Solar- Thermie. Marktübersicht (Kollektoren) Themenwechsel: Kernfusion JA, korrekt falls weiterhin in einer Entfernung von 150 Mio km!

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1 Solar- Thermie Marktübersicht (Kollektoren) Themenwechsel: Kernfusion.... JA, korrekt falls weiterhin in einer Entfernung von 150 Mio km! Hocheffizient Technisch sicher Komplett nachhaltig Keine radioaktive Abfälle Wirtschaftlich konkurrenzlos 1

2 Agenda 1. SPF 2. Gedanken Solarkollektoren Fakten & Trends der Solarthermie 5. Welche Zukunft hätten Sie denn gern?... (eine Diskussion frei nach Robert Lembke) Solarthermie am SPF : Prüfung, Forschung & Entwicklung 2

3 SPF (heute) SPF Betriebsausflug Bündner Herrschaft vom Nov-06 Entwickeln Angewandt Forschen Prüfen / Zertifizieren Lehren / Ausbilden Beraten Seit Fachleute Studenten 3 Mio Jahresumsatz Dienstleistungsbetrieb ~ 650 Kunden weltweit, insbesondere KMUs SPF s Zukunft (Infrastrukturausbau, Intensivierte af+e, gekoppelt mit Diversifikation, Start-ups) Langfristig Wasserstoff Kurz-/Mittelfristig Raumklimatisierung Mittelfristig Trinkwasser Zeitachse Heute Prüfung sowie af+e im Bereich Aktive Solarthermietechnik im Gebäude zwecks Qualitätssicherung, Leistungssteigerung und Kostenreduktion... SPF als Partner für die weltweite Solarthermiebranche... 3

4 Gedanken: Unser Energiezeitalter - Ein Zündholz... brennt schnell und feurig - aber nicht lange. Zeitachse [Jahre] 6 Mia (Erde) (homo sapiens) Heute (homo weniger sapiens) Zukunft (homo?) Solarkollektoren Konzentrationsfaktor Niedertemperatur- Wärme [ C] Prozess- Wärme [ C] Wärme für Dampfkrafterzeugung [ C] Hochtemperaturwärme für Turbinen & Solarchemie [ C] CPCkollektoren Parabolrinnenkollektorfelder Flachkollektoren Paraboloidspiegel Solaröfen Luftkollektoren Vakuumröhrenkollektoren Linearfresnelkollektoren Heliostaten kollektorfelder Betriebstemperatur [ C] 4

5 1000 Kollektoren auf Herz & Nieren geprüft am SPF Zwangsumlaufsysteme (Zirkulationspumpe) Regelung: T, T max, Strahlung 5

6 Thermosyphonsysteme (Schwerkraftsprinzip) Ein- & Zweikreissysteme Designanforderungen: h min + p min + Stetigkeit Kollektorleistungskurven (nichtkonzentrierende Kollektoren) stark bewölkt Schönwetter 6

7 Kollektorwirkungsgrade (konzentrierende Systeme) Uni Lund Optische Verluste Prozesswärmefenster Acurex (SSPF-DCS) Solel (PH troughs) Ertragsoptimierung Kann die Solarthermieanlage auch flach auf s Dach?... und was leistet sie dann im Winter? powered by unterstützt durch das Bundesamt für Energie (BFE) 7

8 Polysun-4 Standortwahl Meteodaten Ihr Projekt Gebäudedefinition Komponentenwahl Horizontdefinition Beschattung Einfluss der Orientierung der Kollektoren 6 m 2 Warmwasseranlage für ein EFH; Standort Rapperswil Achtung: Orientierung für höchste kumulierte Jahressolarstrahlung entspricht nicht der Orientierung für den max. Jahressolarertrag 8

9 (abgesehen von Kollektoren)... Es gibt noch viel zu tun (beispielsweise) Effizienzsteigerung durch optimierte Systemintegration (z.b. Solarthermie/Pellet, Solarthermie/Erdöl-Erdgas) Anschlussverluste bei Speichern aufgrund von rohrinterner Gegenstromzirkulation Wetterunabhängige Prüfung mittels Sonnensimulator Schweiz Energie- Bilanz 2005 [TJ] ~ 43% Endenergie für Gebäudewärme ~ 32% Verkehr BFE, CH 9

10 Solarenergie (insbesondere Solarthermie)... Was soll s? Kritikpunkt-1 Es hat nicht genug Solarenergie. Kritikpunkt-2 Die Solarenergienutzung ist zu teuer. Kritikpunkt-3 Die technischen Wirkungsgrade sind schlecht. Kritikpunkt-4 Die energetische Rückzahlung dauert Jahre. Kritikpunkt-1: Zu wenig Solarenergie in der CH Gesamt-Jahresenergieverbrauch Schweiz TWh Kumulierte Tages-Solarstrahlung Schweiz TWh Solarenergie von 1.5 Durchschnittstagen Jahresenergieverbrauch Schweiz 10

11 Kritikpunkt-2: Solarenergie zu teuer Solarthermische Warmwasseranlagen in Deutschland Preisreduktionstrend: 12-14% pro Verdoppelung der Produktionskapazität Kritikpunkt-3: Schlechter Wirkungsgrad (z.b. Solarthermie) Selektive Schichten [m 2 ] Fortschritt: Entwicklung Kollektorfeldgrösse (Rapperswil, Dachorientierung 45 nach Süden) 50% solarer Deckungsanteil Raumheizung + Warmwasser Minergie-Einfamilienhaus, 4 Personen Optimierte Speicher % solarer Deckungsanteil Warmwasser, 4 Personen Jahresertrag 2000 bis zu 60% 2010! 11

12 Kritikpunkt-4: Sehr lange energetische Rückzahlzeit Photovoltaikanlagen Solarwarmwasseranlagen Solarthermische Kraftwerke Windkraftanlagen Kohlekraftwerke Erdgaskraftwerke 3 6 Jahre * Monate 8 12 Monate 6 10 Monate Nie Nie Dieselgeneratoren Atomkraftwerke Nie Nie * Innovative Dünnschicht- PV & DSC-PV 6-9 Monate Solares Anwendungsdreieck Wärme Heizen Kochen Trocknen Warmwasser Prozesswärme Kraft Strom Arbeit Chemie Rohstoffe Treibstoffe Brennstoffe Chemikalien Pharmaka 12

13 Mehrfamilienhaus (100 kw th - seit 2004) 1909: Solarwärme Warmwassertank Verglaster Flachkollektor William Bailey s Day & Night Solar Water Heater Company 13

14 Fakten: Niedertemperatursolarwärme (1/3) Luftkollektoren Weltweit installierte Leistung Weltjahresproduktion 2005 ~120 GW th (CH: ~380 MW th ) ~16 GW th (CH: ~33 MW th ) Flachkollektoren Röhrenkollektoren Ø Jahreswachstum: Bis 1997 ~8% Seit 1998 ~18% (CH: Stagnation 1996; Ausbau ab 2005) Wärmegestehungskosten CH: ~16 Rp/kWh th (Warmwassersystem mit AT: ~12 Rp/kWh th Elektrozusatzheizung) AU: ~6 Rp/kWh th IL: ~4 Rp/kWh th Fakten: Niedertemperatursolarwärme (2/3) Luftkollektoren Flachkollektoren Röhrenkollektoren ESTEC ESTEC Europe 14

15 Fakten: Niedertemperatursolarwärme (3/3) 16 GW th 12 Weltjahresproduktion von Solarwarmwasserkollektoren (in GW th ) Weltweit Installierte Leistung ~ 0.12 TW th Jahreswachstum ~ 8% Jahreswachstum ~ 18% Solares Anwendungsdreieck Wärme Heizen Kochen Trocknen Warmwasser Prozesswärme Kraft Strom Arbeit Chemie Rohstoffe Treibstoffe Brennstoffe Chemikalien Pharmaka 15

16 Kramer Junction (CA) (150 MW el - seit 1984) 1912: Solarthermische Kraftwerke Erstes, kommerziell-betriebenes solarthermisches Kraftwerk (Ägypten, Frank Shuman) 16

17 Fakten: Stromerzeugung - Solar Thermisch (1/2) 150 MW el PT-KW Weltweit installierte Leistung Weltjahresproduktion 2005 ~0.4 GW el (CH: 0) ~0.4 MW el (CH: 0) 10 MW el CR-KW Ø Jahreswachstum: Bis 1991 ~9% Seit 1991 ~0 (CH: 0) Stromgestehungskosten ES ~16-20 Rp/kWh el 10 kw el DS-KW Im Bau befindende Kraftwerke ~193 MW el (~1.6 GW el in Planung) Fakten: Stromerzeugung - Solar Thermisch (2/2) Weltweit Installierte Leistung ~ 0.4 GW el Jahreswachstum ~ 12% 17

18 Grünstromimport Andasol 1+2 (je 50 WM el ) Guanix Ebene (Granada) PS-10 (11 WM el ) Sevilla (ES) (mit 2h-Speicher) (2-Tank Speicher für 6 Stunden Volllastbetrieb nach Sonnenuntergang) IPCC? 4 th Assessment Report 18

19 CO 2 ( Jahre)? Eisbohrkern (aus 3.2 km Tiefe) Antarktis 30% mehr CO 2 denn je 130% mehr CH 4 denn je CO 2 Anstieg 200x schneller denn je Start von homo sapiens Stocker et al. (2006) 19

20 Solarenergie... Schöne (Geschäfts-) Aussichten! carpe diem.. Dankeschön. 20