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Solarthermie

Messergebnisse

Die Messwerte werden alle 10 Sekunden vom Datenerfassungsgerät (Fabrikat: Schuehle, MAC 19) erfasst und im Normalfall als 5-Minuten-Mittelwerten gespeichert. Andere Speicherintervalle können jederzeit eingestellt werden. Bei den meisten Messwerten werden zusätzlich die Maximum- und/oder Minimumwerte innerhalb des Halbstunden-Speicherintervalls abgespeichert. Diese geben zusätzliche Informationen zum Anlagenverhalten. Durch Kontrolle der Maximal- und/oder Minimalwerte lassen sich Messfehler durch z.B. fehlerhafte Messsensoren feststellen, wodurch letztendlich fehlerhafte Mittelwerte erkannt werden können. Im Datenlogger werden Leistungen (in kW), Volumenströme (in m³/h) und Temperaturen (in °C) alle 10 Sek., die Betriebsstunden alle 2 Sek. erfasst und abgespeichert.

Intensivmessbetrieb

Im Zuge des Solarthermie-Programms ist eine Intensivmessphase von zwei Jahren vorgesehen. Dabei werden Systemwerte intensiv überwacht und ausgewertet. Das Ziel dieses Detailmonitorings ist es, zum einen, den Anlagenbetrieb zu optimieren und die Systemeffizienz zu steigern, zum anderen, die Herstellervorgaben in Bezug auf den Energieertrag zu überprüfen.

Die folgenden Diagramme und Pdf-Dokumente zeigen die wichtigsten Messergebnisse der ersten  beiden Messjahre der solaren Trinkwassererwärmung Mindelheim. Dazu zählen unter anderem die Nutzenergie, der solare Deckungsanteil, der Systemnutzungsgrad und der Kollektornutzungsgrad.

Spezifische Tagessummen der Strahlungs- und Nutzenergie (gemittelt aus Wochensummen) und Wochenmittelwerte des Systemnutzungsgrades im Kreiskrankenhaus Mindelheim (1. Intensivmessphase)
Spezifische Tagessummen der Strahlungs- und Nutzenergie (gemittelt aus Wochensummen) und Wochenmittelwerte des Systemnutzungsgrades im Kreiskrankenhaus Mindelheim (1. Intensivmessphase)

Systemnutzungsgrad

Von der Gesamtstrahlung auf die Absorberfläche des Kollektorfeldes (EITK) von 156.340 kWh (1.307 kWh/m²) im ersten Messjahr und 151.637 kWh (1.268 kWh/m²) im zweiten wurden 65.177 kWh (545 kWh/m²) bzw. 64.614 kWh (540 kWh/m²) über den Beladewärmetauscher vom Kollektorkreis an den Pufferspeicher-Beladekreis abgegeben (QSP). Die Energiedifferenz zwischen EITK und QSP wurde an den Kollektoren reflektiert oder als thermische Verluste an die Umgebung abgegeben. Prozentual wurden von der eingestrahlten Energie 41,7 % im ersten Messjahr bzw. 42,6 % (Kollektorkreisnutzungsgrad) an den Beladekreis der Solarspeicher abgegeben.

Die Nutzenergie aus dem Solarsystem (QSV), d.h. die Energie, die von den Solarspeichern über den Entladewärmetauscher an das Trinkwasser abgegeben wurde, betrug im ersten Intensivmessjahr insgesamt 64.254 kWh ( kWh/m²d) und 64.027 kWh (535 kWh/m²) im zweiten.

Dies ergab einen über das gesamte Messjahr gemittelten Systemnutzungsgrad von 41,0 % bzw. 42,4 %. Zwar wurde in der 2. Intensivmessphase weniger Solarenergie auf das Kollektorfeld eingestrahlt (- 3,0 %), der Ertrag der Solaranlage ging aber nicht im gleichen Verhältnis zurück (- 0,4 %). Dadurch erhöhte sich der Systemnutzungsgrad von 41,0 % auf 42,4 %.

Die nebenstehenden Bilder zeigen die spezifischen Tagesmittelwerte aus den Wochensummen der Strahlungs- und Nutzenergie sowie den Systemnutzungsgrad.

Man sieht, dass der Solarertrag mit Abnahme der Einstrahlung sinkt und bei Zunahme der Einstrahlung ansteigt. In den Wintermonaten geht der Ertrag teilweise gegen 0. Dies hat den Grund, dass die Einstrahlung an Tagen mit schlechtem Wetter so gering sein kann, dass die Kollektoren keine Nutzenergie liefern können.

Wochensummen der Nutzenergie aus dem Solarsystem, Energie für Warmwasserverbrauch und Wochenmittelwerte des solaren Deckungsanteiles bezogen auf die Energie für den Zapfverbrauch (1. Intensivmessphase)
Wochensummen der Nutzenergie aus dem Solarsystem, Energie für Warmwasserverbrauch und Wochenmittelwerte des solaren Deckungsanteiles bezogen auf die Energie für den Zapfverbrauch (2. Intensivmessphase)
Wochensummen der Nutzenergie aus dem Solarsystem, Energie für Warmwasserverbrauch und Wochenmittelwerte des solaren Deckungsanteiles bezogen auf die Energie für den Zapfverbrauch und die Zirkulation (1. Intensivmessphase)
Wochensummen der Nutzenergie aus dem Solarsystem, Energie für Warmwasserverbrauch und Wochenmittelwerte des solaren Deckungsanteiles bezogen auf die Energie für den Zapfverbrauch und die Zirkulation (2. Intensivmessphase)

Wärmeverbrauch und Deckungsanteil

In den beiden oberen nebenstehenden Bildern ist der Verlauf des solaren Deckungsanteils bezogen auf den Energiebedarf für den reinen Warmwasserverbrauch dargestellt (Zapf-Deckungsanteil), die unteren beiden zeigen den solaren Deckungsanteil bezogen auf den Energiebedarf für den Warmwasserverbrauch einschließlich der Zirkulationsverluste (Zapf- und Zirkulations-Deckungsanteil).

Als Balken aufgetragen sind die Wochensummen Nutzenergie aus dem Solarsystem und der jeweils entsprechende Energiebedarf für den reinen Warmwasserverbrauch bzw. den Energiebedarf für den Warmwasserverbrauch einschließlich der Zirkulationsverluste.

Gemittelt über den gesamten Zeitraum liegt der solare Zapf-Deckungsanteil in der 1. Intensivmessphase bei 35,3 %, in der 2. Intensivmessphase bei 35,2 %.

Der mittlere solare Zapf- und Zirkulations-Deckungsanteil liegt bei 11,5 % in der 1. Messphase bzw. bei 11,4 % in der 2. Messphase.

Die große Abweichung zwischen den beiden Deckungsanteilen kommt wegen der sehr hohen Zirkulationsverluste. Im Vergleich zur Energie für die Warmwasserbereitung (181.697 kWh bzw. 182.599 kWh pro Messjahr) ist der Energiebedarf für die Deckung der Zirkulationsverluste (375.618 kWh bzw. 381.561 kWh pro Messjahr) über doppelt so hoch. Deren Anteil am Gesamtenergiebedarf für die Warmwasserbereitung liegt bei über 67 %.

Ein Grund für die hohen Zirkulationsverluste ist sicherlich, dass mit einer relativ hohen Warmwassertemperatur von durchschnittlich ca. 66°C in das Leitungsnetz des Krankenhauses gefahren wird, was mit entsprechend hohen Wärmeverlusten verbunden ist. Durch die hohe Vorlauftemperatur soll gewährleistet werden, dass das gesamte Trink-Warmwassernetz mit mindestens 60°C warmem Wasser gespült wird und dadurch der Schutz gegen Legionellen erreicht wird. Um die nach DVGW geforderte Rücklauftemperatur von max. 5 Kelvin unter der Vorlauftemperatur zu erreichen, muss außerdem das Warmwasser ständig mit einem hohen Volumenstrom von ca. 43 m3/h umgewälzt werden, was zusätzlich zu einem hohen Strombedarf für die Zirkulationspumpen führt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Weitere Informationen und Anlagen

Die folgenden Pdf-Dokumente zeigen den Ergebnisflyer und geben weitere Informationen zu der Energiegarantie in den jeweiligen Messjahren.

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