Solarthermie: Paradigma-AquaSystem jetzt auch für solarthermische Großanlagen ab 30 m²

Die Paradigma Energie- und Umwelttechnik GmbH erweitert ab sofort ihr erfolgreiches und patentiertes AquaSystem, bei dem anstelle von Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch ausschließlich Wasser als Wärmeträger verwendet wird, auf Solarwärme-Anlagen mit Kollektorflächen von mehr als 30 Quadratmetern. Damit bietet der Pionier für ökologische Heizsysteme in Kürze ein komplettes System von Lösungen sowohl für Mehrfamilienhäuser, Großprojekte wie Hotels oder Krankenhäuser und Industriebetriebe als auch für Ein- und Zweifamilienhäuser an. Für die individuelle Planung solarthermischer Großanlagen (SGA) mit Wasser als ausschließlichem Wärmeträger habe Paradigma bereits Ende 2006 eine Projektgruppe gebildet, die Pilotprojekte zu Sonderkonditionen anbiete.
Die Paradigma-Experten unterstützen neben den Systempartnern auch Planer von Großprojekten sowie Wirtschaftsunternehmen, die ihren Prozesswärmebedarf solar unterstützen wollen. Seit Aufnahme ihrer Tätigkeit habe die Projektgruppe zirka 35 frostschutzfreie Aqua SGA mit insgesamt rund 21.500 m² Kollektorfläche bearbeitet. Davon seien bereits vier Anlagen mit 212, 196, 63 beziehungsweise 47 m2 Kollektorfläche in Betrieb und 15 im Bau. Etwa zehn weitere SGA seien von Frostschutzmittel auf Wasser umgestellt worden.

Projektgruppe plant und verwirklicht komplette Anlagen
Die Projektgruppe prüft zunächst jedes Bauvorhaben auf Eignung und dimensioniert die Anlage, die als Pilotprojekt zusammen mit einer Ertragsprognose und einer Rentabilitätsabschätzung zu Sonderkonditionen angeboten wird. Bei der Realisierung der Solaranlage arbeiten die Spezialisten von Paradigma eng mit den lokalen Projektplanern zusammen. Außerdem übernehmen sie einen Großteil der Verantwortung, unter anderem für die Planung der kompletten Kollektorverschaltung, aller Rohrquerschnitte, der Wärmedämmung, der Auswahl der Solarpumpe, der Ausdehnungsvorrichtung und der Regelung. Die Planungsschnittstelle bei Anlagen für Prozesswärme oder solare Kühlung ist der Pufferspeicher. Bei Anlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsanbindung wird auch die Auslegung der erforderlichen Warmwasserspeicher übernommen.

Enormes, bislang kaum genutztes Potenzial
Bisher beschränkte sich die Solarthermie fast ausschließlich auf kleine, privat angestoßene und finanzierte Anlagen bis rund 10 kW thermischer Maximalleistung beziehungsweise höchstens 20 m² Kollektorfläche. SGA wurden kaum realisiert, obwohl sie rentabler sind als kleine Anlagen. Sie ermöglichen geringere spezifische Wärmeverluste pro Quadratmeter Kollektorfläche, günstigere statistische Verbrauchsprofile und niedrigere spezifischen Kosten. Außerdem benötigen SGA weniger Stellfläche für Haustechnik pro Kilowatt Solarwärme. Zu den Ursachen für die geringe Nutzung dieser Potenziale und das mangelnde Interesse der Industrie an Solarwärme zählen laut Paradigma Abschreibungszeiträume, die in der Wirtschaft mit maximal vier Jahren etwa bei der Hälfte der Amortisationszeiten anspruchsvoller Solarwärmeanlagen liegen. Dabei werde ignoriert, dass gute Solaranlagen nach einer längeren Amortisationszeit noch lange Zeit Energie praktisch kostenlos liefern. Weitere Hindernisse seien unter anderem fehlende Lösungsstandards zur Nutzung von Solarwärme in der Industrie, schlechte architektonische Randbedingungen im Altbau, eine hemmende Prioritätensetzung von Bauherren oder Architekten beim Neubau, Unsicherheiten beziehungsweise Unkenntnis bei Planern und im Handwerk sowie strukturelle Probleme bei der Planung und Organisation von Großbaustellen.

Frostschutzmittel als Wärmeträger verursacht Probleme
Mit den bislang in Europa vorherrschenden Flachkollektoren (Marktanteil rund 90 %) könne Prozesswärme nicht in vernünftigem Umfang erzeugt werden. Die Warmwasserbereitung mit Heizungsunterstützung sei damit im Winter auch kaum möglich, so Paradigma. Bisher musste für Solaranlagen ein Wasser-Glykol-Gemisch als Wärmeträger verwendet werden, das teuer, thermisch instabil und damit nicht beliebig haltbar ist. Außerdem mache es das Befüllen, Entlüften und Entleeren einer Anlage komplizierter und müsse wie Sondermüll entsorgt werden. Herkömmliche Frostschutzmittel sieden wie Wasser. Da hierbei das Wasser vom Glykol getrennt wird, sollte dieser Zustand unbedingt vermieden werden, betont Paradigma. Das Sieden sei jedoch unvermeidbar, sobald der Solaranlage keine Wärme abgenommen wird. Dann steigen die Temperaturen bei modernen Flachkollektoren bis über 200 °C und bei Röhrenkollektoren bis über 300 °C. Das in den Kollektoren verbleibende Frostschutzmittel wird dabei langsam zerstört und kann die Anlage bis hin zum vollständigen Ausfall schädigen. Ein Problem, vor dem sowohl potenzielle Investoren als auch Hersteller regelmäßig zurückschreckten.

Erfahrungen mit Röhrenkollektoren und reinem Wasser
Paradigma begann nach eigenen Angaben 1994, ausgefeilte Standardsysteme für solare Großanlagen einzusetzen. Bis heute seien auf diese Weise weit über 1.500 SGA gebaut worden. Seit 1997 forcierte Paradigma die Durchsetzung des CPC-Röhrenkollektors. Das hatte zur Folge, dass die Kollektorflächen bei gleichen Jahreserträgen um nahezu ein Drittel kleiner werden konnten und nun zu jeder Jahreszeit Temperaturen bis 100 °C ohne wesentliche Senkung des Wirkungsgrades erreichbar waren. 2006 wurde deshalb die Flachkollektor-Ära bei Paradigma beendet. Zwei Jahre zuvor wurde das AquaSystem eingeführt, bei dem reines Wasser als Wärmeträger dient. Seitdem wurden über 90 % aller Neuanlagen von Paradigma – etwa 20.000 – nur mit Wasser gefüllt. In drei Wintern seien in weniger als 0,5 % der Anlagen Störungen aufgetreten, deren Ursachen meist in vermeidbare hydraulische oder betriebstechnische Fehlern gewesen seien.
Eine Aqua-Anlage arbeitet laut Paradigma wie ein Zusatzkessel mit beliebig wählbarer Temperatur und gewährleiste den Frostschutz überwiegend mit sonst nutzloser Niedertemperaturwärme. Solarwärmetauscher und Frostschutzmittel sind also überflüssig, wodurch die Kosten erheblich sinken. Es gibt laut Paradigma kein Überhitzungsproblem mehr, damit ist eine Prozesswärmegewinnung bis 170 °C möglich. Die Probleme der Frostschutzchemikalien wie Korrosion, Instabilität des ph-Wertes, Ausgasung, thermische Zersetzung, Sedimentation, schlechte Wärmeübertragung, zähes Fließverhalten und Alterung entfallen komplett.
Da praktisch jede Temperatur ohne dramatische Wirkungsgradeinbuße erreichbar sei, könne mit dem so genannten „Eimerprinzip“ eine hervorragende Schichtung im Speicher erreicht werden, betont Paradigma. Mit dem Intervallbetrieb werde übers Jahr zirka 50 % der Pumpenlaufzeit eingespart. Durch das Eimerprinzip seien auch beliebig große Solarpumpen einfach beherrschbar. Kürzere Pumpenlaufzeiten, weniger Umwälzarbeit (da Wasser leichter fließt) sowie die extrem niedrigen Wärmeverluste von CPC-Röhrenkollektoren sparen nach Angaben des Herstellers zusammen mehr Energie ein, als insgesamt für den aktiven Frostschutz gebraucht wird. Die umfangreiche Funktionskontrolle des Reglers sichere einen optimalen Betrieb, entdecke und melde sofort Fehler und sichere die Notlaufeigenschaften bei auftretenden Störungen.

Mehrere Fördermöglichkeiten für SGA in Deutschland
SGA werden entweder vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) oder der KfW (Förderbank der deutschen Wirtschaft) gefördert. Vom BAFA werden Anlagen bis 40 m² bezuschusst. Die Basisförderung für kombinierte Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung, für die Bereitstellung von Prozesswärme und für solare Kühlung bis 40 m² beträgt 70 €/m². Ein Innovationsbonus kann bei SGA bis zum Dreifachen der Basisförderung betragen. Die KFW fördert SGA mit zinsgünstigen Krediten und Tilgungszuschüssen von bis zu 30 % der Investitionskosten. Sonderförderungen sind für SGA ab 100 m² möglich. Sie sind beim Forschungszentrum Jülich zu beantragen (http://www.solarthermie2000plus.de). Bis zu 300 €/m² für Prozesswärmegewinnung mit Vakuum-Röhrenkollektoren und bis zu 200 €/m² für Warmwasser- und Heizungsanlagen gibt es für solare Großanlagen in Nordrhein-Westfalen. (http://www.progres.nrw.de).

08.05.2007 | Quelle: Paradigma Energie- und Umwelttechnik GmbH | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH