Erneuerbare Energie, Bauen, Haustechnik
energieportal24 Startseite Aktuelle News Tools, Onlinerechner und Newsletter Diskussionsforum forum
Solarwärme, Solarkollektoren, Schwimmbaderwärmung, Montagesystemen
Mineralwasser
Aktivität: neu
Beiträge: 7
Registriert: 19.04.2009 22:26
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Mineralwasser » 20.04.2009 09:48 Uhr

Hallo zusammen,

ich möchte hier einmal die Möglichkeiten diskutieren aus der im Sommer überschüssigen Wärme einer Solarheizung Strom zu produzieren.

Das Konzept ist recht einfach. Man verbaut für den Winter ca. 40 m^2 Kollektorfläche mit denen man im Winter Heizt und Warmwasser produziert wie bei einer normalen Solarthermischen Anlage mit Heizungsunterstützung. Ab Februar, März wird die Anlage aber weit mehr Wärme produzieren als verbraucht werden kann. Normalerweise wird diese Wärme dann über einen externen Heizkreislauf abgegeben. Im Hochsommer fallen exorbitante Wärmemengen an, die mittags in der Größenordnung von 30 Kilowatt Dauerleistung liegen. Die normalerweise verlorene Energie könnte man über Dampfmaschinengeneratoren oder einen Stirlingmotor in Strom umwandeln und als Solarstrom ins Netz einspeisen.

Der Wirkungsgrad wäre dabei kaum schlechter als bei einer Photovoltaikanlage. Nach Carnot ergibt sich für eine Temperaturdifferenz von z. B. 120 °C und 30° Außenluft ein theoretischer Wirkungsgrad von 20%. Geht man davon aus dass die Wärmekraftmaschine nur die Hälfte umsetzt hat man insgesamt 10% Wirkungsgrad. Das erscheint angesichts halber Kosten für einen Wärmekollektor verglichen mit einem Solarmodul akzeptabel. Im Sommer könnte es auch sinnvoll sein die Kollektoren auf 150-200°C zu fahren um den Carnot-Wirkungsgrad anzuheben.

Der Vorteil dieser Anlage liegt auf der Hand. Pro eingesetzem Euro erhält man mehr Gegenwert als bei getrennten Photovoltaik- und Solarthermieanlagen. Man erhält im winter eine zu 95% solar gedeckte Heizung und im Sommer eine vollwertige Solarstromanlage und ganzjährig Warmwasser. Zusätzlich wäre es möglich den Solarstrom zu puffern über den Wärmetank im Keller und so kontinuierliche Stromproduktion oder Stromproduktion nach Nachfrage zu erreichen.

Dadurch dass viel von der übers Jahr produzierten Wärme mitgenutzt wird liegt der Kollektorwirkungsgrad insgesamt weit über dem Wirkungsgrad eines Photovoltaikmoduls.

Meine Frage an euch im Forum ist nun: Wer stellt mir sowas ins Haus? Warum wird das nicht viel öfters gebaut, wo ist der Haken? Ich hätte gerne eine weitgehend solar gedeckte Heizung und die ist nicht anders wirtschaftlich als wenn man die Wärme, die man im Sommer produziert verkauft.

Sparen: Da die Heizung zusammen mit dem Wärmetank vermutlich 90-95% solar gedeckt werden kann könnte man um Kosten zu sparen auf einen Gasbrenner verzichten und statt dessen für Notfälle eine billige Heizwendel mit Strom in den Wärmetank installieren die nur an den paar wenigen Tagen anspringt wo die Sonne nicht ausreicht.

Grüße
Mineralwasser

Johnsegeln
Aktivität: gering
Beiträge: 47
Registriert: 22.10.2008 16:00
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Johnsegeln » 20.04.2009 12:12 Uhr

Im Winter kann man im Norden Deutschlands leider überhaupt nicht mit Solarwärme heizen. Dort ist von Oktober bis März eine andere Heizung zwingend notwendig.

Einen Stirlingmotor im Sommer mit Wärme zu betreiben ist möglich. Dies wird aber wegen der vielen beweglichen Teile und der hohen Störanfälligkeit nicht gemacht.

Elektrische Module haben heute bis zu 20 Prozent Wirkungsgrad. Im Labor gibt es die ersten Mehrschichtmodule, die verschieden welliges Licht nutzen und bis zu 30 % Wirkungsgrad haben.

Da lohnt sich eine aufwändige Stirlingmaschine nicht.
John
RobertB
Aktivität: durchschnittlich
Beiträge: 54
Registriert: 20.11.2008 23:10
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon RobertB » 20.04.2009 12:35 Uhr

Temperaturdifferenz von z. B. 120 °C und 30° ...Im Sommer könnte es auch sinnvoll sein die Kollektoren auf 150-200°C zu fahren um den Carnot-Wirkungsgrad anzuheben.


Hallo Mineralwasser,

aus physikalischer Sicht sind die Überlegungen ja richtig. Großtechnisch macht es ja wohl auch Sinn, wenn entsprechende Infrastruktur da ist.

Man bedenke aber, dass bei diesen Temperaturen in einem geschlossenen System ein hoher Dampfdruck anliegt. Die Konsequenz wäre eine sehr aufwändige Druckinstallation im Haus.

Außerdem ist die mechanische Zuverlässigkeit von Systemen wie Stirling oder Dampf-Linearmotor über längere Zeit durchaus noch Gegenstand von Forschung und Entwicklung, siehe z.B. die enormen technischen Anlaufprobleme bei Lion Powerblock (OTAG) und Sunmachine. Von Dampfturbinen im Keller kaum zu reden.

Solange solche Systeme nicht zuverlässig und in großen Stückzahlen laufen, sind sie zu teuer. Da macht es keinen Sinn, die <=500 €/Jahr Ersparnis gegen Investition und Wartung für diese Systeme zu rechnen.

Grüße
Robert
Oswald
Aktivität: hoch
Beiträge: 495
Registriert: 16.12.2008 21:31
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Oswald » 20.04.2009 14:04 Uhr

hallo....

Ja! Dieser Gedanke kam mir auch schon und er ist schon reizvoll.
Stirling Motoren sind doch recht teuer.

Es müsste schon ein KKW mit einer Leistung von 5kW sein, damit was nennenswertes rausspringt.

Schätzt man eine jährliche Nutzungsmöglichkeit von grosszügigen 5 Monaten im Jahr mit durchschnittlich 12 Stunden Laufzeit am Tag (was bestimmt viel zu hoch gegriffen ist), und einem Einspeisepreis von 10 Ct/kWh, dann sind das 6,-€/Tag oder gut 900,-€/a.

Die Anschaffungskosten sind hoch und der Spass rechnet sich vielleicht erst nach recht langer Laufzeit, weil ja auch noch Betriebskosten anfallen.

Der Einspeisezähler kostet auch ordentlich Miete im Jahr und da sind ja auch gewisse Wartungskosten offen.

Ich werde diese Diskussion interessiert beobachten.

Ich persönlich glaube allerdings man heizt mit der überschüssigen Wärme besser einen Pool auf. Da hat die ganze Familie was davon! ;-)

Aber mal sehn, was hier noch für Ideen kommen.

Grüsse
Oswald
Mineralwasser
Aktivität: neu
Beiträge: 7
Registriert: 19.04.2009 22:26
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Mineralwasser » 20.04.2009 16:43 Uhr

Hallo zusammen,

danke schon mal für die interessanten Hinweise. Zuverlässigkeit und Kosten sind wohl wirklich ein Problem, man denkt da meist zu kurz.

Was haltet ihr denn von den Peltier-Elementen? Was kosten die, bekommt man die im normalen Handel? Löten, Rechnen, Kaskadieren etc. könnte ich aber ein Profi bin ich da auch nicht.

Was haltet ihr von der Idee einfach die Wärme im Sommer zu verkaufen? Das setzt natürlich Nachbarn vorraus, die Warmwasser kaufen wollen aber man kanns ja mal versuchen. Macht das technisch sind oder geht da zu viel verloren in der langen Leitung zum Nachbarn?

Was haltet ihr von Sorbtionsklimaanlagen? Da könnte man auch gut die Wärme im Sommer nutzen.

Grüße
Dat Mineralwasser
RobertB
Aktivität: durchschnittlich
Beiträge: 54
Registriert: 20.11.2008 23:10
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon RobertB » 21.04.2009 08:44 Uhr

Mineralwasser hat geschrieben:Was haltet ihr denn von den Peltier-Elementen?
Was haltet ihr von der Idee einfach die Wärme im Sommer zu verkaufen?
Was haltet ihr von Sorbtionsklimaanlagen?

Peltier-Elemente haben einen noch schlechteren Wirkungsgrad als Photovoltaik-Zellen. Da bekommst Du aus der überschüssigen Wärme vielleicht 10 % oder noch weniger als Strom zurück. Umsonst sind die Dinger nicht in der Anschaffung. Meines Wissens gibt es diesen Ansatz nicht in hausüblicher Größe zu kaufen, sondern nur für Spezialanwendungen, wenn man lokal etwas kühlen möchte, z.B. ein Reaktionsgefäß oder ein Reagenzglas. Denn der Effekt wird hauptsächlich umgekehrt ausgenutzt, um durch Zufuhr von Strom eine Kühlung zu bewirken.

Wärme im Sommer verkaufen ist eine Möglichkeit, wenn der Nachbar keine Solarthermie hat und auf diese Weise in den Genuss billiger Wärme kommen möchte. Hier ist zu bedenken, dass die Installation schnell ein paar 1000 € erreichen kann für die Auskopplung bei Dir, Isolierte Leitung rüber zum Nachbarn, Erdarbeiten, Einkopplung bei ihm usw. Ob Ihr diese Kosten durch seine Brennstoffersparnis wieder rein holt? Oder vielleicht ist für ihn eine eigene Solarthermieanlage preiswerter? Hier sollte man unbedingt klären, ob das rechtlich so einfach ist oder "verboten" weil man z.B. das Fernwärmemonopol des örtlichen Versorgers tangiert.

Sorptionskältemaschinen: Idee ist auch gut, vielleicht in ferner Zukunft denkbar. Habe mir im Internet mal aktuelle Geräte angeschaut. Die Geräte sind sinnvoll, wenn man moderat kühlen muss und eine energiegünstige Alternative sucht. Für richtige Frosttemperaturen im Sommer nicht geeignet. Aber wiederum für Privatleute zu teuer, die Maschinchen kosten 10000 € und aufwärts, haben außerdem einen Strombedarf, weil das Medium darin umgepumpt wird und weil ein extra Kühler aufzubauen ist, der das Medium mit einem Ventilator an der Außenluft wieder auf Ausgangstemperatur kühlt. Sieht auch nicht so schön aus.

Bliebe noch die Langzeitspeicherung. Hier gibt es einige Ansätze mit isolierten Sole-Teichen, die unterirdisch angelegt werden. Im Internet ist irgendwo ein staatlich geförderter Pilotversuch zu finden. Ob das wirklich klappt, kann ich nicht sagen, die Projektseite ist ein paar Jahre alt und nicht mehr aktualisiert worden. Auf jeden Fall wäre das eine reine Pioniertat. Ob das die Ehefrau mitmacht, den Garten aufgraben, nur um 200 € Heizkosten im Jahr zu sparen?

Man muss halt akzeptieren, dass die Möglichkeiten, überschüssige im Sommer zu nutzen oder längerfristig über Monate zu speichern, sehr begrenzt sind. Am besten wären Verfahren, die die Wärme chemisch binden und bei denen man später durch Auslösen einer exothermen Reaktion wieder einen Teil der gebundenen Energie zurückbekommt...

Wie wäre ein Power-Gewächshaus, in dem man Energiepflanzen anbaut? Das könnte man im Sommer aufheizen, damit die Pflanzen optimal wachsen und im Herbst erntet man Brennstoff für den Kaminofen oder Ölbrenner im Winter...

Grüße
Robert

Oswald
Aktivität: hoch
Beiträge: 495
Registriert: 16.12.2008 21:31
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Oswald » 21.04.2009 10:57 Uhr

ja hallo.....


Gute Idee und ein bisschen forschen.....

Ihr kennt sicherlich alle diese kleinen Taschenwärmer, die man im Topf mit kochendem Wasser "unendlich" wieder aufladen kann.
Da ist ein kleinen Metallplattchen drin und das klickt man und es wird warm.

Sowas hat jemand in "gross" gebaut und verkauft das auch:
http://www.alfredschneider.de/

Der Preis ist sicherlich nicht gering (noch hab ich keine Infos).

Die Idee hatte ich vor Jahren schon mal in Zusammenhang für eine Standheizung im Auto.

Die Speichermenge ist bei diesen Speichern immens!

Ich muss mich noch ein wenig informieren...

Grüsse
Oswald
Mineralwasser
Aktivität: neu
Beiträge: 7
Registriert: 19.04.2009 22:26
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Mineralwasser » 21.04.2009 13:22 Uhr

Hallo ihr,

danke für die kompetenten Beiträge! :)

@ Robert B
Du hast einen sehr guten Überblick gegeben. Die meisten Lösungen sind zwar machbar aber eben doch sehr teuer.

@ Oswald
Dieser Alfred Schneider ist ja ein findiger Typ, gefällt mir! Und is gar nich weit weg von uns (ich wohne in Freiburg) :) .

Über ganzjährige Wärmespeicherung hab ich mir früher schon Gedanken gemacht und relativ viel Zeit investiert aber die Ergebnisse sind ernüchternd, selbst bei thermochemischen Wärmespeichern, die immerhin gut 200 kwh/m^3 erreichen. Ich hab mir auch große Wasserspeicher durchgerechnet aber auch hier sind die Kosten für Isolation, umbauten Raum etc exorbitant hoch. Für unser Haus bräuchten wir ca. 150 m^3 Wasser plus Isolierung!

Auch die Speichermenge der Latentwärmespeicher reicht nicht aus um einen saisonalen Speicher wirtschaftlich zu machen. Hier dazu mal ein guter Link (Natriumacetat) http://www.geo.tu-freiberg.de/Hauptsemi ... Oriwol.pdf

Hier hat man auch Probleme mit der Sicherheit. Man muss sicherstellen, dass das Zeug nicht ungewollt kristallisiert sonst ist Wärme im Wert von 1000€ futsch. :D



Angesichts der Kosten für die exotischeren Lösungen denke ich grade über folgendes nach worauf mich diese Grafik brachte:

Bild

Das Bild zeigt die Erträge eines nach süden ausgerichteten Solarkollektors für verschiedene Anstellungswinkel. Ich könnte mein Problem also auch so lösen, dass ich die Kollektoren anstatt mit 30° aufs Dach eben mit 65° aufstelle. Dann hab ich im Winter doppelt so viel Ertrag und im Sommer nur halb so viel überschüssige Wärme. Von den Kosten her erscheint es günstiger im Winter den Ertrag zu erhöhen und ein paar mehr Kollektoren zu nehmen anstatt große Speicher oder ähnliches zu bauen.
Zwei Probleme hab ich jetzt:
-Wo finde ich Daten wieviel Kollektorfläche ich brauche? Reichen 20m^2 bei 60°? Wir verbrauchen im Jahr 20.000 kwh Gas für vier Personen (Heizung und Warmwasser). Da fehlt mir die Rechengrundlage.
-Ein weiteres Problem ist, dass ich die normalen Kollektoren nicht mit 60° aufs Dach bauen kann, die stehen mir dann einen Meter ab und bieten eine riesen Angriffsfläche für Wind. Gibt es denn kleine Kollektoren, die man geschuppt aufstellen kann oder kann man die Röhrenkollektoren irgendwie zerlegen? Man könnte ja z. B. einen Röhrenkollektor bauen wo nur halb so viele Röhren drin stecken, die um 30° gedreht sind. Gibt es sowas zu kaufen, wenn ja wo?

Grüße
Mineralwasser
Mineralwasser
Aktivität: neu
Beiträge: 7
Registriert: 19.04.2009 22:26
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Mineralwasser » 29.04.2009 10:30 Uhr

Hallo zusammen,

ich habe in den letzten Tagen einiges mit Getsolar, einem Simulationsprogramm für Solarthermieanlagen gearbeitet und das Ergebnis ist relativ enttäuschend:

Selbst im besten Fall den ich mit 21m^2 Röhrenkollektoren und einem Anstellwinkel von 60° angenommen habe könnten wir gerade mal ca. die Hälfe unserer Gaskosten von 1200€ im Jahr decken. Eine Heizung, die mit 90-100% Sonnenenergie auskommt ist nicht möglich ohne einen saisonalen Speicher. Damit stehen wir wieder weitgehend am Anfang und die Ursprüngliche Idee, eine Solarheizung zu bauen, die im Winter heizt und im Sommer Strom produziert ist im Grunde vom Tisch weil die Heizung im Winter viel zu schwach ist.

Mein Plan ist jetzt ein anderer. Ich habe mir gesagt, wenn ich mit einer riesigen Solarthermieanlage für 30.000 € gerade mal die Hälfte der Heizkosten spare, dann kann ich mit dem Geld auch auf andere Weise Gas sparen. Frei nach dem Motto eingesparte Energie ist billiger als neue Energie bin ich zu dem Schluss gekommen, dass ich mit dem selben finanziellen Aufwand sogar mehr Gas spare wenn ich neue Wärmeschutzfenster und Wärmetauscher einbauen würde! Wir haben für ein 20 JAhre altes Haus extrem gut isolierte Wände mit U
= 0,2, d. h. wenn wir wirklich gute Fenster hätten wäre das beinahe ein Passivhaus. :) Bisher sind die Fenster eben sehr schlecht und die Lüftung erfolgt ohne Wärmetauscher.

Grüße
Mineralwasser
Oswald
Aktivität: hoch
Beiträge: 495
Registriert: 16.12.2008 21:31
Lob gegeben: 0 Mal
Lob erhalten: 0 Mal

Beitragvon Oswald » 29.04.2009 11:34 Uhr

hallo...

Die Firma HELMA-Haus bietet ein Sonnehaus an mit ca. 7000 Ltr Pufferspeicher und behauptet der Restenergiebedarf geht gegen NULL.

Mir erscheint das etwas hoch bzw. niedrig gegriffen gegriffen aber es handelt sich dort auch um ein Niedriegst-Energiehaus.

Nach meinen bisherigen Nachforschungen macht die Kombination von ****** mit einem Niedertemperaturspeicher in Form eines grossen unterirdischen Wasserspeichers noch am ehehsten Sinn.

Wenn man allerdings auf die Kostenseite sieht gehört schon viel energetischer Idealismus dazu sich so eine Lösung zu verbauen.

Richtige Dämmung bringt fast immer mehr als alle anderen verlustbehafteten Speichermöglichkeiten.

Den Natriumacetatspeicher werde ich nicht aus den Augen verlieren, zumal sogar schon Schüler in Rahmen von Jugend forscht solche Speicher erfolgreich "gebastelt" haben.
Mal sehn was meine Werkstatt so hergibt.
Das ist aber ehrlich gesagt mehr persönlicher SPass und Interesse als dass ich mir besonders viel davon verspreche.
Interessant ist an diesen Speichern schon, dass bei gleichem Volumen dreimal so viel Energie gespeichert werden kann.
Zusätzlich zeigen sie ein hervorragendes Wärmeabgabeverhalten, da beim Entladen über den grössten Zeitraum der Entladung eine relativ konstante Temperatur von ca. 58° zur Verfügung steht und nicht stetig abnehmend wie bei einem "normalen" Wasserspeicher.
Das wäre super für WW-Bereitung.

Grüsse
Oswald

Nächste

Zurück zu Solarthermie, Solaranlagen, Kollektoren, solare Wassererwärmung



Seit 2001 online, über 35.000 Beiträge
a n z e i g e n
 

  • Ähnliche Themen
    Antworten
    Zugriffe
    Letzter Beitrag



Sie lesen gerade die Forendiskussion: Kombinierte Solarthermische Heizung und Stromproduktion