Am warmen Puls des Zählers

Seit zwei Jahren weht der Wind aus anderer Richtung. Das Stromnetz hat als Tummelplatz für einspeisende Solargeneratoren ausgedient, nur noch Überschüsse werden eingespeist oder Defizite aus dem Netz ausgeglichen. Das Stromnetz mutiert zur Superbatterie, aus der sich die Betreiber von Eigenverbrauchsanlagen bedienen, wenn der Sonnenstrom vom Dach nicht mehr ausreicht. Mit stationären Batterien wird die Bedeutung des Stromnetzes in der Photovoltaik noch weiter sinken. Doch Akkus sind teuer.

Deshalb bietet sich ein zweiter Weg an: die Sammlung von überschüssigem Sonnenstrom im Pufferspeicher, in Form von Wärme. Diese Idee scheint ganz neu zu sein, ist sie aber nicht. 2009 entwickelte Rudolf Baier zusammen mit der Firma Dalog Diagnosesysteme GmbH die ursprüngliche Steuerung Thermacon mit einer stufenlosen Regelung bis zehn Kilowatt. Damals war die Hochzeit der netzeinspeisenden Anlagen, auch die Solarthermie meldete Rekorde.

Nun, sechs Jahre später, kehrt die alte Idee zurück. Denn das Stromnetz erwies sich als Bumerang, es treibt die Kosten für die Photovoltaik in die Höhe. Die Solarthermie stagniert, weil die Preise anhaltend hoch sind. Zu hoch, um mit der stürmischen Entwicklung der elektrischen Heiztechnik Schritt zu halten.

Nicht nur für Solarstrom

Rudolf Baier ist gelernter Elektroinstallateur. Er hat bei den Stadtwerken Augsburg im Kraftwerk gearbeitet, seinen Industriemeister Metall gemacht, eine Ausbildung zum Energieberater durchlaufen. 20 Jahre lang war er im Kraftwerk in Augsburg und im Kundencenter des örtlichen Energieversorgers tätig. Bereits 2008 machte er sich mit Photovoltaik nebenberuflich selbstständig, 2012 gründete er ein Unternehmen, um Reparco auf den Markt zu bringen.

Mit seiner Firma Solartechnik Baier baut er Photovoltaikanlagen, mit Baier Energiesysteme stellt er die Reparco-Systeme her, berät Heizungsinstallateure und Endkunden. „Mittlerweile hat Juratherm aus Bayreuth das Reparco-System in den Vertrieb aufgenommen“, berichtet er. „Das ist für uns ein großer Erfolg und ein Einstieg in die Heizungsbranche.“

Wärme ist im Sommer am teuersten

Im Grunde genommen ist Reparco ein elektrisches System zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung, das durchaus Überschüsse aus Sonnenstrom sowie auch Strom aus Windkraft und Wasserkraft verwenden kann. Aber nicht muss. „Reparco ist ein Regelsystem, das ausschließlich Überschüsse aus der Photovoltaikanlage über den Heizstab ins Heizwasser bringt, ohne Verluste“, erläutert Rudolf Baier. „Der Heizstab ist ein ohmscher Widerstand, eine Kilowattstunde elektrische Energie wird in eine Kilowattstunde Wärme umgewandelt. Ist kein Überschuss vorhanden, wird der Heizstab deaktiviert und bezieht niemals Strom aus der Steckdose.“

Kommt der Strom aus der Photovoltaik, kostet die Kilowattstunde Wärme rund zehn Cent. „Ölkessel oder Gasheizungen verursachen im Sommerbetrieb ganz ähnliche Kosten“, rechnet Baier vor. „Aufgrund der ungünstigen Teillast nutzen sie den Brennstoff nur zur Hälfte oder zu 70 Prozent aus. Da kommen ohne Weiteres zwölf oder gar 13 Cent je Kilowattstunde zusammen.“

Im Sommer und in der Übergangszeit starten die Brenner in der Regel nur, wenn Warmwasser benötigt wird. In der Heizperiode fällt das Brauchwasser quasi als Nebenprodukt der Gebäudeheizung ab, weil der Pufferspeicher der Heizungsanlage stets gut beladen sein muss.

Im Sommer hingegen verursacht der übers Jahr relativ gleich bleibende Warmwasserbedarf zusätzliche und sehr kurze Brennerstarts; viele Taktungen der Heizungsanlage und hohe Verluste über den Schornstein sind die Folge.

Große Pufferspeicher

Oft versuchen die Kunden, diesem Problem mit solarthermischen Anlagen zur Trinkwarmwasserbereitung zu begegnen.

Zum einen werden solche Thermieanlagen im Marktanreizprogramm nicht mehr gefördert. Um die Förderung zu erhalten, muss die Solarthermie auch die winterliche Heizung unterstützen. „Zum anderen liegen die Nachteile in der Solarthermie selbst“, meint Rudolf Baier. „Die Solarpumpen brauchen Strom zum Antrieb. Die Sole im Solarkreis ist in der Regel mit Glykol als Frostschutz angereichert, dadurch sinkt ihre Speicherfähigkeit für Wärme.

Auch nutzt sich die Solarhydraulik mit der Zeit ab. Man muss die Dichtungen, Flüssigkeiten und Pumpen regelmäßig kontrollieren. Ganz abgesehen vom nachträglichen Installationsaufwand, wenn die Solarthermie beim Hausbau nicht bereits berücksichtigt wurde.“ Das entscheidende Problem haben die Solarthermiker bislang nicht gelöst: Im Sommer nehmen die Kollektoren so viel Hitze auf, dass sie fast kochen. Im Sommer wird aber am wenigsten Wärme gebraucht.

Also werden die Pufferspeicher so groß dimensioniert, dass sie die Wärme aufnehmen können. Man legt sie als Stagnationsreserve, als Überhitzungsschutz für die Kollektoren aus, nicht nach den Bedürfnissen der Heizwärmeversorgung im Gebäude. Die Folge: Die meisten Pufferspeicher für solarthermische Anlagen sind überdimensioniert, was wiederum erhebliche Systemverluste zur Folge hat.

Nicht zu sprechen vom Aufwand bei der Installation und den Investitionskosten für noch größere Speicher, noch mehr Rohre und Dichtungen. Ein elektrischer Heizstab hingegen verkalkt nicht, ohne Weiteres lässt er sich in ungenutzte Anschlussflansche einsetzen, auch nachträglich. Und: Strom lässt sich problemlos in Wärme verwandeln, Wärme aber nicht in Strom. Zuerst wird der Sonnenstrom natürlich für die elektrischen Verbraucher im Gebäude und für die Elektrofahrzeuge oder für Akkuspeicher verwendet, hier ist der ökonomische Vorteil am größten. Denn Strom ist teurer als Wärme. Doch Überschüsse lassen sich sehr leicht thermisch verwerten.

5.000 Impulse je Kilowattstunde

Rudolf Baier ist Strommensch, das wird schon aus seiner Biografie ersichtlich. Deshalb hat er diese einfache Idee konsequent zu Ende gedacht. Reparco ist ein dreiphasiges System, das seine Leistung in 31 Stufen zwischen 200 Watt und 6,2 Kilowatt regeln kann. Es ist konform mit den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Netzbetreiber.

Den überschüssigen Solarstrom greift er nicht am Wechselrichter ab, sondern direkt am Einspeisezähler oder am Zweirichtungszähler der Anlage mit Eigenverbrauch. „Auf diese Weise ist das Reparco-System sehr unabhängig vom Generator“, erläutert Baier. „Wir bauen es auch in Anlagen mit BHKW, Kleinwindkraft oder Wasserkraft ein. Unser Powermanager sitzt am Zähler des EVU. Wenn am Zähler Überschüsse anliegen, ergeht ein Signal an das Regelsystem, um die Energie über den Heizstab abzunehmen und ins Warmwasser zu schicken.“

Das System verfügt über eine intelligente Platine mit Software, die das Signal interpretiert und die abgegebene Leistung regelt.

Mehr als 250 Systeme verkauft

Spezielle Relais verteilen die verfügbare elektrische Leistung auf die Heizwendeln. „Unser Sensor misst die Ströme am Zähler mit 5.000 Impulsen je Kilowattstunde“, fügt Rudolf Baier hinzu. „Der Energieversorger löst die Kilowattstunde nur mit 1.200 Impulsen auf. Deshalb können wir viel schneller und feiner auf Lastveränderungen reagieren.“

Mehr als 250 Systeme hat Baier bislang verkauft, vor allem über Installateure. Doch 2013 sind viele seiner Kunden vom Markt verschwunden. Deshalb ist nun die Firma Juratherm der Vertriebspartner für Deutschland.

Juratherm stellt seit 2001 eigene Pufferspeicher in den Größen ab 27 Liter bis 100.000 Liter sowie emaillierte Speicher her. Gekoppelt mit dem Reparco-System lassen sich ganz verschiedene Konfigurationen der Brauchwasserbereitung abdecken, sogar in Verbindung mit Frischwassertechnik.

Reparco ist zertifiziert und auf elektromagnetische Verträglichkeit überprüft, die Produktgarantie beträgt 24 Monate.

Inzwischen wurde Reparco Purus zu Reparco Dynamica weiterentwickelt. Baier nutzt einen Trick, um die Effizienz seines Systems weiter zu steigern. Normalerweise werden die elektrischen Heizstäbe oben oder in der Mitte des Pufferspeichers eingebaut. Das System Reparco Dynamica nutzt eine spezielle Pufferzelle. Sie fasst 27 Liter bei Anlagen bis 6,2 Kilowatt, bei größeren Anlagen (bis 24,8 Kilowatt) 300 Liter.

Pufferspeicher gut durchschichten

Der Heizstab erhitzt das darin befindliche Heizungswasser, um es erst dann als Heißwasser in die oberen Schichten eines großen Pufferspeichers einzuleiten. Auf diese Weise steht es sofort zur Verfügung, wo es benötigt wird. Der Pufferspeicher wird dann von oben durchgeschichtet.

Mit dem System Maxima kann er sogar Überschussleistungen mit mehr als 20 Kilowatt abdecken. „In einer Waschanlage für Autos wurden sechs dieser speziellen Heizstäbe verbaut, die in Stufen bis zu 24,8 Kilowatt Wärmeleistung bringen“, berichtet Rudolf Baier. „Dieser Kunde hat über 110 Kilowatt Photovoltaik auf dem Dach.“

Ein anderer Kunde hatte 70 Kilowatt Photovoltaik kombiniert mit einem BHKW. Für ihn war es lukrativer, den selbst erzeugten Strom zu verheizen, anstatt ihn ins Netz einzuspeisen. Auch den Strom aus dem Blockheizkraftwerk, denn auch dort sinken die Vergütungen immer weiter ab.

Bis zu 90 Prozent des Sonnenstroms kann der Anlagenbetreiber im eigenen Gebäude verwenden, wenn er den Pufferspeicher als thermischen Akku benutzt. Auf diese Weise wird das Stromnetz weiter entlastet, auch der Bedarf an teuren Stromspeichern sinkt.

Rudolf Baier resümiert: „Wir beobachten, dass immer mehr Menschen und Unternehmen ihren selbst erzeugten Strom auch zum Heizen nutzen. Auch in der Industrie können wir die Bereitstellung von Prozesswärme mit unserem System Reparco Maxima sinnvoll unterstützen.“ Denn der Eigenverbrauch gewinnt auch und vor allem im Gewerbe an Bedeutung.

So erzeugt eine Solaranlage mit 80 Kilowatt Leistung im Jahr rund 80.000 Kilowattstunden Strom. Davon werden beispielhaft 10.000 Kilowattstunden zum Eigenverbrauch genutzt. Hier würde ein Überschuss von 70.000 Kilowattstunden entstehen.

Die Einsparung bei der Erzeugung von Prozesswärme erreicht rund 8.000 Euro pro Jahr. Große Reparco-Anlagen (Maxima) rentieren sich innerhalb von drei bis fünf Jahren.

Überblick über die Familie der Reparco-Varianten

Reparco Energia: Geeignet für Pufferspeicher mit Frischwasserstationen, fertig installiert direkt auf dem Pufferspeicher.

Reparco Combinare: Diese Variante ist für Pufferspeicher mit integriertem Wärmetauscher gedacht, in dem Warmwasser bereitet wird. Das System wird komplett auf dem Hygieneschichtenkombispeicher montiert.

Reparco Purus: Diese Version eignet sich zur Nachrüstung von bereits bestehenden Speichern. Der Anschluss erfolgt über ein Zwei-Zoll-Gewinde.

Reparco Dynamica: Spezielles System zur optimalen Schichtenladung über eine integrierte Hydraulikbox.

Reparco Maxima: Wie Dynamica, allerdings für große Anlagen in der Industrie und in der gewerblichen Anwendung.

http://www.reparco.eu