Kalk bremst die Energieeffizienz der Solarthermie aus

Steinbildung mindert Wärmeübertragung und verändert Strömungsverhältnisse

Bei Verkalkung der Wärmetauscher durch hartes, kalkhaltiges Wasser fällt die Ernte der Sonnenenergie deutlich bescheidener aus. Zudem stört die ,Wärmetauscher-Wanddämmung relevante Parameter des Systems (Rücklauftemperatur, Fließgeschwindigkeit) und bremst die Energieeffizienz der Anlage aus.

Dipl.-Ing. Willibald Schodorf
Auf jede dritte in Deutschland verkaufte Heizung kommt inzwischen eine Solarwärmeanlage. Was oft unbeachtet bleibt: Bei Verkalkung der Wärmetauscher durch hartes, kalkhaltiges Wasser fällt die Ernte der Sonnenenergie deutlich bescheidener aus. Zudem stört die „Wärmetauscher-Wanddämmung“ relevante Parameter des Systems (Rücklauftemperatur, Fließgeschwindigkeit) und bremst die Energieeffizienz der Anlage aus. Speziell für den Einsatz in der Solarthermie entwickelte Weichwasseranlagen, die zwei verschiedene Wasserhärte- Qualitäten zur Verfügung stellen, lösen alle mit der Steinbildung verbundenen Probleme.

Die EnEV 2009, das EEWärmeG und das neue Konjunkturprogramm der Bundesregierung fördern den Einsatz der Solarthermie. Sie finden dazu breiten Rückhalt in der Bevölkerung: Knapp 80 % der Haus- und Wohnungseigentümer halten es laut Forsa- Umfrage vom Januar 2009 für sinnvoll, dass in Neubauten ein Teil der Wärme aus erneuerbaren Energien gewonnen werden muss. Solarthermie zur Erzeugung von Warmwasser bzw. auch zur Heizungsunterstützung bietet eine Einsparmöglichkeit, die in etwa dem Einsparpotential eines Fenstertausches entspricht (Einsparmöglichkeiten am Beispiel eines Musterhauses, s.Tab.1). Den unterschiedlichen Wärmebedarf je nach Abnahmeart/-menge und die Einsparmöglichkeiten bei Umstellung auf Brennwerttechnik bzw. Solarthermie zeigen Tab.2 und Tab.3.

Allerdings sorgt allein die korrekte Wärmeübertragung dafür, dass das mögliche Energieeinsparungs- Potential auch tatsächlich nutzbar ist. Steinbildung auf Wärmetauscherflächen durch kalkhaltiges Wasser verhindert sehr oft eine wirkliche Effizienz.

Komplexere Solarthermietechnik
Die Entwicklung der Solarthermie zu einer immer komplexeren Technik beschreibt zugleich auch die Geschichte der „Energieeffizienzverluste durch Steinbildung“. Sie belegt die generelle Erfahrung: Hightech reagiert sehr empfindlich auf nicht geplante Anlagenzustände und Parameter. Waren die ersten Anwendungen noch sehr einfach gehalten, – z.B. wurde der Solarkreis (Temperatur bis 200°C) über einen Wärmetauscher direkt zum Aufwärmen des Warmwasserspeichers eingesetzt, Abb.1, – entwickelte sich die Technik schnell weiter.

Durch Einsatz eines Energiepufferspeichers (Temperatur bis 95°C) werden größere Mengen Solarwärme ausgenutzt. Durch Befüllen mit härtefreiem Wasser als Puffer bzw. Heizungswasser wurde die kritische Wandtemperatur des Wärmetauschers (Trinkwasserwärmer) für die Steinbildung in den „Durchfluss-Trinkwasserwärmer“ mit max. 95°C verlegt, Abb.2. Die nächste Stufe der Optimierung stellt der externe Wärmetauscher dar. Hier wird das max. 95°C heiße Wasser, auf ca. 60 bis 65°C gemischt, als Heizwasser einem externen Wärmetauscher zugeführt, der als „Durchfluss- Trinkwassererwärmer“ bei Bedarf Warmwasser produziert. Dieses System benötigt eine eigene Umwälzpumpe, Abb.3.

Der kritische Punkt der Steinbildung ist nun der externe Wärmetauscher mit einer Wandtemperatur bis zu 65°C. Neueste Systeme zeigen, dass bei hartem Wasser auch hier noch Weiterentwicklungspotential vorhanden ist.

Schreibe einen Kommentar