Wärmepumpe und Photovoltaik: Neues aus der Zählwerkstatt

In Diskursen mit anderen Siedlern kommt immer wieder die Frage auf, ob man mit einer Photovoltaikanlage im Winter (in sinnvollem Ausmaß) Strom für die Wärmepumpe bereitstellen kann. Wir befragen daher wieder die Datenkrake!

Seit der ersten Optimierung des täglichen Warmwasserprogrammes hinsichtlich Photovoltaikstrom sind nun einige Monate vergangen: Das tägliche Maximum hat sich im Winter in den Vormittag verschoben (Winterzeit!) und wurde natürlich geringer. Allerdings liegt die PV-Leistung auch um die Wintersonnenwende bei Sonnenschein immer noch über der 2kW-Grenze:

PV-Leistung über Tageszeit, Dezember versus Mai

AC-Output-Leistung des PV-Generators(10 Module SO, 8 Module SW)  am Rekordtag mit der höchsten bisher gemessenen Tagesausbeute (32,9kWh) – im Vergleich zu dem ’schönsten‘ Tag in der Nähe des 21. Dezember. 2kW ist die Leistung, die die Wärmepumpe für die Warmwasserbereitung benötigt. Die Dezemberdaten sind nach der Umstellung auf Winterzeit um eine Stunde ‚verschoben‘.

Für die Raumheizung können damit im Winter theoretisch noch die Zeiten unmittelbar vor und nach der mittäglichen ‚Warmwasser-Stunde‘ genutzt werden – wenn das Zentralgestirn sich denn auch zeigen würde!

In den folgenden Grafiken wird die tägliche und monatliche ‚Bilanz der elektrischen Energie‘ auf drei Arten dargestellt:

  1. Der Stromverbrauch der Siedlerhütte als Summe von direkt verbrauchtem PV-Strom und dem vom Netz bezogenen.
  2. Der erzeugte PV-Strom als Summe des direkt verbrauchten und des ins Netz eingespeisten Stroms.
  3. Der interne Stromverbrauch – also die Summe in (1) – aber dieses Mal als Summe der Energie für den Kompressor der Wärmepumpe und dem restlichen Haushaltsstrom inkl. Energie für Steuerung und Hilfspumpen.

Zum ersten Mal werden damit die Daten aus dem UVR1611-CMI-Logging, dem PV-Wechselrichter (Fronius Symo) und dem Smart Meter EM210 für den Eigenverbrauch friedlich vereint präsentiert.

Monatlicher Überblick, seit Start des Betriebes am 6. Mai 2015:

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im jahr 2015, seit Inbetriebnahme Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Mai-Dez 2015

Mit Beginn der Heizsaison steigt ’schlagartig‘ der Eigenverbrauchsanteil (Direktverbrauch / Erzeugung), dafür fällt die Autarkiequote (Direkverbrauch / gesamter Verbrauch).

PV: Autarkiequote versus Eigenverbrauchsquote, Mai-Dez 2015

Sommer

Die Tagesbilanzen im Juli zeigen, dass es relativ einfach ist, im Sommer den Strombedarf der Wärmepumpe (für die Warmwasserbereitung) abzudecken. Der ist nämlich deutlich geringer als die sonstige Grundlast des Hauses.

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im Januar 2016

Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Juli 2015

Winter

Im Dezember ist der tägliche Verbrauch dagegen deutlich höher als die gesamte tägliche Erzeugung, wofür die unersättliche Wärmepumpe verantwortlich ist. Der sonstige Strom ist im Winter ebenfalls leicht erhöht – durch mehr Licht und die Heizkreispumpen – was aber im Vergleich zum Kompressorstrom wenig ins Gewicht fällt.

Die Siedlerhütte hat einen Energiejahresbedarf inklusive Warmwasser von ca. 20.000kWh; der tägliche Heizenergiebedarf an einem sehr kalten Tag sind ca. 130kWh – das bedeutet ca. 33kWh WP-Strom bei einer Arbeitszahl von 4. Im milden Dezember 2015 wurden meist nicht einmal 25kWh inklusive Warmwasser benötigt:

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im Dezember 2015

Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Dezember 2015

Im Januar dagegen zeigt dann ein eher grimmiger Pannonischer Winter sein unfreundliches Gesicht: In den ersten Tagen waren die mittleren Außentemperaturen deutlich unter Null. Leider konnten die Siedler aber mangels Sonnenschein auch die bei Kälte höhere Effizienz ihres PV-Generators nicht ausnutzen – damit blieb der Solarertrag jämmerlich:

PV: Verbrauch, Erzeugung und Netzbezug im Januar 2016 Stromverbrauch: Haushaltsstrom und Kompressor der Wärmepumpe, Januar2015

Zusammenfassung

Man erkennt aus den Tagesbilanzen, dass im Sommer wie im Winter maximal ca. 10kWh PV-Strom pro Tag direkt verbraucht werden können (z.B. 5.7. im Vergleich zu 31.12.). Der wesentlich höhere Verbrauch an Heizstrom im Winter kann den maximalen Direktverbrauch damit nicht wesentlich erhöhen.

Die typische ‚Büro-Tagesgrundlast‘ in der Siedlerhütte sind ca. 500W. An einem langen (sonnigen) Sommertag können bis zu 6 kWh PV-Strom durch die Tagesdauerverbraucher genutzt werden. Die Wärmepumpe benötigt während der Mittagszeit weitere 1-2kWh (‚Warmwasser-Peak‘). Weitere Lastspitzen diverser Elektrogeräte wie Wasserkocher und Herd ergänzen die Gesamtsumme zu ca. 10kWh.

An einem kurzen (sonnigen) Wintertag kann der Bürobetrieb nur 3-4kWh verbrauchen. Zu Mittag kann die maximale PV-Leistung die Grundlast und den daraufgesetzten ‚Warmwasser-Peak‘ der Wärmepumpe gerade abdecken. Die Wärmepumpe liefert nun weitere Lastspitzen über den Tag verteilt – nur können diese nur teilweise durch PV Strom abgedeckt werden, genauso wie der Bedarf von Herd, Wasserkocher & Co.

Die detaillierte Datenauswertung zeigt anschaulich, was die Siedler intuitiv schon vermutet hatten:

  1. Bei guten Bedingungen lag an 7 sonnigen Tagen im Dezember 2015 die PV-Ernte zwischen 10 und maximal 13,5 kWh pro Tag. Der Tagesdurchschnitt kam in diesem Monat über bescheidene 5,3 kWh nicht hinaus.
  2. Bei einem täglichen Energiebedarf der Siedlerhütte von bis zu 45 kWh (ca. 10kWh Grundlast und 35kWh für die Wärmepumpe) werden zwar fast 80% des produzierten PV-Stromes direkt selbst verbraucht, angesichts der Grundlast ist der Beitrag für die Wärmepumpe dabei aber eher gering.
  3. Trotz Wärmepumpe können 20% der PV-Ernte nicht direkt genutzt werden. Das entspricht im Dezember 2015 ca. 35 kWh, also etwa dem Wärmepumpenstrombedarf von 1 Tag.
  4. Wenn man annimmt, dass der im Dezember 2015 direkt verbrauchte PV-Strom ausschließlich für die Wärmepumpe verwendet worden wäre, hätte man damit ca. 21% des Bedarfes decken können.

Siedler-Sonnenenergie: Zwischenstand

Einige Monate sind ins Land gegangen, seitdem die Siedler ihr Solarkraftwerk in Betrieb genommen hatten, ihre Zählerlandschaft erweitert und die Messdaten in ihre persönlichen Datenkrake integriert.

Wie sehen ‚die Zahlen‘ aus?

Besondere Tage und Effekte

Der Mai begann vielversprechend: Der absolute tägliche High Score seit der Inbetriebnahme wurde bereits am 11. Mai erzielt. Dagegen war die geringste gemessene Ausbeute an einem verregneten Septembertag eher jämmerlich:

PV: Tage mit max. und min. Ausbeute, Mai-Sept 2015

Der beste Tag: 11.Mai mit einer Ausbeute von fast 33 kWh. Der schlechteste Tag: 25.September bis nicht einmal 1 kWh. AC = Wechselspannung, Output-Leistung. DC = Gleichspannungs-Leistung der beiden Strings – 10 Module Richtung SO, 8 Module Richtung SW, 4,77 kWp insgesamt.

Die höchsten Leistungsspitzen wurden an sonnigen, aber nicht zu heißen, Tagen mit durchziehenden Quellwolken beobachtet – im Datenlogging (Intervall 5 Minuten) finden sich an drei Tagen einige wenige Spitzen mit 4,3 kW:

PV: AC-Leistung 2015-06-21

Typische Leistungsspitzen nahe an der Nennleistung des Wechselrichters (4,5 kW), abwechselnd mit Einbrüchen beim Durchzug von Wolken (Datenlogging Fronius Symo).

Noch weitere Details – und das ‚dramatische Ausmaß‘ dieser Spitzen – wird deutlich, wenn das Logging-Intervall auf 1-2 Sekunden erniedrigt wird:

PV: Leistung, Logging-Intervall 1-2 Sekunden

Leistung beim Durchzug von Wolken. Die Daten wurden einige Stunden lang mit einem Script direkt von der Website des Wechselrichters abgegriffen.

Die besonders hohe Leistung nach dem Durchzug von Wolken wird durch zwei Effekte verursacht:

  • Die ‚Fokussierung‘ von Strahlung (Reflexion oder Brechung) am Rand der Wolken – damit gelangt auf das ‚Loch‘ zwischen den Wolken mehr Strahlung (Details dazu siehe z.B. hier)
  • die zwischenzeitliche Abkühlung der Module, die zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades führt.

Ohne Temperatursensor in der Nähe der Module lässt sich nicht sagen, welcher Effekt überwiegt. Generell können die Siedler aber den negativen Effekt sehr hoher Temperaturen qualitativ nachweisen:

Als Referenzwert dient die gemessene Tagessumme der Globalstrahlung auf eine senkrechte nach SO ausgerichtete Fläche. Wir suchen zwei fast perfekte Tage mit gleicher gemessener Referenzstrahlung, mit wenigen Tagen dazwischen (daher geringem Unterschied im Sonnenstand) und sehr unterschiedlichen Temperaturen. Am Tag mit der höheren Lufttemperatur ist die Energieausbeute deutlich geringer:

PV: Vergleich von PV-Ausbeute, Globalstrahlung und Lufttemperaturen.

Vergleich der täglichen PV-Energie-Ernte mit der Globalstrahlung pro m2 auf eine senkrechte nach SO ausgerichtete Fläche und der mittleren und maximalen Lufttemperatur. Mit grün gepunkteten Linien markiert: 1.August und 12.August mit gleichen Globalstrahlungswerten, aber sehr unterschiedlichen Temperaturen und PV-Ernten.

Am 1. August war der Ertrag trotz einigen Wölkchen höher als am 12. August, dem Rekordhitzetag dieses pannonischen Sommers:

PV: Vergleich heißer und kühlerer Tag im August.

An diesen beiden Tage wurde am Kollektor die gleiche Globalstrahlungssumme gemessen. Die Unterschiede in der PV-Leistung können in erster Linie durch die sehr unterschiedlichen Lufttemperaturen erklärt werden. (Logging Symo-Wechselrichter, kombiniert mit Daten UVR1611 / CMI).

Statistik

Zur Beurteilung wie gut die Anlage zum Eigenverbrauch ‚passt‘ kann man den direkt in der Siedlerhütte verbrauchten PV-Strom entweder mit dem eigenen Gesamtverbrauch vergleichen oder der gesamten täglichen PV-Ausbeute:

PV: Direktverbrauch, Netzbezug, Netzeinspeisung monatlich.

Monatsübersichten. Der Mai ist nicht vollständig, da die Anlage mit Zähler erst am 5.5. in Betrieb genommen wurde. Eigenverbrauchsdaten wurden bis Mitte Juni täglich manuell vom ’smarten‘ Zähler des Netzbetreibers abgelesen (Siemens AMIS TD-3511 und ab dann aus dem Logging des eigenen, zusätzlichen (wirklich) smarten Zählers ermittelt (B-Control EM210, Intervall 15 Minuten).

In der Sprache der PV-Kennzahlen: Die Siedler konnten Juni-August 60% ihres Bedarfs ‚direkt von der Sonne‘ decken (Autarkiequote) bei einer Eigenverbrauchsquote von ca. 25%; im September sinkt die Autarkiequote und steigt der Eigenverbrauch:

PV: Autarkiequote vs. Eigenverbrauchsquote

Autarkiequote: PV-Direktbezug zu Siedlerhüttenverbrauch. Eigenverbrauchsquote: PV-Direktbezug zu PV-Ernte.

Dieses Bild wird sich in der Heizsaison schlagartig ändern. Am ‚jämmerlichsten‘ Tag, dem 25. Sept., konnte z.B. eine Eigenverbrauchsquote von 100% erreicht werden, da die Solarausbeute gering war und sich der Herzschlag von LEO_2 an diesem Tag mit dem ersten Heiz-Lebenszeichen bemerkbar gemacht hatte:

PV: September 2015, tägliche Energiebilanz

Wie man aus dieser Darstellung erahnen kann, bieten die Energieverbrauchsdaten auch einen Fingerabdruck des nicht allzu aufsehenerregenden Lebens der Siedler. ‚Aus Sicherheitsgründen‘ werden diese Messdaten daher immer erst nachträglich veröffentlicht. (Na ja, im Voraus wäre es ohne Zeitmaschine ohnehin nicht möglich…)

Im Juli beispielsweise konnten die Siedler während einer dreitägigen Forschungsreise ihrem minimalen täglichen Stromverbrauch ermitteln:

PV: Juli 2015, tägliche Energiebilanz

Die Siedlerhütte hatte tatsächlich täglich 4 kWh benötigt, um sich mit sich selbst zu beschäftigen. Die genaue Analyse und Reduktion dieser Grundlast ist Thema eines neuen Forschungsprojektes und zukünftiger Geschichten.

Sonne und Wölkchen (3)

Die Siedler hatten dem Naturschauspiel erwartungsvoll entgegen geblickt. Erleichtert hatten Sie einer Postille des Pannonischen Netzbetreibers entnehmen können, dass sich jener „umfassend auf die Sonnenfinsternis am 20. März vorbereitet hatte und gut gerüstet war“. Es bestand

„…. keine unmittelbare Bedrohung für die Versorgungssicherheit in Österreich…“

Was lag also näher, als wie angekündigt selbst am nächsten Anschlag auf die Netzstabilität mitzuarbeiten?

Geheimnisvolle dunkle Energieschildee (?). Zeitpunkt: Vor Sonnenaufgang am Tag der Sonnenfinsternis.

Geheimnisvolle dunkle Energieschilde (?). Zeitpunkt: Vor Sonnenaufgang am Tag der Sonnenfinsternis.

Gerade am Tag der Sonnenfinsternis sollten die Photovoltaik-Paneele montiert werden. Aber bereits zum Beginn der Arbeiten wurden die Siedler vor eine unerwartete Herausforderung gestellt. Die Architektur der Siedlerhütte mit ihrem ortsunüblichen Kommandodeck (Obergeschoß mit hohem Mansardendach) sowie die geringfüg zu kurz geratene Aufstiegshilfe erforderten Improvisationstalent:

PV Installation Range Extender

Um die Patentierung des Biomasse-basierten, modularen ‚PV Installation Range Extender‘ nicht zu gefährden, können wir nicht alle Details preisgeben.

Bestens vorbereitet durch das mehrfache Studium aller Filme der Bourne-Serie wussten die Siedler von Geheimprogrammen zur genetischen Manipulation und heuerten einen Spezialtrupp an. Nur die Spiderman-artigen bionischen (Hand-)Schuhe machten die Montage auf dem schmalen Dach der Siedler möglich.

Vor Sonnenuntergang

Arbeiten am südwestseitigen Dach – kurz vor Sonnenuntergang.

Da das Foto-Equipment der Siedler technologisch weniger ausgereift war als die Kamera-Augen-Implantate der Spezialagenten, konnte der Abschluss der Montagearbeiten bei völliger Dunkelheit leider nicht dokumentiert werden. Wie dieses Foto zeigt, ist es außerdem gar nicht einfach, die neuen Energieschilde aus der Perspektive des unvoreingenommen Passanten auszumachen.

Einzig vom Chefsessel des Chefingenieurs aus können die neuen Module in Zukunft bei der Stromernte bewundert werden:

PV-Module, südostseitige Dachfläche

PV-Module auf der südost-seitigen Dachfläche. In dezentem schwarz, passend zur Farbe des Kollektors, ganz rechts im Hintergrund sichtbar.

Die Siedler freuen sich, die Energie der Sonne nun in Zukunft auf drei Arten ernten zu können. Die eigenwillige Dachform hatte sich letzendlich als überaus vorteilhaft herausgestellt!

  • Die effektivsten Solarkollektoren mit steilem Anstellwinkel sind optimal für die direkte Strahlungsernte bei tiefstehender Wintersonne.
  • Die Photovoltaik-Module auf der oberen Dachfläche mit einem optimalen  Neigungswinkel von 30° ernten die elektrische Energie für die Wärmepumpe.
  • Der Kollektor nimmt neben der Sonnenstrahlung auch bei niedrigen Temperaturen und in der Nacht Energie durch Konvektion aus der Luft aus und erntet damit die Umweltenergie für die Wärmepumpe.

Fortsetzung folgt…

Sonne und Wölkchen (2)

Es wird Frühling, zumindest hier in Pannonien.

Vom Eise befreit sind Strom und Bäche...

Vom Eise befreit sind Strom und Bäche…

Üblicherweise ist das die Jahreszeit, in der die Anschaffung kostenintensiverer technischer Spielzeuge getätigt wird. Also wird es Zeit für die Siedler, beim Management des Projektes mit dem Codenamen ‚Sonne und Wölkchen‚ einen Zahn zuzulegen.

Der kurze Winter hatte genug Zeit geboten, sich nochmals mit den Anforderungen an die geplante Photovoltaikanlage auseinanderzusetzen, mit tatsächlich schon verfügbaren Produkten und solchen, die immer für [heute+x] Monate in der Zukunft angekündigt werden. Motiviert durch die Fragen Amerikanischer Siedlerfreunde, musste sich das Elkement den nüchternen Zahlen stellen und eine Risikoanalyse durchführen.

Fürchten wir uns vor den Smart-Grid-Hackern oder vor einem Stromausfall, der statistisch gesehen nicht einmal Stunde pro Jahr dauert? Rechtfertigt das diese Anforderung?

“ … Die Ernüchterung darüber, dass man zwar einen Solarstrom-Generator besitzt, aber bei Netzausfall dann trotzdem keine elektrische Energie zur Verfügung hat, soll den Siedlern erspart bleiben … „

Dank Bullerjan sagen die Siedler dazu heute, ‚eher nicht‘, vor allem unter diesem Gesichtspunkt:

“ … Der Chefingenieur würde sich freuen, wenn man dafür keinen Schaltschrank braucht, der Scotty‘s Maschinenraum in den Schatten stellt … „

Denn die genaue, noch nicht standardisierte Ausführung der Notstromversorgung drohte zur ‚Gasfabrik‘ zu werden und konnte vorab nicht auf dem obesessiv-detaillierten Planungsniveau der Siedler geklärt werden.

Bundesarchiv Bild 183-R67359, Mineralölwerk Lützkendorf, Raffinerie

Als ‚Gasfabrik‘ bezeichnen die Siedler überkomplizierte und schwer durchschaubare Konstruktionen …

 Zusätzlich wollten die Siedler ja:

„… Die verwinkelte Dachlandschaft der Siedlerhütte soll möglichst optimal zur Energiegewinnung genutzt werden …“

Das bedeutet die Installation zweier Strings von PV-Modulen, je einem pro unterschiedlich ausgerichteter Dachfläche. Der geplante PV-Wechselrichter mit Batteriesteuerung und Notstromoption hätte jedoch nur über einen MPP-Eingang verfügt. Damit wären folgende technische Kompromisse nötig:

  1. Gleiche Modulanzahl in beiden Strings und damit unästhetischeres Verlegeschema auf mindestens einer der beiden Dachflächen. Das schmerzt natürlich, wenn man ein Gesamtkunstwerk schaffen will und extra zum LEO_2-Kollektor passende schwarze Module wählt.
  2. Pro Dachfläche / String ist die Modulanzahl vergleichsweise gering und damit auch die MPP-Spannung (Maximum Power Point), die Spannung zumoptimalenBetriebspunkt. Der dazu passende Wechselrichter scheint noch nicht geboren zu sein:
    • Passt die Output-Leistung des Wechselrichters, liegen leider die MPP-Spannungen der Dächer außerhalb des nutzbaren Bereiches des MPP-Trackers.
    • Passt bei einem ‚kleineren‘ Wechselrichter die MPP-Spannung, müsste man auf die Spitzen der Output-Leistung verzichten.
  3. Bullerjan’s Rauchfang kann in den Morgenstunden für eine leichte Verschattung auf den Modulen eines Strings sorgen, was beim Betrieb von zwei Strings an einem MPP-Eingang nicht empfohlen wird.

Und da die Siedler ja partout lokalen Zugriff auf ihre Logging-Daten haben wollen, reduziert sich die Auswahl möglicher Wechselrichter sehr schnell auf eine sehr überschaubare Anzahl.

Und das alles, um den Forscher- und Basteldrang zu stillen und mit einer Batterie spielen zu können? Und zu hoffen, dass endlich einmal das Netz ausfällt ‚zum Testen‘? Und vor allem: Mit einer mindestens doppelt so teuren Lösung und 100kg zukünftigem Sondermüll im Haus?

Aber nach einigem Tüfteln haben die Siedler – wie in ihren Wärmepumpenprojekten – einen Stufenplan:

  • Erst einmal mit der Basislösung den Eigenverbrauch beobachten und optimieren
  • Platz für eine spätere ‚Speicherlösung‘ vorsehen. Natürlich hoffen wir, dass durch den Markteintritt hochinnovativer Firmen die Batterien billiger werden – und kleiner.
  • Standardisierung der Notstromlösung und der damit verbundenen Netztrennschalter abwarten.
  • Da Wechselrichter bekanntermaßen ja eine beschränkte Lebensdauer haben, könnte vielleicht mit dem Tausch desselben in einigen Jahren das ursprüngliche Konzept der Siedler Wirklichkeit werden…
Sonnenaufgang

Willkommen Morgensonne, bald werden wir Deine Energie ernten!

Fortsetzung folgt…

Sonne und Wölkchen

Um dem Image als Rastlose Siedler gerecht zu werden, sind eben diese ständig auf der Suche nach neuen Herausforderungen.

Als Inspiration kam das Blog des Solarzwergs gerade recht: Ein innovativer urbaner Siedler im einsamen Kampf gegen gnadenlose Bürokraten. Das wollten die Pannonischen Siedler auch.

Leider wurden sie bis jetzt enttäuscht, vielleicht auch weil sie sich für die Errichtung eines Solargiganten (vulgo: 5kWp-Photovoltaikanlage) interessieren: Die für die Genehmigung einer netzparallelen Erzeugungsanlage bzw. eines geringfügigen Bauvorhabens zuständigen Amtsstuben erweisen sich überraschenderweise als sehr kundenorientiert.

Nur ein kleines Wölkchen des Zweifels zieht auf – auch Cloud genannt: Die Siedler sind ja bekanntermaßen Logging-Freaks und haben gerne volle Kontrolle über ihre Datenkrake. Eine Recherche verschiedener Smart Energy Management Solutions zeigt, dass das nicht alle Hersteller von Photovoltaik-Wechselrichtern so sehen.

In einschlägigen subversiven Kreisen (vulgo: PV-Freak-Foren) vernimmt man so manche Horrorgeschichte. Batterien wurden durch ein Remote-Firmwareupdate (…. hier gehen uns die Metaphern aus…) lahmgelegt und der dunkle Herrscher über das so genannte Portal musste wochenlang bekniet werden, die zuletzt funktionierende Firmware wieder einzuspielen.

Das 'Portal' ...

Mit gesundem Misstrauen hält Irgendwer Respektabstand zu diesem Portal …

Skeptisch stimmt die Siedler auch, dass das allwissende Portal ihre kompletten Messdaten kennen soll. Das El(k)ement kann sich nur mühsam zurückhalten, die propagierten Lösungen zu testen die irgendwas mit einer Himbeere zu tun haben müssen: Fieserweise könnte man ja versuchen, die für das dunkle Portal bestimmten Daten abzufangen…

Natürlich sind die Siedler verwöhnt von ihren vorhandenen Logging-Spielzeugen und der als selbstverständlich vorausgesetzten Funktion, uneingeschränkt auf die eigenen Daten zuzugreifen, die primär auf einem lokalen Datenträger abgespeichert werden.

Daneben sollten durch den Solargiganten auch folgende Anforderungen erfüllt werden:

  • Die verwinkelte Dachlandschaft der Siedlerhütte soll möglichst optimal zur Energiegewinnung genutzt werden.
  • Die Ernüchterung darüber, dass man zwar einen Solarstrom-Generator besitzt, aber bei Netzausfall dann trotzdem keine elektrische Energie zur Verfügung hat, soll den Siedlern erspart bleiben. Der Chefingenieur würde sich freuen, wenn man dafür keinen Schaltschrank braucht, der Scotty’s Maschinenraum in den Schatten stellt.
  • Trotz hoher Technikaffinität und der Freude über viele Kästchen mit Kabelanschlüssen und bunten Lichtern soll die Anzahl eben jener minimiert werden. Die Siedler hätten ansonsten einen knallgelben Inselwechselrichter (mit SD-Karte zur lokalen Datenablage!) und seinen roten Freund, den Netzwechselrichter, schon fast ins Herz geschlossen gehabt.
  • Auch die Ästhetik darf nicht zu kurz kommen und die Photovoltaik-Module sollen in dezentem Schwarz auch zum Kollektor passen.

Würde nicht konkrete Hoffnung bestehen, dass die Sonne dieses Wölkchen des Zweifels durchbrechen wird, würde es dieses Posting wahrscheinlich nicht geben.

Platz für ein unsichtbares Solarkraftwerk

Selbst wenn es hier ein Solarkraftwerk geben sollte – es wird anderen Siedlern verborgen bleiben.

Fortsetzung folgt…

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 …