Herzlich Willkommen zu Dezentrale Wärmeerzeugung aus solarthermischen erneuerbaren Energien

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1 Herzlich Willkommen zu Dezentrale Wärmeerzeugung aus solarthermischen erneuerbaren Energien Dipl.-Ing. Reinhold Weiser öffentlich bestellter & vereidigter Sachverständiger Geschäftsführer AkoTec, Angermünde

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

3 800 W/m² ƞ > 80% 640 W/m²

4 Unterschied von Solarkollektoren Thermische Solarkollektoren Flach-Kollektor Voll-Vakuumröhren- Kollektor

5 Das Strahlungsangebot

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

7 Wärmeverluste an die Umwelt

8 Wirkungsgrade bei unterschiedlicher mittlerer Kollektortemperatur

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12 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)

13 Vorteile heat pipe Kollektor automatische Abschaltung bei 100 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)

14 Private Anwendung Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung Fassadenmontage (df) Horizontale Schrägdachmontage (df) Horizontale Balkonmontage (df)

15 solare Prozesswärme In Qualität und Leistung Gewerbliche Anwendung 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) solare Kühlung Standort: Seniorenzentrum 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 Zweck: Brauchwassererwärmung, Heizungsunterstützung, solare Kühlung

16 Meerwasserentsalzung Standort: Hotel, Hurghada, Ägypten Anlage: ca. 50 KWp; 480 direct flow Power Röhren, 78,5m², flache Montage, 2 x 5m³ Frischwassertanks Zweck: Meerwasserentsalzung Brauchwassererwärmung Standort: Hafencity Hotel 25hours, 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

17 Impressionen aus der Produktion

18 Beschickung Glaswanne Glasrohr ziehen Einformen der Rohre

19 Einschmelzmaschine Fertige Röhre Richten + Stanzen

20 automatisch Löten Qualitätssicherung automatisch Rohrbearbeitung

21 Vollkosten für Wärme im privaten Bereich 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)

22 Wie errechnen sich diese Kosten? Vollkostenrechnung nach VDI 6002 Teil 1: In Qualität und Leistung Vollkostenrechnung für Heizkosten 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

23 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 Vollkostenrechnung für Heizkosten Jährliche Gesamtkosten (heute): kwh/a x 17,6 ct / kwh = /a (bei Erdgas) kwh/a x 22,4 ct / kwh = /a (bei WP+Erdsonde)

24 Energiepreisentwicklung von Brennstoffen Erdgas: 4,8 % / Jahr Heizöl: 9,5 % / Jahr Pellets: 4,0 % / Jahr Hackschnitzel: 9,0 % / Jahr Quelle: (03/2013)

25 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)

26 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

27 Langzeit-Wärmespeicher Eigenschaften, Bauweise

28 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

29 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

30 solarthermisches Heizwerk

31 Informationen zum Projekt Versorgung von Wohngebieten oder großen Wärmeverbrauchern. bis zu 100% solare Wärmeversorgung bisher realisierte Projekte liegen bei 75-85% solarer Deckung Energieautarkie, Versorgungssicherheit und Betriebssicherheit klimafreundliche, ökologische Technologie regionale Wertschöpfung Nahwärmenetz Nechlin

32 Schema solarthermisches Heizwerk mit Nahwärmenetz und Verbraucher Wärmeverbraucher, z.b. Wohnhäuser, Industriegebäude usw. mit Übergabestation solarthermische Kollektoren Langzeit- Energiespeicher Wärmeverteilnetz

33 Designentwurf solarthermisches Heizwerk

34 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

35 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)

36 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

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit