Sollen unter ausgewählten Bedingungen die Potenziale neuer Energieumwandlungsverfahren demonstriert werden, werden Demonstrationsvorhaben mit wissenschaftlich-technischer Begleitung durchgeführt. I. d. R. werden dafür staatliche Fördergelder bereitgestellt, die im Rahmen von Ausschreibungen von Bundesministerien beantragt werden können. Ziel solcher Demonstrationsvorhaben ist es, deren Machbarkeit zu prüfen und mithilfe zusätzlicher, aufwendiger Messtechnik nachzuweisen.
Die mit dem Monitoring beauftragte Einrichtung prüft dabei schon vor Planung und Ausführung einer solchen Anlage, ob die Einsatzbedingungen gegeben sind, um das neue Verfahren auch erfolgreich zu testen. Dafür werden i. d. R. Voraussagen getroffen, die auf Basis von Simulationsrechnungen Energieerträge kalkulieren und Dimensionierungen abschätzen können. Ist eine erfolgreiche Realisierung absehbar, wird die Systemauslegung optimiert und eine Empfehlung für die Auswahl der bestgeeigneten Fabrikate für diese demonstrative Realisierung gegeben.
In der Inbetriebnahmephase wird die zusätzliche Messtechnik für das Monitoring der Anlage getestet und das Energiesystem auf sog. Kinderkrankheiten geprüft. Dies kann bis zu 6 Monaten der Prüfung erfordern.
Nach erfolgreicher Inbetriebnahme erfolgt eine intensive Monitoringphase über bis zu 2 Betriebsjahre. Das Anlagenmonitoring erfordert hier eine ständige Beobachtung des zu untersuchenden Energiesystems. Dazu werden die Daten in kurzen Zeiträumen abgefragt und i. d. R. täglich zur Auswertung an das wissenschaftliche Begleitteam zur Datenaufbereitung an der Hochschule versandt. Durch die Darstellung der Verläufe ausgewählter Betriebsdaten und die Bildung von Kennzahlen ist es möglich, in Tages-, Wochen- oder Monatsfrist Energieberichte zu erstellen und ggf. kurzfristig Verbesserungsmaßnahmen vorzuschlagen und durchzuführen.
Zum Abschluss des Demonstrationsvorhabens liegen umfangreiche Daten und Kennzahlen für die energetische Bewertung und vergleichende Untersuchungen des neuartigen Energiesystems vor. Im Erfolgsfall hat das untersuchte Energieverfahren bewiesen, dass es unter realen Einsatzbedingungen die in der Planung gesetzten energetischen und finanziellen Ziele erreichen kann. Das demonstrierte Energieverfahren dient nun als Referenz für vergleichbare Anlagenplanungen und kann hinsichtlich Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit eingeordnet werden. Das vorhandene Monitoring kann im Rahmen eines Energiemanagement-Prozesses weitergeführt werden.
Beispiel: Im Rahmen einer Förderung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) wurde an der Hochschule eine Vielzahl von solarthermischen Demonstrationsanlagen im Südwesten Deutschlands untersucht (Abb. 15). Dabei handelt es sich ausschließlich um Großanlagen mit Kollektorflächen größer 100 m².
Abb. 15: Benchmarking von solarthermischen Großanlagen im Rahmen des Forschungsvorhabens Solarthermie2000plus: Jährlicher spez. Solarertrag je Anlage im Vergleich zur projektbegleitenden Simulation
Die technisch-wissenschaftliche Begleitung der Anlagen durch die Hochschule beinhaltete im Einzelnen:
- eine Begutachtung des Anlagenkonzepts,
- die Erstellung eines Messstellenplans für das Anlagenmonitoring,
- die Erstellung von Ausschreibungsunterlagen für das Anlagenmonitoring,
- die Inbetriebnahme der Messtechnik,
- ein zweijähriges intensives Anlagenmonitoring,
- die energetische Bewertung und Dokumentation der einzelnen Anlagen.
Abb. 16: Ansicht eines Wohngebäudes der Baugenossenschaft Familienheim Freiburg[1]
Neben Anlagen zur Trinkwarmwasserbereitung wurden solare Nahwärmesysteme untersucht sowie die solarthermisch betriebene Kälteerzeugung mit Ad- und Absorptionskältemaschinen. Auf Basis der umfangreichen messtechnischen Untersuchung konnten so wichtige Referenzanlagen für die Planung von solarthermischen Großanlagen im Südwesten Deutschlands geschaffen werden. Mithilfe des umfangreichen Monitoring konnten sämtliche von der Hochschule Offenburg begleiteten Anlagen die vorgegebenen Ziele erreichen und die Machbarkeit der Solarthermie in diesen Anwendungsfeldern nachweisen. Die aus dem Monitoring im realen Betrieb ermittelten Kennzahlen dienen heute der Planung und helfen die Möglichkeiten und Potenziale der Solarthermie in Zentraleuropa einzuschätzen.
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