- 4 -1 EinleitungIm Rahmen des Programms „<strong>Solar</strong>thermie-2000, Teilprogramm 2“ (beendet Ende 2006, danachFolgeprogramm „<strong>Solar</strong>thermie2000plus“ /1/, /2/, /3/) <strong>so</strong>llte durch Förderung einer größeren Anzahl(bis zu 100) <strong>so</strong>larthermischer Demonstrations- und Forschungsanlagen eine umfassende Erprobungund Optimierung von Systemen zur aktiven thermischen Sonnenenergienutzung erfolgen. Die Anlagein <strong>Stralsund</strong> ist mit Fördermitteln aus dem Programm Solathermie-2000, Teilprogramm 2 im Jahr2001 bewilligt und in 2002 fertig gestellt worden.Mit diesem Teilprogramm <strong>so</strong>llten die technischen Voraussetzungen für einen künftigen wirksamenBeitrag der <strong>Solar</strong>thermie zur Energiever<strong>so</strong>rgung geschaffen und gleichzeitig durch Systemstandardisierungdie wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit dieser Anlagen verbessert werden. Ausreichende Erfahrungenmit den unterschiedlichsten Systemkombinationen können nur dann gesammelt werden,wenn eine repräsentative Anzahl der diversen Anlagenvarianten errichtet, über einen längeren Zeitraumbetrieben und gleichzeitig intensiv beobachtet und analysiert werden kann.Im Programm "<strong>Solar</strong>thermie-2000", Teilprogramm 2 <strong>so</strong>ll anhand von Beispiellösungen für größere<strong>so</strong>larthermische Anlagen an unterschiedlich genutzten Gebäuden nachgewiesen werden, dass imBereich der thermischen <strong>Solar</strong>technik technisch gute Lösungen zur Verfügung gestellt werden können.Diese Systemlösungen <strong>so</strong>llen weiter verbessert und angepasst auf die verschiedenen Anwendungsfälleoptimiert werden. Zugleich <strong>so</strong>ll erreicht werden, dass die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeitgesteigert wird, indem durch Reduzierung der spezifischen Systemkosten und Erhöhung der spezifischenNutzenergieabgabe die <strong>so</strong>laren Nutzwärmekosten gesenkt werden.Dazu wird im Programm gefordert, dass die Kosten der <strong>so</strong>laren Nutzwärme einen oberen Grenzwertnicht überschreiten. In der ersten Projektphase (1.7.1993 bis 30.6.1997) wurde dieser Grenzwert auf0,15 €/kWh festgelegt, basierend auf einer angenommenen Lebensdauer der <strong>Solar</strong>anlage von15 Jahren und 6 % Zinssatz. Die insgesamt positiven Langzeiterfahrungen mit alten <strong>Solar</strong>anlagen, dieim Rahmen von <strong>Solar</strong>thermie-2000, Teilprogramm 1 untersucht wurden /4/, haben gezeigt, dass <strong>man</strong>bei <strong>heute</strong> installierten <strong>Solar</strong>anlagen von einer 20-jährigen Lebensdauer ausgehen kann, vorausgesetzt,dass Dimensionierung, Planung und Ausführung <strong>so</strong>rgfältig vorgenommen werden. Der Grenzwertfür die <strong>so</strong>laren Wärmekosten im Programm sinkt dadurch nunmehr auf 0,13 €/kWh. Es ist jedocherklärtes Ziel des Programms, die oberen Grenzwerte möglichst zu unterbieten, um die Konkurrenzfähigkeitder <strong>Solar</strong>technik gegenüber konventionellen Energieträgern zu verbessern.
- 5 -2 Objektbeschreibung2.1 VorbemerkungenDie <strong>Solar</strong>anlage im Altenpflegeheim “Am Stadtwald“ in <strong>Stralsund</strong> (im Folgenden als APHS bezeichnet)wurde im Rahmen des F+E-Projektes “<strong>Solar</strong>thermie-2000“ errichtet. Die Betreuung der Anlageerfolgt durch die Fachhochschule <strong>Stralsund</strong>, die damit für die Kontrolle der Messdaten und des Betriebsverhaltensder <strong>Solar</strong>anlage verantwortlich zeichnet. Auf Grund des problematischen Betriebsverhaltensder Anlage hat sich die <strong>ZfS</strong> GmbH, Hilden, im Mai 2004 bereit erklärt, die FH <strong>Stralsund</strong> beider Analyse des Systemverhaltens zu unterstützen.2.2 Angaben zum PflegeheimDas APHS wurde in den Jahren 2001/ 2002 als zweigeschossiger Ersatzneubau für einen Teilbereichdes vorhandenen Pflegeheimes “Käthe Kern“ errichtet, das in Plattenbauweise in den 70er Jahren angleicher Stelle gebaut wurde. Träger des Hauses sind die Wohlfahrtseinrichtungen der Hansestadt<strong>Stralsund</strong> gGmbH.Das Gebäude „Am Stadtwald“ verfügt über ca. 110 Betten und eine eigene Küche. Da Foyerbereicheu.a. mit einer Fußbodenheizung ausgestattet sind, wurde eine thermische <strong>Solar</strong>anlage <strong>so</strong>wohl zurWarmwasservorwärmung als auch zur Heizungsunterstützung eingebaut. Die Kollektorfläche von ca.100 m² konnte aufgrund architektonischer Vorgaben nicht als dachintegrierte Lösung ausgeführt werden,sie musste vielmehr auf den zur Verfügung stehenden Flachdächern in unterschiedlicher Höheund in mehreren Teilfeldern aufgeständert werden.Die Anlage wurde im Juni 2002 fertig gestellt. Die erste Messperiode begann am 18.07.02 und endeteam 17.07.03. Da sich die Leistung der <strong>Solar</strong>anlage schon nach der 1. Messperiode als nicht ausreichendherausstellte (im Weiteren wird hierauf noch eingegangen), wurde ein Umbau auf eine <strong>Solar</strong>anlagenur zur Warmwasservorwärmung ohne Heizungsunterstützung beschlossen, der ab Oktober2004 geplant und im September 2005 abgeschlossen werden konnte.Da der Warmwasserverbrauch des Gebäudes „Am Stadtwald“ mit ca. 3 m³/d deutlich geringer ausfielals die in der Planung angenommen 4,5 m³/d, ergab sich in 2006 die Möglichkeit, zusätzlich das benachbarteGebäude „Käthe Kern“ mit 120 – 130 Betten anzuschließen und <strong>so</strong> den Warmwasserverbrauch(basierend auf den Erfahrung aus dem Gebäude „Am Stadtwald“) auf insgesamt etwa 6 m³/dzu steigern, ein Wert, der in etwa ein 100 m² großes Kollektorfeld nur für die Warmwasservorwärmungohne Auskopplung von Energie für die Heizungsunterstützung und ohne ständige Zirkulationseinbindung(d.h. Einbindung der Zirkulation nur bei hohen Temperaturen im <strong>Solar</strong>puffer durch Ventilumschaltung)mit hoher Systemeffizienz (ca. 40 %) rechtfertigen würde.
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