Das Eisspeicher-Orakel: Eine Niederlage!

Inzwischen hatte nun doch der Frühling Einzug gehalten…Frühling-2016

Mit ein paar sonnigen Tagen und einer kräftigen Süd-Strömung, die Temperaturen bis 25°C nach Pannonien gebracht hatte, wurde unter vorgehaltener Hand sogar schon vom ‚kleinen Sommer‘ gesprochen …

Damit war nun (endlich) auch die Eisspeichertemperatur rasch angestiegen und hatte damit den ‚Eisspeicher-Frühling‘ markiert. – Leider um etwa 3 Wochen später, als vom ‚Eisspeicher-Orakel‚ ursprünglich angekündigt…

LEO_2-Orakel-2016: Ist

Eine Niederlage für das Eisspeicher-Orakel: Zwischen vorausgesagtem (rot gepunktete Linie) und tatsächlichem (grün gepunktete Linie) ‚Eisspeicher-Frühling‘ lagen in diesem Jahr nun doch ca. 3 Wochen…

Irgendwer war versucht gewesen, dem ungewöhnlich kühl verlaufenen März die Schuld dafür zu geben, aber ein Blick auf die pannonischen Klimadaten belehrten ihn schnell eines Besseren! Denn der März war nach einem generell warmen Winter und einem extrem milden Februar einfach nur normal gewesen! Ohne große Abweichungen nach oben oder unten. Wie schnell sich doch die subjektive Empfindung von ’normal‘ ändert …

Wenn man einen Blick auf die Messdaten von LEO_2 warf, spiegelten diese den insgesamt zu milden Wetterverlauf der letzten Monate wider. Einzig der Jänner hatte mit seinen zwei Kälteperioden das Attribut ‚Winter‘ wirklich verdient und zu nennenswert Eis im Eisspeicher geführt. Die mittlere Außentemperatur und der Heizwärmebedarf im zu milden Februar und im normalen März waren praktisch identisch.

EO_2-Leistungsdaten-2015-2016

Leistungsdaten der LEO_2 Pilotanlage: Die Wärmeenergie für Heizung und Warmwasser (rot) waren im milden Februar und im normalen März praktisch identisch. Die Arbeitszahl (grün) war aufgrund der schon höheren Eisspeichertemperaturen im März höher.

Das Eisspeicher-Orakel

Alle Jahre wieder am 2. Februar wird das Murmeltier Punxsutawney Phil aus seinem Bau gelockt und danach befragt, wie lange der Winter wohl noch dauern wird.

Murmeltier IIAber wie auch immer dieser Lostag heißen mag, ‚Groundhog day‘ oder ‚Lichtmess‘, es wird ihm in Legenden, Traditionen und Bauernregeln eine besondere Bedeutung zugemessen:

„Wenn das Murmeltier seinen Schatten sieht, wird der Winter noch 6 Wochen dauern“

oder

„Ist’s an Lichtmess hell und rein,
wird’s ein langer Winter sein.
Wenn es aber stürmt und schneit,
ist der Frühling nicht mehr weit.“

Trotz Hochachtung vor der Naturbeobachtung der Altvorderen, erschienen Irgendwem diese Aussagen doch recht dehnbar und interpretationsbedürftig. Darum verließ er sich bei der Frühlingsprognose neuerdings viel mehr auf das Eisspeicher-Orakel, das er nun auch schon über mehrere Jahre hinweg beobachtet hatte.

Eisspeicher Orakel 2014

Um das Eisspeicher-Orakel richtig deuten zu können, sind (1) der Verlauf der Temperatur im Eisspeicher und (2)  die Erd-Temperatur in 1m Tiefe  von außerordentlicher Wichtigkeit.

(1) Frühlingsbeginn

Zuerst galt es, den Begriff ‚Frühlingsbeginn‘ etwas greifbarer zu machen. Dazu schien Irgendwem der Verlauf der Eisspeichertemperatur bestens geeignet. Denn in jedem Jahr gab es einen Zeitpunkt zu dem diese Temperatur recht steil und dauerhaft über einen Wert von 10°C anstieg, was damit zu tun hatte, dass

  • die benötigte Heizenergie stark zurückging
  • die zur Verfügung stehende Umweltenergie aus Luft und Sonne (Kollektorernte) gleichzeitig stark zunahm
  • also: der Frühling begann!

(2) Der Lostag

Aber wie konnte man diesen Zeitpunkt voraussagen? Wann war das Ende des Winters endgültig besiegelt? Dafür erschien Irgendwem die Erdtemperatur in 1m Tiefe ein probates Mittel zu sein. Diese Temperatur war ein Spiegel des Verlaufs und der Strenge des Winters. Insbesondere jener Tag irgendwann im Februar, an dem die Erdtemperatur ihr Minimum überwand und wieder zu steigen begann.

Kurzerhand bestimmte Irgendwer den ‚Tag der geringsten Erdtemperatur‚ zum Lostag für die Frühlingsprognose.

(3) Die Prognose

Aus den bisherigen Lenzen, die LEO_2 schon erlebt hatte, hatte Irgendwer versucht, einen Zusammenhang zwischen (1) Frühlingsbeginn und (2) Lostag herzustellen. Die Zeitdauer (3) zwischen Lostag und Frühlingsbeginn war bisher immer bei ca. 5 bis 6 Wochen gelegen.

Während der pannonische Winter 2013/2014 (s.o.) eher mild und kurz war, war 2012/2013 von der langen und hartnäckigen Sorte gewesen:

LEO_2-Orakel-2013

Im hartnäckigen Winter 2012/2013 lag der ‚Lostag‘ (minimale Erdtemperatur) sehr spät (Ende Februar). Der endgültige Sieg des Frühlings folgte ca. 6 Wochen später …

Den Frühling 2015 musste man aufgrund der Eisspeicher-Challenge aus der Wertung nehmen. 2016 stellte sich bisher wie folgt dar:

Eisspeicher-Orakel 2016

Frühlingsprognose 2016: Der Tag der minimalen Erdtemperatur wurde bereits Anfang Februar erreicht, sogar noch etwas früher als 2014. Damit müsste der Frühling noch vor Mitte März Einzug halten …

Wie gut das Eisspeicher-Orakel heuer liegt, werden wir Mitte März wissen. Aber es ist ja nicht schwierig, an die Trefferquote von Punxsutawney Phil heranzukommen ;-).

Der effektivste Solarkollektor

Irgendwer hatte damals lange hin-und-her überlegt. Damals, als das Dach der Siedlerhütte schon so arg mitgenommen war, dass es grundlegend erneuert werden musste. Was konnte er im Zuge einer Dach-Erneuerung für die Optimierung seines Energiehaushaltes tun?

Dachstuhl der Siedlerhütte

Das Dach der Siedlerhütte war grundlegend erneuert worden …

Gut isolieren. – Klar! Aber konnte er die Dachfläche nicht zusätzlich auch für eine Solaranlage oder Photovoltaik nutzen?

Solarkollektor und Fenster in einem

8 Stück dieser hocheffektiven, multifunktionalen Solarkollektoren hatte Irgendwer in das neue Dach eingebaut. Durch das Aufziehen von Schutzschilden (Markisen) – s. mittlerer Kollektor – konnte der Wirkungsgrad / Energieertrag stufenlos variiert werden.

Schließlich hatte er sich für diese hocheffektiven, multifunktionalen Solarkollektoren entschieden. Schnell waren 8 Stück mit einer effektiven Kollektorfläche von jeweils 0,56m2 (also insgesamt 4,5m2) in das Dach eingebaut. Davon waren 2 nach Nord-Osten, 3 nach Süd-Osten und 3 nach Süd-Westen ausgerichtet.

Und er hatte seine Entscheidung bis heute nicht bereut. Denn gerade jetzt, während des beginnenden Frühlings war die Jahreszeit gekommen zu der er mit dieser relativ geringen Kollektorfläche das gesamte 110m2 große Dachgeschoß ausschließlich mit Solarenergie heizen konnte.

Heizen mit direkter Sonneneinstrahlung

Bei den aktuellen aprilhaften Wetterbedingungen reichte die direkte Sonneneinstrahlung bereits aus, um das Dachgeschoß mit 110m2 zu beheizen. Während des Tages stieg die Raumtemperatur auf gute 22°C und während der Nacht kühlte der Raum nicht unter 21°C ab. Während des dargestellten Zeitraumes war die Fußbodenheizung außer Betrieb. Die Globalstrahlung zeigt die Solarenergie senkrecht auf die nach SO ausgerichteten Kollektoren.

Was war nun das besondere an diesen Kollektoren?

  • Formschön
  • Multifunktional: Solarkollektor und Fenster in einem.
  • Hocheffektiv: Bis auf die Reflexionsverluste an der Oberfläche wird die gesamte auftreffende Sonnenenergie direkt in den Raum geleitet
  • Steiler Neigungswinkel: Energieertrag für Winter / Übergangszeit optimiert
  • Keinerlei Verrohrungsaufwand: Kollektor in die Dachfäche einbauen – fertig.
  • Variable Kollektorfläche / variabler Wirkungsgrad durch ‚Schutzschilde‘ (Markisen) und Lüftungsfunktion
  • Geringster Wartungsaufwand (ab und zu putzen …)
Dachflächenfenster: Formschön und multifunktional

Innenansicht des hocheffektiven, multifunktionalen und formschönen Solarkollektors, auch ‚Dachflächenfenster‘ genannt…

Aber Irgendwer wusste auch, dass die Schutzschilde nicht mehr ausreichen würden, um unter der brennenden pannonischen Sommersonne überflüssige Solarenergie vom Dachgeschoß fernzuhalten. Das würde dann die nächste Bewährungsprobe für seine Erfindung werden …

Pannonischer ‚Frühling‘

Sonntag, 24.März 2013: Frühtemperatur: -4°C, leichter Schneefall (Schneeschaufel griffbereit, Lebensmittelvorräte für eine Woche eingelagert):

Pannonien darf nicht Saskatchewan werden!

Der Frühling schlich sich, von allen unbemerkt, wie ein getretener Hund nach z-village. Er hatte ganz offensichtlich sein Selbstvertrauen verloren, als ihm der Winter nach seinem ersten Anlauf einen derben Streich versetzt hatte.

Aber dennoch, seine Zeit war bereits gekommen, es gab nämlich untrügliche Zeichen, dass er nicht mehr aufzuhalten war …

Wetterfrosch

Ein untrügliches Zeichen, dass der Frühling in z-village auf dem Vormarsch war: sogar der Wetterfrosch war schon wieder aus seiner Winterstarre erwacht … (Bildquelle: Die Siedler)

Trotzdem leistete der Winter noch hartnäckigen Widerstand und versuchte mit allen Mitteln den Frühling auf seinem Weg nach Pannonien aufzuhalten. Aber wenn er nicht bald freiwillig wich, würde ihn wohl dasselbe Schicksal ereilen, wie den schwarzen Ritter…

Auch wenn sich der Frühling gut versteckte, Irgendwer hatte über die in der Erfindung eingebauten Sensoren eine Methode gefunden, ihn zu detektieren, noch bevor er für das menschliche Auge wahrnehmbar wurde…

Das ließ sich nämlich ganz deutlich aus den Messdaten ablesen, die Irgendwer vom Wassertank aufgezeichnet hatte, der als Energiespeicher und Wärmequelle für die Erfindung diente.

Durch die zermürbenden Scharmützel, die sich Herbst, Winter und Frühling in den letzten Monaten geliefert hatten, war der Energiespeicher abwechselnd immer wieder entladen (Kälteperioden) und beladen (Tauwetterperioden) worden.

Energievorrat Wassertank

Verlauf des Energieinhaltes des Wassertanks über die Heizsaison 2012 / 2013. Wenn der Wassertank vor dem Beginn der Heizsaison ‚voll geladen‘ ist, fasst er ca. 2.700kWh Wärmeenergie. Beim Entladen wird zunächst das Wasser von 15 auf 0°C abgekühlt bevor es gefriert. Beim Abkühlen werden 1,16 kWh pro m3 und °C frei, beim Gefrieren 92,7 kWh pro m3.

Trotz Auf-und-Ab zeigte der Trend für den Energievorrat im Wassertank eindeutig nach oben, die ‚Eisgrenze‘ (Eis im Tank vollständig geschmolzen) war schon vor fast 3 Wochen (ziemlich genau zum meteorologischen Frühlingsbeginn) durchbrochen worden.

Auch der Verlauf von Temperatur und Eisvolumen im Tank war ein Spiegelbild des Kampfs der Jahreszeiten. Und dieses Spiegelbild zeigte eindeutig an: Der Frühling war zwar im Vormarsch, aber es wurde ihm definitiv nicht leicht gemacht.

Spiegelbild des Wetterverlaufs

Das Ende des Eises im Wassertank (05.03.2013) und die steigenden Tanktemperaturen waren ein untrügliches Zeichen für die Kraft des Frühlings. Die heimtückischen Guerilla-Atacken des Winters waren am Auf und Ab des Temperaturverlaufs im März aber deutlich zu erkennen.

Rückblick: In einem außergewöhlich milden November waren die Temperaturen im Wassertank nie unter 7°C gesunken. Erst Anfang Dezember hatte der Winter seine Zähne gezeigt, sodass sich am 07.12.2012 erstmals Eis im Tank gebildet hatte. Nach einem sehr milden Start in den Jänner, war das Eis kurzfristig sogar wieder vollständig geschmolzen.

Das maximale Eisvolumen wurde dann nach der härtesten Kälteperiode dieses Winters am 29.01.2013 mit ca. 5m3 erreicht. Der Februar hatte wieder mild begonnen, war dann aber winterlich kalt und schneereich verlaufen. Nachdem der Frühling Anfang März mit einer sonnigen und sehr milden Woche ein kräftiges Lebenszeichen von sich gegeben hatte, war das letzte Eis für diese Heizperiode am 05.03.2013 geschmolzen. Damit waren zwischen dem ersten und dem letzten Eis ziemlich genau 3 Monate (88 Tage) vergangen.

Ein Frühlingsspaziergang …

Mit Schaudern erinnerte sich Irgendwer zurück an seine lebensbedrohliche Mission, die er im Dienste der Wissenschaft unternommen und mit einer Riesenportion Glück und eisernem Durchhaltevermögen doch noch unbeschadet überstanden hatte …

Auf ein Neues ...

Heute, in der wärmenden Frühlingssonne, würde das Messen zum Spaziergang werden …

Heute – nur eine Woche später – sah die Sache schon ganz anders aus! Ein kurzer Blick reichte, um mit seiner jahrelangen Erfahrung die Situation richtig einzuschätzen. Ein Jäckchen und leichtes Schuhwerk würden reichen. Kurz überlegte er sogar, ob er gegen das ungewohnte Sonnenlicht wohl eine Sonnenbrille aufsetzen musste …

Frühlingsspaziergang zum Messpunkt

Der Schnee war fast vollständig verschwunden – hinweggerafft von der schon sehr kräftigen Frühlingssonne.

Doch nachdem sich seine Augen an das gleißende Sonnenlicht gewöhnt hatten, war der Weg zum Messpunkt dieses mal enttäuschend einfach. Fast wehmütig dachte er an seine Expedition zurück, die noch wirkliche Männer gefordert hatte!

Kollektor in der Frühlingssonne

Fast enttäuschend: Selbst für die dümmste Memme wäre es kein Problem gewesen, bei diesen Bedingungen den Messpunkt zu finden und die Messung durchzuführen …

Wo er letzte Woche noch orientierungslos und verzweifelt im knietiefen Schnee nach dem Messpunkt gesucht hatte, bot sich heute wieder ein vertrautes Bild.

Obwohl der harte Winter dem Wurzelsepp stark zugesetzt hatte, lächelte er fröhlich und zufrieden, wie immer.

Wurzelsepp

Fröhlich und zufrieden unterstützte Wurzelsepp Irgendwen beim Messen. – Obwohl das heute gar nicht notwendig gewesen wäre…

„Der Winter ist tot! Es lebe der Frühling!“

dachte sich Irgendwer, und hoffte, dass er sich nicht täuschte …