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Projekt:

Solare Prozesswärme Hofmühlbrauerei Eichstätt


Auswertung des Messjahres 2010

Im Dezember 2009 wurde mit der Raumheizung der bis dato vorerst letzte Verbrau-cher in die Ringleitung der Solaranlage eingebunden. Auf Grund geringer Einstrah-lung konnten vom Jahresbeginn 2010 bis Ende Februar nur niedrige Kollektorfeld-rücklauftemperaturen erzielt werden, eine Nutzung der durch die Solaranlage bereitgestellten Energie in den angeschlossenen Prozessen war in diesem Zeitraum nicht möglich. Um den Deckungsanteil der Solarenergie an der Raumheizung zu erhöhen, wird die benötigte Vorlauftemperatur am Verbraucher von 60°C auf 50°C abgesenkt, eine solare Unterstützung wird somit ab Ende Februar möglich. Mit steigenden Temperaturen im Speicher können im März die Vorwärmung des Brau- und Brauchwassers bzw. ab April auch die Flaschenwaschmaschine solar bedient werden. Über das Frühjahr steigt der Anteil solar bereitgestellter Energie der Verbraucher und beträgt im Juli jeweils etwa ein Drittel der benötigten Gesamtenergie für Flaschenwaschmaschine und Brau- bzw. Brauchwasservorwärmung. Für die Raumheizung besteht in den Sommermonaten kein Wärmebedarf. Im Herbst können die Verbraucher mit einem hohen Bedarfstemperaturniveau auf Grund sinkender Einstrahlung und Kollektorrücklauf- bzw. Speichertemperaturen nicht mehr solar bedient werden, sodass im November nur noch die Raumheizung unterstützt wird. Im Dezember kann von der Solaranlage keine Energie mehr für die angeschlossenen Verbraucher bereitgestellt werden, die Anlage läuft im Frostschutzbetrieb.


Sankeydiagramm für das Jahr 2010; Energiemengen in [kWh]
Angaben für Frostzschutz in Klammern


HI Gesamtenergie Solarstrahlung auf Kollektorfeld
Q_KT Gesamtenergie Kollektorkreis
Q_SP Energie Speicherbeladung
Q_SE Energie Speicherentladung
Q_FWM Energie Verbraucher Flaschenwaschmaschine
Q_ABW Energie Verbraucher Brauwassererwärmung
Q_RHT Energie Verbraucher Raumheizung

Winterbetrieb (Januar 2010)

Der Januar 2010 war am Standort Eichstätt ein vergleichsweise einstrahlungsarmer Monat, die Einstrahlung betrug nur etwa 50 % der Einstrahlung des Testreferenzjahres. Eine Nutzung der durch die Solaranlage bereitgestellten Energie im Brauprozess ist durch die niedrigen Feldrücklauftemperaturen nicht möglich. Aufgrund der niedrigen Außentemperaturen wird das Kollektorfeld zum Frostschutz nahezu permanent mit Wasser aus den Speichern durchströmt und die Temperaturen in den Speicher sinken im Verlauf des Monats unter 15 °C. Es ergibt sich eine negative Speicher- bzw. Kollektorbilanz. Ein konventionelles Nachheizen der Speicher über den Wärmeübertrager der Brauwasservorwärmung war im Januar nicht nötig. Die eingesetzte Menge Elektroenergie beträgt dabei 916kWh.
Nachfolgende Abbildung stellt die Einstrahlung auf die Kollektorfläche, den Kollektorertrag und die im Prozess genutzten Energiemengen im Januar 2010 dar.


Diagramm Januar 2010; Energiemengen in [kWh]

Betrieb in der Übergangszeit (März 2010)

Aufgrund der verringerten Einstrahlung auf die Kollektorfläche werden in der Übergangszeit nur noch selten Feldrücklauftemperaturen größer 100 °C erreicht. Dadurch sinkt das Temperaturniveau im oberen Speicherbereich unter die Anforderungen der Flaschenwaschmaschine, dieser Verbraucher kann nicht mehr solar bedient werden. Eine Speicherentladung zur Verbraucherseite erfolgt lediglich noch zur Raumheizung und zur Brauwasservorwärmung mit geringerer benötigter Vorlauftemperatur. Gleichzeitig tritt der Betriebszustand Frostschutz auf. Die aus dem Speicher zum Kollektorfeld entladene Energiemenge setzt sich aus Energie für die Feldvorwärmung und den Frostschutz zusammen.


Diagramm März 2010; Energiemengen in [kWh]

Sommerbetrieb (Juli 2010)

Der Juni 2010 ist am Standort Eichstätt als repräsentativer Monat für den Sommerbetrieb einzuschätzen. Aus der Energiebilanz wird ersichtlich, dass etwa 40% der eingestrahlten Energie am Kollektor in thermische Energie umgewandelt wurden. Über den Monat werden die Speicher mit einer Energiemenge von etwa 52,7 MWh beladen. Die über den Monat gemittelte Temperatur im oberen Speicherbereich liegt bei etwa 105 °C, sodass die angeschlossenen Verbraucher Flaschenwaschmaschine und Brauchwasservorwärmung solar bedient werden können.


Diagramm Juli 2010; Energiemengen in [kWh]

Bei der Angabe eines Wirkungsgrades für ein gesamtes Kollektorfeld ist davon auszugehen, dass dieser Wirkungsgrad grundsätzlich unter dem Wirkungsgrad des Einzelkollektors aus einem standardisierten Kollektortest unter Normbedingungen liegen wird. Erfahrungen zeigen, dass sich dies im Bereich von 5 bis 10 Prozentpunkten einordnet. Die über einen Vergleichszeitraum Ende Juli 2009 berechneten Feldwirkungsgrade der einzelnen Teilfelder liegen zwischen 3 und 8 Prozentpunkte unter dem theoretischen Wirkungsgrad des Einzelkollektors unter Normbedingungen. Aufgrund dieser geringen Abweichung kann auf der augenblicklich vorliegenden Datenbasis von einem guten Betrieb des Kollektorfeldes ausgegangen werden.





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