Herzlich Willkommen zu Effiziente Solarthermie durch Voll- Vakuumröhrenkollektoren

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1 Herzlich Willkommen zu Effiziente Solarthermie durch Voll- Vakuumröhrenkollektoren Dipl.-Ing. Reinhold Weiser öffentlich bestellter & vereidigter Sachverständiger Geschäftsführer AkoTec, Angermünde

2 Taifun Haiyan im November 2013 Phillipinen Wann kommt endlich die CO2-freie Heizung?

3 AkoTec Produktionsgesellschaft mbh gegründet Sitz: Angermünde Entwicklung und automatisierte Produktion von Voll - Vakuumröhren - Kollektoren Verarbeitung von NARVA Voll - Vakuumröhren Anwendung: Ein- und Mehrfamilienhäuser, solarthermische Großanlagen, solare Kühlung, Prozesswärme, Meerwasserentsalzung

4 800 W/m² ƞ > 80% 640 W/m²

5 Flach-Kollektor Voll-Vakuumröhren- Kollektor

6 Das Strahlungsangebot

7 Warum Voll-Vakuumröhren? keine aktive Wärmeverluste durch Wind und Regen keine passive Wärmeverluste durch Kälte

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9 Wirkungsgrade bei unterschiedlicher mittlerer Kollektortemperatur

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13 Made in Germany!

14 Vorteile direkt durchströmter Kollektor Steckverbindung Röhre Sammler (super leichte Montage ohne schrauben) Röhren 360 drehbar gelagert (optimale Ausrichtung zur Sonne bei Azimut Abweichung) selbsttragende Konstruktion (kein aufwendiges und teures Untergestell nötig) immer gleicher Röhrenabstand (auch bei mehreren verschalteten Kollektoren, optisch guter Gesamteindruck) auf dem Dach montierbar (Ein-Mann-Montage) Montagemöglichkeiten: von 90 Fassadenmontage bis flach liegend alles möglich (ausser Sammler unten) Powerröhren von Narva mit doppelseitig beschichtetem Absorber (damit über Reflektionsnutzung noch höhere Leistung)

15 Vorteile heat pipe Kollektor automatische Abschaltung bei 155 C (kein Überkochen der Anlage bei fehlender Wärmeabnahme) trockene Anbindung Röhre Sammler (extra leicht austauschbar) Röhren 360 drehbar gelagert (optimale Ausrichtung zur Sonne bei Azimut Abweichung) selbsttragende Konstruktion (kein aufwendiges und teures Untergestell nötig) immer gleicher Röhrenabstand (auch bei mehreren verschalteten Kollektoren, optisch guter Gesamteindruck) auf dem Dach montierbar (Ein-Mann-Montage) Powerröhren von Narva mit doppelseitig beschichtetem Absorber (damit über Reflektionsnutzung noch höhere Leistung)

16 Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung (Bsp. priv. Haushalte) Vertikale Schrägdachmontage (hp)

17 Solare Deckung im KFW 40 Haus mit einer AkoTec 12 KWp Anlage als Beispiel für das Heizen mit Sonne und Holz m² Wohnfläche - Standort Berlin/Brandenburg - Belegung: 3 Personen - Dachfläche nach Süden

18 Solare Deckung im KFW 40 Haus mit einer AkoTec 12 KWp Anlage

19 Solare Deckung im KFW 40 Haus mit einer AkoTec 12 KWp Anlage als Beispiel für das Heizen mit Holz und Sonne Dies geht nur mit AkoTec- Heatpipekollektoren mit Abschaltung bei 155 C!

20 Solare Deckung im KFW 40 Haus mit einer AkoTec 12 KWp Anlage als Beispiel für das Heizen mit Holz und Sonne Restwärmebedarf: kwh 1 RM Robinie, Buche,Eiche erzeugt kwh bei der Verbrennung! Restbedarf Wärme Beispielhaus: 1-2 RM Holz! Einsparung CO2 bei ÖL: 2,1 to pro Jahr Einsparung CO2 bei Gas: 1,5 to pro Jahr

21 Solare Deckung im KFW 40 Haus mit einer AkoTec 12 KWp Anlage als Beispiel für das Heizen mit Holz und Sonne Restwärmebedarf: kwh kann auch gedeckt werden mit 1 Palette Holzbrikett = kwh ( ca. 200 )

22 Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung (Bsp. priv. Haushalte) Horizontale Balkonmontage (df)

23 Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung (Bsp. priv. Haushalte) Fassadenmontage (df)

24 Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung (Bsp. priv. Haushalte) Horizontale Schrägdachmontage (df)

25 solare Prozesswärme (gewerbl. Anwendung: Bsp. Lackiererei) Standort: Lackiererei, Meppen Anlage: ca. 84 KWp; 12 Felder á 70 DF Power Röhren, insgesamt 137m² Kollektorfläche, zwei Liter Pufferspeicher Zweck: Prozesswärmegewinnung zum Lackieren und Trocknen (Lackierkabine konstant 24 C, Trockenkabine 70 C)

26 Brauchwassererwärmung, Hotel Hamburg Hafencity Standort: Hafencity Hotel 25 hours, Hamburg Anlage: ca. 77 kwp; 2 Felder a 280 und 490 direct flow Power Röhren, 125,4 m², Flachdach-Montage, 3 Pufferspeicher a 1500l Zweck: Warmwasserbereitung

27 Brauchwassererwärmung,Heizungsunterstützung und solare Kühlung Seniorenzentrum in Woodstock, Kanada Anlage: ca. 325 KWp; 526,5 m², (54 x 60 Röhren) Pufferspeicher: Liter Absorbtionskältemaschine Yasaki WCF-5C30, Kälteleistung: 105 KW (Gewicht: 1,8 Tonnen), Meter Rohrleitung

28 Meerwasserentsalzung (gewerbl. Anwendung Bsp. Hotel) Standort: Hotel, Hurghada, Ägypten Anlage: ca. 50 KWp; 480 direct flow Power Röhren, 78,5m², flache Montage, 2 x 5m³ Frischwassertanks Zweck: Meerwasserentsalzung

29 Wir produzieren in Angermünde, Uckermark, Deutschland!

30 Impressionen aus der Produktion

31 Beschickung Glaswanne Glasrohr ziehen

32 Einformen der Rohre Einformen der Rohre

33 Einschmelzmaschine Fertige Röhre

34 Kupfercoils, das Ausgangsmaterial Richten + Stanzen

35 automatisch Löten Zwischenlager Rohre

36 automatische Rohrbearbeitung Qualitätssicherung

37 Vollkosten für Wärme im privaten Bereich & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 37

38 Wärmekosten für alte und neue Häuser Kosten in eurocent/kwh Was kostet uns die wärme wirklich? Altbau, neue Heizung: Sanierter Altbau: Neubau, Mindeststandard: Neubau, 45kWh/m²,a (KfW 70): 11,3 13,5ct 13,8 22,1ct 17,6 22,4ct 19,1 23,4ct (Quelle: BUND-Jahrbuch 2013, ökologisch Bauen und Renovieren) & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 38

39 Vollkostenrechnung für Heizkosten Wie errechnen sich diese Kosten? Vollkostenrechnung nach VDI 6002 Teil 1: Investitionen Kessel / WP / Wärmequelle / Solaranlage / Pufferspeicher / Lagerung / Schornstein / Montage Kapitalgebundene Kosten (aus Investitionen) Annuitätenrechnung aus Nutzungsdauer und Zinssatz (z.b. 20 Jahre und 2,53%) Betriebsgebundene Kosten Instandsetzung / Wartung / Schornstein / Versicherung / Hilfsenergie Verbrauchsgebundene Kosten Brennstoffkosten / Stromkosten / Grundpreis & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 39

40 Vollkostenrechnung für Heizkosten Wie hoch sind damit die jährlichen Kosten? Beispiel Einfamilienhaus Niedrigenergiehaus, 150m² Wohnfläche spezifischer Wärmeverbrauch 67,5 kwh/m²/a Raumheizung: 55 kwh/m²/a + Trinkwassererwärmung 12,5 kwh/m²/a Leistung der Heizung 6kW Standort: Land Brandenburg Jahreswärmeenergiebedarf: 150 m² x 67,5 kwh/m²/a = kwh/a Jährliche Gesamtkosten (heute): kwh/a x 17,6 ct / kwh = /a (bei Erdgas) kwh/a x 22,4 ct / kwh = /a (bei WP+Erdsonde) & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 40

41 Energiepreisentwicklung von Brennstoffen Erdgas: 4,8 % / Jahr Heizöl: 9,5 % / Jahr Pellets: 4,0 % / Jahr Hackschnitzel: 9,0 % / Jahr Quelle: (03/2013) & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 41

42 Vollkostenrechnung für Heizkosten Wie hoch sind damit die jährlichen Kosten in 10 bzw. 20 Jahren? Energiepreissteigerung 7% Inflation 3% Jährliche Gesamtkosten in 10 Jahren: kwh/a x 24,2 ct / kwh = /a (bei Erdgas) kwh/a x 28,4 ct / kwh = /a (bei WP+Erdsonde) Jährliche Gesamtkosten in 20 Jahren: kwh/a x 36,8 ct / kwh = /a (bei Erdgas) kwh/a x 39,2 ct / kwh = /a (bei WP+Erdsonde) & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 42

43 solarthermisches Heizwerk Das solarthermische Heizwerk als wirtschaftliche Zukunftslösung für eine autarke und vollständig solare Wärmeenergieversorgung von Wohngebieten oder industriellen Wärmeverbrauchern. Ein Gemeinschaftsprojekt von Cupasol & AkoTec & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 43

44 Wärmespeicher Langzeit-Wärmespeicher Eigenschaften, Bauweise & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 44

45 Langzeit Wärmespeicherung Was heißt lange Zeit? bis zu 6 Monate, saisonal Wofür Wärmespeicherung? Der Schlüssel zur Nutzung unseres wertvollen Überschusses an erneuerbarer Wärmeenergie Woher stammt die CO2-freie Energie? Sonne und Windstrom, & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 45

46 besondere Eigenschaften des Langzeit-Energiespeichers Speichermedium Wasser druckloser Betrieb zylindrische Bauform Speichertemperatur bis ca. 95 C allseitig isoliert oberirdisch, freistehend geschlossenes System, Wasser bleibt im Speicher Wärmetauscher für Be- und Entladung der Wärmeenergie beliebige Größen von 500m³ bis m³ oder mehr realisierbar & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 46

47 Dichtschicht Deckel, Dämmung PU, EPS Stahlbeton Fassade Erdwall Drainage Stahlbeton Schaumglasschotter Dämmung PU, EPS & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 47

48 Wärmespeicher - Größe Vergleich verschiedener Speichergrößen Energieverlust und Speichergröße Annahme: gleiche Dämmung, gleicher U-Wert der Wärmeverlust findet nur über die Oberfläche statt Speicher Volumen in m³ Oberfläche in m² Quotient aus Oberfläche/Volumen 1 6 6, , , ,33 Bei 1m³ sinkt die Temperatur im Speicher 20-fach schneller als bei 5.000m³ bei gleicher Form und gleicher Dämmung & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 48

49 solarthermisches Heizwerk & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 49

50 Solarthermisches Heizwerk Informationen zum Projekt Versorgung von Wohngebieten oder großen Wärmeverbrauchern. bis zu 100% solare Wärmeversorgung bisher realisierte Projekte liegen bei 30-60% solarer Deckung Energieautarkie, Versorgungssicherheit und Betriebssicherheit klimafreundliche, ökologische Technologie regionale Wertschöpfung & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 50

51 Schema solarthermisches Heizwerk mit Nahwärmenetz und Verbraucher Wärmeverbraucher, z.b. Wohnhäuser, Industriegebäude usw. mit Übergabestation solarthermische Kollektoren Langzeit- Energiespeicher Wärmeverteilnetz & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 51

52 Designentwurf solarthermisches Heizwerk & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 52

53 solarthermisches Heizwerk MWh/Jahr Kenngrößen Verbraucher, Versorgung Kenngrößen Wärmeversorgung, Neubausiedlung Deutschland: Standort Deutschland Wärmeverbrauch ca MWh / Jahr Wärmeverbraucher: ca. 100 Neubau-Einfamilienhäuser Trassenlänge Nahwärmenetz: ca m Kenngrößen Heizwerk: Kollektorfläche m² (Voll - Vakuumröhrenkollektor) Speicherinhalt m³ Innendurchmesser 30 m, Füllhöhe 12 m Speichertemperaturen bis 99 C & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 53

54 solarthermisches Heizwerk Gesamtkosten Wärme Was ist bei der solaren Nahwärme berücksichtigt? Investitionen für Solarthermie / saisonaler Wärmespeicher Nahwärmenetz / Hausanschlussleitungen / Übergabestationen Kapitalgebundene Kosten (Annuität) Betriebsgebundene Kosten (Versicherung, Wartung, Abrechnung) Verbrauchsgebundene Kosten (sehr wenig Pumpenstrom) & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 54

55 solarthermisches Heizwerk Vollkosten Wärme heute in Zukunft Solarthermie 100 EFH Solarhaus einzeln Wärmepumpe Pellet Gas BW + ST Niedrigenergiehaus, 67,5 kwh/m²/a Leistung 6kW 100% solare Deckung Niedrigenergiehaus, 67,5 kwh/m²/a 60 m² Kollektorfläche Niedrigenergiehaus, 67,5 kwh/m²/a Leistung 6kW Niedrigenergiehaus, 67,5 kwh/m²/a Leistung kw Niedrigenergiehaus, 67,5 kwh/m²/a Leistung 6kW Liter Puffersp. 100% solare Deckung WWWP Pelletheizung Gas + 30% Solar kinv kapitalgebundene Kosten in kbetr betriebsgebundene Kosten in kverbr verbrauchsgebundene Kosten in ohne η 0 0 0,178 0,047 0,082 η Gesamtnutzungsgrad 1 1 3,8 0,78 0,97 Q Wärmeverbrauch fa Annuitätsfaktor 0,049 0,049 0,064 0,064 0,064 p Kapitalzinssatz als Dezimalwert 0,0166 0,0166 0,0253 0,0253 0,0253 T Nutzungsdauer der Anlage in Jahren kn Nutzwärmekosten aktuell in /kwh 0,188 0,365 0,225 0,192 0,175 kn Nutzwärmek. in /kwh nach 10 Jahren 0,201 0,371 0,284 0,267 0,242 kn Nutzwärmekosten in /kwh nach 20 Jahren 0,217 0,379 0,392 0,405 0,368 Summe Vollwärmekosten nach 20 Jahren Summe Vollwärmekosten nach 25 Jahren Annahmen: Preissteigerung Gas/Pellets/Strom 7% jährlich (verbrauchsgebundene Kosten) Inflation 3% jährlich für betriebsgebundene Kosten ohne Grundstückskosten & AkoTec Produktionsgesellschaft mbh & cupasol GmbH S 55

56 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit