Solarthermie-2000 – Teilprogramm 2 - Solar - so heizt man heute

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in die höchste Pumpenstufe (1) lässt die Förderhöhe zwar auf etwa 10,5 m ansteigen, der
Durchfluss erhöht sich aber nur unwesentlich (Punkt c in Abb. 6.12). Damit wird das Ziel,
den Auslegungsvolumenstrom zu erreichen, verfehlt.
Die Pumpe läuft zudem in einem Bereich mit schlechtem Wirkungsgrad bei unnötig hohem
Energieeinsatz. Erwünscht ist der Betrieb einer Pumpe etwa im mittleren Drittel der Pumpenkennlinie
(in diesem Fall bei etwa 4 bis 7 m 3 /h in der höchsten Stufe), da hier der Wirkungsgrad
der Pumpe am besten ist. (In Abb. 6.12 ist der rechte Bereich der Pumpenkennlinie
für die Stufe 1 (bis etwa 11 m 3 /h) abgeschnitten.) Der optimale Wirkungsgrad (Förderleistung/el.
Wirkleistung) üblicher Heizungspumpen liegt bei der höchsten Pumpenstufe in
etwa der Mitte der Kennlinie. Er beträgt dort ungefähr 25-35 % je nach Pumpe in dem hier
betrachteten Leistungsbereich (ca. 200 - 500 W el ). Der Wirkungsgrad sinkt zu den Rändern
der Kennlinie hin stark bis auf etwa 10 % ab. Er sinkt auch, wenn die Pumpe in eine schwächere
Stufe geschaltet wird. Im hier betrachteten Fall dürfte die Pumpe mit einem Wirkungsgrad
von 10 bis maximal 15 % arbeiten. Wir halten einen solchen Wert für nicht vertretbar.
Anstrengungen zur prinzipiellen Verbesserung des Wirkungsgrades von Pumpen
sind daher dringend notwendig. Zusätzlich wäre zu wünschen, dass Pumpenhersteller auch
bereit sind, spezielle Pumpen für die Kollektorkreise von thermischen Solaranlagen zu entwickeln,
die bei den dort vorliegenden (und beispielhaft oben gezeigten) Arbeitsbedingungen
einen guten Wirkungsgrad (> 50 %) aufweisen. Es erscheint uns irgendwie paradox, mit
einer Solaranlage zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz beitragen zu wollen, und
gleichzeitig zum Betrieb solcher Systeme "Energievernichtungsmaschinen" (Pumpen mit
miserablem Wirkungsgrad) einsetzen zu müssen. Das Energieeinsparpotential im Bereich
der Pumpen ist riesig, wenn man an die gewaltige Zahl von Pumpen denkt, die in allen
möglichen Bereichen eingesetzt sind. Es ist lobenswert, dass derzeit zumindest ein Forschungs-
und Entwicklungsprojekt in dieser Richtung vom BMWi gefördert wird /30/.
Aus den obigen Betrachtungen folgt aber – zumindest derzeit noch – für die Solartechnik,
dass man schon bei der Planung der Solaranlage darauf achten muss, zu hohen Druckverlust
im Kollektorkreis (in Relation zur Fördermenge) zu vermeiden. Das Durchströmen mehrerer
Kollektoren in Reihe ist bei Low-Flow-Systemen zwar prinzipiell gewünscht (vgl. Kap.
6.1.3), jedoch muss die Anzahl der in Reihe geschalteten Kollektoren in Grenzen bleiben.
Auch der Wärmetauscher muss im Hinblick auf nicht zu hohen Druckverlust (vgl. Kap.
6.3.1) ausgewählt werden. Allerdings muss auch sichergestellt sein, dass im Wärmetauscher
noch turbulente Strömung vorliegt. Gleichzeitig ist darauf zu achten, dass während des
Anlagenbetriebs die Druckverluste nicht ansteigen (regelmäßige Reinigung der Schmutzfänger
und Filter im Solarkreis, Entlüftung des Kollektorfeldes). Ein Abdrosseln von Teilkollektorfeldern
zum Erreichen gleichmäßiger Durchströmung sollte nur im unbedingt notwendigen
Maß erfolgen. In vielen Fällen kann eine sorgfältige Verrohrungsberechnung
derartige Drosselventile weitgehend ersetzen /27/.
Es ist ohne Zweifel sinnvoll, den Volumenstrom im Kollektorkreis durchgehend zu erfassen,
damit festgestellt werden kann, ob der Durchfluss dem Planwert entspricht oder ob er
sich im Laufe der Zeit evtl. ändert (Hinweis auf Filterverschmutzung o.ä.).