Innovationspreis - BOA - Baden-Württembergisches Online-Archiv

Ausgangslage
Bisher werden Solaranlagen üblicherweise mit einem
Wasser-Glykol-Gemisch als frostsicherem Wärmeträger
betrieben. Damit das Frostschutzmittel sich nicht
mit dem Brauchwasser oder dem Heizungswasser
mischen kann, muss der Solarkreis ein in sich
geschlossener Kreis sein. Um die solare Wärme in
den Speicher zu überführen, braucht man also entweder
einen speziellen Solarspeicher mit zusätzlichem
internen Wärmetauscher oder einen externen Wärmetauscher,
was aber aufwändig ist und weniger effizient.
Auch wenn es den Solarkreis nicht verlässt, muss das
ziemlich teure Frostschutzmittel öfters ausgetauscht
werden: Moderne Hochleistungskollektoren erreichen
sehr hohe Temperaturen im Stillstand, welche
den Bereich der Temperaturbeständigkeit der Wasser-Glykol-Mischung
überschreiten und ihr langfristig
schaden können. Deshalb wurde immer wieder versucht,
einfaches Wasser als Wärmeträger zu verwenden,
hier in Deutschland z. B. mit den Drain-Back-
Systemen, bei denen sich der Kollektor bei Pumpenstillstand
entleert. Bisher gelang es aber wegen verschiedener
bauartbedingter Probleme nicht, mit derartigen
Systemen nennenswerte Verkaufszahlen zu
erreichen.
Übliche Solarsysteme speisen unten in den Speicher
ein, d. h. es muss erst das gesamte Speichervolumen
erwärmt werden, bevor Solarwärme zum Zapfen zur
Verfügung steht. Wird vorher gezapft, dann springt
evtl. der Kessel zum Nachheizen an, obwohl die
Sonne scheint und der Kollektor arbeitet.
Die Innovation
Das AquaSystem hebt sich hauptsächlich durch die
folgenden drei Neuerungen vom Stand der Technik
ab:
1. Der Kollektor arbeitet nicht in einem eigenen, geschlossenen
Solarkreis (2-Kreis-System), sondern
wird parallel zum Kessel angeschlossen (1-Kreis-
System). Der Solarvorlauf und der Kesselvorlauf
werden dabei kurz vor dem Speicher zusammengeführt
und am Speicher-Austritt trennen sich die
Wege wieder (siehe Abbildung der Hydraulik). So
wird der vorhandene Nachheiz-Wärmetauscher des
Speichers mitbenutzt und jeder Speicher ist geeignet
zum Anschluss eines Kollektors, einen gewissen
Mindestinhalt von ca. 120 l vorausgesetzt. Diese
Vereinfachung der Hydraulik erlaubt die kostengünstige
und platzsparende Nachrüstung einer Solaranlage
an eine bestehende Heizungsanlage und
eröffnet ganz neue Marktsegmente. Außerdem
wird so eine einfache solare Heizungsanbindung
möglich, die ohne Pufferspeicher auskommt.
2. Man braucht kein Frostschutzmittel mehr, d. h. der
Kunde spart Geld für das Mittel selbst und für die
regelmäßige Kontrolle und Wartung.
3. Moderne Vakuum-Röhrenkollektoren sind ther-
misch extrem gut gegen die Umgebung isoliert.
Beispielsweise liegt der Wärmeverlust beim Paradigma
CPC-Kollektor um den Faktor 4 - 6 niedriger
als der von herkömmlichen Flachkollektoren.
Dadurch ist es möglich, den Kollektor bei höherer
Temperatur als üblich arbeiten zu lassen, ohne große
Einbußen am Kollektor-Wirkungsgrad hinnehmen
zu müssen.
Der System-Wirkungsgrad kann aber gesteigert werden,
indem das auf Brauchwasser-Solltemperatur
erhitzte Wasser gleich oben in den Speicher eingebracht
wird. So steht es kurz nach Einstrahlungsbeginn
zum Zapfen zur Verfügung und das Nachheizen
durch den Kessel wird unnötig.
Mit Wasser als Wärmeträger kann man also den CPC-
Kollektor als Zusatzkessel parallel zum normalen
Kessel betreiben.
Die Grundlage für diese wesentlichen Verbesserungen
am Solarsystem ist natürlich die Frostsicherheit
der Anlage auch ohne Frostschutzmittel. Diese wird
garantiert durch den in detaillierten Simulationsstudien
entwickelten intelligenten Frostschutz-Algorithmus.
Der Algorithmus erkennt kritische Betriebssituationen
wie schnelles Abkühlen nach sonnigen
Wintertagen allein aus dem Temperatursignal des
Kollektorfühlers und reagiert entsprechend vorausschauend
durch Anpassen der Pumpen-Taktrate. So
werden alle außenliegenden Anlagenteile trotz verschiedener
Auskühlgeschwindigkeiten immer frostfrei
gehalten. Dabei wird wenig Energie verbraucht,
da der Kollektoraustritt nur auf ca. 5 °C gehalten
wird und dafür relativ kühles Wasser aus dem unteren
Speicherbereich verwendet wird.
Das Unternehmen
1989 wurde die Firma Paradigma Energie- und
Umwelttechnik GmbH & Co. KG gegründet. Hauptgesellschafter
ist Alfred T. Ritter. Paradigma ist
Produktentwickler, Vermarkter und Ideenschmiede
für ökologische Heizsysteme. Ob Solarwärme-, Holzpellets-
oder Gasbrennwert-Systeme, die Unternehmensphilosophie
basiert auf optimaler Nutzung
erneuerbarer Energien bei maximaler Schadstoff-
Reduktion und höchstem Komfort. Der Systemgedanke
steht bei Paradigma an erster Stelle. Alle
Komponenten lassen sich flexibel miteinander kombinieren.
Das Unternehmen ist heute einer der Marktführer in
den Bereichen Vakuumröhrenkollektoren und Holzpellets-Kessel
in Deutschland.
Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg
37