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SolarZentrum HamburgSolarZentrum Hamburg

Evaluation größerer solarthermischer Anlagen in Hamburg

B. Weyres-BorchertSolarZentrum Hamburg

DGS, LV Hamburg/Schleswig-Holstein



Projekt der Solarinitiative Nord

Auftraggeber:Behörde für Stadtent- wicklung und Umwelt

Träger:Zentrum für Energie,Wasser und UmweltZEWU

Deutsche Gesellschaftfür SonnenenergieDGS



Einflussgrößen auf den Solarertrag

Warmwasserverbrauch

Speichergröße

RegelungPufferentladung

Kollektorleistung

EinstrahlungWärmetauscher

Volumenstrom Sekundärkreis Volumenstrom Solarkreis

Fühlerpositionierung

Kollektorfläche

AuslastungSystemkonfiguration

Armaturen



200

250

300

350

400

450

500

20 40 60 80 100

Solarkreisertrag[kWh/m²a]

Auslastung[Liter/m²]

Empfehlung:Auslastung 45 – 55

[Liter/m²]



Auswirkung der Änderung des WW-Verbrauchs auf den spez. Solarkreisertrag

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

-30% -15% 0% 15% 30%

rel. Abweichung WW-Verbrauch

rel.

Ab

we

ich

un

g s

pe

z. E

rtra

g



Auswirkung der Änderung der Einstrahlung auf den spez. Solarkreisertrag

-10%-5%0%5%

10%

-10% -5% 0% 5% 10%

rel. Abweichung Einstrahlung

rel.

Ab

wei

chu

ng

sp

ez. E

rtra

g



Solarvertrag – Unterlagen komplett ?

-Simulation ✔-Hydraulikschema ✔ -Anlagekenngrößen ✔



T*SOL Polysun Getsolar

Besondere Beachtung:- Zirkulationsverluste- thermische Desinfektion- Volumenströme



Ablauf Monitoring

Datenerfassung für ein Jahr

spez. Solarkreisertrag ≥ Garantiewert x 0,9 ?

OK

Controlling für weitere zwei Jahre

korrigierter Garantiewert

spez. Solarkreisertrag ≥ korr. Garantiewert x 0,9 ?

Garantiefall

EinstrahlungWW-Verbr.

j

j

n

n



Messung Solarkreisertrag



Messung Warmwasserverbrauch



Problem: dezentrale WW-Bereitung mit Wärmeübergabestationen



Solaranlage mit Speicherentladung über den Entladewärmetauscher (Durchflussprinzip), ohne Zirkulation

Vorteile: Nachteile:



Vorteile: Nachteile:

Solaranlage mit Speicherentladeprinzip und Nachheizung in den Nachheizspeicher mit zusätzlichem Vorwärmspeicher, ohne Zirkulation



Anlagenschemata:- Puffer- und Bereitschaftsspeicher mit Vorwärmspeicher- Pufferspeicher mit Frischwasserstation- Zweispeichersystem



Anlagenschema mit SEZ – Verbrauchen vor Speichern



Anlagen im Monitoring – Übersicht Stand Feb 2010



Rauchschwalbenweg 25, 22147 Hamburg

• 42 m² Flachkollektoren (BUSO)

• 2 x 1.000 Liter Pufferspeicher

• Solarthermische Anlage mit Heizungsunterstützung

• Trinkwassererwärmung mit Frischwasserstation

• Datenaufzeichnung durch Betreiber



Schaltschema



Technische Alternative



Tage mit Stagnation (TKoll = 140°C) bei Kollektorkreisabschaltung

Juni 2006: 9 Juli 2006: 28

Sens1 Kollektor

02040

6080

100120

140160

00:0

6:50

10:1

1:00

07:3

2:00

14:5

8:20

16:1

4:20

15:0

0:00

14:5

1:50

10:3

3:20

23:5

0:30

12:2

3:10

09:1

0:30

10:4

2:50

07:1

4:50

18:3

2:10

17:4

2:10

10:0

6:20

16:1

7:00

13:5

4:30

15:4

0:40

Sens1 Kollektor

02040

6080

100120

140160

00:1

2:10

09:5

7:30

00:5

9:40

07:2

9:40

08:0

0:20

22:2

0:20

09:2

6:30

11:1

7:40

15:1

7:40

08:2

4:30

16:4

3:50

09:0

2:50

11:3

4:30

11:0

1:40

10:2

5:00

00:3

2:00

03:0

8:40

21:1

8:10

19:0

5:50

Ursache: Luft im Solarkreis !



4.4 – 74

Mietergenossenschaft Gartenstadt Farmsen

• 30,4 m² Flachkollektoren Wagner LB

• 2 x 800 Liter Pufferspeicher

• 400 Liter Vorwärm- und 700 Liter Bereitschaftsspeicher

• Solarthermische Anlage zur Warmwasserbereitung

• Warmwasserbedarf (berechnet): 1.500 Liter (50°C) pro Tag

• Datenaufzeichnung mit SunControl



4.4 – 74

SunControl (Ing.-Büro Brennpunkt, Berlin)

- Wasserzähler QN 2,5 Klasse B mit Impulsausgang (1 Impuls/l) zur Erfassung des Warmwasserverbrauchs

- Wärmemengenzähler geeicht QN 2,5 Klasse B zur Erfassung des solaren Ertrags, M-Bus fähig

- Impulssammler M-Bus fähig

- Datenlogger, M-Bus fähig zur Erfassung der relevanten Daten wie Energie, Volumen, Leistung, Durchfluss, Vor- und Rücklauftemperatur. Meßintervall Min. 5 min., Datenbereitstellung via Terminalprogramm Hyperterminal (MS Windows Standard) zur Weiterverarbeitung in EXCEL. Speichertiefe Minimum 4 Wochen.

- Analogmodem mit Standard COM-Schnittstelle passend zu oben genannten Datenlogger

- Software zum automatischen Auslesen der geloggten Daten



4.4 – 74



Störung im Pufferentladekreis



Spez. Anlagenerträge [kWh/Monat] / WW-Verbrauch



Spez. Anlagenerträge [kWh/Monat] / Einstrahlung



Spez. Anlagenerträge [kWh/Monat] im Vergleich



Im Vergleich VRK / FK



Hufnerstr. 5

• 94,7 m² Flachkollektoren Solar Roof FDK AR

• 5 x 800 Liter Pufferspeicher

• 1.000 Liter Vorwärm- und 2 x 1.000 Liter Bereitschaftsspeicher

• Solarthermische Anlage zur Warmwasserbereitung

• Warmwasserbedarf (berechnet): 4.200 Liter (60°C) pro Tag (1. Ausbaustufe)

• Datenaufzeichnung mit SunControl

795

0

735

0

2188

180

Solar Roof SW Kollektorfeld7 Elemente 7,95 (7,35) x 2,188 mEin Element mit Blindfläche wegen BeschattungWirksame Kollektorfläche: 94,72 qmBruttokollektorfläche: 104,72 qm

RücklaufVorlauf

Entlüftung

420

15346

EntlüftungEntlüftung Entlüftung



Schaltschema

P3

BA

AB

A

AB B

MAG

Nachrang 2xPufferspeicherRATIO HP 800

Vorrang 3xPufferspeicherRATIO HP 800

Kollektorfeld

AuffanggefäßfürSolarflüssigkeit

Heizungs- regelung

Vorlauf Nachheizung

Rücklauf Nachheizung

P4

Kaltwasser

P6

P5

Wa

rmw

asse

r

AAB

VZ

B

PZirk

Zirk

ula

tion

VLegABAB

Solarregler

SU

NG

O

WM

Z

T1

T9

P2/A2

P1/A1

T5

T2

V1.1/A4

V1.2/A4

T6

T3

T7

T8

A3

A5

A6

T4

Pufferentladegruppe

Trinkwasser-VorwärmspeicherRET1000

Warmwasser-Bereitschaftsspeicher(bauseits)

Durchflussm.

Parallelschaltung der Speicher:nach Tichelmann, bes. auf Formstücke achten!

Parallelschaltung der Speicher:mittig symmetrisch

System 1251

Solarstation DN32

E10

Bie Aktivierung von Vleg mussP6 (z.B. über Relais) in Betrieb gesetzt werden

230 V~

WMZ Hamburger Progr.

Zähler Qn10 Hamburger Progr.



Hufnerstr. 5: SolarkreisertragMonitoringzeitraum: Apr 06 – Nov 06 (8Mon)Gemessen: 319 kWh/m²aBerechnet: 374 kWh/m²a

010203040506070

Apr06

Mai06

Jun06

Jul06

Aug06

Sep06

Okt06

Nov06

gemessen berechnet



Hufnerstr. 5: Warmwasserverbrauch

Gemessen: 3.156 Liter/Tag (Schwachlastperiode) geringe Auslastung: 31 l/Tag

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06

gemessen



200

250

300

350

400

450

500

20 40 60 80 100

Solarkreisertrag[kWh/m²a]

Auslastung[Liter/m²]



kWh/(m2a)



Kosten



Förderung große solarthermische Anlagen

- Bafa: Kollektorfläche 20 - 40 m2, Innovationsförderung

- Kreditanstalt für Wiederaufbau:Kollektorfläche > 40 m2,

Programm Erneuerbare Energien, Programmteil Premium, 30% Teilschulderlass

- Hamburg: Klimaschutzprogramm Solarthermie + HeizungKollektorfläche > 30 m2 garantierter Ertrag



Bisherige Erfahrungen und Ausblick

• Monitoring trägt zur Qualitätssicherung bei

• Voraussetzungen:- Sorgfältige Anlagensimulation (entsprechend der realisierten Anlage!)- Frühzeitige Absprache zur Messtechnik- Installation der Messtechnik (WMZ) nach Vorgaben- Vertragsunterzeichnung erst nach Datencheck

• Neue Ertragskontrollverfahren- Datenkommunikation via Mobilfunk/Telefonanlage



Technische DatenGehäuse: Kunststoff, PC-ABS und PMMASchutzart: IP 20 / DIN 40050Umgebungstemperatur: 0 ... 40 °CAbmessungen: Ø 130 mm, Tiefe 45 mmEinbau: WandmontageAnzeige: Balken-LED zur Kontrolle der Speicherkapazität sowie 1 Leucht-Drucktaster zur Darstellung des SD-KartenstatusVersorgung: Eingangsspannung Steckernetzteil: 100 ... 240 V~Nennstrom: 350 mAEingangsspannung Datalogger: 5 V DC ± 5 %Schnittstellen: VBus® zum Anschluss an RESOL Regler, LANSpeicher: 30 Monate für ein System mit einem DeltaSol® M, einem HKM und einem WMZ-Modul60 Monate für ein System mit einem DeltaSol® M und einem HKM120 Monate für ein System mit einem DeltaSol® M

www.resol.de



Was das Monitoring kann Was das Monitoring nicht kann

- Solarkreiserträge ermitteln - Solare Deckungsraten ermitteln

- Solarkreisnutzungsgrade berechnen - Energieeinsparungen bestimmen

- Störungen erkennen - wahrscheinliche Fehlerursachen

anzeigen -Anlagenbesitzer / Installationsfirmen - automatische Fehlermeldung zu Störungen informieren



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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