Große Solaranlagen und Solare Nahwärme. Univ. Prof. Dr. M. Norbert Fisch STZ/EGS und EGS-plan - Stuttgart IGS - TU Braunschweig

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1 Große Solaranlagen und Solare Nahwärme Univ. Prof. Dr. M. Norbert Fisch STZ/EGS und EGS-plan - Stuttgart IGS - TU Braunschweig

2 Kosten / Nutzen - Effizienz - vom Nutzen der Größe! Wärmekosten [Euro/(kWha)] Kostenbereich > Faktor Kleinanlagen A Koll. < 10 m² f sol < 15 % Großanlagen mit Kurzzeitspeicher A Koll. > 100 m² f sol ca % Großanlagen mit Langzeit-Wärmespeicher A Koll. > 1000 m² f sol = %

3 Solarthermie Solare Großanlagen 1 Mio. Förderung Kleinanlagen 21-5 Großanlagen 60 bis 80 t CO 2 /a 120 bis 150 t CO 2 /a

4 Großanlagen mit Kurzzeit- Wärmespeicher Solarthermie 2000 / TP 2 Solarkollektor - Feld (600 m²) Buchholz-West, Berlin Kaltwasser M M Kaltwasse r M M M Stuttgart, Burgholzhof Heizzentrale Nahwärmeverteilnetz Hausübergabestation Ziel: < 15 cent/kwh mind. 100 m 2 Kollektorfläche ca. 60 Anlagen (Stand 2004)

5 Ravensburg 29 RH (Eble, Tübingen, 1992) Auf Garagen installiertes Kollektorfeld (115 m², 5 m³)

6 Köngen, 72 WE (Projekt GmbH, Esslingen, 1993) Dachintegrierte großflächige Kollektormodule (160 m 2, 7m 3 )

7 Müllheim i. B., 75 EFH, 1 MFH (Walz&Walz, Heitersheim) Dachintegration durch Solarroof (440m 2, 20 m 3 )

8 Berlin-Pankow, 180 WE (Engel+Zillich, Berlin, 2001) Erste Großanlage in Berlin (600 m 2 Solarroof, 30 m 3 )

9 Kollektorfelder Berlin-Zehlendorf, 105 WE (K.T. Brenner, Berlin, 2001) Flachdächer, 180 m 2 VRK, 15 m 3 ) Fernwärme Heizzentrale Wärmeverteilnetz Hausübergabestation

10 Berlin-Zehlendorf Am Petersberg Kosten Solarsystem Gesamtinvestition inkl. Planung: (ohne MWSt.) 795 je m² Kollektorfläche 16 je m² Wohnfläche Kosten/Nutzenverhältnis 1,8 /kwh bei Solarertrag von 80 MWh/a (444 kwh/m² Koll a)

11 Salzburg Gneis-Moos 60 RH / WE (Reinberg, Wien, 1999) Solarsiedlung (Kombianlage) (370 m 2, 100 m 3 )

12 Niedrigenergie - Wohnsiedlung in Stuttgart-Burgholzhof

13 Projekt Wärmedämm- Maßnahmen / m 2 Lüftung (zusätzliche Kosten) / m 2 Solaranlage (f ca. 10 %) / m 2 Summe Mehrkosten / m 2 Burgholzhof ( 2,6 % ) Brenzstraße ( 2 % ) Mehrkosten für Wärmeschutzmaßnahmen, kontrollierte Lüftung und Solaranlagen der Stuttgarter Projekte "Burgholzhof" und "Brenzstraße"

14 Große Solaranlagen mit Kurzzeit Wärmespeicher Min. Anzahl Wohneinheiten Kollektorfläche: Speichervolumen: Massenstrom im Koll.-Feld: ab WE 0,8 bis 1,2 m²/person l/m² Kollektorfläche kg/(hm²) Solarer Deckungsanteil: ca % (Raumheizung und Warmwasser) Jährl. solarer Energieertrag: bis 500 kwh/(m²a) Systemkosten: Solarer Wärmepreis: < 450 /m² Kollektorfläche /m² Wohnfläche 8 bis 12 Cent/kWh

15 Solarsiedlungen mit Langzeit - Wärmespeicher Solarthermie 2000 TP 3 Heizzentrale Flachkollektoren 3000 m² Heißwasserwärmespeicher 1,5-2,5 1,5-2,5 m³/m² FK m³/m² FK Gas Kaltwasserzulauf Gas- Bre nnwertk essel Kaltwasserzulauf Langzeit- Wärmespeicher m³ Kollektorverteilnetz Wärmeverteilnetz Kies-Wasserwärmespeicher 2,5-4 m³/m² FK 2,5-4 m³/m² FK Volumenbezogene Baukosten [ DM/m³ ] Rottweil Stuttgart Jülich Hamburg Chemnitz Neckarsulm Potsdam (Projekt 2) Friederichshafen X Potsdam (Projekt 1) X ERDBECKENSPEICHER KÜNSTLICHER AQUIFER ERDSONDEN-SPEICHER X NATÜRLICHER AQUIFER Nutzungsg rad b Gewinnfaktor f G 3,62 kwh/m²a -- Erdsondenwärmespeicher 8-10 m³/m² FK 8-10 m³/m² FK Aquifer-Wärmespeicher 4-6 m³/m² FK 4-6 m³/m² FK Wasser-equivalentes Speichervolumen [m³]

16 Solarsiedlungen mit Langzeit - Wärmespeicher Hamburg-Bramfeld Solarthermie 2000 TP 3 Chemnitz Steinfurth-Borghorst Rostock Neckarsulm-Amorbach Friedrichshafen-Wiggenhausen Kronsberg, Hannover

17 Modellgemeinde Solarcity Neckarsulm Vorreiter auf kommunaler Ebene m² Kollektorfläche / Einwohner 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Solarthermie Neckarsulm PV 2010 Deutschland Wp PV / Einwohner

18 Solarsiedlung - Neckarsulm Amorbach Pufferspeicher Sonnenkollektoren 100 m³ 200 (200 m 2 m³) m 2 m² / (6300 m²) m 2 Heizzentrale NE- Gebäude (1.200 WE) 25 % WSVO 3-Leiter- Wärmeverteilnetz Erdsonden-Wärmespeicher m³ ( m³) m 3 / m 3

19 Solarsiedlung Neckarsulm - Amorbach

20 GM- Anlage Turnhalle Heizzentrale Speicher Senioren Schule

21 Erdsonden- Wärmespeicher 528 Sonden, ca. 30 m tief Abstand ca. 2 m Volumen m³

22 Architektur und Solar Gebäudeintegriert Landschaft + Solar Lärmschutzwall Dachintegriert

23 Grundschule Niedrigenergiestandard und Solarisierung

24 Solarthermische Gemeinschaftsanlage (ca. 450 m 2 ) Bürgerbeteiligung - Motivation für Solar!

25 Solarcity Luftaufnahme Hannover-Kronsberg 106 WE, 1350 m 2, m 3 Quelle: B. Gockell

26 Solarcity Hannover-Kronsberg

27 Solarcity Hannover-Kronsberg Schutzbetonschicht Aufgefülltes Erdreich Wärmedämmung Hochleistungsbeton 11 m Gewachsener Boden 19 m

28 Solarcity Hannover-Kronsberg

29 Solarcity Hannover-Kronsberg Wärmebilanz Langzeit-Wärmespeicher Wärmemenge in [MWh] Q_Beladung QV_Speicher QV_Leitung Q_Entladung Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

30 Quo Vadis Solare Nahwärme? Solar + Biomasse NE - Wohnsiedlung Pflanzenkläranlage Windkraft - Anlage Abwasser Solaranlage Bio-Müll, Fäkalien (Komposttoiletten) PV - Anlage Anaerober Abbau Bio- Gas Faulschlamm Pressung/ Extraktion Langzeit- Wärmespeicher Einspritz- BHKW Rapsöl Preßkuchen Netz CO 2 - neutrale Energieversorgung für Siedlungen

31 CO 2 - neutrale Wärmeversorgung NE Standard - Wohnsiedlung Solaranlage Holzpellets Pufferspeicher Fest- brennstoff- Kessel

32 F+E- Projekt im Programm SOLARTHERMIE CO 2 -neutrale Wärmeversorgung für Wohnsiedlungen Laufzeit (BMU) Phase 1: Machbarkeitstudien Projekte Phase 2: Feinanalyse ca. 10 Projekte Kordinator: IGS, TU Braunschweig Partner: STZ/EGS, Stuttgart FhG, Kassel Beteiligte: Wohnungsbauunternehmen, Kommunen, Investoren

33 CO 2 -neutrale Wärmeversorgung Pliezhausen 26 RH, 1MFH 140 m² Kollektorfläche auf Garagendach 300 kw Holzpellet-Heizkessel

34 Ergebnisse - Lessons Learnt Solar- und Speichertechnik funktionieren Finanzierungs- und Betreibermodelle erfolgreich Solarer Deckungsanteil rd. 30 bis 40 erreicht Kostenziele (Solare Wärmepreise) erreicht ca. 15 bis 30 Cent / kwh Ohne Förderung geht nichts!

35 Solartechnik macht Spaß! Herzlichen Dank Prof. Dr. M. Norbert Fisch STZ/EGS - Stuttgart IGS - TU Braunschweig

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