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 solarthermische Anlagen mit Kollektorflächen über 30 m² .
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 hat Paradigma bereits Ende 2006 eine Projektgruppe gebildet, die Pilotprojekte zu Sonderkonditionen anbietet. Die Paradigma-Experten unterstützen neben Systempartnern auch jeden Planer von Großprojekten sowie
Wirtschaftsunternehmen, die ihren Prozesswärmebedarf solar unterstützen wollen. Seit Aufnahme ihrer Tätigkeit bearbeitet die Projektgruppe ca. 35 frostschutzfreie Aqua SGA mit insgesamt rund 21.500 m² Kollektorfläche. Davon sind bereits vier Anlagen mit 212, 196, 63 bzw. 47 m² Kollektorfläche in Betrieb und 15 im Bau. Etwa zehn weitere SGA wurden von Frostschutzmittel auf Wasser umgestellt.
Leistungen der Paradigma Projektgruppe
Von der Projektgruppe wird zunächst jedes Bauvorhaben auf Eignung geprüft, grob dimensioniert und als Pilotprojekt zusammen mit einer Ertragsprognose und einer Rentabilitätsabschätzung zu Sonderkonditionen angeboten. Bei der Realisierung der Solaranlage arbeiten die Spezialisten von Paradigma eng mit den lokalen Projektplanern zusammen. Außerdem übernehmen sie einen Großteil der Verantwortung, u. a. 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 Potenzial bislang kaum genutzt
Bisher beschränkte sich die Solarthermie fast ausschließlich auf kleine, privat initiierte und finanzierte Anlagen bis ca. 10 kW thermischer Maximalleistung bzw. bis höchstens 20 m² Kollektorfläche. SGA wurden kaum realisiert, obwohl sie rentabler sind als kleine Anlagen. Sie führen zu geringeren spezifischen Wärmeverlusten
pro m² Kollektorfläche, zu günstigeren statistischen Verbrauchsprofilen und zu niedrigeren spezifischen Kosten. Außerdem benötigen sie 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 Abschreibungszeiträume, die in der Wirtschaft mit maximal vier Jahren etwa bei der Hälfte der Amortisationszeiten anspruchsvoller Solaranlagen liegen. Dabei wird ignoriert, dass gute Solaranlagen nach einer längeren Amortisationszeit noch lange Zeit Energie praktisch kostenlos liefern. Weitere Hindernisse sind u. a.: fehlende Lösungsstandards für die Nutzung von Solarwärme in der Industrie, schlechte architektonische Randbedingungen im Altbau, eine hemmende Prioritätensetzung von Bauherren oder Architekten beim Neubau, Unsicherheiten bzw. Unkenntnis bei Planern und beim Handwerk sowie strukturelle Probleme bei der Planung und Organisation von Großbaustellen.
Problem Frostschutzmittel als Wärmeträger
Mit den in Europa vorherrschenden Flachkollektoren (Marktanteil ca. 90 %) kann Prozesswärme nicht in vernünftiger Weise erbracht werden. Warmwasserbereitung mit Heizungsunterstützung ist damit im Winter auch kaum möglich. Bisher musste für Solaranlagen ein Wasser-Glykol-Gemisch als Wärmeträger verwendet werden. Das ist teuer, thermisch instabil und damit nicht beliebig haltbar. Außerdem verkompliziert es das Befüllen, Entlüften und Entleeren einer Anlage und muss wie Sondermüll entsorgt werden. Herkömmliche Frostschutzmittel sieden wie Wasser. Da hierbei das Wasser vom Glykol getrennt wird, sollte dieser Zustand unbedingt vermieden werden. Das Sieden ist jedoch unvermeidbar, sobald der Solaranlage die Wärme nicht abgenommen wird. Dann steigen die Temperaturen bei modernen Flachkollektoren bis über 200 °C und bei Röhrenkollektoren bis über 300 °C an. 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 zurückschrecken.
Know-how aus Erfahrung
Paradigma begann 1994, ausgefeilte Standardsysteme für solare Großanlagen einzusetzen. Bis heute wurden auf diese Weise weit über 1.500 SGA gebaut. 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, im Jahr 2004, wurde das AquaSystem eingeführt, bei dem reines Wasser als Wärmeträger dient. Seitdem wurden über 90 % aller Neuanlagen von Paradigma, also etwa 20.000, nur mit Wasser gefüllt. In drei Wintern traten in weniger als 0,5 % der Anlagen Störungen auf, deren Ursachen zumeist in vermeidbaren hydraulischen oder betriebstechnischen Fehlern lagen.
Vorteile des AquaSystems
Eine Aqua-Anlage arbeitet wie ein Zusatzkessel mit beliebig wählbarer Temperatur und gewährleistet den Frostschutz überwiegend mit sonst nutzloser Niedertemperaturwärme. Solarwärmetauscher und Frostschutzmittel sind also überflüssig, wodurch die Kosten erheblich sinken. Es gibt 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 ist, kann mit dem so genannten „Eimerprinzip“ eine hervorragende Schichtung im Speicher erreicht werden. Mit dem Intervallbetrieb wird übers Jahr ca. 50 % der Pumpenlaufzeit eingespart. Durch das Eimerprinzip sind auch beliebig große Solarpumpen einfach beherrschbar. Kürzere Pumpenlaufzeiten, weniger Umwälzarbeit (da Wasser leichter fließt) sowie die
extrem niedrigen Wärmeverluste von CPC-Röhrenkollektoren sparen zusammen mehr Energie ein, als insgesamt für den aktiven Frostschutz gebraucht wird.
Die umfangreiche Funktionskontrolle des Reglers sichert einen optimalen Betrieb, entdeckt und meldet sofort Fehler und sichert bei auftretenden Störungen – wie z.B. dem Ausfall von Temperaturfühlern – bestimmte Notlaufeigenschaften.
Aktuelle Fördermöglichkeiten in Deutschland
Seit April 2007 haben sich die Förderrichtlinien für SGA wesentlich verbessert. SGA sind entweder beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) oder bei der KfW (Förderbank der deutschen Wirtschaft) förderfähig. Vom BAFA werden Anlagen bis 40 m² gefördert. 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 Forschungszentru Jülich zu beantragen (www.solarthermie2000plus.de).
Die wohl interessanteste Förderung von solaren Großanlagen mit bis zu 300 €/m² für Prozesswärmegewinnung mit Vakuum-Röhrenkollektoren und bis zu 200 €/m² für Warmwasser- und Heizungsanlagen verspricht NRW (www.progres.nrw.de).
Weitere Informationen:
Paradigma Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG
Projektgruppe SGA
sga@paradigma.de
Bildmaterial zum Download finden Sie auf der Paradigma Website www.paradigma.de im Pressebereich unter Bilder/Solarthermische Großanlagen
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 hat Paradigma bereits Ende 2006 eine Projektgruppe gebildet, die Pilotprojekte zu Sonderkonditionen anbietet. Die Paradigma-Experten unterstützen neben Systempartnern auch jeden Planer von Großprojekten sowie
Wirtschaftsunternehmen, die ihren Prozesswärmebedarf solar unterstützen wollen. Seit Aufnahme ihrer Tätigkeit bearbeitet die Projektgruppe ca. 35 frostschutzfreie Aqua SGA mit insgesamt rund 21.500 m² Kollektorfläche. Davon sind bereits vier Anlagen mit 212, 196, 63 bzw. 47 m² Kollektorfläche in Betrieb und 15 im Bau. Etwa zehn weitere SGA wurden von Frostschutzmittel auf Wasser umgestellt.
Leistungen der Paradigma Projektgruppe
Von der Projektgruppe wird zunächst jedes Bauvorhaben auf Eignung geprüft, grob dimensioniert und als Pilotprojekt zusammen mit einer Ertragsprognose und einer Rentabilitätsabschätzung zu Sonderkonditionen angeboten. Bei der Realisierung der Solaranlage arbeiten die Spezialisten von Paradigma eng mit den lokalen Projektplanern zusammen. Außerdem übernehmen sie einen Großteil der Verantwortung, u. a. 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 Potenzial bislang kaum genutzt
Bisher beschränkte sich die Solarthermie fast ausschließlich auf kleine, privat initiierte und finanzierte Anlagen bis ca. 10 kW thermischer Maximalleistung bzw. bis höchstens 20 m² Kollektorfläche. SGA wurden kaum realisiert, obwohl sie rentabler sind als kleine Anlagen. Sie führen zu geringeren spezifischen Wärmeverlusten
pro m² Kollektorfläche, zu günstigeren statistischen Verbrauchsprofilen und zu niedrigeren spezifischen Kosten. Außerdem benötigen sie 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 Abschreibungszeiträume, die in der Wirtschaft mit maximal vier Jahren etwa bei der Hälfte der Amortisationszeiten anspruchsvoller Solaranlagen liegen. Dabei wird ignoriert, dass gute Solaranlagen nach einer längeren Amortisationszeit noch lange Zeit Energie praktisch kostenlos liefern. Weitere Hindernisse sind u. a.: fehlende Lösungsstandards für die Nutzung von Solarwärme in der Industrie, schlechte architektonische Randbedingungen im Altbau, eine hemmende Prioritätensetzung von Bauherren oder Architekten beim Neubau, Unsicherheiten bzw. Unkenntnis bei Planern und beim Handwerk sowie strukturelle Probleme bei der Planung und Organisation von Großbaustellen.
Problem Frostschutzmittel als Wärmeträger
Mit den in Europa vorherrschenden Flachkollektoren (Marktanteil ca. 90 %) kann Prozesswärme nicht in vernünftiger Weise erbracht werden. Warmwasserbereitung mit Heizungsunterstützung ist damit im Winter auch kaum möglich. Bisher musste für Solaranlagen ein Wasser-Glykol-Gemisch als Wärmeträger verwendet werden. Das ist teuer, thermisch instabil und damit nicht beliebig haltbar. Außerdem verkompliziert es das Befüllen, Entlüften und Entleeren einer Anlage und muss wie Sondermüll entsorgt werden. Herkömmliche Frostschutzmittel sieden wie Wasser. Da hierbei das Wasser vom Glykol getrennt wird, sollte dieser Zustand unbedingt vermieden werden. Das Sieden ist jedoch unvermeidbar, sobald der Solaranlage die Wärme nicht abgenommen wird. Dann steigen die Temperaturen bei modernen Flachkollektoren bis über 200 °C und bei Röhrenkollektoren bis über 300 °C an. 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 zurückschrecken.
Know-how aus Erfahrung
Paradigma begann 1994, ausgefeilte Standardsysteme für solare Großanlagen einzusetzen. Bis heute wurden auf diese Weise weit über 1.500 SGA gebaut. 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, im Jahr 2004, wurde das AquaSystem eingeführt, bei dem reines Wasser als Wärmeträger dient. Seitdem wurden über 90 % aller Neuanlagen von Paradigma, also etwa 20.000, nur mit Wasser gefüllt. In drei Wintern traten in weniger als 0,5 % der Anlagen Störungen auf, deren Ursachen zumeist in vermeidbaren hydraulischen oder betriebstechnischen Fehlern lagen.
Vorteile des AquaSystems
Eine Aqua-Anlage arbeitet wie ein Zusatzkessel mit beliebig wählbarer Temperatur und gewährleistet den Frostschutz überwiegend mit sonst nutzloser Niedertemperaturwärme. Solarwärmetauscher und Frostschutzmittel sind also überflüssig, wodurch die Kosten erheblich sinken. Es gibt 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 ist, kann mit dem so genannten „Eimerprinzip“ eine hervorragende Schichtung im Speicher erreicht werden. Mit dem Intervallbetrieb wird übers Jahr ca. 50 % der Pumpenlaufzeit eingespart. Durch das Eimerprinzip sind auch beliebig große Solarpumpen einfach beherrschbar. Kürzere Pumpenlaufzeiten, weniger Umwälzarbeit (da Wasser leichter fließt) sowie die
extrem niedrigen Wärmeverluste von CPC-Röhrenkollektoren sparen zusammen mehr Energie ein, als insgesamt für den aktiven Frostschutz gebraucht wird.
Die umfangreiche Funktionskontrolle des Reglers sichert einen optimalen Betrieb, entdeckt und meldet sofort Fehler und sichert bei auftretenden Störungen – wie z.B. dem Ausfall von Temperaturfühlern – bestimmte Notlaufeigenschaften.
Aktuelle Fördermöglichkeiten in Deutschland
Seit April 2007 haben sich die Förderrichtlinien für SGA wesentlich verbessert. SGA sind entweder beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) oder bei der KfW (Förderbank der deutschen Wirtschaft) förderfähig. Vom BAFA werden Anlagen bis 40 m² gefördert. 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 Forschungszentru Jülich zu beantragen (www.solarthermie2000plus.de).
Die wohl interessanteste Förderung von solaren Großanlagen mit bis zu 300 €/m² für Prozesswärmegewinnung mit Vakuum-Röhrenkollektoren und bis zu 200 €/m² für Warmwasser- und Heizungsanlagen verspricht NRW (www.progres.nrw.de).
Weitere Informationen:
Paradigma Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG
Projektgruppe SGA
sga@paradigma.de
Bildmaterial zum Download finden Sie auf der Paradigma Website www.paradigma.de im Pressebereich unter Bilder/Solarthermische Großanlagen
