Solarthermieanlagen: Die solare Nahwärmeanlage neben dem Fernheizwerk in Graz diente als Praxisbeispiel für die Entwicklung des Leistungs- und Ertragsnachweises

Die solare Nahwärmeanlage neben dem Fernheizwerk in Graz diente als Praxisbeispiel für die Entwicklung des Leistungs- und Ertragsnachweises (Bildquelle: Solid Solar Energy Systems)

Das Potenzial für Solarwärmenutzung in Nahwärmesystemen in Europa ist riesig. Von den rd. 5 000 bestehenden Wärmenetzen nutzen bisher erst etwa 150 Sonnenwärme. Für Wärmeversorger ist es entscheidend, dass sie den von den Technologielieferanten garantierten Solarerträgen vertrauen können, um das finanzielle Risiko gering zu halten.

Nun hängt der Solarertrag allerdings von unterschiedlichen Faktoren ab. Neben dem Wetter ist auch der Wärmebedarf der Abnehmer entscheidend. Die Qualität der Kollektoren spielt ebenso eine wichtige Rolle, und eine suboptimale Regelung der Anlagen kann zu Mindererträgen führen.

„Für die Qualitätsprüfung eines großen Kollektorfelds müssen wir aus den gemessenen Betriebsdaten die Faktoren, die den Solarertrag beeinflussen, so gut wie möglich voneinander trennen. Das machen wir mit einem physikalischen ,grey box'-Modell“, erklärt Philip Ohnewein, Wissenschaftler beim österreichischen Forschungsin­stitut AEE Intec und Leiter des Forschungs­projekts MeQuSo. Die Abkürzung steht für Methodikentwicklung für Qualitätsnachweise Solarthermischer Großanlagen unter realen Betriebsbedingungen. Das vierjährige Forschungsprojekt – finanziert vom österreichischen Klima- und Energiefonds – wurde gerade erfolgreich abgeschlossen.

„Wir haben zusammen mit unseren Industriepartnern die gesteckten Ziele voll erreicht und die Testmethode D-CAT für große Kol­lek­torfelder entwickelt. Diese Methode basiert auf einem numerischen Modell, das gut zu den gemessenen Betriebsdaten passt und hilft, das Verhalten der Solarwärmeanlage zu verstehen,“ sagt Ohnewein. Dabei werden die geeigneten Messdaten vollautomatisch ausgewählt.

Mit dem Kollektorfeldmodell D-CAT 2-N und den Messdaten des realen Anlagenbetriebs werden aussagekräftige Parameter ermittelt, die zeigen, wie leistungsstark das Kollektorfeld in der Praxis tatsächlich ist. Diese Parameter sind im Wesentlichen vergleichbar mit den Ergebnissen eines Normtests für einzelne Solarkollektoren, jedoch erweitert auf große Kollek­torfelder. Die Leistungskennwerte beschreiben die optischen Eigenschaften, die Wärmeverluste und die Wärmeübergänge im Kollektorfeld.

„Die D-CAT-Testmethode ermöglicht die Bewertung eines Kollektorfelds als technische Komponente, die die Kollektorparameter klar von Witterungs- und Betriebseinflüssen trennt“, erklärt Daniel Tschopp, ein Kollege von Ohnewein bei AEE Intec, der in seiner Doktorarbeit an der Entwicklung der D-CAT-Methode beteiligt war. Die Leistungsbewertung des Kollektorfelds ist also weitestgehend unabhängig davon, dass die tatsächlichen Betriebszustände von idealtypischen Testbedingungen abweichen, weil zum Beispiel der Sommer verregnet ist oder vorübergehend höhere Systemtemperaturen auftreten. Somit stellt die D-CAT-Methode eine neutrale und detaillierte Charakterisierung eines Kollektorfelds als technische Komponente dar, weitgehend unabhängig von äußeren Bedingungen.

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