Solarthermie Anlage und Wärmepumpe – funktioniert das?

November 29th, 2013

Die Idee eine Solarthermie Anlage mit einer Wärmepumpe zu kombinieren ist nicht neu, bisher wurde sie allerdings vor allem in Verbindung mit einem Einfamilienhaus betrachtet. In einem Artikel der aktuellen Ausgabe (08.11.13) der Sonne, Wind & Wärme geht man nun einen Schritt weiter. Das ist jedoch nur möglich, da Anfang des Jahres in Graz eine Solarthermie Anlage mit einer Wärmepumpe in Betrieb gegangen ist.

Die Großanlage Graz

Schon 2009 wurde am Kompetenzzentrum Wasserwirtschaft bei Graz eine Solarthermie Anlage mit einer Bruttokollektorfläche von 3.885m2 gebaut. Die so gewonnene Wärme soll ins Fernwärmenetz eingespeist und zum Teil für die Wärmeversorgung für Warmwasser und Heizung der Labore, Büros und Wohnungen am Standort genutzt werden. In den ersten Monaten und Jahren des Betriebs der Anlage zeigte sich, dass gerade die Randstunden der Tage und die Übergangszeiten nicht optimal abgedeckt werden können. Dennoch erreichte die Solarthermie Anlage einen Deckungsgrad von 35% über das betrachtete Jahr 2011. Von April bis September des Jahres konnten sogar 89% der benötigten Wärme über die Solarthermie Anlage bereitgestellt werden.

Um die Effizienz der Anlage gerade in den Übergangszeiten sowie den Randstunden der Tage zu verbessern wurde im Herbst 2012 der Einbau einer Wärmepumpe mit 150kW beschlossen. Anfang 2013 ging diese nun in Betrieb und ergänzt seither die Leistung der Solarthermie Anlage. Als alleinige Wärmequelle nutzt die Wärmepumpe hierfür den Kollektorkreislauf. Der Pufferspeicher der Anlage kann nun auf drei verschiedenen Wegen befüllt werden:

  • direkte Ladung über die in den Solarthermiekollektoren gewonnene Wärme
  • indirekte Ladung über die Wärmepumpe wobei die Solarwärme dem Verdampfer der Wärmepumpe zugeführt wird
  • Ladung über das Fernwärmenetz

Überschüssige Wärme wird (sobald der Puffer durchgeladen ist) an das Fernwärmenetz abgegeben. Die schematische Darstellung der Anlage können in der Ausgabe vom 08.11.2013 der Sonne, Wind und Wärme nachgesehen werden. Erste Auswertungen der Funktion zeigen das Potenzial dieser Kombination auch in großem Rahmen. Betrachtet wurde hier der Februar 2013 als erster Monat des Betriebs der Anlage mit Wärmepumpe. Die gewonnene Wärme ist über den betrachteten Zeitraum ist konstanter und die Abdeckung dadurch im Vergleich dadurch entsprechend besser.

Wärmepumpe als Konkurrenz zur Fernwärme

Der solare Deckungsgrad für den Februar lag bei guten 15.6% bei Betrachtung der Anlage mit Wärmepumpe. Im Vergleich dazu liefert eine Simulation einer Anlage ohne Wärmepumpe lediglich einen Deckungsgrad von 6,9%. Eine Verbesserung ist also erkennbar, jedoch kann nicht nachvollzogen werden, wie die Nachheizenergie für den Speicher zusammengesetzt ist. Die Wärmepumpe steht in Konkurrenz zur Fernwärme, sodass sich die gängigen Varianten zur Bewertung nicht eignen. Einzig der Vergleich der CO2 bleibt als nutzbarer Vergleichsfaktor. Die Emissionen der Fernwärme lagen 2009 bei 158kg/MWh, die Wärmepumpe verzeichnet lediglich 147,6kg/MWh was eine Reduktion um 6,5% bedeutet. Inwiefern diese Reduktion eine Investition in eine Wärmepumpe rechtfertigt, möchten wir an dieser Stelle nicht bewerten.

Für weitere Ausführungen und ergänzende Abbildungen zum Thema empfehlen wir den Artikel in der Sonne, Wind & Wärme Ausgabe vom 08.11.13.


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