Solarthermie




1. Beschreibung der Baumaßnahme

Diese Zusammenstellung soll für den ein oder anderen Interessierten eine Hilfestellung sein, wenn er vor der Frage steht sich eine solarthermische Anlage anzuschaffen. Das Projekt wurde im Juli 2009 durchgeführt.

Für die Doppelhaushälfte aus dem Jahr 2001 soll die Heizung mit Gasbrennwertgerät um eine Solarthermieanlage modernisiert werden. Die Solaranlage soll zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung verwendet werden mit dem Ziel einer möglichst großen Energieeinsparung.

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2. Erwartete Energieeinsparung und C02 Minderung

Die erwartete Energieeinsparung wird wie folgt abgeschätzt:
Für den vierköpfigen Personenhaushalt sind die Energieverbrauchswerte (Erdgas) aus den Jahren 2001 bis 2009 bekannt. Demnach ergeben sich folgende Durchschnittswerte:

Winterbetrieb925,125 m3/a(Ø 16.10. – 03.04. )
Sommerbetrieb ( Warmwasser )185,00 m3/a(Ø 04.04. – 15.10. )

Anteilige Berechnung des Warmwasserbedarfs auf das ganze Jahr bezogen, unter der Annahme, daß in den Wintermonaten ein 10% höherer Warmwasserbedarf besteht als im Sommer.

Warmwasser:359,57 m3/a
Raumheizung:750,55 m3/a

Planung
Aus dem Bedarf für die Raumheizung lässt sich die Dimensionierung der Solaranlage mit Heizungsunterstützung abschätzen [1] Kap.5 S.36:

Heizwert Erdgas:10,35 kWh/m3
Beheizte Wohnfläche:154,36 m2
Heizwärmebedarf:50,32 kWh/( m2a)
Heizstunden pro Saison:1012,5 h
Heizlast:7,67 kW
Abschätzung Absorberfläche:12,3 m2 – 16.9 m2
Abschätzung Speichervolumen:617L – 848L

Die Anlage wurde auf 15 m2 Absorberfläche und 1000L Speicher ausgelegt.

Minimal zu erwartende Einsparung:
Im Sommerbetrieb kann mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit mit 100% solarem Deckungsanteil gerechnet werden. Minimale Einsparung: 16,7 %

Maximal zu erwartende Einsparung:
Wie aus [3] zu entnehmen ist kann im Kombibetrieb (Warmwasser + Raumheizung) bis zu 30 % über das ganze Jahr eingespart werden. Nachdem im vorliegenden Fall ein sehr geringer Heizlastwert ermittelt wurde, könnte die Einsparung noch geringfügig höher liegen:

Maximale Einsparung: bis zu 35% entsprechend 388,5 m3 Erdgas (4020 kWh/a ).
Die Abschätzung auf CO2 Emissionen erfolgt mit dem direkten Emissionsfaktor 2,15 kg/m3 [4]. Damit ergeben sich 0,835 t/a CO2 Einsparung (weitere Erläuterung siehe Anhang).

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3. Planung und Heizungsschema

Die Solaranlage wird in Verbindung mit der Raumheizung mit Rücklaufanhebung betrieben. Die Raumheizung besteht aus großflächigen Wandheizkörpern und z.T. aus Fußbodenheizung ( ca. 35 m2 ). Reicht die Temperatur im Speicher nicht zur Heizungsunterstützung, so arbeitet der Heizkessel direkt auf dem Raumheizungskreislauf. Die Nachheizung des Speichers erfolgt nur für Warmwasser sofern zu wenig solarer Ertrag vorhanden ist.

Beschreibung der wesentlichen Komponenten ( Hersteller Viessmann ):

Absorber:Flachkollektor: 6 x Vitosol 200-F, Bruttofläche 15,06 m2 , je 2380 mm x 1056 mm
Speicher:Vitocell 360-M ( Typ SVS ), Mulitvalenter Heizwasserspeicher mit integrierter Schichtladeeinrichtung, Inhalt 1000 Liter, 953L Heizwasser+ 33 Liter Trinkwasser, allseitig wärmegedämmt mit 100 mm Polyestervlies
Regelung:Vitosolic 200, Betrieb im Matched Flow.
Umwälzpumpe:Grundfos Alpha2, Energieeffizienz Kategorie A, 5W-25W adaptiv
Solarpumpe:drehzahlgeregelt 35W – 75W

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4. Prognostizierter Energieverbrauch

Die Solarpumpe arbeitet je nach Last bei einer Leistung zwischen 35W und 75W. Die alte Umwälzpumpe für den Raumheizkreislauf mit 75W Leistung wurde ersetzt durch eine Effizienzpumpe der Kategorie A mit 5W-25W Leistung adaptiv. Für den zusätzlich prognostizierten Energieverbrauch wird also ein Durchschnittswert von 25W angesetzt. Bei durchschnittlich 10h Laufzeit täglich ergeben sich ca. 91 kWh/a zusätzlicher Energieverbrauch. Dies steht den prognostizierten 4020kWh/a Einsparungen Erdgas gegenüber.

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5. Kosten

Materialkosten:EUR 11552,71
Arbeitskosten:EUR 2000,00
MWST:EUR 2575,01
Staatliche Förderung:EUR –1680,00
Steuerabzug Handwerkerkosten (50%):EUR –1000,00
Nettobetrag:EUR 13447,72

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6. Überlegungen zur Amortisation

Für die Abschätzung der finanziellen Amortisation sind die Anschaffungskosten, Betriebe- und Wartungskosten sowie eingesparte Erdgaskosten ausschlaggebend. Darüberhinaus müssen die Kapitalkosten der Finanzierung berücksichtigt werden. Für eine Beurteilung ob sich die Anlage rentiert oder nicht, reicht jedoch schon eine vereinfachte Rechnung:

Jahresdurchschnittskosten Erdgas ( ohne Leitungsgrundgebühr) zu Beginn der Kostenrechnung ( 2009 ):746,83 EUR/a( 6,5 ct/kWh )
Einsparfaktor pro Jahr:0,35
Die Teuerungsrate der Endverbraucherpreise beim Erdgas kann man aus [2] ableitenca 6,7% p.a.

Daraus ergibt sich folgende Rechnung:

Aus dieser vereinfachten Rechnung ergibt sich ein Amortisationszeitraum von ca. 23 Jahren. Wenn man darüber hinaus die Kapitalkosten der Finanzierung sowie die Betriebe- und Wartungskosten berücksichtigt wird bei dieser Art der Bestandsmodernisierung eher der ökologische Aspekt als die Rendite-Chance erkennbar.

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7. Quellenangaben
[1] Leitfaden für solarthermische Anlagen, Deutsche Gesellschaft für Solarenergie, 8. Auflage 2008
[2] Entwicklung von Energiepreisen und Preisindizes, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, 2009, www.bmwi.de
[3] Sonne statt Öl und Gas, Kombi-Solaranlagen im Test, Stiftung Warentest,03/2009
[4] Bayerisches Landesamt für Umwelt, http://www.izu.bayern.de/praxis/detail_praxis.php?pid=0203010101217
[5] BINE Informationsdienst http://www.bine.info/fileadmin/content/Publikationen/Projekt-Infos/2001/Projekt-Info_05-2001/projekt_0501internetx.pdf

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8. Anhang:

8.1. Entwicklung der Verbraucherpreise Erdgas:

JahrVerbraucherpreis Erdgas
in ct/kWh Quelle [2]
19913,55
19923,58
19933,55
19943,55
19953,48
19963,35
19973,49
19983,52
19993,38
20003,94
20014,84
20024,53
20034,76
20044,82
20055,34
20066,33
20076,51
20087,10

8.2. Abschätzung CO2 Emissionen.

Der angegebene Emissionsfaktor gibt nur eine durchschnittliche Größenordnung an. Einflüsse wie unterschiedliche Erdgasqualität oder der Wirkungsgrad des Brennwertkessels werden nicht genau abgebildet. Insbesondere beim Betrieb eines Gasbrennwertgerätes mit Rücklaufanhebung spielt die Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur eine bedeutende Rolle für die Emissionen.

8.3. Gemessene Erträge und Erdgasverbrauch

JulAugSepOktNovDezJanFebMarAprMaiJun
2009/
2010
Solaranlage [kWh]65275270360865637210260810238295846547543

Erdgas-
verbrauch
[m3]0003577164211139601000696– 37,3%
2010/
2011
Solaranlage [kWh]61851462386844312943576616147977787918376

Erdgas-
verbrauch
[m3]0004010223418313444000737– 33,6%
2011/
2012
Solaranlage [kWh]7557837401110816231493106112350007224

Erdgas
verbrauch
[m3]0001610016117217352000674– 39,3%

8.4. LIVE-Daten

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