Langzeitstudie zu Großanlagen (Teil 1): 3/4 der Betreiber sind zufrieden

Die Hochschule Düsseldorf (HSD) führte eine vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte „Langzeitstudie zum Betrieb und zur Leistungsfähigkeit großer Solaranlagen aus dem Solarthermie2000- und Solarthermie2000plus-Programm“ durch. Demnach seien 74 Prozent der Betreiber mit ihrer großen Solaranlage zufrieden. Wir stellen euch die wichtigsten Ergebnisse der Studie in einer kleinen Artikelreihe vor.

Was sind das Solarthermie2000- und das Solarthermie2000plus-Programm?

Solarthermie2000 und Solarthermie2000plus sind bereits abgeschlossene Förderprogramme für solarthermische Anlagen der Bundesrepublik Deutschland. So endete die Antragstellung für das Förderprogramm Solarthermie2000plus bereits am 31. Dezember 2008. Ab 1993 hatte der Bund damit den Bau und das Monitoring solarthermischer Großanlagen unterstützt, darunter einfache Systeme zur Erzeugung von Warmwasser (TWW, Trinkwasser = Brauchwasser) und komplexe Nahwärme-Anlagen mit Kollektorflächen zwischen 80 und 1.550 Quadratmetern, berichtet das Branchenmagazin Sonne, Wind & Wärme (SE&W) in seiner Ausgabe 01+02/2017. Im Rahmen der beiden Programme seien 76 thermische Großanlagen gefördert worden. Gut drei Viertel davon seien demnach mittlerweile über 10 Jahre in Betrieb, die älteste bereits 20 Jahre (siehe Grafik).

So alt waren dei Solarthermieanlagen 2016 Langzeitstudie HSD

Was ist Forschungsgegenstand der aktuellen Langzeitstudie zum Betrieb großer Solarthermie-Anlagen der Hochschule Düsseldorf?

Daten zur

  • Langlebigkeit,
  • Zuverlässigkeit
  • und Einträglichkeit

großer Solarthermie-Anlagen sollten

  • mit Befragungen der Betreiber der 76 Großanlagen (Rücklaufquote: 55 Prozent, 42 von 76 Anlagen),
  • Begehungen und Sichtprüfungen der Anlagen seitens der Wissenschaftler
  • und für etwa zehn ausgewählte Anlagen mit Betriebszeiten von mindestens zehn Jahren mit einem einjährigen Monitoring mittels der bereits eingebauten hochauflösenden Messtechnik

erhoben werden.

Mit ihrem Forschungsprojekt (Förderkennzeichen: 0325551A) wollten die Düsseldorfer Wissenschaftler eine Datenlücke füllen, die sich aus dem Umstand ergebe, dass thermische Solaranlagen häufig nur zu Beginn ihres Betriebes detailliert analysiert würden:  Die meisten Langzeituntersuchungen stützten sich laut Aussagen der Forscher entweder auf Einzelanalysen, zumeist von Kleinanlagen im Einfamilienhausbereich, oder auf Laborverfahren zur beschleunigten Alterung.

Vor diesem Hintergrund sei das vom BMWi geförderte Forschungsprojekt „Langzeitstudie zum Betrieb und zur Leistungsfähigkeit großer Solaranlagen aus dem Solarthermie-2000 und Solarthermie2000plus Programm“ (Förderkennzeichen: 0325551A) gestartet worden.

Was erbrachte die Langzeitstudie zum Betriebszustand der Solaranlagen?

Von den mit der Langzeitstudie erfassten 75 Solaranlagen seien noch 63 (das entspricht 84 Prozent) in Betrieb. Das durchschnittliche Alter aller Anlagen, die noch in Betrieb sind, beziffern die Forscher auf 13,5 Jahre.

Kumulierte Zahl stillgelegter Solaranlagen

Die Grafik zeige die kumulierte Zahl von Stilllegungen aufgetragen über das jeweilige Anlagenalter zur Zeit der Stilllegung. Eine Solaranlage (Baujahr 2010) sei wegen Insolvenz des Betreibers nur fast fertiggebaut worden, aber bislang noch nicht in Betrieb genommen worden. Mittlerweile sei ein neuer Investor eingestiegen, der noch eine Inbetriebnahme plane. Eine weitere Anlage wurde nach einem Betriebsjahr zunächst abgeschaltet. Hierbei handelte es sich um einen Prototyp einer Parabolrinnenanlage zur Prozessdampferzeugung. Diese sei außerhalb der hier untersuchten Kategorie von Flach- oder Röhrenkollektoranlagen anzusiedeln. Nach bereits 5 und 6 Jahren wurden 2 weitere Anlagen stillgelegt. Gründe hierfür seien zum einen der Wegfall der Last durch Leerstand der Gebäude und zum anderen massive Probleme in der Anlagentechnik, darunter Undichtigkeiten im Kollektorfeld und damit verbundene rechtliche Auseinandersetzungen. Weitere 8 Anlagen seien in der Spanne von 10 bis 17 Betriebsjahren stillgelegt worden.

Folgende Ursachen fürs Stilllegen der Anlagen nennen die Wissenschaftler (in der Liste erscheine eine Anlage demnach bei zwei der genannten Ursachen):

  • Wegfall der Verbraucher (3 Anlagen)
  • Undichtigkeiten des Kollektorfelds (3 Anlagen)
  • lose Glasscheiben der Kollektoren (2 Anlagen)
  • nötige Investition für neue Wärmetauscher wurden nicht getätigt, da die Solaranlage die Wirtschaftlichkeit (weniger Betriebsstunden) des BHKW verschlechtere (1 Anlage)
  • Grund unbekannt: Betreiber konnte/wollte keine Auskunft geben (2 Anlagen)
  • Anlage wegen Insolvenz nicht fertiggestellt (1 Anlage)
  • Probleme mit Anlagentechnik (Parabolrinnenanlage)

Bei mindestens 4 Anlagen liege der Grund für die Stilllegung demnach nicht an einem schlechten Anlagenzustand.

Des Weiteren erbrachte die Langzeitstudie folgende Ergebnisse zur Anlagentechnik und zum Betrieb der 42 Anlagen mit beantwortetem Fragebogen:

  • 17 Prozent der Anlagen wurden so umgebaut, dass der Umbau für den Systemertrag relevant ist.
  • bei 19 Prozent der Anlagen habe/n sich der Verbrauch/die Verbraucher nennenswerte geändert: 50 Prozent Verbrauchssteigerung, 50 Prozent Verbrauchsenkung
  • 78 Prozent der Anlagen würden laut ihrer Betreiber regelmäßig gewartet.
  • 48 Prozent der Betreiber gaben an, dass regelmäßig (mindestens einmal, mitunter auch dreimal im Jahr) Betriebsstörungen (zeitlich begrenzter Ausfall der Solaranlage oder nennenswerte Ertragsminderung) an der Solaranlage aufgetreten seien.

Zu den am häufigsten genannten Störungen gehörten demnach

  • Undichtigkeiten von Verschraubungen oder Komponenten im Kollektorkreis,
  • Pumpendefekte
  • und Fehler der Regelung.

Die Forscher weisen darauf hin, dass man aus den Antworten keine Korrelation aus Störungsanfälligkeit und Wartung feststellen könne. Prozentual würden Störungen demnach in nicht gewarteten Anlagen genauso häufig auftreten wie in gewarteten.

Statistische Auswertung von Wartung und Betriebsstörung

  • Aus den 20 Antworten des Langfragebogens ergebe sich, dass bei einem Drittel der Anlagen ein Überwachungssystem eingesetzt werde, ansonsten Störungen bei regelmäßigen Kontrollen oder nur zufällig entdeckt würden.
  • Nur 21 Prozent der Anlagenbetreiber hätten angegeben, dass sie selbst noch regelmäßig Zählerstände notieren oder Daten aufzeichnen würden.
  • Rund 70 Prozent der antwortenden Betreiber hätten Kosten für die Wartung, Reparatur beziehungsweise für Umbauten genannt. Die Kosten für den eigenen Wartungsaufwand hätten demnach durchschnittlich 824 Euro pro Jahr betragen. Die Schwankungsbreite liege hier zwischen 236 und 2.000 Euro pro Jahr. Kosten für Fremdfirmen hätten zwischen 200 und 1.700 Euro pro Jahr betragen, im Schnitt 650 Euro pro Jahr. Für Reparaturen seien zwischen 100 und 3.400 Euro pro Jahr und im Schnitt 860 Euro pro Jahr ausgegeben worden. Umbauten hätten mit 500 bis 9.500 Euro zu Buche geschlagen. Die Umbaumaßnahmen seien vielfältig gewesen: vom Kollektor- über Regel- und Steuerungstausch.

Was sagt die Langzeitstudie zu den einzelnen Komponenten der Anlage aus?

Am häufigsten seien laut dem Bericht der SW&S Störungen im konventionellen Anlagenteil genannt worden, darunter Expansionsgefäße, Verschraubungen und Entlüfter im Kollektorkreis. Pumpendefekte seien demnach zwar aufgetreten, aber in 75 Prozent der Anlagen liefen die Pumpen seit der Inbetriebnahme zuverlässig. Ein Wechsel zu Hocheffizienzpumpen sei hier oft sinnvoll und würde sich bei den oft hohen jährlichen Betriebsstunden schnell amortisieren, schreibt das Magazin weiter. Bei den Kollektoren sei es demnach nur in Einzelfällen zu gravierenden Mängeln gekommen. Die besichtigten Kollektoren in sieben Anlagen (alle älter als 12 Jahre) wären in einem guten Zustand gewesen und ließen auf eine lange Lebensdauer schließen.

Wie zufrieden sind die Betreiber mit ihren Anlagen?

69 Prozent der Befragten Betreiber beantworteten die Frage nach der Zufriedenheit mit ihrer Solarthermie-Anlage mit „gut“ und „sehr gut“ wie die Grafik zeige:

zufriedenheit der betreiber mit ihrer großanlage

Nur zwei Betreiber hätten laut der Langzeitstudie die Note mangelhaft vergeben, einer davon bis 2008 wegen ständig auslösendem Sicherheitstemperaturbegrenzer. Nach einem Umbau vergab er die Note 2.

Auf folgenden Gründen basiere die Zufriedenheit der Betreiber:

  • funktioniere wie geplant
  • schone die Umwelt
  • spare Kosten
  • sei gut fürs Image

Würden die Betreiber die Solarthermie weiterempfehlen?

Das Ergebnis der Langzeitstudie, dass nur 42 Prozent der Befragten die thermische Solartechnik weiterempfehlen würden, erstaunte die Düsseldorfer Forscher insofern, als dass man davon ausging, dass Betreiber, die mit der Solaranlage zufrieden seien, diese auch weiterempfehlen würden.

Als Gründe für die negative Tendenz in der Empfehlung wurden genannt:

  • schlechtes Nutzen-/Kostenverhältnis: wirtschaftlich, nur wenn gefördert wird
  • hoher Wartungsaufwand
  • Qualitätsmängel
  • kein Kosten-/Nutzenvergleich möglich, da Ertrag nicht durchgängig bekannt

Bei der Befragung hätten acht Betreiber angegeben, nicht zu wissen, ob ihre Anlage mit der Zeit Leistung eingebüßt habe. Nur sieben Anlagen besäßen demnach ein automatisiertes System zur Fehler- und Leistungsüberwachung.

Das soll für heute genügen. Im demnächst folgenden Teil 2 dieser kleinen Beitragsreihe will ich näher auf die Schlüsse eingehen,  die die Düsseldorfer Forscher aus der Studie zogen. Und in einem weiteren Teil werde ich euch berichten, was das einjährige Monitoring der ausgewählten Großanlagen durch die Forscher der Hochschule Düsseldorf ergab. Bleibt dran!

Foto: Doreen Brumme, Grafiken: Hochschule Düsseldorf (HSD)

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