Die richtige Speichergröße
Derzeit in Mode: Überdimensionierte Wärmespeicher

Wärmespeicher wurden in der Geschichte der Solarthermie stets größer, um damit mehr Energie zu speichern und den Grad an energetischer Autarkie zu erhöhen. In welchen Fällen, und ob großzügig dimensionierte Wärmespeicher überhaupt angebracht sind, erklärt Dr. rer. nat. Rolf Meißner in Form eines Interviews.

Dr. Rolf Meißner ist Physiker und Entwickler, seit 1990 bei der Ritter Energie und inzwischen der Leiter für Forschung & Entwicklung. Er gilt als Spezialist für solare Großanlagen und Fragen der Wirtschaftlichkeit solarer Systeme und Speicher-Technologien.

Exkurs: die richtige Speichergröße

Beim Heizungskauf schaut man auf Kessel und Solarleistung, aber...

Dr. Rolf Meißner:

Einspruch! Auf die Solarleistung wurde bis Ende 2019, außer bei Paradigma, überhaupt noch kein Augenmerk gelegt. Eine staatlichen Förderung durch das Bundesamt für Wirtschaft- und Ausfuhrkontrolle (BAFA), die bisher nur auf Bruttokollektorfläche anstatt auf Leistung abzielte, trifft hier die Mitschuld.

Auch mit der seit 1. Januar 2020 gültigen prozentualen Förderung in Abhängigkeit von der Investitionssumme wurde einer ertragsabhängigen Förderung nicht wirklich Rechnung getragen!

Welche Rolle spielen Pufferspeicher, sind sie nur notwendiges Übel?

Dr. Rolf Meißner:

Für den solaren Jahressystemertrag ist eine effiziente, verlustminimierte Wärmespeicherung ebenso wichtig wie der Solarertrag der Solarkollektoren. Effizienz bedeutet hier, dass der Speicher nicht größer als nötig sein soll und sowohl beim Laden als auch beim Entladen thermisch schichtet. Verlustminimierung setzt eine hochwertige, mehrschichtige Wärmedämmung voraus, integrierte thermosiphonierte Anschlüsse sowie die Vermeidung jeder überflüssigen Zirkulation.

Führen große Solarspeicher automatisch auch zu großen Solarerträgen, wie man häufig hört?

Dr. Rolf Meißner:

Das ist falsch. Solarspeicher verlieren über 8.000 Stunden Wärme (Tag & Nacht) im Jahr, gewinnen aber kaum 1.000 Stunden nutzbare Solarwärme hinzu. Bei fast allen Solarthermieanlagen gelangt auch Wärme aus fossilen Energien in den Speicher: über den Kessel, die Heizkreisrückläufe, über die Zirkulation oder gleich mehrfach. Bei den Wärmeverlusten gibt es keinen Unterschied zwischen fossil oder solar gewonnener Energie. So schafft ein Solarspeicher überhaupt erst einmal die Voraussetzung, dass auch immer mehr die mit Öl, Gas oder elektrisch gewonnene Wärme verloren geht, je größer der Solarspeicher ist. Erst einmal müssen mindestens diese fossilen Wärmeverluste von der Solaranlage ersetzt werden. Nur was die Solaranlage noch zusätzlich darüber hinaus bringt, trägt zum Systemgewinn bei. Wenn der Solarspeicher immer größer wird, gibt es deshalb irgendwann gar keinen solaren Systemgewinn (bzw. Deckungsgrad) mehr, obwohl der Jahresnutzungsgrad der Solaranlage dann fast bei 100 % liegt. Dann gilt nur noch: „Wie gewonnen, so zerronnen".

Woher kommt dann dieser Meinungstrend, dass Speicher nicht groß genug sein können und warum werden dafür sogar „Innovationsboni“ gezahlt?

Dr. Rolf Meißner:

Hierbei handelt es sich nur um einen Vorwand. Vor allem soll mit möglichst großen Solarspeichern verhindert werden, dass mit Glykol als Solarflüssigkeit gefüllte Solaranlagen in den thermischen Stillstand gehen. Je besser die Kollektoren sind, umso stärker können das Glykol und der Kollektor bei thermischer Überhitzung geschädigt werden. Mit Innovation hat Größe beim Speicher überhaupt nichts zu tun. Aber die bevorzugte Förderung großer Speicher lenkt bisher erfolgreich von der Stillstandsproblematik ab und hilft auch ein wenig über die extreme Unwirtschaftlichkeit dieser archaischen Methode der Stagnationsprävention hinweg.

Ist ein super Speicher wichtiger als vernünftige Solarkollektoren?

Dr. Rolf Meißner:

Nein, die thermische Solaranlage und der Speicher bilden stets eine Einheit. Wenn ein Speicher beispielsweise immer thermisch schichtend laden soll, benötigt er Hochleistungskollektoren, wie die CPC Vakuumröhrenkollektoren, die auch unter widrigen Umständen die zur Schichtung notwendige Temperatur erreichen. Flachkollektoren eignen sich nicht für eine ständig schichtende Ladung, weil sie besser mit kleinen als mit großen Temperaturdifferenzen zurechtkommen. Flachkollektoren benötigen auch immer Solarwärmetauscher, worauf moderne Solarspeicher für mit Wasser betriebene Solarkollektoren schon lange verzichten. Aber wichtig ist auch die Speicherung selbst. Gespeichert werden kann nur bei Temperaturen, die höher sind als die benötigte Nutztemperatur. Also sollten die Kollektoren jederzeit imstande sein, die maximal zulässige Speichertemperatur (meistens 95 °C) auch zu erbringen, weil andernfalls der Speicher gar nicht immer geladen werden kann. Hier zeigt sich erneut die bereits erwähnte Unehrlichkeit: Eigentlich sollen einfache, nicht schichtende Wärmespeicher in diesem Sinne gar nicht speichern, sondern nur etwas puffern. Nur unter sehr sommerlichen Verhältnissen und bei geringem Verbrauch werden sie allmählich immer wärmer und sollen dann das Sieden der thermischen Solaranlage verhindern. Es hat mit Durchschnittskollektoren gar keinen Sinn, das Speichern von hochwertiger Wärme weit über Solltemperatur anzustreben.