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Die Solaranlage

Die häufigste Frage zuerst: Lohnt es sich finanziell? In ein paar Jahren kann ich das mit Sicherheit sagen, aktuell gibt es noch zu viele Unwägbarkeiten, z.B. die Energiepreise der Zukunft. Ich erlaube mir die Gegenfrage, ob es billiger sei, sich statt Dämmung und einer Solaranlage lieber eine neue Umwelt zu kaufen? Unsere ist schließlich schon recht ramponiert, kann man von dem gesparten Geld vielleicht eine auf Ebay ersteigern?

Nach fünf Jahren Betrieb misst der Wärmezähler im Jahr etwa 2,6 MWh Wärme und der Gaszähler stimmt dem durch entsprechenden Minderverbrauch zu. Wenn nichts kaputt geht, der Gaspreis nie wieder steigt und die Heizung auch ohne Sommerbetrieb nicht länger hält, habe ich das Geld in 20 Jahren raus.

Mein Ziel ist, den Energiebedarf der Heizung zu verringern. Gute Dämmung verringert den Energiebedarf sehr und natürlich kümmere ich mich darum, aber auch die beste Dämmung erwärmt kein Wasser. Umgedreht sind die Verluste der Heizung enorm, wenn sie Warmwasser bereitet. Solarenergie verringert diesen Energiebedarf erheblich. Die reine Warmwasserbereitung ist leider sehr unwirtschaftlich, also bietet es sich an, die Heizung mit zu unterstützen. Das erfordert freilich mehr Kollektorfläche und einen Pufferspeicher, und vor allem auch das Geld dafür.

Nachdem ich das meiste Material hatte, ließ mich unsere Regierung im Stich, indem sie überraschend und ohne Ankündigung die Förderung abschaffte und mich mit den Kosten im Regen stehen ließ, so dass es teurer als gedacht wurde. Die Heizungsunterstützung erfolgt direkt mit einem Wärmetauscher. Mittlerweile ist der Wärmebedarf soweit reduziert, dass eine größere Anlage nicht mehr lohnend wäre.

Anlagenbeschreibung

Ich versuche nicht, den maximalen von der Sonne angebotenen Ertrag zu maximieren, sondern möglichst viel verwertbare Energie zu ernten, was nicht das Gleiche ist. Wer nämlich die Kollektoren möglichst gut nutzen will, der muß viel im Sommer ernten, wo die Sonne am Meisten anbietet, man aber nicht so viel braucht, d.h. der Energiebedarf begrenzt die sinnvolle Kollektorfläche. Konkret hätte ich 4 qm Kollektoren flach auf das Dach montieren können, die im Sommer gute Leistungen gebracht hätten.

Ich möchte aber mehr Energie ernten, also muß die Anlage auch in der Übergangszeit arbeiten. Das bedeutet, ich brauche mehr Kollektorfläche, die optimal für die Übergangszeit ausgerichtet werden muss. Unser Dach zeigt genau nach Südwesten, was dem entgegensteht, und ist zudem mit 41 Grad zu flach. Durch Aufständerung mit Richtungskorrektur baute ich 6 qm Kollektorfläche mit 59° Neigung, die nach Süden mit leichter Westabweichung gerichtet sind. Das mindert den Sommerertrag, dessen maximale Höhe ich eh nicht verwerten könnte, und bringt den Rest des Jahres mehr. In Summe hat man pro Fläche weniger Ertrag, d.h. die Energie wird etwas teurer, dafür kann man insgesamt mehr Solarenergie als mit der billigeren Lösung nutzen.

Die Aufständerung ist mit Sicherheit der ungewöhnlichste Teil der Anlage. Wenn man in den Grundriss eines Daches die Ost-West-Linie einzeichnet, sieht man, wie die Kollektoren gedreht werden müssen, um nach Süden zu zeigen. Bei unserem Dach bot es sich an, die Kollektoren noch etwas mehr zu drehen, damit sie parallel zum Grat verlaufen, was die Sache optisch erträglicher machte. Ohnehin ist etwas Westabweichung besser als die perfekte Südausrichtung. Das Ganze ist nicht meine Idee, sondern ich sah es bei Heinz Königs Solaranlage, dessen Beiträge im Forum Haustechnikdialog mich auch sonst inspirierten.

Die Hydraulik ist sehr einfach gehalten. Die Kollektoren sind parallel geschaltet, was den Fließwiderstand minimiert, so dass die Drehzahlregelung der Steuerung in einem möglichst großen Bereich den optimalen Volumenstrom wählen kann. Der Vorlauf der Kollektoren geht zum Wärmetauscher des Warmwasserspeichers oder durch einen Bypass daran vorbei. Danach geht es zu einem Plattenwärmetauscher, der die Wärme zur solaren Direktheizung in die Zentralheizung übertragen kann. Wieder erlaubt ein Bypass, diesen Abnehmer zu umgehen. Einen Pufferspeicher gibt es nicht. Die Vermeidung von Wellrohr machte mehr Arbeit beim Aufbau, sorgt aber für geringen Fließwiderstand und damit für einen geringen Stromverbrauch der Pumpe. Die Solarstation hat keinen Lufttopf, dafür kaufte ich einen Mikroblasenabscheider, um die Solarflüssigkeit mit der Zeit ausreichend zu entgasen. Die Kollektoren sind leerdrückend angeschlossen, d.h. so, dass es keine Wassertaschen gibt, damit Stagnation eigensicher abläuft. Als Steambacksystem fahre ich in der Anlage einen geringen Druck, um bei Stagnation eine geringe Dampftemperatur zu bekommen, bei der das Fluid nicht leidet. Schließlich hilft ein Vorschaltgefäß, das Ausgleichsgefäß vor heißem Fluid zu schützen.

Ich benutze einen Volumenstromgeber und zwei Temperaturfühler, damit die Solarregelung den Ertrag messen kann. Billige Anlagen messen die Differenz zwischen der Kollektortemperatur und dem Rücklauf und weisen damit die Leitungsverluste als Ertrag aus. Ein Fühler und ein Eingang dafür spart minimal Kosten und die hohen Ertragszahlen freuen den Kunden sehr, nur sind sie ziemlich gelogen. Leider ist die Wärmemengenmessung wegen der geringen Spreizung auch bei zwei Fühlern immer noch sehr ungenau.

Die Steuerung ist eine Conergy R 6000, die unter verschiedenen Namen angeboten wurde, sehr einfach zu konfigurieren ist und nicht viel kostet. Sie kann Drehzahlregelung für zwei Pumpen und diverse Ausgänge steuern. Mit ein paar externen Relais erweitert, benutze ich keine teuren selbst rückstellenden Motorventile, sondern Mischer mit Stellantrieben. Die Direktheizung bringt die Heizung dazu, die Pumpen einzuschalten, indem ein Relais einen Widerstand in Serie zum Außenfühler schaltet, so dass die Heizung in den Frostschutzbetrieb geht.

Im Haus sind die Rohre mit Mineralwolleschalen gedämmt und die Rohrschellen fassen um die feste Dämmung herum. Außen verwende ich eine Vliesdämmung, die mit Bitumenband vor Vögeln und anderen Tieren geschützt ist, die Kautschuk mitunter zum Nestbau verwenden.

Hier der ganze Umbau in Bildern.