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Solares von der Willy-Brandt-Gesamtschule Köln-Höhenhaus

KölnAgenda-Logo Köln, 31.01.2003
Vom hässlichen Entlein zum schönen Schwan?
Vom hässlichen Entlein zum schönen Schwan?
aus: KölnAgenda JOURNAL Nr. 37 - 01/03

Die Zwischenbilanz der von der Gebäudewirtschaft der Stadt Köln errichteten solarthermischen Anlage an der Gesamtschule Höhenhaus war Ende 2001 eher düster. Dietmar Donath vom Energie-Forum KölnAgenda berichtete in der

November-Ausgabe des Rundbriefs der Solartechnik-Initiative:

Die Schüler-Energiespargruppe an der Willi-Brandt-Gesamtschule (WBG) in Köln-Höhenhaus kümmert sich seit Jahresanfang im Rahmen der KLASSE-Aktion (Schüler sparen Energie) um das energetische ?Kleinvieh?, dass bekanntlich auch (Energie-) Mist macht. So z.B.: Sparsam kurz und kräftig lüften, das Licht nicht unnötig brennen lassen. Jetzt kümmern sie sich auch um die optimale Nutzung regenerativer Energien - nämlich um die neu errrichtete thermische Solaranlage an der Turnhalle der WBG. Mit einer offiziellen Einweisung durch den planenden Ingenieur und die Projektbetreuer der Gebäudewirtschaft sind sie in der Lage, alle maßgeblichen Messdaten aufzuschreiben und auszuwerten.

Bereits zwei Wochen nach der offiziellen Anlagenübergabe liegen erste überraschende Daten vor:

1. Der Verbrauch an Warmwasser ist deutlich geringer als für die Planung angenommen.
2. Obwohl das Sonnenwärmeangebot an den Kollektoren vollkommen ausreichte - man erinnere sich an das sonnenreiche Wochenende 29./30. September - war der solare Anteil an der Wassererwärmung bedenklich niedrig - der Gaskessel heizte, die Sonne schaute zu.

Vom 27. bis 29. September wurden gerade mal 570 Liter Warmwasser verbraucht. Um dies zu erwärmen, schickte der Gasheizkessel mehr als 200 kWh Wärmeenergie (abgelesen am Nachheiz-Wärmezähler), der Wärmezähler für die Sonnenwärme rührte sich kaum von der Stelle (Anzeige 0,055 MWh, Solarkreisumlaufmenge 20 cbm). Um 570 Liter Wasser von 10 auf 60°C zu erwärmen, braucht es ?eigentlich? nur 33,3 kWh. Woher kommt dieser unvorstellbare Wärmeschwund, wieso kommt die Sonnenwärme nicht zum Zuge? Ungelöste Fragen, die nur von Energie-Detektiven vor Ort entwirrt werden können.

Es zeigt sich: Große Solaranlagen - die in Höhenhaus mit 30 qm Kollektorfeld und fast 6 cbm Speicher kostet immerhin 60 000 DM - sollten vor Ort intensiv betreut werden. Das Energie-Forum KölnAgenda unterstützt die Spargruppe und wird demnächst Datenlogger einsetzen, um mit kontinuierlichen Temperaturaufzeichnungen das Geheimnis der verschwundenen Kilowattstunden zu lüften.

Stand Oktober 2002

Das Ergebnis der Nachforschungen:
  • Der Schwund rührt offensichtlich aus den Speicherwärmeverlusten. Die beiden Speicher sind mit 3000 l und 2500 l für den nun gemessenen täglichen Warmwasserverbrauch von 600 l viel zu groß - im Verhältnis zum "Umsatz" stellen daher die Verluste eine nennenswerte Größe dar.
  • An einigen Stellen gibt es Wärmebrücken, die Isolierung ist nicht vorschriftsmäßig.
  • Die Kollektoren arbeiten gut
  • Einige Fehler in Schaltung und Regelung konnten entdeckt werden.
  • Regelung der Nachheizung: Springt die Nachheizung sofort an, wenn am Abend Warmwasser verbraucht wurde, hat die Sonne am nächsten Vormittag keine Chance, obwohl erst wieder am nächsten Nachmittag Warmwasser benötigt würde..
  • Aus Legionellenschutzgründen muss die Anlage so gefahren werden, dass das Wasser im Brauchwasserspeicher einmal täglich auf 60°C erhitzt wird. Auch hier wirkt es sich negativ aus, dass der Brauchwasserspeicher viel zu groß ist.
Nachdem Schülergruppe und Energieforum 7 Monate lang Daten gesammelt haben, und seit Herbst 2001 mehrfach Kontakt zur städtischen Gebäudewirtschaft und zum planenden Inge-nieurbüro aufgenommen haben, bringt im April das beharrliches Bohren den Durchbruch. Nicht ignoriert werden kann auch, dass eine vom Kollektortyp und von der -größe weitgehend identische Anlage an einem evangelischen Studentenwohnheim in Saarbrücken ein Mehrfaches an Sonnenwärme einfährt als die Kölner Anlage. Dietmar Donath, Sprecher der Agenda-Energiegruppe, kann dabei auf Ergebnisse aus seiner beruflichen Tätigkeit für die Evangelische Kirche im Rheinland zurückgreifen.

Die Gebäudewirtschaft der Stadt Köln sucht nun das Gespräch und legt in einem Runden-Tisch-Gespräch eine klare Line für die Herstellung der Anlagenfunktion fest. Bei diesem ersten gemeinsamen Ortstermin am 29. April steht die Anlage still, nach einem Abblasen der Ventile an den Kollektoren, die man nach der Inbetriebnahme vergessen hatte zu schließen, ist sie drucklos.

Man hat nun das gemeinsame Ziel, die Anlage "fit" zu machen, und es wird vereinbart, den nächsten "Runden Tisch" bereits nach fünf Wochen abzuhalten, um zu sehen, was die zwischenzeitlichen Bemühungen bewirken konnten. Nun werden auch seitens des Ingenieurbüros Daten erfasst, mehrere Verbesserungen bei Schaltung und Regelung werden vorgenommen - und, ganz wichtig: endlich wird ein Störfall sofort durch ein rotes Lämpchen am Pult des Hallenwartes sichtbar - bisher hatte es dem Zufall unterlegen, wann ein Stillstand entdeckt wurde - meist erst nach mehreren Tagen durch die "Energiedetektive".
Auch über das wichtigste Ziel ist man sich einig: Die Kollektoren sollen den Betrieb der Heizung im Sommer überflüssig machen. Die Einsparung daraus liegt um ein Mehrfaches über dem, was die Kollektoren an Sonnenwärme einfangen - die sommerlichen Kesselverluste sind der größte Einsparbrocken!

Am 5. Juni findet denn auch das zweite Treffen statt, inzwischen wurden erstmals nennenswerte Solarerträge eingefahren, mit steigender Tendenz: von Mitte bis Ende Mai 230 kWh, und nochmals 150 kWh bis zum 4. Juni. Die Nachheizung wurde ausgeschaltet! Es werden auch weiter-gehende Pläne erörtert, z.B. die Schulküche ebenfalls an die solare Versorgung anzuschließen. Leider stellt sich an diesem Termin auch heraus, dass die alten Heizkessel zumindest nicht alle im Sommer ausgeschaltet werden können, da sie u.U. ein Hochfahren nicht mehr vertragen - bleibt die Hoffnung auf eine Heizungserneuerung! Ein weiterer Termin wird für Mitte Juli vereinbart, dieser wurde jedoch verschoben und hat leider bisher nicht stattgefunden.

Erfreulich sind inzwischen die Solarerträge: in den Sommerferien konnte die Sonne gut genutzt werden, denn an der Willy-Brandt-Gesamtschule fand ein internationales Feriencamp statt. Der Warmwasserverbrauch betrug täglich 1400 l, erwärmt mit 55 kWh Sonnenwärme! Das ist fast wie im Lehrbuch, und lässt sich einerseits damit erklären, dass bei dem größeren Durchsatz die Verluste geringer ins Gewicht fallen, natürlich hat die Sonne andererseits das Wasser ohne Nachheizung nicht stets um 40°C erwärmt. Auch nach Ende des Sommers sind die Solarerträge noch ordentlich, im September knapp 1,4 MWh.

Fazit
  • Jetzt muss beobachtet werden, wie Solarerträge und Wärmeverluste sich entwickeln, um das System inklusive Nachheizung zu optimieren.
  • Viele Verluste könnten vermieden werden, wenn ein kleinerer Brauchwasserspeicher eingebaut würde.
  • Der Runde Tisch - die Kommunikation aller Beteiligten - ist wichtig. Bei zukünftigen Projekten ist zu wünschen, dass dies nicht erst nach 7 Monaten stattfindet!.
  • Der Warmwasserzähler wurde seinerzeit auf Antrag von Dietmar Donath (Energie-Forum) eingebaut. Man sieht für zukünftige Projekte: ohne die Erfassung des WW-Verbrauchs ist eine Beurteilung von Funktion und Verlusten einer Solaranlage kaum möglich.
  • Große Solaranlagen (für Sportanlagen, Heime, Wohnblocks usw.) können "im Prinzip" die CO2-Einsparung wirtschaftlicher leisten als Anlagen im Ein- oder Zweifamilienhaus - wenn die Kostendegression durch die Größe nicht durch größere technische Probleme "aufgefressen" wird, und wenn sie am tatsächlichen Warmwasserverbrauch orientiert knapp dimensioniert werden, damit nicht zu viele Überschüsse und Verluste entstehen.
Sabine Günther-Brezina, Volkswirtin, Energie-Forum KölnAgenda

Themen: Energie |

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