WIR ERNTEN DIE SONNE DÄNISCHE WÄRMENETZE ZUKUNFTSWEISEND FÜR EUROPA? CHRISTIAN STADLER, ARCON-SUNMARK GMBH DEZEMBER 2018

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1 WIR ERNTEN DIE SONNE DÄNISCHE WÄRMENETZE ZUKUNFTSWEISEND FÜR EUROPA? CHRISTIAN STADLER, ARCON-SUNMARK GMBH DEZEMBER 2018

2 Die dänische Energiepolitik Die Ölkrise 1973 war der Beginn für ein nachhaltiges Umsteuern in der Energiepolitik. Die Konsequenzen wurden in einem gesellschaftlichen Konsens abgeleitet. Dadurch arbeitet man auch über Regierungswechsel hinweg an der Umsetzung der Maßnahmen. Ziele seit 1976: Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen (Öl, Gas) Kosteneffizienz KWK Anteil an Fernwärme verglichen mit anderen Energiearten DK 64% Ziele für die Zukunft: 2020: Die Hälfte des traditionellen Stromverbrauchs wird durch Wind abgedeckt 2030: Keine Kohlefeuerung mehr in dänischen Kraftwerken. Keine Ölkessel mehr. 2035: Der gesamte Strom- und Wärmeverbrauch wird durch erneuerbare Energien gedeckt. 2050: Der gesamte Energieverbrauch (Strom, Wärme, Industrie & Verkehr) wird durch erneuerbare Energien gedeckt. DE 14% Die aktuellen Meilensteine: 2013: Keine neuen Gebäude mehr mit Öl- oder Gaskesseln erlaubt (wenige Ausnahmen erlaubt) 2015: Keine neuen Ölkessel mehr in Bestandsgebäuden, (außer es gibt keine Alternativen) Generell: So gut wie keine Förderung für erneuerbare Energien, aber eine höhere Besteuerung von fossilen Energien (Seit langem stabile Verhältnisse!) Fernwärmeabsatz 2015 DE 72 TWh DK 29 TWh EE-Anteil in der Fernwärme DK 49% DE 8% Alle Zahlen aus European Heat&Power market survey

3 Fernwärmenetze der 4. Generation nutzen verschiedene Erzeuger! TEMPERATURE LEVEL ENERGY EFFICIENCY IN BUILDINGS Quelle: Fernwärmenetze der 4. Generation (4th Generation District Heating, 4GDH); Integration intelligenter Fernwärmenetze in die nachhaltigen Energiesysteme der Zukunft 3

4 SOLAR- THERMISCHE GROSSANLAGEN WIRTSCHAFTLICH Große Solarwärmeanlagen ergeben niedrige, stabile Wärmekosten. Die Wärmekosten bleiben dauerhaft auf einem niedrigen, leistbaren Niveau. Alle Kosten sind von Anfang an bekannt, d.h. dass die Preise für Solarwärme über eine 25-jährige Periode fix bleiben. SAUBER Die Sonne ist der sauberste Energieträger und die kraftvollste Art erneuerbarer Energien. Sie erzeugt keine CO2 Emissionen und hat keinen Primärenergieeinsatz. Hinzu kommt, dass sie keine Emissionen wie Lärm, Abgas o.ä. an die Umwelt abgibt und so keineswegs stört. WIRKSAM Die effektive Installation einer perfekten solarthermischen Großanlage braucht umfangreiches Fachwissen. Wir haben jeden einzelnen Schritt optimiert. Somit können wir von der Planung über die Konstruktion und Finanzierung bis zur Installation samt perfektem Betrieb alles aus einer Hand anbieten

5 GRENZENLOSE VORTEILE IM GROSSEN MASSTAB GRÖSSER IST BESSER WOHL-BEKANNT WOHL-BEWÄHRT PERFEKTE ERGÄNZUNG Eine Solar-Großanlage ist 4- bis 6-mal wirtschaftlicher als Dachanlagen auf individuellen Häusern. Solarwärme ist eine bekannte Technologie, jahrzehntelang benutzt und in der Fernwärme im Einsatz seit Solarwärme passt perfekt mit anderen Energieträgern zusammen.

6 Große Solarwärmeanlagen erreichen den höchsten Ertrag pro m² Land! Flächenverbrauch Solarwärme vs. andere Energieformen Jährlicher Ertrag Aufstell-/Anbaufläche (kwh pro m² Land) Solarwärme ergibt stabile Preise für 30 Jahre. Andere Quellen verändern sich mit Markt- oder Börsenpreisen. 150 Solarwärme mit Speicher Solarwärme ohne Speicher Wind Biomasse Photovoltaik Solarwärme ILLUSTRATION Quelle: Per Alex Sørensen, Planenergi: Erfahrungen mit Solarwärme in Dänemark, Jan

7 Arcon-Sunmark hat mehr als 100 große Solarwärmeprojekte realisiert und verfügt über umfassende Expertise im Bereich Energiespeicherung. Ausgewählte Referenzen Über 100 Solarwärmeanlagen Die Sonne 24/7 an 365 Tagen nutzen mit Speicher ~ m² Silkeborg DK > m³ Dronninglund DK ~ m² Dronninglund DK Gesamt: 1,4 Mio. m² entspricht MW ~ m² Vojens DK ~ m³ Marstal DK Gesamt: > m³ ~ m³ Vojens DK ~ m² Codelco CL ~ m² Gram DK ~ m³ Toftlund DK ~ m³ Gram DK 8

8 FÜHREND IN GROSSANLAGEN WIR LIEFERN HOHE QUALITÄT, WIRTSCHAFTLICH Arcon-Sunmark ist ein dänisches Unternehmen mit europäischer Präsenz. Entwicklung und ein Großteil der Produktion haben ihren Standort in Dänemark. Mit unserer modernen Produktionsstätte in Vietnam haben wir zusätzlich einen logistischen Vorteil und eine internationale, marktnahe Präsenz erzielt. WIR WERDEN WEITER BESTEHEN BLEIBEN Wir sind ein solides und zukunftssicheres Unternehmen. Arcon-Sunmark ist Eigentum der VKR Holding, Dänemark. Insgesamt beschäftigt die VKR Holding etwa Mitarbeiter in mehr als 40 Ländern. VKR Holding ist Eigentümer von Unternehmen, die Tageslicht, frische Luft und Lebensqualität in den Alltag der Menschen bringen.

9 Historie der großen Solarwärme Die erste große Anlage für die Fernwärme wurde 1988 in Saltum eröffnet. Die Anlage ist immer noch ohne Probleme in Betrieb. Mittlerweile sind die Anlagen weit im MW-Bereich und werden bereits erweitert, um eine höhere solare Deckung zu erreichen. Saltum, DK (1988), 0,7 MW, m² Almere, NL (2010), Vattenfall 4,9 MW, m² Haushalte, 10% solare Deckung 1 Mio. mal solares Duschen pro Jahr 10

10 Beispielanlagen, Technik & Anlagenschemen 11

11 VOJENS DISTRICT HEATING

12 VOJENS FERNHEIZWERK Projektübersicht: Standort: Tingvejen 47 DK-6500 Vojens Gesamtfläche Solaranlage: m² Anzahl Kollektoren: Wärmespeicher (druckloses Erdbecken): m³ Leistung Solaranlage: 49 MW Berechneter Solarwärmeertrag: MWh Berechneter Solarer Deckungsgrad: 45 % Erreichter Solarwärmeertrag 2016: MWh Erreichter solarer Deckungsgrad 2016: 32 % Nutzungsdauer Solaranlage: mind 25 Jahre Montage / Inbetriebnahme: 2012/2015 Vom FW-Netz versorgte Haushalte: (10 x Schulen/Industrie) Gesamtwärmeverbrauch 2016: MWh davon Leitungsverluste: MWh Zusätzliche Nachheizquelle: Gas Betriebstemperatur FW-Netz: Sommer Vorlauf/Rücklauf: Winter Vorlauf/Rücklauf: Rohrleitung: 75 C / C 75 C / C ca. 53 km + Anschlüsse

13 45% solare Deckung des Jahresfernwärmebedarfes durch saisonale Speicherung Vojens, DK: Solarsystem: 49 MW, m² Aperturfläche Speicher: m³ Wasserspeicher mit 60cm schwimmender Isolierung als Deckel. Speichertemperatur am Ende des Sommers: 90 C Jährlicher Ertrag: MWh Ergibt 45% solare Deckung! Wärmekosten: 42 /MWh (2% Zins, 25a, keine Förderung) CO2-Einsparung: ton/jahr Stromgeführter Betrieb der KWK

14 Weltweit größte Solarwärmeanlage in Silkeborg, Dänemark Größe des Kollektorfeldes: ~ m² Jährliche Produktion: ~ MWh Anteil am jährlichen Wärmebedarf: ~20 % 16

15 20% solare Deckung des 400 GWh-Fernwärmenetzes von Silkeborg Die aktuell größte Solarwärmeanlage der Welt: 110 MW Spitzenleistung. Schlüsselfertige Übergabe am nach nur 8 Monaten Bauzeit. Geplante Strasse Silkeborg, DK: Solarsystem: 110 MW, m² Aperturfläche Jährlicher Ertrag: MWh (20% solare Deckung) CO2-Einsparung: ton/jahr Netz-Haushalte: Einwohner: Netz-Bedarf: 400 GWh Source: Open Street Map 17

16 Solarwärme als preisstabiler Anker in einem intelligenten Erzeugungsmix Rahmenbedingungen zur Stadt und zur Fernwärme Projektübersicht: Einwohner Ab 2030 CO2-freie Wärme 400 GWh Jahres-Netzwärmebedarf Haushalte 300 km Fernwärmenetz Staatliche Vorgabe, den Energieverbrauch Jahr für Jahr um 3..4% zu reduzieren. Wärmeerzeugung [GWh] Brædstrup 2 (2011), 7,4 MW, m² Konventionelle Wärmeerzeugung: 106 MWth / 120MWel Gas-KWK-System 4 x m3 Wärmespeicher 3 x 25 MW Wärmepumpe, thermisch angetrieben Kessel Brædstrup 1 (2007), 5,6 MW, 8.012m² KWK Solar - direkt Solar - via WP Kondensation via WP Kessel 18

17 Silkeborg Daten zum Solarwärmesystem Solarsystem: Gesamtfläche Solaranlage: m² Anzahl Kollektoren Wärmespeicher: 4 Stck. à m³ Max. Leistung: >110 MW Berechneter Solarwärmeertrag: MWh Berechneter Solarer Deckungsgrad: 20 % CO₂ Einsparung: ca Ton/Jahr Nutzungsdauer Solaranlage: mind. 25 Jahre Brædstrup 2 (2011), 7,4 MW, m² Betriebstemperatur Solarsystem: Sommer Vorlauf/Rücklauf: 82 C / 47 C Winter Vorlauf/Rücklauf: bis herunter zu 47 C / 12 C Die niedrigen Temperaturen in der Übergangszeit werden durch die effiziente Kopplung mit der Wärmepumpe erreicht. Brædstrup 1 (2007), 5,6 MW, 8.012m² Schlüsselfertiger Aufbau durch Arcon-Sunmark in 8 Monaten Bauzeit Leistungsgrenze ist das Ende der Wärmetransportleitung in die neue Wärmezentrale. Die Wärmespeicher (4 x m³) sind hier aufgrund der Mehrfachnutzung mit der Wärmepumpe der Wärmezentrale zugeordnet. 19

18 Große, saisonale Wärmespeicher: Erfahrungen & Details 20

19 Kombination von Energiespeicher und großer Solarwärmeanlage deckt Großteil des jährlichen Wärmebedarfs in Dronninglund, DK. Größe des Kollektorfeldes: ~ m 2 Speicherkapazität: ~ m³ Anteil am jährlichen Wärmebedarf: ~40% 21

20 SAISONALER WÄRMESPEICHER, DRONNINGLUND (DK)

21 SAISONALER WÄRMESPEICHER, DRONNINGLUND (DK)

22 SAISONALER WÄRMESPEICHER, DRONNINGLUND (DK)

23 Energieflussbild Messjahr 2016

24 PTES Energiefluss Messjahr 2016

25 Umgesetzte, innovative Systeme: Vattenfall Wärme Innerstädtisch Berlin-Köpenick 30

26 Berlin-Köpenick Projekt-Steckbrief

27 Berlin-Köpenick Daten zum Solarwärmesystem Solarsystem: Gesamtfläche Solaranlage: m² (Bruttofläche) Wärmespeicher: nicht notwendig Max. Leistung: 700 kw Berechneter Solarwärmeertrag: 440 MWh CO₂ Einsparung: min. 63 ton/jahr Nutzungsdauer Solaranlage: mind. 25 Jahre Innerstädtische Flächen sind normalerweise begehrt und teuer Schlüsselfertiger Aufbau durch Arcon-Sunmark Hydraulik vorinstalliert im schallgedämmten Gebäude Regelung auf Siemens S7-Basis für direkte Anbindung an das Leitsystem Konventionelle Technik am Standort: Gas-BHKW und Gaskessel Biomethan-BHKW 32

28 Berlin-Köpenick Vorher / Nachher 2.200m² ungenutzte Fläche hinter dem Heizkraftwerk Köpenick werden ein kleiner Baustein auf dem Weg der Wärmewende. 33

29 Umgesetzte, innovative Systeme: Energie Graz - Projekt HELIOS 34

30 Speicherprojekt HELIOS Wärmewende in Graz KH-WB-Straße (2016) BWS Sappi (2017) Bestehende Solaranlagen Eishalle Liebenau (2015) Marienhütte EM Reininghaus (2016 & 2017) Helios (2017) FHW Graz Kläranlage Stadt Graz (Konzeption) ARP Graz (2016) Solar Mellach Abbildung: Aufbringungsstruktur Fernwärme 36 HELIOS Fernwärmetage Knaus

31 Speicherprojekt HELIOS Standort am Stadtrand mit vertretbarer FW-Entfernung! Altdeponie Köglerweg (betrieben durch Holding Graz Services) Anbindung an bestehende Fernwärme-Infrastruktur Grundstückseigentümer: Stadt Graz Holding Graz Vorhandene Ressourcen: Deponiegas Grundstückfläche ressourcenschonende Nutzung im urbanen Raum Abbildung: Standortübersicht Google Maps 37 HELIOS Fernwärmetage Knaus

32 Speicherprojekt HELIOS Energieflüsse Wärme Solar FW Netz Thermosolaranlage m² - 1. Bauabschnitt ( m² Endausbau) Wärme BHKW Wärme WP Wärme P2H Deponie Deponiegas Gas Naturstrom Abbildung: Fließbild Markus Pernthaler Architekt ZT GmbH 38 HELIOS Fernwärmetage Knaus

33 Speicherprojekt HELIOS Technische Daten der Hybridanlage Thermische Solaranlage: 1. Bauabschnitt 1,4 MW / m² (Endausbau: ca m²) Druckloser Fernwärmespeicher: Nutzvolumen m³ Direkte Anbindung ohne Wärmetauscher! Speicher-Innendurchmesser: ca. 12 m Höhe OK Brüstung: ca. 27 m Max. Speichertemperatur: 98 C Fernwärme-Einspeiseleistung: Regelbetrieb: ca. 3,5 MW Spitzenlastbereitstellung: max. 10 MW Deponiegas-BHKW: 124 kw el., ca. 170 kw therm. P2H: ca. 90 kw Jährlicher Wärmeertrag 1. BA: ca. 2,5 GWh (Endausbau ca. 4,8 GWh) CO2-Einsparung 1. BA: ca. 500 Tonnen/a 40 HELIOS Fernwärmetage Knaus

34 Speicherprojekt HELIOS Errichtung Abbildung: Beginn Wärmespeicherbau Abbildung: Bauwerktrennung Abbildung: Wärmedämmung und Außenfassade Abbildung: Wärmespeicherbau 43 HELIOS Fernwärmetage Knaus

35 Speicherprojekt HELIOS Errichtung Abbildung: Austeilung Betonballastierung Abbildung: Baufeld thermische Solaranlage 159 Stück Kollektoren Aperturfläche: ca m² Abbildung: Fertige thermische Solaranlage 44 HELIOS Fernwärmetage Knaus

36 Speicherprojekt HELIOS Errichtung Abbildung: BHKW Abbildung: Solar-Einheit Abbildung: Leitungsführung Abbildung: Be-/ Entladeeinheit 45 HELIOS Fernwärmetage Knaus

37 Speicherprojekt HELIOS Errichtung Abbildung: Montagefertigstellung Abbildung: Gebäudeseite Zutritt Bauliche Fertigstellung: Dez HELIOS Fernwärmetage Knaus

38 Zusammenfassung 47

39 SOLARWÄRME GIBT SICHERHEIT >25 Jahre fixe und niedrige Wärmekosten Hervorragende Vereinbarkeit mit Ökokonzepten Bis zu 20% des Jahreswärmebedarfes (bis 50% mit saisonalem Speicher) Flexibilisierung durch große Wärmespeicher /MWh sind typisch 30 Jahre Erfahrung mit 100 Großanlagen (in Summe >800 MW) 48

40 8 Monate in 2 Minuten... 49

41 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! Für weitere Fragen: Arcon-Sunmark GmbH Christian Stadler Peter Eijbergen CHS@Arcon-Sunmark.com PEI@Arcon-Sunmark.com