Projekt 04038/11

Modellhafte Einbindung einer thermischen Solaranlage, einer Photovoltaikanlage sowie einer Anlage zur Nutzung von Dachablaufwasser in ein öffentliches Bauvorhaben

Projektdurchführung

Stadt Ostritz
Markt 1
02899 Ostritz

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im Rahmen des Gesamtvorhabens Energieökologische Modellstadt Ostritz - St. Marienthal soll als ein Baustein die Sonnenenergienutzung zur Strom- und Wärmeversorgung (photovoltaische und thermische Nutzung der Sonnenenergie) am Beispiel des kommunalen Neubaus des Feuerwehrgerätehauses beispielhaft demonstriert und mit einem Datenerfassungsprogramm und einer Visualisierungseinheit zur Darstellung einzelner Anlagenschaubilder ausgestattet werden. Ferner ist eine Regenwasserzisterne zur Trinkwassersubstitution vorgesehen, die gleichfalls in das Konzept der Visualisierung einbezogen wird.
Zielsetzung des Vorhabens ist die Demonstration von heute bereits entwickelten und verfügbaren leistungsfähigen Anlagen nach dem Stand der Technik, eine begleitende praxisorientierte Bildungsarbeit, der Abbau von Kenntnisdefiziten bei den bauausführenden Handwerksbetrieben, eine im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung erfolgende Erfassung und Auswertung einzelner Meßdaten sowie ein grenzüberschreitender Wissens- und Technologietransfer in die Nachbarländer.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie thermische Solaranlage besteht aus 6 Flachkollektoren des Modells EURO C 18 (Fa. Wagner & Co.) mit einer Kollektorfläche von 13 m2 sowie einem Solarwarmwasserbereiter mit 750 l Fassungsvermögen. Berechnungen auf Grundlage der durchschnittlichen Sonnenscheindauer in Ostritz-St. Marienthal ergaben einen solaren Deckungsgrad von 59 % bei der Warmwasserbereitung. Die Regelung der Anlage erfolgt über konventionelle Technik. Als Zusatzheizung, d. h. bei zu geringer Sonneneinstrahlung, wird der Warmwasserspeicher mit Wärme aus dem Fernwärmenetz versorgt.

An verschiedenen Stellen im System wurden Meßfühler eingebaut, die einzelne Daten wie z. B. Außentemperatur, Absorbertemperatur, Solarstrahlung, Warmwasserspeichertemperaturen sowie Solar- und Zusatzleistung anzeigen.
Die visuelle Darstellung der Anlagenschemata und Meßwerte erfolgt über einen 21-Zoll-Monitor im Eingangsbereich des Feuerwehrhauses. Über ein auf Windows 3.1.1 basierendem Datenerfassungs-programm werden einzelne Daten kontinuierlich erfaßt. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, Tagesganglinien bzw. Wochen- und Monatsverläufe grafisch darzustellen und über eine Ausgabeeinheit ausdrucken zu lassen.

Die realisierte Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung besteht als netzgekoppelte Anlage aus 24 Einzelmodulen, Modell BP 275 (monokristalline Siliziumzellen), mit einer Fläche von 15 m2 und einer Spitzenleistung pro Einzelmodul von 77 Watt. Die Gesamtnennleistung beträgt somit 1,8 kWpeak. Über ein Netzeinspeisegerät (DC/AC-Wandler) wird der solare Gleichstrom in Netzstrom umgewandelt und über eine elektrische Hausverteilung entweder hausintern genutzt (Bedieneinheit Technikraum, Umwälzpumpe Warmwasser, Zirkulationspumpe, Hausverbraucher) oder bei einem Überangebot an Solarstrom in das öffentliche Netz zurückgespeist und über einen Zähler erfaßt und abgerechnet. Auch bei der Photovoltaikanlage werden bestimmte Daten, wie die Außentemperatur, die Modultemperatur, die Solarstrahlung, die Spannung am Wechselrichter, der Energieertrag auf der Gleichstrom- und Wechselstromseite sowie der Wirkungsgrad über einen PC-Monitor dargestellt.

Bei der zur Substitution von Trinkwasser errichteten Regenwassernutzungsanlage wird das Dachablaufwasser in einer Zisterne mit einem Fassungsvermögen von 11.000 l gesammelt. Das Regenwasser wird als Brauchwasser in WC- und Urinalanlagen sowie für eine Stiefelwaschanlage genutzt. Ferner dienen 7 Außenzapfstellen als Entnahmemöglichkeit zur Freiflächenbewässerung des Feuerwehrhauses und der gegenüberliegenden Sporthalle und können in erheblichen Maße den Trinkwasserverbrauch in diesen Bereichen ersetzen. Anlagenparameter, wie etwa der Zisternenfüllstand, die absolute Wasserentnahme aus der Zisterne sowie die Nachspeisung über das Hauswasserwerk können gleichfalls wie bei der Photovoltaik- und der solarthermischen Anlage über den o. g. PC-Bildschirm sichtbar gemacht und über den zentralen Rechner gespeichert werden.


Ergebnisse und Diskussion

Alle drei Einzelanlagen befinden sich seit Oktober 1996 in Betrieb und werden über einen Wartungsvertrag mit der bauausführenden Firma in regelmäßigen Abständen überprüft. Die Datenerfassung über einen Zentralrechner erfolgt kontinuierlich, so daß Mitte 1998 mit ersten Ergebnissen zu rechnen ist und Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Einzelanlagen möglich sind. Im Zusammenhang mit der Datenerfassung und -auswertung hat die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Sozialwesen Zittau Interesse bekundet, so daß eine erste Zusammenarbeit bereits in Form eines Praktikums erfolgen konnte.
Bei der Bauausführung der Regenwasserzisterne kam es anfänglich zu Geruchsproblemen, die aber aufgrund des Austausches eines falschen Feinfiltersystems nach kurzer Zeit behoben werden konnten. Sowohl die photovoltaische als auch die solarthermische Anlage arbeiten störungsfrei. Mit einer ersten Auswertung und Darstellung der kontinuierlich erfaßten Anlagendaten ist ca. Mitte 98 zu rechnen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Präsentation der Anlagen erfolgt einerseits vor Ort über einen Computerbildschirm, auf dem die Einzelanlagen visualisiert werden. Über das Datenerfassungsprogramm können kontinuierlich bestimmte Meßwerte erfaßt und dargestellt werden. Ferner ist am Standort eine Schautafel installiert, die alle Einzelanlagen beschreibt.
Durch die unmittelbare Nähe dieser Anlage zur Mittelschule in Ostritz und zum Internationalen Begegnungszentrum St. Marienthal (IBZ) bieten sich zudem ausgezeichnete Möglichkeiten der Demonstration und Bildung, die bereits von Schulklassen, Studenten und Gästen des IBZ genutzt wurden.