Projekt 04541/01

Bundesweiter Vergleichstest von solaren Brauchwassererwärmungsanlagen und deren Komponenten (BVS)

Projektdurchführung

Universität StuttgartInstitut für Thermodynamik und Wärmetechnik
Pfaffenwaldring 6
70550 Stuttgart

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Technologien zur Nutzung der Solarenergie im Niedertemperaturbereich stehen zur Verfügung und können als ausgereift betrachtet werden. Hemmnis für eine breite Markteinführung ist u.a. noch mangelndes Vertrauen in diese Technik. Ziel des Vorhabens ist eine Stärkung des Vertrauens durch:
· den Aufbau und die Etablierung des Test- und Entwicklungszentrums für Solaranlagen (TZS), welches auf lange Sicht durch Prüfung und Zertifizierung von Anlagen deren Qualität nachweist.
· die Durchführung eines Vergleichstests von Solaranlagen und deren Komponenten in Zusammenarbeit mit der Stiftung Warentest und Herstellern von Solaranlagen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAufbau und die Etablierung des Test- und Entwicklungszentrums für Solaranlagen (TZS): Das ITW ist Prüfstelle für Sonnenkollektoren nach DIN 4757. Aus verschiedenen Projekten liegt Expertenwissen auf den Gebieten Kollektor-, Speicher- und Systemtest vor. Weiter stehen mit vorhandenen Einrichtungen (Teststände, Sonnensimulator, Kalibriereinrichtungen) die Infrastruktur zur Bearbeitung von Problemstellungen aus dem Gebiet der Solartechnik zur Verfügung. Im Rahmen dieses Vorhabens werden die Einrichtungen modernisiert und ausgebaut. Das TZS soll auch über die Laufzeit des Projekts hinaus der deutschen Solarindustrie als leistungsfähiger Partner zur Verfügung stehen.
Durchführung eines Vergleichstests von Solaranlagen und deren Komponenten: Im Rahmen des Vergleichstests wird ein möglichst breites Spektrum von Solaranlagen nach energetischen und ökonomischen Gesichtspunkten untersucht. Dabei werden sowohl die Ge-samtanlage als auch deren Komponenten nach den heute gültigen Normen bzw. Normentwürfen getestet und zertifiziert. Durch eine breit angelegte und öffentlichkeitswirksame Publikation der Ergebnisse wird eine weitere Stärkung des Vertrauens in die Solartechnik und somit eine Anregung des Marktes bewirkt. Dabei wird sowohl die Leistungsfähigkeit der heute ausgereiften Anlagen als auch deren Kostengünstigkeit und Umweltfreundlichkeit (CO2-Reduktion) gegenüber anderen Energieeinsparmaßnahmen im privaten Bereich dargestellt. Die Veröffentlichung der Ergebnisse erfolgt durch die Stiftung Warentest.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des Vorhabens Test- und Entwicklungszentrum für Solaranlagen wurde an dem Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik der Universität Stuttgart eine Einrichtung geschaffen, an der Herstellern von Solaranlagen ein breites Spektrum von Dienstleistungen in Form von Tests oder gemeinsamen Vorhaben angeboten wird. Hierbei konnte auf die bereits bestehenden Testanlagen und das durch langjährige Arbeit auf dem Gebiet der thermischen Nutzung der Solarenergie erworbene Fachwissen aufgebaut werden. Heute stehen als Testanlagen zwei Außenteststände und ein Sonnensimulator für die Prüfung von Sonnenkollektoren, ein Außenteststand für solare Brauchwassererwärmungsanlagen und ein Teststand für Warmwasserspeicher zur Verfügung.
In einem breit angelegten Vergleichstest wurden insgesamt sechzehn Kollektoren, zehn Speicher und elf Gesamtanlagen geprüft. Die Ergebnisse wurden u.a. durch die Stiftung Warentest veröffentlicht. Die Hersteller von Solaranlagen haben bis auf wenige Ausnahmen gezeigt, daß ihre Anlagen ausgereifte Produkte sind. Für den Referenzfall eines Vierpersonen-Haushalts wird mit den meisten Anlagen ein solarer Deckungsanteil von ca. 50 % erreicht, dies bei einem jährlichen Kollektorertrag von 400 bis 600 kWh/(m² a) bzw. einem Ertrag der Gesamtanlage von 300 bis 450 kWh/(m² a). Der Kaufpreis für die Anlagen lag zwischen ca. DM 7700.- und DM 15000.-. Es ergaben sich energetische Amortisationszeiten zwischen 1.9 und 3.4 Jahren. Die innovativen Konzepte (matched flow, Schichtbeladung des Speichers) leisteten noch nicht mehr als herkömmliche Anlagen, weisen jedoch ein Entwicklungspotential auf. Durch das positive Resultat des Tests konnte weiteres Vertrauen in die Solartechnik geschaffen werden.
Anhand der aus dem Vergleichstest gewonnenen Messdaten wurden fortschrittliche Leistungsprüfverfahren für thermische Solaranlagen und deren Komponenten Kollektor und Speicher erprobt. Im Vordergrund standen hierbei die sogenannten dynamischen Verfahren, bei denen moderne, modellgestützte Verfahren zur Bestimmung der Kennwerte aus den Meßdaten eingesetzt werden und somit die klassische Beschränkung auf Messungen bei stationären Zuständen entfällt.
Im einzelnen wurden folgende Verfahren behandelt:
· Der dynamische Kollektortest
· Ein Testverfahren für Warmwasserspeicher
· Ein komponentenorientiertes Testverfahren für Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung
· Der Dynamische Systemtest für Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung.
Weitere Aktivitäten im Rahmen des Vorhabens waren:
· Die Erstellung eines Auslegungsprogrammes für solare Brauchwassererwärmungsanlagen
· Eine Umfrage unter Besitzern von Solaranlagen in Baden-Württemberg
· Veranstaltungen zur Fortbildung und Schulung von Installateuren und Planern.
Nach Abschluß des Vorhabens wurden die Aktivitäten des TZS in Bezug auf die Prüfung von Solaranlagen und deren Komponenten aufrechterhalten, da ein anhaltender Bedarf für die Zertifizierung dieser Produkte besteht. Die aufgebaute Infrastruktur in Form der Teststände, aber auch der internen Organisation und Verwaltung wird hierzu weiter genutzt. Seitens der Unternehmen aus der Solarbranche wurde der Wunsch nach einer regelmäßiger Wiederholung des Vergleichstests ausgedrückt. Die mit diesem Vorhaben geschaffene Einrichtung des TZS und die derzeit positive Entwicklung auf dem Markt für Solaranlagen sind beste Voraussetzung für eine weitere, fruchtbare Zusammenarbeit mit der Solarindustrie.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse des Vergleichstests wurden in zwei regulären und einem Sonderheft der Stiftung Warentest sowie in mehreren Fachzeitschriften veröffentlicht. Die wissenschaftlichen Ergebnisse wurden im Abschlußbericht des Vorhabens veröffentlicht und auf mehreren nationalen und internationalen Tagungen präsentiert. Das TZS veröffentlicht im Jahreszyklus einen Band mit aktuellen Prüfberichten von Kollektoren, Speichern und Gesamtanlagen.


Fazit

Die Ziele des Vorhabens wurden erreicht. Durch das Vorhaben konnten Maßnahmen durchgeführt werden, die das Vertrauen in die Solartechnik nachhaltig gestärkt haben und eine breite Markteinführung dieser umwelt- und ressourcenschonenden Technologie unterstützen.