{"id":19150,"date":"2014-08-10T13:08:25","date_gmt":"2014-08-10T17:08:25","guid":{"rendered":"http:\/\/www.olino.org\/us\/?p=19150"},"modified":"2014-08-11T14:59:52","modified_gmt":"2014-08-11T18:59:52","slug":"solarzellenpaneele-oder-sonnenkollektoren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/olino.org\/blog\/us\/articles\/2014\/08\/10\/solarzellenpaneele-oder-sonnenkollektoren\/","title":{"rendered":"Solarzellenpaneele oder Sonnenkollektoren?"},"content":{"rendered":"

\"20140626_131259_artikel\"<\/a>In diesem Artikel erkl\u00e4re ich wie ich eine Wahl getroffen habe zwischen Solarzellenpaneele (oder k\u00fcrzer Solarpaneele, bringen elektrische Energie) und Sonnenkollektoren (bringen W\u00e4rme-energie).\u00a0 Ich habe sch\u00f6n eine W\u00e4rmepumpe (Nutzung der Erdw\u00e4rme mittels Wasser) und vielen raten mir an Sonnenkollektoren zu verwenden, damit die warmes Wasser machen wenn es viel Sonne gibt. Das Pufferfass wird so extra aufgew\u00e4rmt durch warmes Wasser von den Kollektoren damit die W\u00e4rmepumpe keine (elektrische) Energie anwenden muss f\u00fcr Heizung. Dazu kommt noch dass f\u00fcr die Heizung warmes Wasser eine W\u00e4rmepumpe ein niedrigeres Leistungszahl hat weil die Temperatur des Wassers hoch sein muss (45 – 50 Grad).<\/p>\n

Dieser Artikel macht einen Energie- und Kostenvergleich zwischen beide Forme von Energieerzeugung.<\/p>\n

<\/p>\n

Lageskizze<\/h3>\n

Ich nimm wie Beispiel meine Dachoberfl\u00e4che wo ich der \u00fcbrig bleibenden Raum ben\u00fctzen will um Energie zu erzeugen.<\/p>\n

\"Schuin_dak_artikel\"<\/a><\/p>\n

Rauer Vergleich, Sonnenkollektoren (W\u00e4rmer\u00f6hre)<\/h3>\n

Aus dem Bild gib ich an wo ich noch eventuell Raum habe f\u00fcr Sonnenkollektoren. Meine Wahl ist dann f\u00fcr Sonnenkollektoren mit W\u00e4rmer\u00f6hre weil:<\/p>\n

1) ich mag keine Flachkollektoren weil die sehr gro\u00df sind und ich kann die nicht selbst stellen auf dem Dach wegen hohes Gewichtes und gr\u00f6\u00dfer Abmessungen.<\/p>\n

2) die W\u00e4rmer\u00f6hren sind, wenn doppelwandig, so aufgebaut dass ich Vertrauen habe dass die lang leben sollen (mehr als 20 Jahren); das Vakuum ist so gemacht dass es sich befindet zwischen zwei Schichte von Glas (sind von einem Glasrohr) und nicht eine Isolation zwischen Kupfer und Glas was Spannungen gibt mit gro\u00dfe Temperaturvariationen durch unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten. Nach (viele) Jahren wird das Vakuum verloren und dann ist die Wirksamkeit des Rohres viel weniger.<\/p>\n

Ich habe ein Tabellenblatt <\/a>gemacht worin ich angebe welche Kollektoren ich ben\u00fctzen kann auf meinem Dach und wie viel sie dann produzieren. In dem Tabellenblatt gibt es Ertr\u00e4ge in GJ, die sind berechnet laut Norm EN 12975-2 (Thermal solar systems and components – Solar collectors – Part 2: Test methods –> Pr\u00fcfungsmethoden). Ohne diese 144 Seiten durch zu lesen habe ich verstanden von der Firma solar2all <\/a>dass es sich handelt um alle Energie in einem Jahr, davon ausgehende dass der Kollektor optimal positioniert ist (in Richtung s\u00fcdw\u00e4rts).<\/p>\n

\"zonnecollector_heatpipe\"<\/a>Vom Tabellenblat kann man sehen dass der Mittelwert um die 10 GJ liegt, und dass stimmt \u00fcberein mit 2800 kWh thermisch. Achtung darauf dass es sich hier handelt um Brutto-ertrag, ohne Verluste. Ich werde diesen Punkt sp\u00e4ter beobachten.<\/p>\n

Kosten des Systems sind wie folgt aufgebaut:<\/p>\n

1) Sonnenkollektoren selbst, im Durchschnitt 2900 euro f\u00fcr genannte Systeme.<\/p>\n

2) Controller, Temperatursensoren, 2x Pumpe oder 1x Pumpe und\u00a03-Wege Umschaltventil (womit man umschalten kann zwischen Puffer f\u00fcr Warmwasser und Puffer f\u00fcr Heizungswasser, 22 mm Schlaug, hohe-temperatur Isolationsmaterial (zum Beispiel EPDM), Material zur Schutz des Isolationsmaterials (sonst werden V\u00f6geln das Essen), Sicherheitsgruppe,\u00a0 Membranausdehnungsgef\u00e4\u00df, Glycoltester, Abf\u00fcllstation. Alles zusammen kostet einfach 1000 Euro. \u00dcbrigens ist das Regelsystem gar nicht so einfach; man will Wasser von 85 Grad kommende aus die Kollektoren und abh\u00e4ngig von der Einstrahlung der Sonne muss die Pumpe schneller oder langsamer laufen.<\/p>\n

Rauer Vergleich, Solarpaneele (Elektrizit\u00e4t)<\/h3>\n

Man kann dem Bild schon sehen dass ich Solarpaneele habe. Dies sind 8 Paneele und lieferten letztes Jahr 1773 kWh weil das Maximalverm\u00f6gen 1920 Wp ist (92 % des maximalen Verm\u00f6genswertes). Die Kosten dieser Anlage waren damals 3200 Euro. Ich habe denselben Lieferant (dbCom aus Best, Niederlande) ein Angebot machen lassen f\u00fcr mein Dach und das ergab folgendes:<\/p>\n

\"REC250PE_BLK\"<\/a>1) 10x Paneele REC 250PE BLK<\/p>\n

2) 2x Steca 1800 Inverter (hat eine h\u00f6here Effizienz als der Fr\u00f6nius 20 den ich habe bei die ersten 8 Paneele)<\/p>\n

3) 1x ein kleiner Inverter f\u00fcr 2x Paneele links und rechts vom Fenster<\/p>\n

4) alle Montagematerialien f\u00fcr die Montage auf dem Schr\u00e4gdach<\/p>\n

Nur sechs Paneele kann ich stellen auf dem freien Teil unter am Dach, 4 unter die Dachkapelle und zwei neben des Dachfensters (ich habe 4 mehr bestellt und die liegen jetzt hoch auf das Dach oben die Dachkapelle (sieh Bild am Ende). Die Kosten dieses Systems waren 3950 Euro insgesamt, und ich nimm an dass f\u00fcr 6 Paneele (1500 Wp) ich denn 2370 Euro bezahle. Der j\u00e4hrliche Ertrag soll dann entsprechend eine vorsichtige Sch\u00e4tzung 0.85 * 1500 = 1275 kWh_elektrisch pro Jahr sein.<\/p>\n

Zusammenfassung Vergleich<\/h3>\n

In einer Tabelle die oben genannte Dateien zusammengefasst:<\/p>\n\n\n\n\n\n
System<\/th>\nEnergie\/Jahr<\/th>\nKosten<\/th>\nNotizien<\/th>\n<\/tr>\n
Sonnenkollektoren<\/td>\n2800 kWh_th<\/td>\n3900 EUR<\/td>\nMaximaler Ertrag, von thermischer Energie (*).<\/td>\n<\/tr>\n
Solarpaneele<\/td>\n1275 kWh_el<\/td>\n2370 EUR<\/td>\nnetto Ertrag, von elektrischer Energie.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Es gibt zwei gewichtige Bemerkungen bei Sonnenkollektoren:<\/p>\n

1) Maximaler Ertrag:<\/strong> man hat additionale Verluste wegen:<\/p>\n

1) Verluste \u00fcber die Schl\u00e4uchen<\/p>\n

2) Verluste wegen nicht sofort N\u00fctzen von Wasser mit hoher Temperatur im Puffer<\/p>\n

3) Verluste wegen abschalten der Sonnenkollektor-Solaranlage wenn das Pufferwasser maximal hei\u00df ist (80 Grad); das System stagniert. Dann wirkt die Pumpe nicht und steht das Wasser still; hohe Temperaturen erfolgen und entstehen im System. Glykol wird veralten und man muss das Glykol-Wassergemisch austauschen alle drei Jahren (extra Kosten).<\/p>\n

Mir ist nicht bekannt um welche Kosten es geht, aber die Stagnationskosten scheinen mir die gr\u00f6\u00dften Kosten, und ich nimm an das solches nur im Sommer passiert. Ich kann dann Folgendes berechnen:<\/p>\n

Mein Warmwasserverbrauch wird ungef\u00e4hr 120 l pro Tag sein (2x duschen = 70 l, Warmwasserverbrauch in der K\u00fcche = 30 l und eine A+ Waschmaschine mit drei W\u00e4sche pro Woche = 3×47\/7=20 l, sieh u.a. auch diese Information auf dieser Webseite<\/a> von solar2all). Nehmen wir an dass das Wasser 45 Grad war, dann ist die thermische Energie 120 l x 1000 g\/l x 4.16 J\/Grad x 45 Grad = 22.5 MJ = 6.2 kWh_thermisch pro Tag.<\/p>\n

Ein 10 GJ System tr\u00e4gt pro Jahr 2800 kWh_thermisch ein, was 7.6 kWh pro Tag ist. Aber im Juli habe ich viel mehr Energie als im Januar und man kann das Unterschied untersuchen mittels der Rechenmaschine dieser solar2all Webseite<\/a>. Ben\u00fctze NASA Durchschnittswerte von den letzten 10 Jahren. Dann lassen sich die Ertr\u00e4ge im Sommer berechnen und damit auch die Verluste. Dieses Tabellenblatt<\/a> berechnet einen Verlust von 23 %.<\/p>\n

Weitere Verluste sind durch die Schl\u00e4uche und w\u00e4hrend Aufenthalt im Puffer. Ich wei\u00df nicht genau wie viel dass sein k\u00f6nnte und weil ich den gr\u00f6\u00dften Verlust denke zu haben nimm ich weiterhin die Verluste insgesamt auf 23 %.<\/p>\n

\u00a02) thermische Energie<\/strong> ist was die Sonnenkollektoren eintragen<\/p>\n

Die Solarpaneele liefern elektrische Energie. Das kann umgesetzt werden in thermische Energie, f\u00fcr sowohl Warmwasser als auch Heizungswasser. Meine W\u00e4rmepumpe ist eine Heliotherm HP08S10W-web und das Produktfaltblatt gibt die Leistungszahl als Funktion von Verdampfungstemperatur.<\/p>\n

\"COP_waardes_Heliotherm_HP08S10W-web\"<\/a><\/p>\n

Hierin steht auf der x-Achse die Verdampfungstemperatur und auf der y-Achse die Leistungszahl, obwol der Koeffizient der Performance (auf English COP). Wir rechnen mit einer durchschnittlichen Quellewassertemperatur von 7 Grad Celsius (diese Zahl kommt von Simulationen durchgef\u00fchrt von den Spezialisten die zwei Borherl\u00f6cher gemacht haben von jedes 120 m tief) und eine Wassertemperatur von beziehungsweise 35 Grad f\u00fcr Heizungswasser und 50 Grad f\u00fcr Warmwasser. Dann gelten beziehungsweise folgende COPs: 6,8 und 4,2 (sieh auch n\u00e4chstes Bild).<\/p>\n

\"COP_waardes_Heliotherm_HP08S10W-web_COPvalues\"<\/a><\/p>\n

Dass hei\u00dft dass eine elektrische Leistung von 1 kWh kann man umsetzen in eine thermische Leistung von beziehungsweise 6,8 kWh und 4,2 kWh!<\/p>\n

Jetzt nochmals die Vergleichungstabelle aber jetzt mit allen Einheiten in thermischer Energie und den gr\u00f6\u00dften Verlust des Sonnenkollektors mit kalkuliert:<\/p>\n\n\n\n\n\n
System<\/th>\nEnergie\/Jahr<\/th>\nKosten<\/th>\nNotizien<\/th>\n<\/tr>\n
Sonnenkollektoren<\/td>\n2156 kWh_th<\/td>\n3900 EUR<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n
Solarpaneele<\/td>\n5355 kWh_th – 8670 kWh_th<\/td>\n2370 EUR<\/td>\nNiedrigster Wert ist bei nur Warmwasser von 50 Grad, und h\u00f6chster Wert ist bei nur Heizungswasser von 35 Grad. Nimm den Durchschnittwert von 7000 kWh_th.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Es ist klar dass Solarpaneele viel mehr Energie eintragen als Sonnenkollektoren!<\/p>\n

Schlussfolgerung und nachtr\u00e4gliche Betrachtung<\/h3>\n

Der Raum der frei ist auf meinem Schr\u00e4gdach, in Richtung S\u00fcden, kann ben\u00fctzt worden f\u00fcr sowohl Sonnenkollektoren (thermisch) als auch Solarpaneele (elektrisch). Ich ben\u00fctze weiterhin eine W\u00e4rmepumpe die wie Energiequelle ein Grundwassersystem hat (Wasser-Wasser W\u00e4rmepumpe). In diesem Fall liefern die Solarpaneele viel mehr Energie und Kosteng\u00fcnstiger als die Sonnenkollektoren.<\/p>\n

Die Arbeitsmethode wie beschrieben in diesem Artikel kann man auch anwenden f\u00fcr seinen eigenen Fall, falls es ein Gaskocher betrefft, oder wenn das Haus nicht in Richtung S\u00fcden ist.<\/p>\n

In meiner Situation liefert ein Sonnenkolllektorsystem von 3900 Euro um die 2156 kWh_thermisch wenn ein Solarpaneelesystem von 2370 Euro um die 7000 kWh_thermisch bringt. Daneben ist dieser viel einfacher auf zu bauen und braucht keine Wartung.<\/p>\n

Und so sieht es jetzt aus: 8x REC 240 und 10 x REC 255 = 4470 Wp.<\/p>\n

\"SolarPanels_dak_20140801_130955\"<\/a><\/p>\n

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