Solare Nahwärmeversorgungen
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- Frieder Schmidt
- vor 5 Jahren
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1 versorgungen Dipl.-Ing. Josef Broll Gropiusplatz Stuttgart
2 dezentral / zentral Folie 2
3 Speicherkonzepte Kurzzeitspeicher Mehrtagesspeicher Saisonalspeicher solare Deckungsrate 10 15% 20 30% 30 50% Kollektorfläche 0,3.. 0,5 m² / MWh 0,6.. 0,9 m² / MWh 1,3.. 2,5 m² / MWh Speichervolumen l/m² Koll l/m² Koll. 1 2 m³/m² Koll Folie 3
4 Beispiele ausgeführter Anlagen Salzburg, Gneis-Moos ca. 60 WE (MFH) 410 m² Kollektoren 100 m³ Speicher fsol = 34% Stuttgart, Burgholzhof ca WE (MFH) m² Kollektoren 90 m³ Speicher Folie 4
5 Beispiele ausgeführter Anlagen Friedrichshafen-Wiggenhausen m² Kollektoren m³ Speicher Hannover-Kronsberg 106 WE m² Kollektoren m³ Speicher Folie 5
6 Voraussetzungen für die Einbindung von großen Solaranlagen Technisch, wirtschaftlich Wärmebedarf im Sommer WW-Bereitung (solare Kühlung, Prozesswärme) Integrales Energiekonzept Niedrige Systemtemperaturen Kollektorflächen Verbesserter Wärmeschutz beim Gebäude Reduzierung der Verluste im Wärmenetz Heizung: Radiatoren 60 / 30 C oder Flächenheizung Auslegung Nahwärmenetz max. 70 / 40 C, WW-Bereitung!!! große zusammenhängende Flächen dachintegriert, z.b. Dach auf MFH (EFH sind ungeeignet) Dachneigung größer 20, 30 bis 45 sind optimal Nahwärmeversorgung Nähe zu Heizzentrale evtl. 3-Leiter Netz Platz für Speicher notwendig Folie 6
7 Voraussetzungen für die Einbindung von großen Solaranlagen - Organisatorisch Frühzeitige Zusammenarbeit der Projektbeteiligten Betrieb Bauträger / Bauherren Planungsbüros Wärmeversorger Betreuung durch den Betreiber, WMZ über MBus Monitoring Nahwärmeversorgung: Bebauung durch Bauträger ist vorteilhaft keine Einzelbauherren Abstimmungsbedarf Entwicklung des Baugebietes / Netz Ausbau innerhalb weniger Jahre Netze mit überschaubarer Größe (max. 100 Einheiten) Folie 7
8 Baugebiet Am Schlachthof in Speyer Solaranlage mit Mehrtagesspeicher -61 EFH / RH -ca m²wfl. / 160 m² pro Haus 49 m² -EnEV -15 % (Bezug Solaranlage mit 15 % Deckung) 49 m² 49 m² 49 m² 176 m² 176 m² -Baubeginn Bauabschnitt mit Einzelbauherren!! Heizzentrale Nahwärmenetz Kollektoren Pufferspeicher Bewohnte Gebäude Stand 01/2007 -Kollektorfl. 553 m² -100 m³ Stahl- Pufferspeicher 180 Liter/m² Kollektorfl Folie 8
9 Solaranlage mit Mehrtagesspeicher Am Schlachthof in Speyer Kollektoranlagen Carport: 198 m² Kollektoren Gebäude ehemaliger Schlachthof: 355 m² Kollektoren Gesamtfläche 553 m² (ca. 9 m² pro Haus) Folie 9
10 Solaranlage mit Mehrtagesspeicher Am Schlachthof in Speyer Aufstellung Pufferspeicher 100 m³ Folie 10
11 Solaranlage mit Mehrtagesspeicher Am Schlachthof in Speyer Temperaturen im Nahwärmenetz und Speicher Temperaturen [ C] Rücklauftemperatur 33,4 C!! Temperatur Austritt Solarspeicher Temperatur Netzvorlauf Temperatur Netzrücklauf Messung Solare Nutzwärme 173 MWh Wärmelieferung Gaskessel 522 MWh Solarer Deckungsanteil 24,9 % Mittlere Netzvorlauftemperatur (2007) 64,4 C Mittlere Netzrücklauftemperatur (2007) 33,4 C Folie 11
12 Solaranlage mit Mehrtagespeicher Am Schlachthof in Speyer Investitionskosten und Wirtschaftlichkeit Gesamtinvestitionskosten Solaranlage Kollektoren Anbindung Pufferspeicher Heizzentrale MSR-Technik Planung 501 pro m² Kollektorfläche ca pro Haus Förderung (BMU) (Förderbeitrag 35%) Solarer Wärmepreis ca. 16 bzw. ca. 10 Cent/kWh ohne bzw. mit Förderung Folie 12
13 CO 2 -neutrale Wärmeversorgung Wohngebiet Kastenäcker in Esslingen-Sulzgries (2005 / 2006) Wohngebiet: 30 EFH, 1 MFH mit 6 Wohnungen Nahwärmeversorgung: -Pelletkessel 220 kw - Solaranlage mit 148 m² Kollektorfläche und 2 x 5 m³ Pufferspeicher -Auslegung Netz 70 C / 40 C (Vorlauf / Rücklauf) - Kosten Solaranlage (485 /m², pro Haus/WE ) Folie 13
14 Standardisiertes Technik-Konzept -Heizzentrale Folie 14
15 Standardisiertes Technik-Konzept -einfache Wärmeverteilung Folie 15
16 Standardisiertes Technik-Konzept, Anlagenschema Solaranlage Wohnsiedlung Holzpellets M M Pufferspeicher M Holzpellets-- Kessel Heizzentrale -gemeinsam genutzter Pufferspeicher -Sommerbetrieb durch Solaranlage Vermeidung des ungünstigen Kesselbetriebs im Sommer Folie 16
17 Standardisiertes Technik-Konzept, Kollektoranlage dachintegriert -Bauseitige Kostenübernahme für Dachabdichtung -Gute Ausnutzung der Bruttodachfläche (max. 90 %) -schnelle Montage mehrere 100 m² pro Tag -Solarroof: Dach innerhalb von 1 bis 2 Tagen dicht Innenausbau früher möglich Folie 17
18 Standardisiertes Technik-Konzept, Kollektoranlage aufgeständert -ca. 20 bis 30 % Mehrkosten gegenüber dachintegriert -schlechte Ausnutzung der Bruttodachfläche (max. 50%) -Abschattung beachten -Verrohrung aufwendiger -Statik beachten (Windkräfte nach DIN 1055) Folie 18
19 Standardisiertes Technik-Konzept, Hausstationen für Einfamilienhäuser Liefergrenze Verbraucher Heizung direkt 6 0 C 3 0 C Danfoss ECL 200 VF1 RF1 Warmwasserbereitung mit Speicher-Lade-System Liefergrenze (besser: im Durchfluss!) Fernwärme-Vorlauf 60 C HAS1 60 C 50 C Warmwasser TWW Fernwärme-Rücklauf max. 50 C HAS2 WMZ 30 C 10 C Zirkulation TWZ Kaltwasser TWK - Netzrücklauftemperaturen unter 40 C erreichbar - Kompakte Bauweise - kostengünstig Folie 19
20 Standardisiertes Technik-Konzept Hausstationen für Mehrfamilienhäuser Heizung indirekt Über WT Heizung Zirkulationsrücklauf Standard Warmwasserbereitung Speicherladesystem WW- Speicher SF1 SF2 Übergabestation Heizung Direkt 10 kw, WW-Bereitung im Speicherladeprinzip, Speicher 100 l, Ladeleistung 15 kw Zirkulationsrücklauf optimiert Folie 20
21 Optimale Voraussetzungen für eine solare Nahwärme - hochwertige Komponenten - kompaktes Wohngebiet -> wenig Netzverluste, hohe solare Deckung - große Kollektorflächen, möglichst dachintegriert -> wenig hydraulische Verbindungen, schnelle Montage - Dachneigung > höhere Erträge auch in Übergangszeit - niedrige RL-Temperaturen -> hoher Solarertrag Folie 21
22 Netz-Rücklauftempepratur Temperatur [ C] WMZ-Netz Vorlauftemperatur WMZ-Netz Rücklauftemperatur TF-Außen Netzregelung defekt, zu hohe Vorlauftemperatur -> RL-Temperatur C Mittlere Rücklauftemperatur ~ 45 C Temperatur [ C] Heizkörperauslegung 60/30 C ungünstige Heizkörper-Thermostatventile Monitoring wichtig! Rücklauftemperatur Vorlauftemperatur Außentemperatur Durchfluss Folie 22
23 .. ungünstige Voraussetzungen kleine Module Montage Anzahl Hydraulischer Verbindungen (Wärmeverluste, Undichtigkeit) Neigung 15, optimal 30 Architektur Ertrag Überhitzungen im Sommer Quelle: ZFS Folie 23
24 Solarenergie und Kunst Sonnensegel Fellbach (Architekturpreis) "Jeglichem Wirtschaftlichkeitsdünkel durch den deutlichen Symbolcharakter entfliehend gelingt es dem Sonnensegel den spielerischen Umgang mit innovativen Techniken zu demonstrieren. Als solares "Fanal" signalisiert es den Beginn eines neuen Zeitalters der regenerativen Energieversorgung, Folie 24
25 Genießen wir die Sonne! Folie 25 Prof. Dr. M. Norbert Fisch STZ/EGS -Stuttgart IGS -TU Braunschweig
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