Hallo, in diesem Video möchte ich
Ihnen im Bereich der thermischen
Solarenergienutzung das Thema
solare Nahrwärme für Städte und Quartiere
vorstellen, also große thermische Solaranlagen
zur Wärmeversorgung von Gebäuden.
Sie sehen hier das Prinzipbild.
Das große
Kollektorfeld ist hier angedeutet.
Das ist ein großer, meist saisonaler Wärmespeicher,
-in der Regel als Wasserspeicher ausgeführt-
und die Gebäude, die versorgt werden,
hier über diese Rohrnetze,
also über das Wärmenetz,
das Nah- oder Fernwärmenetz.
Vorreiter solcher Anlagen ist Dänemark.
Da gibt es über 100 solche
großen solarthermischen Anlagen zur
Versorgung von Städten und Stadtquartieren.
Und es gibt
unterschiedliche Konzepte dafür.
Sie finden übrigens alle diese Anlagen
unter dieser Internetadresse alle beschrieben,
teils sogar mit Messdaten zugänglich,
eine sehr gute Quelle.
Und man kann prinzipiell drei Konzepte
unterscheiden.
Das erste Konzept wäre
eine Direkteinspeisung der
Kollektoren ganz ohne Speicher.
Die Kollektoren würden also direkt in dieses
Nahwärmenetz einspeisen.
Der solare Deckungsgrad, hier mit SD abgekürzt,
liegt dann etwa bei 10 %.
Man muss ja dann
weitgehend sicherstellen, dass die Wärme
der Kollektoren immer abgenommen werden kann,
also keine Zwischenspeicherung notwendig ist
und dann schafft man es etwa auf
diese solaren Deckungsgrade.
Das zweite Konzept sieht vor,
dass man einen Speicher hat.
Das ist dann ein Speicher, der die Solarenergie
so etwa für einen Tag,
also einen Tag-Nacht-Zyklus speichert,
bis hin zu einer Woche.
Dafür setzt man Wasserbehälter
aus Stahl oder Beton ein und
man schafft damit etwa 20 %
solaren Deckungsgrad.
Ein Beispiel dafür steht in Dänemark, in Silkeborg,
da hat man Kollektorfelder
von insgesamt 39.000 Quadratmeter
kombiniert mit einem
16.000 Kubikmeter fassenden Wasserbehälter.
Und da hat man mit
einer solchen Kombination begonnen.
Das hat sehr gut funktioniert.
Mittlerweile haben die
viermal diese Kombination aufgebaut,
um ihre Stadt
mit Wärme zu versorgen.
Das dritte Konzept ist dann
das Konzept mit einem saisonalen Langzeitspeicher,
mit dem man die Solarenergie
aus dem Sommer in den Winter transferiert.
Im Sommer haben wir sehr viel Solarstrahlung,
müssen aber nicht viel heizen.
Im Sommer gibt es Trinkwarmwasser-Bedarf
ja, aber kein Raumheizungsbedarf.
Dann speichert man
diese überschüssige Solarenergie in
diesem Speicher und stellt sie für den
Winter für die Raumheizung zur Verfügung.
Das bezeichnet man als saisonalen
Speicher, Langzeitspeicher, und das
sind dann in der Regel
Seen, Baggerseen, die mit einer
Folienauskleidung und einer
schwimmenden Wärmedämmung versehen sind.
Und auch hierfür gibt es ein
gutes Beispiel in Vojens in Dänemark,
es ist die größte Anlage derzeit
mit 70.000 Quadratmetern Kollektorfläche und
einem Speicher von 200.000 Kubikmetern.
Man schafft damit solare Deckungsgrade in
der Größenordnung von 50 %.
Also Sie sehen jetzt hier auch schon
diese Relationen.
Nicht ganz 40.000 Quadratmeter Kollektorfläche und
16.000 Kubikmeter Speicher.
Und hier nicht ganz die doppelte
Kollektorfläche,
aber ein deutlich größeres Speichervolumen,
diese Relationen drücken
die saisonale Speicherung aus.
Ja, und diese beiden Systeme,
könnte man hier in diesem Prinzipbild wiederfinden.
Wenn man das noch mal ansieht,
erkennt man hier rechts
die hydraulische Trennung zwischen dem
Kollektorkreis und dem Medium,
was im Speicher drin ist.
Hier im Kollektorkreis ist
ggf. Wasser-Glykol-Gemisch und hier
hat man normales Wasser drin
und auch hier links eine hydraulische Trennung
zum Nahwärmenetz,
mit einem solchen externen Wärmeübertrager,
mit denen man sehr große Leistungen
übertragen kann,
auf relativ kleinem Raum.
Hier findet sich ein Heizgerät zum Nacherwärmen,
wenn die
Energie in dem Speicher,
zum Beispiel von der Temperatur nicht mehr ausreicht,
es steckt vielleicht
noch Energie im Speicher drin,
der Speicher ist vielleicht noch wärmer
als das Rücklaufwasser hier aus dem Netz,
aber die Vorlauftemperatur
reicht vielleicht nicht mehr aus,
dann kann man das hier mit dem Heizgerät
nacherwärmen.
Zwei Alternativen gibt es zu diesen
Wasserspeichern,
die aber nur eingesetzt werden können,
wenn die geologischen Voraussetzungen passen,
man kann nämlich auch
Erdsondenfelder als Speicher nutzen .
Man bohrt dann Löcher in die Erde,
vielleicht von so
einem Durchmesser,
bringt ein U-Rohr aus Kunststoff
in diese Löcher ein und verfüllt
die Löcher mit Beton
und hat dann Betonsäulen mit U-Rohren in der Erde.
Das macht natürlich nur Sinn,
wenn Sie keine zu große
Grundwasserströmung haben,
sonst würde die schöne Wärme ja
direkt wieder wegtransportiert.
Und die zweite Möglichkeit ist,
dass Sie unterirdische Wasservorkommen nutzen,
sogenannte Aquifere,
die dann auch an ihrem Platz bleiben und
nicht wegströmen.
Zwei Folien zeige ich dazu noch,
mit Fotos.
Hier drei Beispiele für Tages-, Wochenspeicher,
in Chemnitz mit 2.100
Quadratmeter Kollektoren
und 1.000 Kubikmeter Speicher.
Sie sehen hier einen Teil des Kollektorfeldes
und den Speicherbehälter.
Hier in Kornwestheim
ein 2.000 Kubikmeter Speicher mit einer Höhe von 20 Metern
oder hier eine Impression
eines solchen Kollektorfeldes
in Mengsberg mit
nicht ganz 3.000 Quadratmeter,
wo man auch sehr schön sieht,
dass das recht industriell gefertigt werden kann.
Diese Profile hier, an denen die Kollektoren
angebracht werden,
die werden in den Boden gerammt,
also gar nicht mit einem Fundament versehen,
sondern in den Boden gerammt.
Das geht schnell und daran werden
die Kollektoren montiert.
Im Hintergrund ist auch ein
Speicherbehälter zu sehen und das
nächste Bild zeigt die
Langzeitspeicherung.
Sie sehen hier das Baggerloch
und in der Mitte die Einströmrohre
mit solchen Diffusoren,
die das Wasser abbremsen,
wenn es nach oben strömt
und so in die Breite abgelenkt wird
zum Erhalt der Temperaturschichtung in diesem See
bei der Einbringung von Solarenergie.
Sie sehen die Folienauskleidung,
hier
dann das gefüllte Becken,
und hier das Aufbringen
der Wärmedämmung, schwimmend gelagert.
Ich bin selbst schon
mal über so einen Speicher-Baggersee
drüber gelaufen.
Das wabbelt so ein bisschen
wie wenn Sie über eine Boddenlandschaft gehen.
Hier ist das jetzt
abgedeckt und hier hinten
im Hintergrund das Kollektorfeld
in Dronninglund in Dänemark.
Die Anlage hat ca. 37.000 Quadratmeter Kollektorfläche
und einen
Speichersee mit 60.000
Kubikmeter Speichervolumen.
Das war es zum Thema solare Nahwärme.
Allerdings möchte ich
zum Schluss hier noch eine Bemerkung geben:
Die solare Nahwärme,
das könnte tatsächlich das Erfolgsrezept
für die thermische Solarenergienutzung sein,
weil in diesen großen
Maßstäben bei diesem großen Kollektorfeldern
und großen Speicherbehältern,
die solare Wärme vergleichsweise preiswert wird.
Das ist ja
häufig so in der Technik,
dass bei großen Anlagen die spezifischen Kosten sinken
und das ist auch bei der
Solarthermie so.
Und das zeigt sich jetzt auch so langsam in Deutschland.
In Dänemark gibt es wie gesagt
ja schon lange solche Anlagen.
In Deutschland kommen jetzt die ersten,
es sind etliche gebaut und es kommen weitere hinzu,
einfach weil das deutlich preiswerter
dann realisiert werden kann,
gemessen in Euros pro
Kilowattstunde solare Wärme,
preiswerter als bei einer Einfamilienhausanlage.
Ich freue mich, wenn Ihnen das Video weiterhilft
und bis demnächst.