Solarwärme: Kosten senken, Effizienz bewahren

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1 Solarwärme: Kosten senken, Effizienz bewahren Joachim Berner Journalist 8. Solartagung Rheinland-Pfalz 13. September 2012 Umwelt-Campus Birkenfeld

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3 Solarwärme: Kosten senken, Effizienz bewahren Inhalt Solarthermie-Markt Herstellung Kosten Ausblick Weltweit und in Deutschland Perspektiven in Deutschland Fertigungsverfahren in der Absorberproduktion Fertigungsverfahren in der Kollektorproduktion Produktionskosten Flachkollektoren Systemkosten Installationskosten Kostensenkungspotenziale Beispiele für Kostensenkung und Effizienzsteigerung Aufgaben Zusammenfassung

4 Markt Erneuerbare Energien weltweit Grafik: Solar Heat Worldwide 201, IEA-SHC

5 Markt Solarwärme weltweit China dominiert mit einem Anteil von 60 % Europas Anteil: 18 % Rangliste Pro-Kopf: 01. Zypern 02. Israel 03. Österreich 04. Barbados 05. Griechenland 06. Türkei 07. Deutschland 08. Jordanien 09. Australien 10. China Grafik: Solar Heat Worldwide 201, IEA-SHC

6 Markt Solarwärme Deutschland neu installierte Kollektorfläche in 2011: 1,27 Mio. m² keine stabile Marktentwicklung Zuschüsse ändern sich ständig Förderstopp 2010 Grafik: Solar Promotion

7 Markt Perspektive BSW-Fahrplan Solarwärme Grafik: BSW-Fahrplan Solarwärme

8 Herstellung Absorberfertigung Marktübersicht europäischer Kollektorhersteller in SONNE WIND & WÄRME Aluminium hat Kupfer als wichtigstes Material für Absorberbleche überholt lag der Aluminiumanteil bei 37 %, 2010 bei 63 %. Grund: hoher Preisanstieg bei Kupfer Laserschweißen als neues Fertigungsverfahren hat die Entwicklung beschleunigt. Anbieter von Ultraschallschweißanlagen habe ihre Technologie auf Aluminium angepasst. Neue Entwicklung: Hersteller verarbeiten auch Absorberrohre aus Aluminium.

9 Herstellung Absorberfertigung Foto links: Laserkopf mit Optik Foto rechts: Laser setzt alle 2 mm einen Schweißpunkt Grafik: Laserschweißanlage mit Kollektor-Fertigungslinie Fotos: DTEC, Grafik: Minitec

10 Herstellung Kollektorproduktion Marktübersicht europäischer Kollektorhersteller in SONNE WIND & WÄRME Trend zu Automatisierung Klebeverfahren haben sich 2010 als meist eingesetzte Verbindungstechnik im Kollektorrahmenbau etabliert bevorzugten die Kollektorhersteller noch mechanische Verfahren wie Clinchen.

11 Herstellung Kollektorproduktion Marktübersicht europäischer Kollektorhersteller in SONNE WIND & WÄRME Trend zu Automatisierung Klebeverfahren dominieren seit 2010 auch bei Glasabdichtung waren die meisten Kollektoren mit einem umlaufenden EPDM-Gummi abgedichtet ein Arbeitsschritt, der per Hand erfolgt.

12 Herstellung Fertigungsschritte Flachkollektor (Beispiel) Wandel in der Produktion: früher: Hersteller bauen Maschinen selbst heute: Hersteller kaufen Fertigungslinien Automatisierte Fertigungsschritte: Schweißen der Absorber Verkleben der Rahmenteile Auflegen der Abdeckscheiben Verkleben der Abdeckscheiben Nicht automatisierte Fertigungsschritte: Einlegen der Dämmung Einlegen und Ausrichten des Absorbers Einlegen und Befestigen der Rohranschlüsse Konstruktiver Aufbau von Flachkollektoren behindert eine durchgehende Automatisierung des Produktionsprozesses. Grafik: Kuka

13 Herstellung Automatisierung Gründe für Automatisierung Prozesssicherheit höherer Ausstoß Qualitätssicherung bei hohen Stückzahlen Einschränkungen für Automatisierung geringe Stückzahlen hohe Investition Produktvielfalt Solarthermie ist Saisongeschäft Fotos: Vaillant

14 Kosten Entwicklung Produktionskosten Flachkollektoren Die Branche hat ihre Herstellungskosten durch eine höhere Produktionseffizienz in den vergangenen Jahren senken können. Jede Verdoppelung der insgesamt neu installierten Kollektorfläche in Deutschland hat zu einer Reduzierung der Produktionskosten um 15 % geführt. Vergleichbar mit anderen Industriezweigen (Photovoltaik: 20 %) Grafik: Solrico, Trenkner Consulting

15 Kosten Produktionskosten Flachkollektoren Durch Automatisierung ist Anteil der Materialkosten gestiegen. Preisanstieg bei Rohstoffen schlägt stärker auf Produktionskosten durch. Grafik: Solrico, Trenkner Consulting

16 Kosten Reduktion der Systemkosten seit 1990: 40 % Grafik: BSW-Fahrplan Solarwärme

17 Kosten Keine Senkungen bei Systemkosten seit 2002 Grafik: BSW-Fahrplan Solarwärme

18 Kosten Systemkosten Solarwärme Flächenspezifische Kosten einer Solarwärmeanlage für ein typisches Einfamilienhaus: Warmwasser mit Flachkollektoren: 859 /m² Warmwasser mit Vakuumröhrenkollektoren: /m² Raumwärme mit Flachkollektoren: 694 /m² Raumwärme mit Vakuumröhrenkollektoren: /m² Von diesen Kosten entfallen ca. 300 /m² auf die Kollektoren (bei Flachkollektoren). Die Kosten für den Speicher variieren stark. Ein typischer Warmwasserspeicher kostet im Mittel ca Die Kosten für einen Kombispeicher liegen etwas darüber. Quelle: BSW-Fahrplan Solarwärme

19 Kosten Endverbraucherpreise steigen Grafik: BSW-Fahrplan Solarwärme

20 Kosten Hohe Installationskosten Grafik: BSW-Fahrplan Solarwärme

21 Ausblick Kostensenkungspotenziale Kollektor Ersatz teurer Materialien durch plattierte Werkstoffe: 5 % bis 2015 Einsatz neuer Werkstoffe, z.b. Kunststoff: 20 % bis 2020 (Effizienz? Stagnationssicherheit?) Unterkonstruktion höherer Vorfertigungsgrad: 6 % bis 2015 Montage Speicher Standardisierung der Systemtechnik Langzeitspeicher: keine Kostensenkung bis 2020 Kostenreduktion insgesamt: 43 % bis 2030 Quelle: BSW-Fahrplan Solarwärme

22 Ausblick Neue Absorbergeometrien Einsparen von Fertigungsschritten Platten aus extrudiertem Aluminium mit integrierten Flüssigkeitskanälen erübrigen das Verschweissen von Absorbern. Weiterer Vorteil: Größere Wärmeübertragungsfläche steigert Effizienz. Integrierte Absorber Absorber und Kanalstruktur bilden bereits durch Fertigung eine Einheit. Von der Natur abgeschaute, mehrfach verzweigte Kanalstrukturen garantieren ideale Strömungsbedingungen und damit einen effizienten Wärmeübertrag. Gleichzeitig wirtschaftlichere Produktion bei hohen Stückzahlen möglich. Fotos: Hydro, Fraunhofer ISE

23 Ausblick Solare Warmwasser-Nachrüstsets Im Kollektor steckt gesamte Systemtechnik: Ausdehnungsgefäß, Regler und Pumpe Über mitgelieferten Wärmetauscher lässt er sich einfach an Warmwasserausgang eines bestehenden Speicher anschließen. Preis: unter (2,68 m²) Quelle: Sun Master

24 Ausblick Hocheffiziente Flachkollektoren Honeycomb-(Waben)-Kollektor Geringe Wärmeverluste durch transparente Wärmedämmung als Kollektorabdeckung Vakuum-Flachkollektor Geringe Wärmeverluste durch Hochvakuum-Isolation Vorteile Hohe Effizienz auch bei hohen Absorbertemperaturen Einsatz möglich für Prozesswärme oder thermische Kühlungsysteme Quelle: Tigi, TVP

25 Ausblick Systemintegration mit Holzpelletskessel Systemintegration spart Platz reduziert Montagezeit senkt Installationskosten erhöht Effizienz (Kessel-Wärmeverluste kommen System zugute) Abgase des Pelletsbrenners werden über zwei Wärmetauscherrohre durch den Speicher geführt. Pellets- Brennkammer sitzt im Speicher. Grafik: Solarfocus Grafik: Ökofen

26 Ausblick Systemintegration mit Wärmepumpe Option 1a: Kollektoren liefern Wärme temperaturgerecht in spezielle Warmwasser- oder Pufferspeicher. Wärmepumpe wird wie ein Nachheizgerät genutzt. Option 1b: Wie 1a, aber Wärmepumpe ist in Wärmetank integriert. Option 2: Wärmepumpe nutzt Sonnenkollektor als zusätzlichen Wärmetauscher. Solaranlage kann überschüssige Wärme direkt an den Verdampfer der Luft-Wärmepumpe abgeben. Weiterer Vorteil: Sonnenwärme mit niedrigen Temperaturen lässt sich nutzen. Option 3: Überschüssige Sonnenwärme wird genutzt, um Erdspeicher von Wärmepumpen zu laden. Vorteil: Sonnenenergie mit niedrigen Temperaturen lässt sich nutzen. Option 1b: Solvis Option 2: Kioto Option 3: Roth

27 Ausblick Systemintegration mit Gas-Brennwertgerät Einheit enthält Gas-Brennwertgerät und Warmwaserspeicher Komplettsysteme: 5 m² Kollektorfläche für Warmwasser, 10 m² für Raumheizungsunterstützung Nachträglicher Einbau von Sonnenkollektoren möglich Pro: Systeme bilden Brücke zwischen keiner Solarwärmenutzung und großen Anlagen. Contra: Systeme nutzen nicht volles Solarpotenzial. Grafik: Wolf

28 Aufgaben Selbstverständnis finden Solarwärme-Branche spricht nicht mit einer Stimme. Zwei Verbände: Bundesverband Solarwirtschaft (BSW) und Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie-und Umwelttechnik (BDH) Unterschiedliche Interessen bezüglich Förderung (Wärme-EEG) Unterschiedliches Verständnis von der Rolle der Solarthermie: Solar-Aktiv-Haus vs. Add-on Keine einheitliche Aussagen Foto: Solar Promotion

29 Aufgaben Marketing und Handwerker-Qualifikation Kräfte bündeln mit branchenübergreifendem Marketing Bsp: Pelletsbranche gründet 2008 das Deutsche Pelletinstitut als gemeinsame Kommunikationsplattform und Kompetenzzentrum (prominente Fürsprecher) Handwerker-Qualifikation stärken Bsp.: Qualifizierung zum Fachbetrieb Pellets und Biomasse durch DEPI und SHK- Verbände (1.200 Teilnehmer in einem Jahr)

30 Solarwärme: Kosten senken, Effizienz bewahren Zusammenfassung Solarwärme stagniert in Deutschland Industrie hat Absorberproduktion fast vollständig und Kollektorproduktion weitgehend automatisiert Industrie hat Produktionskosten für Flachkollektoren gesenkt Hohe Material- und Installationskosten lassen Endverbraucherpreise steigen Neue Absorbergeometrien sparen Fertigungsschritte und steigern Effizienz Neue Entwicklungen bei Nachrüst-Sets, hocheffizienten Flachkollektoren und Systemintegration Branche fehlt es an einheitlicher Stimme, branchenübergreifendem Marketing und Handwerker-Qualifikation

31 Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Joachim Berner Journalist +49 (0)