4. Methodischer Ansatz

4.3. Solarthermie-Anlage und Spitzenlast-Wärmeerzeuger


Als dritter Schritt erfolgt die Überlagerung des Gesamtwärmebedarfs mit dem potentiellen Ertrag eines gewählten Wärmeerzeugers, hier zum Beispiel einer am Gebäude unterzubringenden Kollektorfläche. Sowohl Wärmebedarf als auch solares Wärmeangebot sind saisonal geprägt, allerdings gegenläufig. Entsprechend extreme Zustände werden im Jahresverlauf erreicht: Volldeckung, ungenutzte Überschüsse und Nullerträge folgen aufeinander.

Hieraus resultieren zum einen Erkenntnisse wie Solarertrag und Deckungsanteil, andererseits aber auch Fragen. Können die Überschüsse anderweitig genutzt oder zwischengespeichert werden? Welcher Erzeuger ist zur Abdeckung der Spitzenlasten fähig und trotzdem günstig in der Investition?


Aus der Grafik ablesbar sind der Anteil des Energiebedarfs, der solar bereitgestellt werden kann, aber auch die fehlende Energiemenge im Winter sowie der ungenutzte Wärmeüberschuss im Hochsommer. Werden die Flächen zueinander in Bezug gesetzt, ergeben sich weitere Kennwerte wie der solare Deckungsgrad aus Ertrag zu Bedarf.
Obwohl die Einstrahlung im Sommer am höchsten ist, wird infolge des saisonal gegenläufigen Bedarfs das Maximum an Ertrag in der Übergangszeit erzielt. Der im Sommer generierte Überschuss kann nicht genutzt werden, sofern kein saisonaler Zwischenspeicher (bspw. Aquiferspeicher) Angebot und Bedarf zeitlich entkoppelt. Bei zu kühlenden Gebäuden besteht auch die Möglichkeit, die überschüssige Wärme einer Sorptionskältemaschinen zuzuführen.
Ein zweiter, steuerbarer Wärmeerzeuger deckt den verbliebenen Energiebedarf. Da der solarthermische Kollektor im Winter keinen solaren Ertrag bereitstellen kann, muss der Wärmeerzeuger auf die maximal benötigte Leistung (Heizlast am kältesten Wintertag) ausgelegt werden. Ein solches Gerät wird als Spitzenlasterzeuger bezeichnet. Infrage kommen Technologien mit nur geringen spezifischen Investitionskosten pro kW installierter Leistung, wie bspw. Heizkessel.

Abb. 10: Gesamtwärmebedarf und solarthermisches Angebot; Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH, vgl. Scale - Wärme und Kühlen