Sonnenkollektoren. Solarwärmespeichersysteme. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Wenn Sie einen Kollektor mit einer viel größeren Fläche installieren und ihn an einen sehr geräumigen Speichertank anschließen, können Sie mehrere Häuser gleichzeitig mit Wärme versorgen. Das Hauptproblem bei der Solarenergie besteht jedoch darin, dass Energie hauptsächlich im Winter benötigt wird, wenn die Sonneneinstrahlung gering ist, und dass im Gegenteil der Großteil des Sommerpotenzials mangels Nachfrage nicht genutzt wird. Daher ist es nicht sinnvoll, in große Lagerstätten mit höherer Produktivität zu investieren.

Es gibt jedoch auch Anlagen, die es ermöglichen, die im Sommer von Sonnenkollektoren gesammelte und in großen Speichertanks gespeicherte Wärme im Winter zu nutzen (saisonale Speicherung). Das Problem hierbei ist, dass die zum Heizen des Hauses benötigte Flüssigkeitsmenge mit dem Volumen des Hauses selbst vergleichbar ist. Darüber hinaus muss der Wärmespeicher sehr gut isoliert sein. Damit ein typischer Haushaltsspeicher den Großteil seiner Wärme sechs Monate lang speichern kann, müsste er mit einer 4 Meter dicken Isolierschicht umwickelt werden. Daher ist es vorteilhaft, das Volumen des Speichertanks sehr groß zu gestalten. Dadurch verringert sich das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen.

Große solare Fernwärmeanlagen werden in Dänemark, Schweden, der Schweiz, Frankreich und den USA eingesetzt. Solarmodule werden direkt auf dem Boden installiert. Ohne Speicherung kann eine solche Solarwärmeanlage etwa 5 % des jährlichen Wärmebedarfs decken, da die Anlage nicht mehr als die minimal verbrauchte Wärmemenge produzieren darf, inklusive Verlusten im Fernwärmenetz (bis zu 20 % bei der Übertragung). Bei einer Speicherung der Tageswärme in der Nacht kann eine Solaranlage 10–12 % des Wärmebedarfs inklusive Übertragungsverlusten decken, bei saisonaler Wärmespeicherung sogar bis zu 100 %. Es besteht auch die Möglichkeit, Fernwärme mit einzelnen Solarkollektoren zu kombinieren. Das Fernwärmesystem kann im Sommer abgeschaltet werden, wenn Warmwasser von der Sonne bereitgestellt wird und kein Heizbedarf besteht.

In mehreren Ländern wurden bereits große saisonale Wärmespeicher für Privathaushalte gebaut, sind jedoch nach wie vor recht teuer. Die Abmessungen des Zentrallagers variieren zwischen mehreren Tausend und mehreren Hunderttausend Kubikmetern. Die größte Speicheranlage dieser Art in Europa befindet sich in der Stadt Oulu (Finnland). Untergebracht in einer riesigen Felshöhle mit einem Volumen von 200 m000, wird es an ein Biomasse-Heizkraftwerk angeschlossen. Dieses Heizwerk wurde im Rahmen des EU-Thermie-Programms der Europäischen Union errichtet.

Ein weiteres erfolgreiches saisonales Warmwasserspeicherprojekt befindet sich in Lykebo (Schweden). Es nutzt eine mit Wasser gefüllte Felshöhle (Volumen 105 m000) und Flachkollektoren mit einer Fläche von 3 m28, die 800 % der benötigten Energie (2 MWh/Jahr) für die Warmwasserversorgung und Heizung von 100 m² liefern Häuser. Alle diese Häuser sind an ein kommunales Fernwärmesystem angeschlossen. Die Temperatur des den Verbrauchern zugeführten Wassers beträgt 8500 Grad Celsius, die des Rücklaufwassers 550 Grad.

Die Amortisationszeit für solche Installationen ist sehr lang. Die wichtigste Lektion aus Gebäudeheizungssystemen besteht darin, zunächst in Energieeffizienz und passives Solardesign zu investieren und dann Solarenergie zu nutzen, um die Energielücke für die Raumheizung zu schließen.

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