Roth Planung

Der Einfluss der gewünschten Deckungsrate
Die gewünschte solare Deckungsrate, das heißt der Anteil am jährlichen Wärmebedarf, der solar gedeckt werden soll, ist eine wichtige Zielgröße für die Dimensionierung des Solarsystems. Da die Summe aller zugeführten Energien betrachtet wird, sind in der Deckungsrate auch alle Wärmeverluste (Speicherverluste, Rohrleitungsverluste und, wenn vorhanden, Zirkulationsverluste) berücksichtigt.

Definition der Deckungsrate:
D [%] = (Solarenergie/(Solarenergie + Energie vom Heizkessel)) x 100

Sonneneinstrahlung und Wärmebedarf stimmen zeitlich nicht überein. Daher ist eine 100-prozentige solare Deckung ohne jahreszeitliche (saisonale) Speicherung nicht möglich.

Auslegung auf circa 60 % Deckungsrate
Bei circa 60 % solarer Jahresdeckung wird in den Sommermonaten (außerhalb der Heizperiode) weitgehend eine solare Volldeckung erreicht, sodass der Heizkessel
zeitweise außer Betrieb genommen werden kann. Daher wird besonders in Einfamilienhäusern eine Deckung von 60 % oder mehr angestrebt. Bei längeren Schlechtwetterperioden kann es jedoch auch im Sommer notwendig werden, den Heizkessel wieder in Betrieb zu nehmen.

Der Systemnutzungsgrad
Der Systemnutzungsgrad dient der energetischen Bewertung eines Solarsystems. Er betrachtet den Grad der Ausnutzung der eingestrahlten Sonnenenergie bei der Umwandlung und anschließenden Speicherung der Wärme. Der Systemnutzungsgrad ist definiert als das Verhältnis von solarer Nutzwärme, die aus dem Solarsystem an das konventionelle System abgegeben wird, zur Sonnenenergie, die im gleichen Zeitraum auf das Kollektorfeld auftrifft. Bei einfachen Ein-Speicheranlagen betrifft das im Wesentlichen die Wärme, die von der Solaranlage in den Speicher eingespeist wird.

Systemnutzungsgrad und solare Deckungsrate sind gegenläufig
Typische Systemnutzungsgrade von Kollektoranlagen liegen zwischen 30 und 50 %. Dabei ist zu beachten, dass der Systemnutzungsgrad mit steigender Deckungsrate sinkt (und umgekehrt).

Dies ist durch zwei Effekte zu erklären:
1. Mit wachsender Deckungsrate steigt auch die mittlere Kollektortemperatur, weil das Wasser nicht nur vorgewärmt, sondern auf Solltemperatur geheizt werden muss. Mit zunehmender Kollektortemperatur wachsen aber auch die Kollektorverluste – dadurch sinkt der Nutzungsgrad.

2. Eine hohe Deckungsrate erfordert relativ große Kollektorflächen, um auch in den Übergangszeiten einen entsprechenden solaren Beitrag zur Warmwasserbereitung leisten zu können. In den Sommermonaten entstehen dann jedoch Überschüsse, das heißt, ein Teil der Sonnenwärme wird gar nicht gebraucht – der Nutzungsgrad sinkt.

Der Einfluss des Strahlungsangebots
Die jährliche Sonneneinstrahlung schwankt innerhalb Deutschlands abhängig vom jeweiligen Standort. Typische Werte im Süden von 1000 – 1200 kWh/m² x a liegen etwa 10 – 20 % über solchen von 900 – 1000 kWh/m² x a im Norden. Dazwischen können lokale Besonderheiten auftreten, die es ebenfalls bei der Planung zu berücksichtigen gilt (siehe Karte).

Der Einfluss des Neigungswinkels und der Südausrichtung
Der maximale Ertrag ist bei reiner Südausrichtung und 45° Neigung zu verzeichnen. In der Praxis kommt es jedoch bei Ausrichtungen innerhalb von Südost und Südwest sowie Neigungswinkeln zwischen 30 – 50° kaum zu signifikanten Einbußen. Größere Abweichungen (Ost- oder Westdach) lassen sich durch Vergrößerung der Kollektorfläche kompensieren.

Daumenregeln für die Dimensionierung
Bei mittlerem Verbrauch und guter Ausrichtung werden für eine 60-prozentige Deckung pro Person ca. 1 bis 1,5 m² Roth Flachkollektoren benötigt. Für das Solarspeichervolumen wird der 1,5- bis 2fache Tagesbedarf an Warmwasser angesetzt.