Vom Solarertrag zur Energieeinsparung
Das Simulationsprogramm GetSolar liefert belastbare Prognosen für den Solarertrag thermischer Solaranlagen. Das ist die Wärmemenge, die vom Kollektorkreis in den Speicher bzw. direkt an einen Verbraucher geliefert wird und in der realen Anlage mit einem Wärmemengenzähler gemessen werden kann. Zwar gibt es in einzelnen Monaten immer wieder teilweise erhebliche Abweichungen zwischen den simulierten und den gemessenen Werten, im Mittel kommt aber meistens eine geradezu verblüffende Übereinstimmung zustande.
Wie lässt sich nun aber der Solarertrag in Energieeinsparung umrechnen? Dabei ist zu berücksichtigen, dass der größte Teil des Solarertrags als unmittelbar nutzbare Wärme betrachtet werden kann. Um dieselbe Nutzwärme von einem herkömmlichen Wärmeerzeuger her bereitzustellen, muss zuvor Endenergie (Öl, Gas, Holzpellets o.ä.) umgewandelt werden, wobei der Nutzungsgrad von verschiedenen technischen Parametern des Wärmeerzeugers abhängig ist.
In einer vereinfachten Betrachtung lässt sich der Nutzungsgrad für den Winter, die Übergangsjahreszeiten und den Sommer z.B. mit 90%, 70% und 50% ansetzen. Dementsprechend spart eine Kilowattstunde Solarwärme im Winter 1,1 kWh Endenergie ein, im Sommer dagegen volle 2,0 kWh. Das ist bei vielen Anlagen durchaus zutreffend, wenn im Sommerbetrieb viel Energie erst für die Aufheizung des Kessels benötigt wird, bevor dieser nutzbare Wärme an den Speicher abgibt.
Bei großzügig dimensionierten Kollektoranlagen ist aber eine genauere Betrachtung sinnvoll. Wenn in einem Zeitabschnitt der Simulationsrechnung die 100%-ige solare Deckung des Wärmebedarfs bereits gegeben ist, dann steigt mit zusätzlich dem Speicher zugeführten Solar-Kilowattstunden nur dessen Wärmeverlust, nicht aber die Energieeinsparung.
In der aktuellen GetSolar-Version wird daher die Energieeinsparung nicht starr an den Solarertrag gekoppelt berechnet. Der durch den Sonnenkollektor erzielbare Einspareffekt wird stattdessen über den Vergleich zweier Simulationsergebnisse ermittelt. Zum einen ergibt sich aus der Simulation der Solaranlage, wieviel Endenergie zusätzlich zur Solarwärme noch benötigt wird. Zum anderen wird vorher als Referenz dieselbe Anlage, aber mit abgeschaltetem Kollektorkreis simuliert. Hier ergibt sich natürlich ein höherer Endenergieverbrauch. Die Differenz aus beiden ist die Energieeinsparung.
Wichtig ist dabei, dass der konventionelle Wärmeerzeuger möglichst realistisch simuliert wird: bei Wärmebedarf schaltet zuerst die Wärmeerzeugung ein und wandelt mit dem angegebenen Wirkungsgrad Endenergie in Nutzenergie um. Nach Erreichen eines ausreichenden Temperaturniveaus wird die Wärme dem Speicher (bzw. dem Verbraucher) zugeführt. Dabei kühlt der Wärmeerzeuger entsprechend dem angegebenen Wärmeverlustfaktor immer wieder aus.
Wenn der Wärmeerzeuger dank der Solaranlage längere Zeit abgeschaltet bleiben kann und dabei keine Stillstandsverluste hat, dann spart das viel Energie. Das macht sich vor allem dann bemerkbar, wenn in GetSolar für den Kessel unter Berücksichtigung einer umfangreichen Kesselkreisverrohrung ein niedrigerer Wirkungsgrad und ein höherer Wärmeverlustfaktor angegeben werden. So kann im neuen Modell wie in der Realität die Energieeinsparung mitunter deutlich höher als der Solarertrag sein.
Das hochsommerliche Überheizen des Solarspeichers ist dagegen nicht mit entsprechend größerer Energieeinsparung verbunden, da ein großer Teil der Solarüberschüsse als nicht nutzbare Speicherverluste endet oder sogar gezielt über passende Heizkreise abgeleitet wird. Abseits der reinen Energieeffizienzbetrachtung kann es aber durchaus einen Komfortgewinn bedeuten, wenn Kellerräume im Hochsommer durch Solarwärme temperiert werden und auf diese Weise weniger kühl, feucht und muffig sind.
GetSolar zeigt sich somit, als das optimale Werkzeug zur Bilanzierung der Energieeinsparung.