum auf das Beste des Solaranlagenbesitzers zielen: Den Inhalt seines Geldbeutels!
Besser gar nichts tun? Mitnichten!
Vor jeder weiteren Aktion sollte man sich Klarheit über seinen energetischen Ertragszustand verschaffen, sprich:
Die erste und die zweite Frage beantwortet die Solarsimulation. So liegt die jährliche Gesamteinstrahlung hier an der Bergstrasse bei etwa 33,6 MWh für diese Anlage. Davon verwerten wir laut Simulation 12,7 MWh. Den möglichen Mehrerlös erhält man nicht, indem man die Differenz bildet, da liegt noch der Kollektorwirkungsgrad dazwischen. Benutzt man GetSolar hilft hier ein kleiner Trick zur Bestimmung: Man gehe in das Berechnungsprogramm, lasse zunächst alle Anlagenparameter nominal unverändert. Danach wähle man die „Karteikarte“ „Anlage“ und selektiere „Brauchwasser + 2.Verbraucher“ wie hier gezeigt:
Wählt man danach die Karteikarte „Temperaturen/Verbrauch/Speicher“ und gibt das Speichervolumen unrealistisch groß an, hier mit 70000 l gewählt, danach „OK“ und „Simulation“ ergibt neue Ertragswerte = das erzielbare Maximum.
Im Falle unserer Anlage ergibt sich der zu erzielende Maximalertrag mit 18,7 MWh pro Jahr.
D.h. wir kühlen 18,7 – 12,7 = 6 MWh pro Jahr weg. Umgerechnet in Heizöl wären das 600 l, bei 0,60 € pro Liter = 360 € pro Jahr.
Ausgestattet mit diesem Wissen können Sie nunmehr all den Glücksbringern entgegentreten, die nur das eine wollen: Ihr Bestes!
Was werden selbige Ihnen anbieten? Überwiegend Neuauflagen folgender schon gemachter Erfindungen:
Allen drei Erfindungen gemeinsam ist, dass sie sehr wohl funktionieren, was den Wirkungsgrad betrifft aber bei Monsieur Carnot vorbei müssen, und selbiger hat 1824 die Grundlagen für die Berechnung thermischer Kreisprozesse geschaffen. Danach ist der maximal erzielbare (theoretische) Wirkungsgrad solcher Maschinen 1 – T umgebung/T prozess (in ° K!). Man erkennt sofort, warum moderne Motoren, Kraftwerke, Turbinen, Flugantriebe etc. zu immer höheren Prozesstemperaturen streben. Dies ist verbunden mit dem Auftreten höherer Drücke und der Verwendung exotischer Werkstoffe.
All das tritt in der Solarthermie des kleinen Mannes nicht auf, seine Kollektoren sind dafür nicht geschaffen und außerdem wissen wir an Hand der Solarsimulation ziemlich genau, an wieviel Tagen im Jahr wir überschüssige Energie anzubieten haben, die dann mit optimistischen 20% Wirkungsgrad in elektrische Energie verwandelt wird. Sollte Ihnen dann jemand erzählen, dass seine Kollektoren keine Kupferinnereien haben, sondern Edelstahl und damit ungeahnte Möglichkeiten in Bezug auf Druck und Temperatur eröffnet: Fein! Nur verbessert das Ihre solare Ertragssituation nicht. Ganz im Gegenteil: Edelstahl (15 W/mK) leitet Wärme etwa 24 mal schlechter als Kupfer (350 - 370 W/mK), der Kollektorwirkungsgrad sinkt und das, was da vorher anzubieten war, verringert sich merklich!
War das schon alles? Keinesfalls. Man kann dann noch eine Wärmepumpe in Verbindung mit einer Solaranlage anbieten. Die Wärmepumpe als thermische Energieversorgungseinheit hat einen guten Namen. Sie entnimmt einem Medium wie Luft, Wasser oder Erdreich ein Vielfaches an Energie, wie zu ihrem Betrieb notwendig ist. Will man damit seinen Hauptwärmebedarf des Hauses abdecken: O.K. solange man eine Niedertemperaturheizung hat. Braucht man wie wir 50°C Vorlauftemperatur, wird diese Lösung grenzwertig. Neuerdings werden Wärmepumpen angeboten, die die Solarflüssigkeit als Quelle der zu fördernden Energie benutzen und damit den Kollektorertrag erhöhen. Lohnt sich das? Für den Verkäufer immer, schließlich kostet so eine Wärmepumpe richtig Geld. Für Sie? Wissen wir mangels Daten und Fakten noch nicht.
Ende der Litanei? Nein! Was wollen wir denn eigentlich mit einer Thermosolaranlage? Wärme gewinnen und sie dann zur Verfügung haben, wenn wir sie brauchen, am besten das ganze Jahr über. Die Sonne strahlt auch in unseren Breiten genug Wärme ab, um bei vielen Häusern den kompletten Jahreswärmebedarf zu decken! Was tun? Speichern! Die Firma Jenni, CH macht das schon vor, es funktioniert so recht allerdings nur bei Neubauten, wo man ein Niedrigenergiehaus um einen riesigen Speicher herum baut. Dort offensichtlich prima. Könnte man das auch bei existierenden Häusern tun? Etwas Grundsätzliches vorweg: Die zuvor angesprochenen Versuche thermische Solarenergie in Elektrizität umzuwandeln, scheitern bisher alle am miserablen Wirkungsgrad. Speichert man hingegen thermische Energie und verwendet man sie später wieder, verliert man Energie nur über Speicherverluste. Die kann man durch entsprechenden Aufwand klein halten. Dies ist die wirkliche Herausforderung der Solarthermie heute! Gute Kollektoren gibt es! An Langzeitspeichern mangelt es!
Wagen wir eine Prognose? Es wird an zahlreichen Vorhaben der thermischen Langzeitspeicherung gearbeitet, viele Experimentalspeicher arbeiten bereits.
Ja, hier kommt die Prognose für Ein - und kleinere Mehrfamilienhäuser: Das Speichermedium der nahen Zukunft wird Wasser sein, da seine thermische Speicherfähigkeit gut, der Preis erschwinglich ist und keine Verwendbarkeitsbedenken bestehen. Der Integrationsaufwand in bestehende Zentralheizungen ist überblickbar bis klein. Zu lösende Probleme sind die Kosten und die Wärmedämmung. Der Regelfall wird der erdvergrabene Speicher sein, was nicht umsonst geht. Möchten Sie wissen, welche Größe Sie etwa benötigen?
Fall1:
Existierende Kollektoren, GetSolar in oben beschriebener besonderer Weise benutzen. Dann die gewählte Speichergrösse langsam erhöhen, bis der Ertrag und der Abdeckungsgrad nicht mehr zunimmt. Jetzt haben Sie etwa die Speichergröße bestimmt, die ausreicht, um Ihren Gesamteintrag auszunutzen und nichts wegkühlen zu müssen. Man erreicht bei unserer Anlage z.B. 17,3 MWh Jahresertrag bei 45% Abdeckung unter Verwendung von 50 m³ Wasserspeicher.
Fall 2:
100% Abdeckung sind gefragt. Das Vorgehen ist ähnlich. Man startet zunächst mit einem riesigen Speichervolumen, sagen wir hier 400 m³. Dann erhöht man die Kollektorfläche entweder bis zum Maximum, welches aufs Dach paßt oder bis der berechnete Jahresertrag um die (abzuschätzenden bzw. nachzuberechnenden) Verluste über dem geschätzten Wärmebedarf liegt. Danach wird die Speichergrösse von unten herauf schrittweise erhöht bis entweder 100% Abdeckung erreicht sind oder sollten die Kollektoren nicht groß genug ausfallen können, bis der Abdeckungsgrad nicht mehr sinnvoll zunimmt. Bei uns benötigt man etwa eine Verdoppelung der Kollektorfläche (wäre möglich). Das benötigte Speichervolumen ist beträchtlich und kann die Machbarkeit aus Kostengesichtspunkten in Frage stellen. Wir recherchieren dies zur Zeit intensiv. Zur Erinnerung: 1m³ Wasser speichert bei einer Temperaturdifferenz von 1 Grad 1,162 kWh.
Vertieft man sich indes in die thermische Speichertechnik, sieht man, daß man ein Optimierungsproblem mit vier Hauptvariablen zu lösen hat:
- Energieverbrauch des Hauses: primär zu reduzieren durch Isolation und Niedertemperaturheizung
- Solarertrag: primär zu erhöhen durch die Kollektoren
- Energiespeicherung: Hier muß man sich darüber klar werden, daß es sich darum handelt z.B. Wasser in großen Mengen über etliche Monate bei hohen Temperaturen aufzubewahren!
- Verhindern, daß zuviel Energie sich weggeschlichen hat, bis man sie benötigt = Hochisolation der Speicher!
So, nun ist wirklich Schluß, es sei denn Sie wüßten wer jetzt schon solche Speicher bezahlbar, transportierbar und erdvergrabbar baut. Dann lassen Sie es uns bitte wissen. Eine Fläche in unserem Garten ist dafür reserviert. Die letzten Nachrichten hierzu waren etwas demotivierend: 1 EUR pro Liter Speichervolumen ohne Isolation und Erdarbeiten! Da muss noch einiges passieren!