Solaranlage zur Prozesswärmebereitstellung in der Fahrzeugreinigung

Die spanische Firma Contank eröffnete im Jahr 2004 ihren neuen Standort ParkingService Castellbisbal S.A. im gleichnamigen Ort. Die Firma ist auf Aktivitäten im Transport- und Logistiksektor spezialisiert. Neben Reparatur- und Lackierarbeiten werden hier ebenfalls Innen- und Außenreinigungen von Transportfahrzeugen durchgeführt. Aufgrund des hohen Strahlungsangebots von 1471 kWh/m² im Jahr wurde bereits zu Baubeginn des neuen Standorts die Errichtung einer Solaranlage zur Prozesswärmebereitstellung auf dem Dach eingeplant. Zudem wurde bei dem Design der Waschprozesse die Integration der Solarwärme berücksichtigt, was die Installation letztendlich stark vereinfacht hat. Planung, Design und Optimierung der Betriebsweise der Solaranlage wurden von der Firma Aiguasol Enginyeria übernommen.

Bei Projektbeginn wurde der Wärmebedarf von dem Betrieb auf knapp 2 GWh/a abgeschätzt. Größter Wärmeverbraucher ist der Waschprozess. Hier werden auf der einen Seite Dampf (54 %) und auf der anderen Seite Warmwasser benötigt (46 %). Täglich werden rund 70..80 m³ auf einem Temperaturniveau von bis zu 80 °C benötigt. Die Prozesse laufen an 5,5 Tagen in der Woche bzw. an 264 Tagen im Jahr, wobei der Standort an 22 Tagen während der Sommerferien geschlossen ist. Seit dem Jahr 2005 liefern  92 Flachkollektoren von Sonnenkraft mit einer leichten Ostausrichtung bei einer Neigung von 25° einen relevanten Teil der Wärme. Wie auf der untenstehenden Abbildung zu sehen ist, teilt sich die Solaranlage mit ihren 570 m² (510 m²ap) in zwei getrennte Felder auf, die sich auf den unterschiedlich hohen Hallendächern wiederfinden. Falls die Anlage mit ihrer Leistung von 357 kWth nicht ausreichend Wärme zur Verfügung stellen kann, erfolgt die Nachheizung über den erdgasbefeuerten Dampferzeuger.

Der Primärkreislauf ist mit einem Wasser-Glykol-Gemisch (70 / 30 %) gefüllt und gibt die gewonnene Sonnenenergie über einen Wärmetauscher an den Sekundärkreislauf ab, in dem für den Waschprozess aufbereitetes (entkalktes) Wasser enthalten ist. Um die Sonnenenergie zu speichern, steht ein 40 m³ druckloser Pufferspeicher sowie zwei kleine Trinkwarmwasserspeicher mit je 3 m³ zur Verfügung. Nach der Vorwärmung wird das Wasser auf das entsprechende Druckniveau und falls nötig im Durchlauferhitzerprinzip in einem Rohrbündelwärmetauscher durch das fossile Dampfsystem auf die Zieltemperatur gebracht. Zu Projektbeginn wurden auch andere Integrationskonzepte diskutiert, bei denen eine direkte Solardampferzeugung bzw. eine Rücklaufanhebung des Heiznetzes vorgesehen war. Um die mit hohen Kollektortemperaturen einhergehende schlechtere Effizienz und verminderte Solarerträge zu vermeiden, wurden diese Konzepte jedoch verworfen.

© Contank:
Dank der Aufdachsolaranlage, die einen großen 40 m³ Pufferspeicher beheizt, kann rund ein Drittel der Wärme für Warmwasser solar bereitgestellt werden. Wenn notwendig, kann das solar erhitzte Wasser durch die fossile Nachheizung im Durchlauferhitzerverfahren nachgeheizt werden

Zwar wurde das System mit TRNSYS simuliert und optimiert, jedoch lagen die tatsächlichen Erträge leicht unter den Erwartungen, was auf einen zu hoch geschätzten Wärmebedarf zurückzuführen ist. Um den verringerten Wärmebedarf zu kompensieren und häufige Stagnationszeiten zu vermeiden, wurde nachträglich eine Nachtauskühlung installiert. Durch die falschen Annahmen konnte der projektierte spezifische Solarertrag von bis zu 841 kWh/m² (429 MWh/a) nicht ganz erreicht werden. Gleichzeitig konnte jedoch die erwartete solare Deckungsrate von 21,5 % auf bis zu rund einem Drittel gesteigert werden. Die Investitionskosten lagen bei rund 270.000 €, wobei nur rund die Hälfte aus Eigenmittel aufgewendet werden musste. Die andere Hälfte wurde über Fördermittel und Steuererleichterungen finanziert. Obwohl damit niedrige solare Wärmegestehungskosten von fast 19 €/MWh erreicht werden, liegt die Amortisationszeit dennoch aufgrund eines geschätzten Gaspreises von 25 €/MWh bei ca. neun Jahren.