Solarenergie für Prozesswärme in der Industrie

Transkript

1 Solarenergie für Prozesswärme in der Industrie Projektbericht Betonwerk CONSOL Hörsching Peter Stockreiter, GF Initiative Sonnenhaus Österreich im Wirtschaftszentrum Niederösterreich, St. Pölten 26. September 2012

2 CONSOL ( concrete = Beton und sol = Solar ) Produktionsanlage zur Herstellung von Elementdecken und Hohlwänden im Leitl Betonwerk Hörsching unterstützt durch Solare Großanlage in Kombination mit einer Hackschnitzelheizung zur umweltfreundlichen Prozesswärmeherstellung

3 Solare Prozesswärme In vielen Industriebetrieben wird für die Produktion warmes Wasser mit Temperaturen zwischen C benötigt. Dieses wird in der Regel mit Öl- oder Gasheizkesseln erwärmt und ist für die Aufrechterhaltung der Produktionsprozesse ganzjährig notwendig. Die hierfür aufgewendete Wärmeenergie bezeichnet man als Prozesswärmeenergie und die erzeugte Wärme als Prozesswärme. Wird nun ein Teil dieser benötigten Prozesswärme mit solarthermischen Kollektoren erzeugt, ist dieser Teil definiert als Solare Prozesswärme

4 Funktion der solaren Prozesswärme Solar-Flachkollektoren werden über einen geeigneten Wärmetauscher in das vorhandene Heizsystem eingebunden. Die Sonneneinstrahlung erwärmt das benötigte Warmwasser (ev. Brauchwasser und Prozesswasser) über einen Wärmetauscher. Diese Wärme wird in einem Pufferspeicher auch für Tage ohne Sonne gespeichert. Bei geringerer Sonneneinstrahlung wird das Warmwasser von den Solarkollektoren vorgewärmt und die weitere Erwärmung erfolgt durch einen Heizkessel (vorzugsweise Biomasse). Damit können, je nach Anwendungsfall, bis zu 70 % der jährlichen Kosten für die Herstellung der Prozesswärme eingespart werden.

5 Prinzipschaltbild zur solaren Prozesswärme 2 Heizomat Hackschnitzelkessel mit gesamt 800 kw Leistung

6 Anlagenbeschreibung CONSOL Beton-Fertigteilanlage Palettenumlaufanlage zur Herstellung von Betonfertigteilen für Elementplattendecken und Doppelwände, bestehend aus folgenden Anlagen: Roboteranlage für Schalungsarbeiten, Arbeitsstationen zum Einlegen der Bewehrungen und diverser Einbauteile Betonierstation mit automatischem Betonverteiler Verdichtungs- und Wendestation 2 Härtekammern (4 Trockenregale) zur Aushärtung der Fertigteile (ca. 6 Stunden mit C), automatische und auftragsbezogene Auslagerung Abhebevorrichtung der einzelnen Platten mittels Kran, Stapelung für Lager und Transport Roboteranlage für Entschalung und Reinigung der Paletten für neuen Durchlauf

7 CONSOL Anlagenschema

8 Schema CONSOL und Projektdaten NAU- Solarkollektoren Baubeginn November 2008 Produktionsbeginn Juli 2009 Hallengröße L x B x H 102 m x 29 m x 16,5 m Hallentemperatur C Gesamtwärmebedarf MWh entspricht Liter Öl NAU Solaranlage m² Kollektoren für Prozesswärme NAU Pufferspeicher 3 x Liter Heizkessel Hackschnitzel

9 Gesamtwärmebedarf für zwei Beton- Härtekammern, Hallenheizung und Büros: MWh/a Wärmebedarf CONSOL

10 Solaranlage: 315 m² NAU BE Pro plus Kollektoren mit 3 x Liter NAU Pufferspeicher und 1 Stück 500 Liter Brauchwasserspeicher Wärmerzeugung CONSOL

11 Heizungsanlage: Heizomat 400 kw - Hackschnitzelkessel Wärmerzeugung CONSOL

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14 Solaranlage CONSOL NAU Solar Kollektoren 150 Stück = 315 m² brutto = 287 m² Aperturfläche Aufständerung: Neigung 45, Südabweichung 12 NAU Pufferspeicher 3 Stück zu je Liter, gesamt Liter Volumen NAU Brauchwasserspeicher 500 lt Baujahr: 2009 Inbetriebnahme: April 2010

15 Hydraulik Schema CONSOL

16 Einsatz solarer Prozesswärme im Betonwerk Hörsching Solarunterstützte Hackschnitzel- statt Ölheizung In der Vergangenheit wurde der Wärmebedarf von ca MWh /Jahr für die Herstellung von Betonelementen durch eine Ölheizung erzeugt. Da der Preis für Öl in den letzten Jahren zum Teil gravierend gestiegen ist, weitere Preissteigerungen wahrscheinlich sind und aus Gesichtspunkten des Umweltschutzes, wurde statt dessen eine Hackschnitzelheizung unterstützt durch eine Solaranlage ausgeführt. Hackschnitzel bringen zusätzlich heimische Wertschöpfung und Unabhängigkeit. Investition für die Solaranlage mit 315m² Kollektoren und 3 x l Pufferspeicher: exkl. Förderung Solarer Wärmeenergieertrag pro Jahr kwh, das entspricht einer jährlichen Kosteneinsparung gegenüber Heizöl von ca (Preisbasis 2012: 1,00 Eur / Liter) 2009: 0,60 Eur / Liter = >14% Steigerung/Jahr Reduktion der CO2-Emissionen: ca. 250 t/jahr

17 Einsparungen durch die Solaranlage in Abhängigkeit vom Ölpreis Energiepreissteigerung über der Inflationsrate Kosteneinsparung 3% 5% 7% jährlich 110 MWh ,- 25 Jahre* MWh , , , ,- zusätzliche Investition Solaranlage ,- Gewinn nach 25 Jahren , , , ,- CO2-Einsparung jährlich 250 t 25 Jahre* t *) Mindestlebensdauer der Solaranlage

18 Simulation der nutzbaren Solarerträge für CONSOL Anmerkung: Die Solarertäge für die Monate Juni und August sind deshalb so gering, da lt. Simulation bereits eine 100 prozentige Deckung der benötigten Heizwärme erreicht wurde und somit nicht mehr Wärme von der Solaranlage bezogen werden kann!

19 Solar Ertrag Simulation und IST 25 Jänner 2011 bis August Ertrag [MWh] SIMULATION IST 5 0 Jan 11 Mär 11 Mai 11 Jul 11 Sep 11 Nov 11 Jan 12 Mär 12 Mai 12 Jul 12 Sep 12 Nov 12 Anmerkung: Wenn der Gesamt-Wärmebedarf größer ist als der angenommene, können (z.b. in den Monaten Juli und August) deutlich höhere Solarerträge erreicht werden, da mehr Wärme von der Solaranlage genutzt werden kann.

20 Erfahrungen und Erfolgskriterien für den Einsatz solarer Prozesswärme Erfahrungen: Die in den Jahren 2010, 2011 und 2012 erreichten Ergebnisse der Solaren Prozesswärmeanlage im CONSOL Werk in Hörsching übertreffen die geplanten Werte. Grundsätzlich entspricht die Anlage den Erwartungen und kann für Niedertemperatur Anwendungen bei industriellen oder gewerblichen Prozessen ausdrücklich empfohlen werden. Die geplante Einsparung konnte erreicht werden. Erfolgskriterien Niedertemperaturprozesse (< 80 C) für hohen Wirkungsgrad Gleichmäßiger Bedarf (auch im Sommer) Exakte Anlagenplanung Platzierungsmöglichkeit für Solaranlage Besonders gute Wirtschaftlichkeit, wenn Öl- oder Gas-Neuanlage vermieden werden kann Internes Verständnis für die Anlage, optimierte Regelung und begleitendes Monitoring

21 Förderungen für solare Prozesswärme Förderbedingungen Österreich seit (für Anlagen > 100 m²) Bund: 20 % der umweltrelevanten Investition (Kommunalkredit) Land: bis 60 % der Bundesförderung, max. 15% der umweltrelevanten Investitionskosten Förderbedingungen Deutschland 2012 (für Anlagen ab 20 m² bis 1000m²) max. 50% der Netto Investitionskosten

22 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Peter Stockreiter