Solare Prozesswärme - ein heisses Thema?

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1 Solare Prozesswärme - ein heisses Thema? Elimar Frank Leiter SPF Research SPF Institut für Solartechnik HSR Hochschule für Technik Rapperswil

2 Prozesse und Temperaturbereiche Quelle: Uni Kassel 2011 SPF Industrietag März

3 Warum solare Prozesswärme? Steigende Energiepreise Höhere Produktionskosten Energiepolitische Vorgaben (Klimaziele) Ökologie als Wettbewerbsvorteil (Image) Prozessoptimierung und intensivierung Kollektortechnologien und kosten Know How für die Schweiz und den Export SPF Industrietag März

4 Solarwärme für Prozesse Prozess Solarwärme Benötigte Temperaturen Lastprofile Prozessmedium Wärmeträgermedium ä Prozessanforderungen (Druck, Feuchte, ) Verschiedene Kollektortechnologien (abhängig vom benötigen Temperaturbereich) Verschiedene Möglichkeiten zur Einbindung (abhängig vom Lastgang und der Verfügbarkeit von Solarwärme) SPF Industrietag März

5 Kollektoren und Temperaturbereiche «Grosse» Parabolrinnen und Fresnel Kollektoren C peratur Tem C «Kleine» Parabolrinnen und Fresnel Kollektoren ll Hochvakuum Flachkollektoren C C Vakuumröhren Kollektoren CPC Kollektoren Standard Flachkollektoren < 70 C Unabgedeckte Kollektoren Konzentrationsfaktor SPF Industrietag März

6 Kollektoren 0.9 ef fficiency (based on aperture area) AR 2 AR 3 AR standard flat-plate collector operating temperature 80 to 120 C (T m -T a )/G in Km²/W SPF Industrietag März

7 Kollektoren SPF Industrietag März

8 Kollektoren Quelle: ZAE Bayern Efficie ency n Air 1 bar Air 0,01 bar Krypton 0,01bar Temperature difference T_Coll_mid - T_Amb [K] SPF Industrietag März

9 Kollektoren SPF Industrietag März

10 Kollektoren SPF Industrietag März

11 Kollektoren solar.com SPF Industrietag März

12 Kollektoren SPF Industrietag März

13 Kollektoren SPF Industrietag März

14 Kollektoren solar.de SPF Industrietag März

15 Anforderungen an verschiedene Komponenten Appropriate heat transfer fluids (sufficiently temperature-stable, anti-freeze properties, efficient thermodynamic and hydraulic performance) Reflectors (high performance, cost effective and long service times) Tracking systems (reliably operating for the whole service time) Receivers (with and without selective coating, applicable in vacuum or in atmospheric conditions) Collector loop components (appropriate and temperature-resistant pumps, piping and connection systems, heat exchangers and valves and other system components) SPF Industrietag März

16 IEA SHC Task 49 shc.org/task49 Focus Subtask A Focus Subtask B SPF Industrietag März

17 Potential für Solare Prozesswärme Endenergiebedarf d CH Sektor Industrie 877 PJ PJ 2009 (19%) 22 PJ Quelle: BFE, PJ 92 PJ SPF Industrietag März

18 Potential für Solare Prozesswärme Aufteilung des Prozesswärmebedarfs nach T-Niveau: (vgl. IEA SHC Task 33, 2008) 39 PJ (34%) 28 PJ (30%) 25 PJ (27%) Aber: Theoretisches Potential Technisches Potential SPF Industrietag März

19 Technisches Potential für Solare Prozesswärme 35 5% ST Potent tial (PJ) Potential in PJ % 4% 3% 2% 1% ST pote ential/he eat dema and 0 0% Austria Spain Portugal Italy Netherlands Source: IEA SHC Task 33, R. Battisti, C. Vannoni SPF Industrietag März

20 Wichtig: Messungen und Auswertungen von Kollektoren und Systemen! Die Mehrheit der derzeit existierenden solaren Prozesswärmeanlagen werden mit Temperaturen unter 100 C betrieben. Integrations- und Betriebskonzepte Um das Solarwärmepotential bis 250 C voll auszuschöpfen, sind Analysen von Demonstrationsanlagen und verlässliche Kollektormessungen wichtig. Charakterisierung von Kollektoren und Komponenten Entwicklung neuer Produkte Verständnis und Bewertung des Systemverhaltens SPF Industrietag März

21 Danke fürs Zuhören! SPF Industrietag März