Solarthermie und Wärmenetze - Marktperspektiven für Baden-Württemberg

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1 Solarthermie und Wärmenetze - Marktperspektiven für Baden-Württemberg Vortrag am Kongress Energie- und Energiespeichertechnologien Forschung trifft Praxis, Stuttgart, 24. November 2014 Dipl.-Ing. Dirk Mangold Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme Meitnerstr. 8 D Stuttgart

2 Solarthermie und Wärmenetze Historie: solare Nahwärme mit saisonalem Wärmespeicher Aktuelle Marktentwicklungen: Multifunktions-Wärmespeicher Solare Fernwärme Pilotprojekte und Kosten

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4 F+E-Programme zu solarer Nahwärme und saisonalen Wärmespeichern seit 1995

5 Pilotanlagen mit saisonalen Wärmespeichern in Deutschland Baden-Württemberg: Älteste Anlage! Größte Anlage! Größter Speicher! Drei von vier Speichertypen!

6 Was bis ca. 2010/2012 geschah In Deutschland seit Anfang der 1990er Jahre: Entwicklung und Demonstration von vier Grundkonzepten zur saisonalen Wärmespeicherung: Heißwasser-Wärmespeicher Erdbecken-Wärmespeicher Erdsonden-Wärmespeicher Aquifer-Wärmespeicher Die technische Machbarkeit wurde bereits mit den ersten Anlagen bewiesen Die Speicher- und Systemeffizienz konnte bewiesen werden (bei einigen Speicherkonzepten erst in Folgeprojekten) Die Baukosten der Speicher konnten bis heute deutlich reduziert werden Effizienz und Zuverlässigkeit der Speicherkonstruktionen wurden gesteigert Halbierung der Kosten der aus den Speichern gewonnenen Wärme!

7 Grundtypologie von großen Wärmespeichern

8 Grundtypologie von großen Wärmespeichern

9 Großvolumiger Pufferspeicher der Fernwärme Ulm GmbH, 2014 Speicherung von Abwärme aus Müll-Heizkraftwerk Quelle: Fernwärme-Druckspeicher FUG- MHKW Ulm, Bilfinger VAM Anlagentechnik GmbH

10 Investitionskosten von saisonalen Wärmespeichern Investitionskost ten je m³ Wasse eräquivalent [ /m m³] 500 Ilmenau (GfK) Crailsheim Behälter (TTES) 450 Rottweil Erdbecken (PTES) 400 Steinfurt Erdwärmesonden (BTES) 350 Schwerin Aquifer (ATES) Sonstige Stahltanks drucklos Hannover (HLB) Stuttgart Druck-Stahltanks 200 Hamburg 150 Eggenstein München Chemnitz Linz (AT) 100 Attenkirchen (Hybrid) Neckarsulm-1 Friedrichshafen Theiß (AT) Marstal (DK) 50 Brædstrup (DK) Neckarsulm-2 Crailsheim Marstal-2 (DK) Rostock Speichervolumen in m³ Wasseräquivalent [m³]

11 Multifunktions-Wärmespeicher in Hamburg-Bramfeld, 2010 Erster Multifunktions-Wärmespeicher E M l if k i Wä i h fü für S Solarwärme l ä und d Ab Abwärme ä aus einem i Müllheizkraftwerk Direkt in den Fernwärmeverbund Hamburg-Ost eingebunden

12 Zweite Technologielinie: solare Fernwärme Anlagen entstehen auf internationaler Ebene im Leistungsbereich bis 50 MW th. Wärmegestehungskosten um 50 /MWh zzgl. Förderung von 40 % der Investition Veränderte Betriebssituation bei der Fernwärmeerzeugung durch Wandel am Strommarkt, hierdurch kürzere Laufzeiten der KWK und Möglichkeit zur Substitution von Heizkesselwärme durch Solarthermie

13 Solare Fernwärme Marktstatus für Europa

14 Zentrale Einspeisung in Nah- und Fernwärmenetze

15 Dezentrale Einspeisung in Nah- und Fernwärmenetze

16 Solare Wärmenetze zur Quartiersversorgung Beispiel Stuttgart Burgholzhof Gebiet Zur Niedrigenergiesiedlung modernisiertes Kasernenviertel mit Wohnungen und öffentlichen Gebäuden (Beginn 1996) Fernwärmenetz Leitungslänge: m Kesselanlage: 4,3 MW Solarthermie Kollektorfläche: m² Kurzzeit-Pufferspeicher: 90 m³ Solarertrag: 415 kwh/(m² a) solarer Deckungsanteil: 11% (Gesamtwärmebedarf) Betreiber EnBW Energy Solutions GmbH

17 Solare Wärmenetze für Dörfer und Kleinstädte Beispiel Bioenergiedorf Büsingen, 2013 Deutschlands erste solarthermische Freilandanlage für das Bioenergiedorf Büsingen Ein erheblicher Teil des Wärmebedarfs der Gemeinde Büsingen soll aus heimischen erneuerbaren Energien gedeckt werden. Solarwärme und moderne Holzenergie werden in ein Wärmenetz eingespeist und im Ort verteilt. Investor

18 Bioenergiedorf Büsingen - Wärmenetz Gesamtinvestition Wärmeerzeugung Bioenergiedorf ca MWh / a ca. 3,5 Mio. Bruttokollektorfläche m² Solarer Deckungsanteil ca. 13% Trassenlänge ca. 5 km Zur Zeit 107 Hausanschlüsse Wohngebäude Gewerbe (Autohaus, Hotel, Sparkasse) öffentliche Gebäude (Rathaus, Post, Kirchengemeinde, Kindergarten, Schule) Quelle: solarcomplex

19 SDH Online-Rechner für zentrale und dezentrale Einbindung basierend auf dynamischen Simulationen nutzerfreundlich, mehrsprachig, kostenfrei nutzbar

20 SolnetBW Solare Wärmenetze für Baden-Württemberg Ziele und Ergebnisse: Marktentwicklung von solaren Fernwärmesystemen in BW Verbesserung der politischen, rechtlichen und ökonomischen Randbedingungen Maßnahmen zur Markteinführung, Initiierung von Neuanlagen in BW Technische Ausrichtung: Solarthermische h Großanlagen im Leistungsbereich i MW th für Energiedörfer (Bsp. Büsingen) Mittelgroße städtische Wärmenetze (Bsp. Crailsheim) Große städtische Fernwärme Laufzeit: November 2013 April 2016 Beteiligte Institutionen: Gefördert durch:

21 Gutachten: Solare Wärmenetze für Baden-Württemberg Solare Wärmenetze für Baden-Württemberg - Grundlagen, Potenziale, Strategien Inhalte Stand der Technik und der Markteinführung Wirtschaftlichkeit Rechtliche Rahmenbedingungen Möglichkeiten it der Bürgerbeteiligung Potenziale der Solarthermie in der Fernwärmeversorgung in BW Integrationsbeispiele Handlungsempfehlungen an Politik, Verwaltung und Verbände Aktionsplan für Verbreitungsaktivitäten (Kommunikation, Veranstaltungen, Umsetzungsunterstützung)

22 Kontaktdaten Internetseite: Koordination: Solites - Dipl.- Ing. Thomas Pauschinger pauschinger@solites.de In Kooperation mit: Gefördert durch: Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung des Fördermittelgebers wieder. Weder der Fördermittelgeber noch die AutorInnen übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.