Stadtwerke Brühl:

Energieversorger setzt sich für solare Brauchwassererwärmung ein

Bild 1: 300 Vakuumröhren erwärmen das Brauchwasser im Betriebsgebäude bei den Stadtwerken Brühl, wobei je zwei Module in Rheihe geschaltet sind.

Die Propagierung von Technologien für eine umweltfreundliche Wärmeerzeugung gehört bei den Stadtwerken Brühl GmbH inzwischen schon zur Tradition. Neben der Brennwerttechnik traut der Energieversorger auch der Solartechnik einen hohen Beitrag zum Umweltschutz zu. Entsprechende Demo-Anlagen hat man bei den Stadtwerken natürlich installiert. Mit ihnen will man, so Karl Heinz Plischke (Abtlg. Energieanwendung und Beratung), umweltbewußten Bürgern aufzeigen, wie die Sonnenenergienutzung funktioniert und welche Einsparpotentiale sie auch hierzulande bietet.

Als technisch ausgereift gilt mittlerweile die solare Brauchwassererwärmung. Entsprechende Kollektoren erfreuen sich auch im vom Wetter nicht unbedingt verwöhnten Deutschland einer zunehmenden Beliebtheit. Nach Ermittlungen des europäischen Solarindustrieverbandes ESIF würden hierzulande bereits mehr als ein Drittel sämtlicher in Europa verkauften Kollektoren installiert. Nachhaltig untermauert wird dieser Trend auch von einer aktuellen Erhebung des Deutschen Fachverbandes Solarenergie. Demzufolge erreichte die Fläche aller in Deutschland installierten thermischen Solarkollektoren im vergangenen Jahr erstmals die Marke von 1,4 Mio. m².

Mit Hochleistungskollektoren nahezu ganzjährige Sonnenenergienutzung

Besonders effizient ist die Energieausbeute beim Einsatz der im Vergleich zu Flachkollektoren wohl etwas teureren, aber hochleistungsfähigen Vakuumröhren-Kollektoren. Der hohe Jahresnutzungsgrad war für die Stadtwerke Brühl ausschlaggebend bei der Ende 1993 getroffenen Entscheidung, das "Astron"-Vakuumröhrenkollektorsystem der Elco Klöckner Heiztechnik GmbH als Demo-Anlage einzusetzen.

Mit den insgesamt 300 Vakuumröhren, die sich aus zehn Modulen à 30 Röhren (je zwei Module aneinander gekoppelt) zusammensetzen und auf dem Flachdach der Verwaltung mit einer speziellen Montagevorrichtung im Neigungswinkel von 45° in Südrichtung installiert wurden (Bild 1), können die nach Feierabend stark frequentierten Duschen im Betriebsgebäude nahezu ganzjährig versorgt werden.

Bei der sogenannten "Naßanbindung der Vakuumröhren-Kollektoren erfolgt die Wärmeabgabe an den Solarkreislauf besonders verlustarm. Das Kondensat läuft im Wärmerohr der evakuierten Glasröhre nach unten zurück, und der Prozeß nach dem "Heat-Pipe"-Prinzip beginnt erneut. In der Übergangszeit und in den Wintermonaten zahlt sich die sehr gute Wärmedämmung durch das Vakuum aus, weil ein Großteil der hierzulande überwiegenden diffusen Einstrahlung - unabhängig von der Umgebungstemperatur - in nutzbare Wärme umgewandelt wird.

Umweltgerechte Nachheizung mit Gas-Brennwertkessel

Für eine ebenfalls umweltgerechte Nachheizung sorgt bei dem Anlagenkonzept der Stadtwerke Brühl ein Gas-Brennwertkessel. Der durchschnittliche Tageswarmwasserbedarf liegt bei 1200 Litern, wobei die Schwankungsbreite jedoch recht hoch ist. Um eine ausreichende Versorgung auch bei sehr hohen Bedarfsspitzen sicherzustellen, entschied man sich daher, das Wasser in dem 2100 Liter fassenden Brauchwasserspeicher auch in den Sommermonaten bei Bedarf täglich nachzuheizen (Bild 2).

Bild 2: Ein Teil des Rohrleitungssystems mit dem 2100 l fassenden Brauchwasserspeicher.

Eine zentrale Maßnahme zur Erzielung eines optimalen Betriebes war die Installation einer Zirkulationsleitung. Diese wurde insbesondere erforderlich, um die 80 m Entfernung vom zentralen Heizraum zu den Zapfstellen möglichst verlustarm zu überbrücken. Die relativ niedrige Verlustqoute von 15% im Brauchwassersystem unterstreicht, daß sich diese Maßnahme bewährt hat.

Gute Leistungsbilanz: Solaranlage konnte Erwartungen erfüllen

Mit einem Wärmemengenzähler wird die Leistungsabgabe der Solaranlage kontrolliert. Aufgrund der guten Zwischenbilanz konnte die vor gut zweieinhalb Jahren in Betrieb genommene Solaranlage die Erwartungen des Betreibers bislang voll und ganz erfüllen. Eine simulierte Messung hat ergeben, daß auf die Kollektorfläche von rund 30 m² 34200 kWh/a eingestrahlt werden. Nach Abzug der Verluste verbleiben 16000 kWh/a, die für die Erwärmung des Duschwassers genutzt werden, was einen Jahres-Nutzungsgrad von 46% ergibt. Aus Gründen der hygienischen Vorsorge müssen der Inhalt des großvolumigen Speichers sowie dessen nachgeschaltetes Leitungssystem einmal täglich eine Temperatur von 55°C erreichen. Reicht dazu die Sonnenenergie nicht aus, liefert das Brennwertgerät die erforderliche Wärme. Darüber hinaus ist die Anlage durchgehend betriebsbereit, obwohl das Warmwasser in der Regel nur an fünf Tagen pro Woche genutzt wird.

Auch der solare Deckungsgrad von 60% ist sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht ausgewogen. Höhere Deckungsraten sind nur mit überdimensionierten Anlagen realisierbar, deren Wärmeangebot aus Solarenergie im Sommerhalbjahr nicht vollständig ausgenutzt werden könnte. Hierdurch würden sich der solare Nutzungsgrad und die ökonomische Bilanz der Anlage verschlechtern.

Mit dem Anlagenkonzept, das die umweltgerechte Nutzung fossiler Ressourcen mittels Brennwerttechnik und die regenerative Energiegewinnung auf einen Nenner bringt, wird eine emissionsarme Brauchwassererwärmung erreicht. Obwohl die Gas-Brennwerttechnik bereits eine äußerst schadstoffarme Wärmeerzeugung ermöglicht, werden mit der Solaranlage nochmals an CO₂ 3,2 t, an NO_x 1,8 kg und an CO 1,8 t pro Jahr eingespart. Würde man eine andere Bezugsgröße zugrunde legen, so die eines älteren Ölkessels, wäre das Einsparpotential der solaren Brauchwassererwärmung ohne Frage erheblich höher.

Motivationseffekt erhofft

Von der Tatsache, daß man im Hinblick auf die Nutzung regenerativer Energien "mit gutem Beispiel vorangeht", erhoffen sich die Stadtwerke natürlich einen Motivationseffekt in der Bevölkerung. Bauherren und Modernisierer, Architekten und Planer sowie Heizungsbau-Fachbetriebe, die das zukunftsträchtige Potential der Solartechnik nicht branchenfremden Nischenanbietern überlassen möchten, können sich bei den Stadtwerken Brühl jederzeit über die Anlage informieren.

B i l d e r : Elco Klöckner Heiztechnik, Hechingen

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