OPTISOL - Messtechnisch begleitete Demonstrationsprojekte für optimierte und standardisierte Solarsysteme im Mehrfamilienwohnbau

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Das Know-how Transferprojekt OPTISOL richtete sich innerhalb eines Breitentests - zehn optimierte solarunterstützte Wärmenetze für Geschoßwohnbauten wurden mit wissenschaftlicher Begleitung umgesetzt - einerseits an Wohnbauträger sowie andererseits speziell an die beteiligten Fachplaner und ausführenden Unternehmen (Haustechnikplaner, Architekten, Installateure und Anlagenbetreiber). Dabei lag der Schwerpunkt darin, nicht nur die Solaranlage als einzelne Komponente zu sehen, sondern vielmehr das gesamte Wärmeversorgungssystem zu optimieren und neue Qualitätsstandards für solarunterstützte Wärmeversorgungssysteme zu definieren. Gleichzeitig konnte der Beweis angetreten werden, dass solarunterstützte Wärmenetze, errichtet nach dem Stand der Technik, auch gemessen an wirtschaftlichen Kriterien einen durchwegs erfolgversprechenden Betrieb ermöglichen.

Von weit über 20 interessierten Wohnbauträgern wurden schlussendlich zehn konkrete Bauvorhaben ausgewählt, die im Rahmen von OPTISOL über die gesamte Planungs- und Umsetzungsphase wissenschaftlich betreut (Planungsaudits auf Basis des integralen Ansatzes, Begleitung bei Ausschreibung und Vergabe, gemeinsame Baustellentermine während der Bauphase sowie Assistenz bei der Inbetriebnahme) wurden.

Die Bandbreite der Gebäudegrößen der schlussendlich begleiteten Bauprojekte reicht von kleinen Wohnanlagen mit 6 Wohnungen und reihenhausartiger Bebauung bis hin zu Geschoßwohnbauten mit über 60 Wohnungen in Kombination mit Büro- und Geschäftslokalen. Die größte Solaranlage umfasst 240 m² Kollektorfläche, die kleinste 30 m². Insgesamt wurden im Rahmen von OPTISOL knapp 1.200 m² Kollektorfläche und rund 100 m³ Speichervolumen für die Wärmeversorgung von 402 Wohnungen installiert. Die ausgearbeiteten und zur Umsetzung gelangten solarunterstützten Wärmenetze basieren alle auf dem Prinzip des "Zwei-Leiter-Netzes" mit dezentraler Brauchwassererwärmung in der Wohnung über sogenannte Wohnungsstationen.

Ein weiterer zentraler Projektschwerpunkt war die messtechnische Begleitung (Monitoring) der Demonstrationsgebäude über einen repräsentativen Zeitraum. Acht Gebäude konnten im Rahmen des Projektes hinsichtlich sämtlicher Wärmeflüsse über mindestens ein volles Betriebsjahr vermessen werden.

Als zentrales Instrument zur Steigerung der gesamten Systemqualität etablierte sich die sogenannte "Optimierungsphase". Sämtliche über die Anlagenregelung bzw. über das Monitoringsystem aufgezeichnte Systemtemperaturen wurden in den ersten Betriebswochen analysiert und darauf aufbauend Optimierungsschritte eingeleitet. Die Erfahrung aus dem Projekt zeigte, dass dadurch eine Vielzahl von ansonsten unentdeckten Schwachstellen erkannt und darauf basierend die Optimierungsschritte durchgeführt werden konnten. Dabei bleibt zu erwähnen, dass diese Schwachstellen in keinster Weise nur das Solarsystem betreffen sondern gleichermaßen auch den konventionellen Wärmeerzeuger, die Gesamtregelung oder auch das Wärmeverteilsystem. All diese Schwachstellen wirken sich negativ auf die erzielbaren Jahressystemnutzungsgrade der Wärmeversorgungsanlagen aus, bleiben aber in der Regel über Jahre hindurch unbemerkt und werden durch wesentlich höheren Primärenergieeinsatz kompensiert. Die Erfahrungen aus den "Optimierungsphasen" im Projekt OPTISOL zeigen deutlich, dass der Großteil der Schwachstellen durch wenig aufwendige Systemanalysen in den ersten beiden Betriebsmonaten erkannt und auch im Rahmen der Gewährleistungsfristen ohne Zusatzkosten für den Auftraggeber behoben werden kann.

Nach der "Optimierungsphase" ging das Monitoring im Projekt OPTISOL in die "Routineanlagenüberwachung" über. Hierbei wurde speziell darauf geachtet, dass auch das Solarsystem an für konventionelle Wärmeversorgungssysteme bereits übliche Störmeldungen gekoppelt wird. Die so erzielten Messergebnisse zeigten ein äußerst zufriedenstellendes Betriebsverhalten aller untersuchten solarunterstützten Wärmeversorgungsanlagen.

Der in den Vergabeverträgen der Bauträger fixierte Garantiewert (bei allen Projekten mit 350 kWh/m²a festgelegt) konnte in der Praxis bei allen Anlagen überschritten werden. Obwohl die solaren Deckungsanteile am Gesamtwärmebedarf (Brauchwasser und Raumwärme) bei den meisten Geschoßwohnbauten zwischen 12 und 20% liegen, erreichen die spezifischen Solarerträge trotzdem beachtliche Jahreswerte zwischen 360 kWh/m² und 440 kWh/m² Bruttokollektorfläche. Die erzielten Jahressystemnutzungsgrade der Wärmeversorgungssysteme liegen bei ausgezeichneten Werten zwischen 70 und 85%.

Weiters zeigen die Ergebnisse aus OPTISOL, dass solarunterstützte Wärmenetze auf diesem Qualitätsstandard auch nach betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten absolut interessant sind. So konnten für die betrachteten Solarsysteme, in Abhängigkeit des substituierten Energieträgers und der gewährten Förderung, dynamisch ermittelte Amortisationszeiten zwischen 10 und 20 Jahren ermittelt werden. Und das bei einer prognostizierten Lebensdauer von mindestens 25 Jahren.

Basierend auf den erzielten Projektergebnissen konnte das Planungshandbuch "Solarunterstützte Wärmenetze im Geschoßwohnbau - Ein Planungshandbuch mit ganzheitlichem Ansatz" (95 Seiten) inhaltlich zusammengestellt und gedruckt werden.

Auch im Bereich der Ordnungs- und Förderpolitik gelang im Rahmen des Projektes ein entscheidender Schritt. So waren doch die Aktivitäten und Ergebnisse des Projektes entscheidend, dass in der Steiermark Solarsysteme im Wohnbau zukünftig Voraussetzung für den Erhalt von Wohnbauförderungsmitteln sind.

Über 160 Teilnehmer bei den beiden Know-how Transfer Veranstaltungen im Rahmen des Projektes zeigen deutlich das Interesse an der Technologie und an den erzielten Ergebnissen.

Projektleiter:

Ing. Christian Fink
AEE INTEC, Arbeitsgemeinschaft ERNEUERBARE ENERGIE, Institut für Nachhaltige Technologien

Kontakt

Ing. Christian Fink
AEE INTEC, Arbeitsgemeinschaft ERNEUERBARE ENERGIE, Institut für Nachhaltige Technologien
Feldgasse 19, A 8200 Gleisdorf
E-Mail: c.fink@aee.at