Solarwärme für Geschosswohngebäude. Köthen, Jürgenweg

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1 Solarwärme für Geschosswohngebäude Köthen, Jürgenweg Folie - 1

2 Vorstellung Gründung der Parabel GmbH mit den Geschäftsbereichen Solarthermie und Photovoltaik erste große thermische Solaranlage mit Prinzip SEZ Deutscher Solarpreis für Solarenergie Zentrale 02/04/06 Lokale Auszeichnungen Klimaschutzpartner Berlin regionaler Erfolg in Berliner Wohnungswirtschaft mit 25 Großanlagen und rund m² Kollektorfläche Start der Parabel Energiesysteme GmbH mit dem Geschäftsfeld Große Thermische Solaranlagen Kooperation mit Bosch Thermotechnik GmbH und Einführung des Systems als LargeSolarSystem Automatisierung des Betriebsdatenmonitorings bis heute rund 350 Großanlagen in Deutschland und Europa Folie - 2

3 Gliederung Bedeutung und Potenzial der Solarwärme Umsetzungsbeispiele Welche Ziele sind mit Solarwärme erreichbar? der SolarWärmeManager / das Solar System TC und TCD Verbrauch vor Speicherung Monitoringergebnisse und Einwahl in Beispielanlage Wirtschaftlichkeit- die Eisberganalogie Fazit Folie - 3

4 Solarwärme im Geschosswohnungsbau Folie - 4

5 Bedeutung und Potenziale der Solarwärme Endenergieverbrauch in Deutschland % 21% 6,4% 67% Öl, Gas, Kohle Fernwärme Strom Erneuerbare Energien Quelle: AG Energiebilanzen e.v Folie - 5

6 Bedeutung und Potenziale der Solarwärme Nutzenergieverbrauch in Mehrfamilienhäusern 20% 80% Raumwärme und Warmwasser Strom Quelle: Rheinisch-Westfälisches Institut für Wirtschaftsforschung, 2011 Folie - 6

7 Bedeutung und Potenziale der Solarwärme Folie - 7

8 Bedeutung und Potenziale der Solarwärme Folie - 8

9 Bedeutung und Potenziale der Solarwärme Flächenerträge aus Solarstrahlung in Deutschland Energieertrag in kwh Endenergie / m² Energiepflanzen Solarmodule (PV) Solarkollektoren (Thermie) Quelle: VDI Tagung Solarthermie 2011 Folie - 9

10 Solarwärme im Geschosswohnungsbau, Köln Folie - 10

11 Platzbedarf der Kollektoren, Köln Folie - 11

12 Solarwärme im Geschosswohnungsbau Folie - 12

13 Gute Argumente für den Einsatz von Solarwärme - Solarwärme ist solar und nicht nur renewable - Solarwärme besitzt hohe Energiedichte und hat geringen Flächenbedarf - Solarwärme wird dezentral erzeugt und genutzt - Solarwärme ist in Tagesspeichern einfach und wirtschaftlich zu speichern - mit Tagesspeichern sind 20% solare Deckung einfach möglich- auch im Bestand - mit saisonalen Speichern können 50 % solare Deckung erschlossen werden - Versorgungssicherheit ist groß - Kombination mit Wärme aus Wärmepumpen ist sinnvoll und führt bis zu 100 % regenerativer Deckung (Null- Energiehaus) Folie 13

14 Solarwärmenutzung mit dem Large Solar System Das Large Solar System (LSS) von Junkers Gesamtsystemtechnik für die solare Trinkwassererwärmung und Heizunsunterstützung in Kombination mit Heizkesseln, Fernwärme und Wärmepumpe modularer Aufbau und Funktionsprüfung im Werk übergeordnete Systemregelung mit Datenfernüberwachung und -parametrierung LSS TC: geeignet für Mehrfamilienhäuser von 30 bis 200 Wohneinheiten, Hotels, Pflegeheime und ähnliche Objekte mit zentraler TWE LSS TCD: geeignet für Mehrfamilienhäuser von 20 bis 200 Wohneinheiten mit dezentraler TWE Folie - 14

15 Das Large Solar System TC - für zentrale Trinkwassererwärmung Folie 15

16 Large Solar System TC Folie 16

17 Standardschaltbild TC mit zentraler TWE mit GSM oder Analog - Modem zur Fernüberwachung Dieses Schema dient als Empfehlung und ersetzt nicht die fachtechnische Detailplanung. SS1 - Solarstrahlungssensor TS1 Kollektorfühler 70 C 40 C AG bauseits PU SOL 5 44 A 30 4 P AB B 41 8 TS2 41 TS5 TS4 TS Modul Solarstation 2 1 AG bauseits P 7 AB A PU PUFF DDC-Regelung Riecon R66 Solar B A B AB Modul Solares Heizen VL Entladen RL Beladen TW3 TW4 A 15 B AB 17 TW2 16 Armatur bauseits 43 TWE Kaltwasseranschluss Zirkulation STW TWE 21 TW1 46 PU ZIRK Modul TWE/Kaltwasseranschluss TS6 TS7 40 TW5 Schichten-Puffer- Speicher Kollektorflächen m² Warmwasser- Spitzen- Speicher A B AB AB B PU TWE 41 TA1 Regelung Modul Heizkreis A 45 TW6 23 RL VL 40 Heizkreis AB B 41 A TH Passstück opt. für WMZ Passstück für WMZ TH1 Modul Primärversorgung PU HEIZ 45 STW HK (optional bei FB-Heizung) TVKES/VFW VL RL AG bauseits Modul Solarstation 1. Wärmeübertrager Solar-TWE 2. Wärmeübertrager Solar-Puffer 3. Pumpe Solar 4. Umschaltventil Kollektor 5. Volumenzähler Solarkreis 6. Pumpe Puffer 7. Anschluß Ausdehnungsgefäß 8. Volumenstrombegrenzer Entladekreis 9. Volumenstrombegrenzer Pufferkreis 10.Umschaltventill Puffer 30. Drucksensor Solarkreis 0-10 bar 31. Drucksensor Pufferkreis 0-4 bar TS1, TS2, TS4, TS5 Temperaturfühler Solarstation TS6, TS7 Temperaturfühler Pufferspeicher Modul TWE/Kaltwasseranschluss 11. Regelventil Warmwasser 12. Wärmeübertrager TWE - Vorwärmer 13. Wärmeübertrager TWE - Nachwärmer 14. Pumpe Zirkulation 15. Umschaltventil Kaltwasser 16. Volumenstrombegrenzer Speicherladung 17. Ladeventil TWE - Speicher 18. Volumenzähler Kaltwasser 19. Umschaltventil TWE - Solar 20. Volumenstrombegrenzer Zirkulation 21. Sicherheits - Temperaturbegrenzer TWE 22. Pumpe TWE 23. Volumenzähler Trinkwarmwasser TW1 - TW6 Temperaturfühler Warmwasserbereitung Modul Solares Heizen 24. Regelventil HK Solar 25. Wärmeübertrager Solar-Heizung TS3 Temperaturfühler Solares Heizen Modul Heizkreis 26. Regelventil Heizkreis Pumpe Heizkreis 28. Differenzdruckmesser 29. Volumenzähler Heizkreis TH1, TH2 Temperaturfühler Heizkreis Modul Regelung Regieregler Riecon R 66 Solar mit Schaltschrank und integriertem Modem * Beschreibung siehe Dokumentation Modul Primärversorgung TVKES/VFW Temperaturfühler Primäreinspeisung Sonstiges 40. Absperrarmatur 41. Füll- und Entleerungshahn 42. Thermometer 43. Manometer 44. Schmutzfänger 45. Rückschlagventil 46. Membran Sicherheitsventil 47. Sicherheitsventil federbelastet 48. Kappenventil Folie - 17

18 Montage der Module im Werk Linienaufstellung Eckaufstellung Rücken an Rücken Folie - 18

19 Verbindung der Module Folie - 19

20 Verbindung der Module mit dem Schaltschrank Folie - 20

21 Ausgeführte Anlage in Blockaufstellung Kollektorfelder Potsdam Babelsberg, Glasmeister Str. Schaltschrank Folie - 21

22 Large Solar System Baugrößen Baugruppe Trinkwarmwasserbereitung ( im Durchflussprinzip mit Spitzenlastspeicher ) TWW Typ Max. Zapfspitze: 110 l/min TWW Typ Max. Zapfspitze: 138 l/min TWW Typ Max. Zapfspitze: 172 l/min TWW Typ Max. Zapfspitze: 210 l/min TWW Typ Max. Zapfspitze: 220 l/min TWW Typ Max. Zapfspitze: 239 l/min TWW Typ Max. Zapfspitze: 286 l/min TWW Typ Max. Zapfspitze: 296 l/min TWW Typ 200-2x600 Max. Zapfspitze: 343 l/min Zapfspitzen über 10min lt. DIN 4708 Folie - 22

23 Large Solar System Baugrößen Baugruppen Heizkreis/Solares Heizen/Primärversorgung Max Nennvolumen- strom Heizkreis (Systemtemp. 70/50) Max. Normlast des Gebäudes Typ kw 6,9 m³/h Typ kw 10,3 m³/h Typ kw 13,7 m³/h Typ kw 17,1 m³/h Typ kw 20,6 m³/h Typ kw 24,0 m³/h Typ kw 27,4 m³/h Typ kw 30,9 m³/h Typ kw 34,3 m³/h Folie - 23

24 Solare Trinkwasser-Vorwärmung Solare Ladung Solares Heizen Pufferspeicher-Beladung TS1 Pufferspeicher-Entladung konventionelle Wärme TS5 TS6 TS4 TH1 TH2 TS7 TS3 TW2 TW5 TW1 TVKES/FW TW3 TW4 TS2 TW- Anschluss TW6 Folie - 24

25 Beispiel Kollektorfeld, Flachdach Folie - 25

26 Beispiel Kollektorfeld, Satteldach Folie - 26

27 Das Large Solar System TCD - für dezentrale Trinkwassererwärmung Folie - 27

28 Standardschaltbild TCD mit dezentraler TWE mit GSM oder Analog - Modem zur Fernüberwachung DDC-Regelung Riecon R66 Solar TA1 Außentemperaturfühler SS1 - Solarstrahlungssensor TS 1 Kollektorfühler TS5 TS4 2 AG bauseits P 10 7 A AB PU PUFF B Entladen Beladen Schichten- Puffer- Speicher TS6 TS7 TH3 TH4 TH5 Modul Netzheizkreis Hausnetz für Wohnungsstationen Spitzen- Speicher A B AB 31 PU NHK TN1 TN VL RL Modul Solarstation 2. Wärmeübertrager Solar-Puffer 3. Pumpe Solarkreis 4. Umschaltventil Kollektor 5. Volumenzähler Solarkreis 6. Pumpe Pufferkreis 7. Anschluß Ausdehnungsgefäß 8. Volumenstrombegrenzer Entladekreis 9. Volumenstrombegrenzer Pufferkreis 10.Umschaltventill Pufferkreis 11. Drucksensor Kollektorkreis 12. Drucksensor Pufferkreis TS1,TS4, TS5 Temperaturfühler Solarstation TS6, TS7 Temperaturfühler Pufferspeicher Modul Solares Heizen 24. Regelventil HK Solar 25. Wärmeübertrager Solar-Heizung TS3 Temperaturfühler Solares Heizen 11 P 3 PU SOL 41 TS3 25 Modul Solares Heizen A B 24 AB 26 B TH2 42 AB A 45 TH1 42 Modul Ladeheizkreis Modul Ladeheizkreis 26. Regelventil Ladeheizkreis 27. Pumpe Ladung 29. Volumenzähler Ladeheizkreis TH1, TH2, TKES/FW1, TKES/FW2 Temperaturfühler Modul Netzheizkreis 30. Regelventil Netzheizkreis 31. Pumpe Netzheizkreis 32. Differenzdruckmesser 33. Volumenzähler Netzheizkreis TH3, TH4, TH5, TN1, TN2 Temperaturfühler 70 C 40 C A AB 7 B 41 AG bauseits TVKES VL RL Modul Regelung Regieregler Riecon R 66 Solar mit Schaltschrank und integriertem Modem * Beschreibung siehe Dokumentation Sonstiges 40. Absperrarmatur 41. Füll- und Entleerungshahn 42. Thermometer 43. Manometer 44. Schmutzfänger 45. Rückschlagventil 46. Membran Sicherheitsventil 47. Sicherheitsventil federbelastet 48. Kappenventil Kollektorfläche m² Modul Solarstation Folie - 28

29 SAT-WZE Hausnetz mit Wohnungsstationen Heizung Heizung Warmwasser Warmwasser Trinkwassererwärmung Trinkwassererwärmung Trinkwassererwärmung Kaltwasser Kaltwasser DDR DDR Wohnungswärmestation Wohnungswärmestation Heizung Heizung Warmwasser Warmwasser Trinkwassererwärmung Kaltwasser Kaltwasser DDR DDR Wohnungswärmestation Wohnungswärmestation Pufferspeicher A AB TN1 VL TH3 B TH4 TH5 TN2 41 RL Folie - 29

30 Solarwärme im Geschosswohnungsbau, Köln Folie - 30

31 Platzbedarf der Kollektoren, Köln Folie - 31

32 TCD mit Luft/Wasser-Wärmepumpe in Wolfenbüttel Folie - 32

33 Monitoring Beispielanlage in Wolfenbüttel Folie - 33

34 TCD Module Modul Netzheizkreis Spitzenspeicher Modul Ladeheizkreis und Solares Heizen Modul Solar Folie - 34

35 TCD für den Gasthermenaustausch Gas KW Folie - 35

36 TCD Ausstattung Wohnungsstation Folie - 36

37 Einsatzbereiche der TCD Einsatz bei der Sanierung von dezentraler TWE über Gasetagenheizung oder elektrischen Durchlauferhitzern Einsatz bei Sanierung von mehreren Gebäuden (Nahwärmekonzepte) Einsatz im Neubau oder Bestand in Kombination mit Wärmepumpen, da Vorlauftemperatur des Netzes mit 50 C gefahren werden kann Einsatz in Kombination mit Frischwasserstationen und Zirkulation möglich? Kollektorflächen von m² (brutto) (gestaffelt in 10 Baugrößen) Netzvolumenströme von 2,3 bis 40 m³/h (gestaffelt in 7 Baugrößen) entsprechen Leistungen bis 50 bis 930 kw entsprechen Wohneinheiten von 10 bis 200 WE Folie - 37

38 Vorteile der Solaren Nahwärme Minimaler Installationsaufwand in Bestandsgebäuden. Leitungsführung im Abgaszug von GEH möglich Einfachste Verbrauchserfassung über KWZ und Wärmezähler Heizung Minimale Verteilungsverluste durch niedrigste Netztemperaturen, mit PewoTherm-Station sind 50 C Netztemperatur realisierbar Maximale Gesamteffizienz, da niedrige Rücklauftemperaturen und Monitoring der Zusatzenergieversorgung über Kessel oder WP Einsatz vom Sole/Wasser WP mit guter Arbeitszahl damit möglich, dann 100% Regenerativ. DVGW-konform, da/sofern Leitungsvolumen innerhalb der Wohnung kleiner 3 Liter gehalten wird Folie - 38

39 Monitoring Folie - 39

40 Monitoring des Solarzentrum Hamburg Folie - 40

41 Was ist Monitoring? Monitoring für Solaranlagen systematischen Erfassung und Dokumentation aller relevanten Energieströme der Wärmeversorgungsanlage automatisiertes Auslesen von Monatsprotokollen automatisierte Plausibilitätsprüfung der Daten grafische Aufarbeitung und Bereitstellung der Daten im Internet Folie - 41

42 Wie funktioniert Monitoring? Strahlungssensor Wärmezähler Heizung Wärmezähler Solar Wasserzähler Gas oder Fernwärmezähler Wärmezähler Warmwasser Folie - 42

43 Wie funktioniert Monitoring? Telefon/ Internet Internet Datenbank für Monitoring und Anlagenvisualisierung Internet direkter Zugriff Störmeldung Betreiber/Eigentümer/Nutzer Hersteller/Service Folie - 43

44 Einwahl in eine Anlage Folie - 44

45 Aufwandszahlen in der (Best)-Praxis Anlagenaufwandszahl des Systems Die Anlagen-Aufwandszahl e p Die Anlagenaufwandszahl e p ist das vorrangige Ergebnis der Berechnung nach DIN V Sie beschreibt das Verhältnis der von der Anlagentechnik aufgenommenen Primärenergie zu der von ihr abgegebenen Nutzwärme für Heizung, Lüftung und Warmwasserbereitung. e p Anlagenaufwandszahl Q h Heizwärmebedarf Q p Primärenergiebedarf (Endenergiebedarf mal Primärenergiefaktor) Q tw Trinkwasser-Wärmebedarf Primärenergiefaktor f p Strom: 2,5 Primärenergiefaktor f p Erdgas: 1,1 Primärenergiefaktor f p Erdöl: 1,1 Primärenergiefaktor f p Solar: 0,0 Folie - 45

46 Nutzen Monitoring Transparente Dokumentation aller Energiemengen und -verbräuche dadurch höchste Transparenz für Investor, Planer, Betreiber und Nutzer automatische Fehlererkennung auch sog. schleichender Fehler höchste Betriebssicherheit und Vermeidung von Anlagenstillständen Datenfernübertragung ermöglicht Eingreifen und Optimieren der Anlage aus der Ferne und damit neue Service-Dimension Durch Monitoring und die übergeordnete Regelung wird das Optimum der Anlageneffizienz erreicht und zwar nicht nur Solar sondern auch Konventionell Folie - 46

47 Projektablauf Anfrage 1. Projektanfrage 2. Checkliste ausfüllen und auswerten 3. Eingabe Daten der Checkliste in Analysetool 4. Toolanalyse vorstellen Bestellvorschlag 5. Zuarbeiten Langtext an Planungsbüro 6. Ausschreibungsverfahren 7. Angebote für das Handwerk 8. Auftragsvergabe Parabel Energiesysteme GmbH Vortrag SophienHofAbend, Frankfurt a.m, Folie - 47

48 Projektablauf Ausführung 9. Bestellung 10. Lieferung und Montage 11. Inbetriebnahme, Parametrierung 12. Beginn Gewährleistung Betrieb 13. Betriebsoptimierung über Datenfernübertragung 14. Optional: Anlagenvisualisierung über Internet 15. Ergebnis-Monitoring für 2 Betriebsjahre inklusive Parabel Energiesysteme GmbH Vortrag SophienHofAbend, Frankfurt a.m, Folie - 48

49 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für Rückfragen stehe ich Ihnen unter: Parabel Energiesysteme GmbH Stephensonstr Potsdam Tel.: Mail: Internet: gern zur Verfügung. Folie - 49

50 Fazit und Ausblick Solarwärme besitzt ein enormes Potenzial in D und Europa ausgereifte Technik zur Nutzung von Solarwärme ist verfügbar mehr als 50% der eingestrahlten Energie wird in Nutzwärme gewandelt im Neubau sind damit Deckungsgrade von 15% in der Praxis einfach erreichbar (Forderung EnEV und EE-WärmeG) Im Bestand sind 10% Deckungsgrad oftmals mit 1 Kollektor pro WE erreichbar. Ggf. muss der Dämmstandard etwas verbessert werden Solarwärme ist in Kombination mit anderen Wärmequellen und Effizienzkontrolle wirtschaftlich eine Qualitätssicherung nach erfolgter Inbetriebnahme über Betriebsdatenmonitoring ist notwendig und sinnvoll Solarthermie sollte in Neubau und Bestand als Standard integriert werden Folie - 50