Betriebserfahrungen mittlerer und großer Thermischer Solaranlagen Bauliche Lösungen, Wirtschaftlichkeit und Empfehlungen

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1 Thomas Posanski RPP Planungsbüro für Hinrichsenstraße Leipzig Tel: Fax: posanski@rpp-leipzig.de Betriebserfahrungen mittlerer und großer Thermischer Solaranlagen Bauliche Lösungen, Wirtschaftlichkeit und Empfehlungen

2 Inhalt - Welchen Stellenwert haben größere Solaranlagen heute? - Vorstellung realisierter Anlagen - Investitionskosten (Abrechnungen) - Betriebserfahrungen, häufige Fehler, Tipps - gemessene Energieerträge - Wirtschaftlichkeit - Fazit: Empfehlungen für die Zukunft

3 Wie ist die Situation von Thermischen Solaranlagen im Einfamilienhaus und Mehrfamilienhaus heute?

4 Situation im Einfamilienhaus: - Standardsysteme (Paketlösungen) vieler Hersteller erhältlich - Solaranlagen zur Heizungsunterstützung haben inzwischen einen Marktanteil von ca. 50 % - Handwerk verfügt über Erfahrung bei der Installation (?) - positive Bewertungen in Stiftung Warentest usw wurden ca Anlagen neu installiert; Marktwachstum 2006 ca. 30 % - Bis Ende 2005 wurden in Deutschland Anlagen installiert.

5 Fazit für das EFH: - funktionierende Systeme für WW-Bereitung und Heizungsunterstützung - stabiler Markt mit einer Vielzahl von Anbietern - Solaranlagen sind kein Nischenprodukt mehr

6 Solaranlagen nach Größenklassen Verteilung nach Anzahl Anlagen > 50 m² (0,20%) < 50 m² (0,20%) < 40 m² (0,50%) < 30 m² (2,60%) Solaranlagen nach Größenklassen Verteilung nach Kollektorfläche > 50 m² (1,70%) < 50 m² (1,10%) < 40 m² (1,90%) < 30 m² (6,59%) < 20 m² (24,42%) < 20 m² (35,06%) < 10 m² (53,65% < 10 m² (72,07%) Abbildungen: Verteilung der im Marktanreizprogramm von 2001 bis 2006 geförderten Solarwärmeanlagen Erkenntnisse: 96,4 % der Anlagen < 20 m²; 98,4 % private Investoren Quelle: Stry-Hipp; Bundesverband Solarwirtschaft; Große Solarwärmeanlagen; in SBZ 20/07

7 Wie ist die Situation bei Mehrfamilienhäusern?? Hintergrund: 83 % der Gebäude sind Ein / Zweifamilienhäuser und 17 % Mehrfamilienhäuser Aber: 47 % der WE im EFH / ZFH und 53 % der WE im MFH (Quelle: Statistisches Bundesamt)

8 Meinungen / Fragestellungen zu großen Solaranlagen Die Hersteller verfügen über keine ausgereiften Systeme für große Solaranlagen. Die Planer haben davon keine Ahnung. Fehlende Erfahrung der Installationsfirmen. Keine Ahnung was das kostet. Welche Energieeinsparung erreicht die Solaranlage in der Praxis? Kann eine Investition umgelegt werden? Rechnet sich das???

9 Gibt es überhaupt schon große Solaranlagen?

10 Objekt: Johannes-R.-Becher- Straße Inbetriebnahme: 1998 Kollektorfläche: 400 m² Montageart: Flachdachaufständerung mit Unterkonstruktion

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13 Objekt: WfB Braunstraße Inbetriebnahme: 1999 Kollektorfläche: 100 m² Montageart: Aufdachmontage auf Sheddach

14 Werkstatt für Behinderte in Leipzig / Fotos: Quelle Humbeck Freie Architekten

15 Objekt: Titaniaweg Inbetriebnahme: 2000 Kollektorfläche: 108 m² Montageart: Flachdachmontage

16 Objekt: Gärtnerstraße Inbetriebnahme: 2001 Kollektorfläche: 108 m² Montageart: Fassadenmontage

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19 Was haben diese Anlagen gekostet?

20 Anlage Braunstraße Becherstraße Titaniaweg Gärtnerstraße Investitionskosten einschl. Planung Der Solaranlage zuzurechnende Kosten ca Kosten Meßtechnik ca ca Gesamtkosten Gesamtkosten ohne nicht funktionsnotwendige Meßtechnik Absorberfläche m² 398,4 98, Spezifische Kosten pro m² Absorberfläche /m² 741,78 966, , ,28

21 Fazit: -Thermische Solaranlagen können zu spezifischen Kosten von /m² errichtet werden. - Voraussetzung für günstige Kosten sind gut geeignete Objekte. - Anlagen mit Flachkollektoren lassen sich mit geringeren spezifischen Kosten realisieren. Vakuumröhrenkollektoren haben Vorteile bei spezifischen Einsatzbedingungen. - Viele Veröffentlichungen enthalten nur reine Investitionskosten. Bei Vergleichen ist zu hinterfragen, ob Planung, Mehrwertsteuer und sonstige Kosten (z.b. Unterkonstruktion) mit enthalten sind. - Bei öffentlicher Ausschreibung lassen sich i.a. bessere Preis- Leistungsverhältnisse erzielen.

22 Betriebserfahrungen Häufige Fehler Tipps

23 Allgemeine Aussagen - Die Kollektoren der verschiedenen Hersteller erfüllen i.a. die in sie gesetzten Anforderungen. - Größere Probleme gibt es mit den sonstigen Bauteilen, wobei eine generelle Häufung von Schadensfällen bei einzelnen Bauteilen nicht festgestellt werden kann. - Der Faktor Mensch spielt bei Planung, Installation und Anlagenüberwachung eine sehr entscheidende Rolle.

24 Unterkonstruktion - spezifische Kosten von /m² - z.t. ähnliche Kosten wie Kollektoren - mitentscheidend über Wirtschaftlichkeit - verantwortungsvolle Statik erforderlich

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33 Welche Energieeinsparungen wurden in der Praxis tatsächlich erreicht?

34 Jahr Energieertrag in kwh spez. Solarertrag in kwh/m²*a Bemerkungen , , , Fehlfunktion; Speicherladekreis , ,2 Durchschnitt 320,1 Solaranlage WfB Braunstraße Alle Daten aus Solarthermie Keine eigenen Recherchen und Auswertungen, deshalb nur Darstellung. Behindertenwerkstatt ohne Wochenendnutzung. Deshalb sind geringere spezifische Erträge als im Wohnbereich normal.

35 spez. Warmwasserverbrauch in m³/platz 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 spezifischer Warmwasserverbrauch pro Wohnheimplatz 2006 Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Titania 179 Plätze: 11,25 m³/pl Monatswerte Gärtner 203 Plätze: 14,54 m³/pl Becher 904 Plätze: 20,71 m³/pl

36 spez. Einstrahlung pro m² in der Ebene spezifische Einstrahlung pro m² in der Ebene Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monatswerte 2004: 1043,68 W/m² 2005: 1108,33 W/m² 2006: 1139,59 W/m²

37 Kollektorkreisertrag und Solarertrag gesamt Joh-R.-Becher-Strasse Ertrag in kwh Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monatswerte QKT 2005: kwh QSV 2005: kwh

38 Ertrag in kwh Kollektorkreisertrag und Solarertrag gesamt Joh-R.-Becher-Strasse Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monatswerte QKT 2006: kwh QSV 2006: kwh

39 spez. Solarertrag pro m² spezifischer Solarertrag pro m² und Einstrahlung 2005 Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monatswerte Titania: 313 kwh/m² Gärtner: 363 kwh/m² Becher: 627 kwh/m² Strahlung: 1108 kwh/m²*a

40 spez. Solarertrag pro m² spezifischer Solarertrag pro m² und Einstrahlung 2006 Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Titania: 304 kwh/m² Gärtner: 316 kwh/m² Monatswerte Becher: 638 kwh/m² Strahlung: 1154 kwh/m²*a

41 solare Deckungsrate in % solare Deckungsraten 2005 (Ansatz Zirkulation 20 %) 0 Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monatswerte Titania: 28,0 % Gärtner: 21,9 % Becher: 23,9 %

42 solare Deckungsrate in % solare Deckungsraten 2006 (Ansatz Zirkulation 20 %) 0 Jan Feb Mae Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Monatswerte Titania: 29,2 % Gärtner: 20,9 % Becher: 24,3 %

43 Zusammenfassung: spezifischer Solarertrag in kwh / m²*a Objekt Braunstraße Becherstraße Titaniaweg Gärtnerstraße Kollektorfläche in m² 98,4 398, Durchschnitt

44 Fazit -Die gemessenen spezifischen Erträge von großen Thermische Solaranlagen schwanken zwischen 300 und 650 (?) kwh/m²*a. Sie liegen damit leicht über denen von Kleinanlagen. - Ähnliche Ergebnisse ergaben sich bei anderen veröffentlichten Solaranlagen (z.b. Solarthermie 2000). - Auch wissenschaftlich ermittelte Messdaten sind zu hinterfragen bzw. zu erläutern. - Alle Messdaten sollten fachlich interpretiert und erläutert werden. Fehler bei der Auslegung (Überdimensionierung), Simulation (falsche Ansätze), Installation (Montagefehler) und Betrieb sind zu bewerten. - Bei den konkreten Anlagen konnten mit direkt durchströmten Vakuumröhrenkollektoren keine besseren Erträge im Vergleich zu Flachkollektoren erzielt werden. - Im konkreten Fall wurden mit einer Röhrenkollektoranlage auf dem Flachdach und an der Fassade vergleichbare Jahresergebnisse erzielt. Der jahreszeitliche Verlauf unterscheidet sich aber erheblich.

45 Wirtschaftlichkeit Versuch einer Annäherung

46 Variante Anlagengröße m² Spezifische Investitionskosten / m² Investitionskosten gesamt Förderung 30 % Tilgungszuschuss Tatsächliche Investitionskosten

47 Variante a b c Spezifischer Energieertrag kwh/m²*a Jährlicher Energieertrag kwh/a Jährlicher Energiekosteneinsparung /a SWL 10/07 Sonderabkommen ab kwh/a 6,15 ct/kwh Wartung /a Tatsächliches Einsparpotential /a

48 Amortisation (statisch) in Jahren a b c kwh/m²*a kwh/m²*a kwh/m²*a 1 ( ; ) 26,3 19,0 14,9 2 ( ; ) 35,1 25,3 19,8 3 ( ; ) 43,9 31,7 24,8 4 ( ; ) 52,7 38,0 29,7

49 Energiepreise Basis: Stadtwerke Leipzig Arbeitspreis (Ct/kWh) incl. Steuern Gas EFH Gas MFH Fernwärme

50 Gaspreis in ct pro kwh Energiepreisentwicklung jährliche Steigerung 5 % bzw. 10 % Jahr jährliche Energiepreissteigerung 10 % jährliche Energiepreissteigerung 5 %

51 Einsparung in /a jährliche Energiekosteneinsparung Ansatz: 100 m²; Ertrag 400 kwh/m²*a Jahr jährliche Energiepreissteigerung 10 % jährliche Energiepreissteigerung 5 %

52 Variante a b c Spezifischer Energieertrag kwh/m²*a Jährlicher Energieertrag kwh/a Jährliche Energiepreissteigerung: 5 % oder 10 % Lebensdauer: 20 Jahre Mittlerer Energiepreis der nächsten 20 Jahre: 10,46 oder 18,77 ct/kwh Jährlicher Energiekosteneinsparung /a Wartung /a Tatsächliches Einsparpotential /a

53 Amortisation (statisch) in Jahren a b c Mit 5 % jährlicher Energiepreissteigerung 300 kwh/m²*a 400 kwh/m²*a 500 kwh/m²*a 1 ( ) 19,6 13,2 9,9 2 ( ) 26,2 17,6 13,2 3 ( ) 32,7 22,0 16,5 4 ( ) 39,3 26,4 19,8

54 Amortisation (statisch) in Jahren a b c Mit 10 % jährlicher Energiepreissteigerung 300 kwh/m²*a 400 kwh/m²*a 500 kwh/m²*a 1 ( ) 9,1 6,5 5,0 2 ( ) 12,1 8,6 6,7 3 ( ) 15,1 10,8 8,3 4 ( ) 18,1 10,8 10,0

55 Fazit: Es gibt technisch gut funktionierende große Thermische Solaranlagen. Um einen wirtschaftlichen Betrieb zu erreichen, sind geeignete Objekte auszuwählen. Beim Neubau oder im Zusammenhang mit einer Komplett- oder Dachsanierung lassen sich günstige spezifische Baukosten erzielen. Eine detaillierte Planung ist sehr empfehlenswert. Dies gilt vor allem für Zusammenhänge zwischen Kollektorfläche, solarer Deckungsrate und Einsparungen. Die aktuellen stark verbesserten Förderbedingungen (30 % Teilschulderlass) ermöglichen den wirtschaftlichen Einsatz von großen Thermischen Solaranlagen. Aussagen zur Wirtschaftlichkeit hängen entscheidend von Prognosen über zukünftige Energiepreisentwicklungen ab.

56 Forderungen (klimapolitisch): Die Klimaschutzziele im Gebäudebereich lassen sich nur unter Einbeziehung aller Gebäudeklassen erreichen. Die verstärkte Nutzung von Solaranlagen auf größeren Objekten ist zwingend erforderlich. Forderungen (für die Branche): Solartechnik muss funktionieren und beim Bauherrn die geplanten Einsparungen bringen. Dazu ist erforderlich: -Fachlich fundierte Planung - Mut zur (öffentlichen) Ausschreibung - Weiterentwicklung und ansatzweise Standardisierung der Technik - Ertrags- und Anlagenüberwachung - Beratung, qualifizierte Weiterbildung - garantierte Solarerträge.

57 Lösungsansätze: Warmmietenneutralität Betriebskostensenkung >= Modernisierungsumlage ( 559 BGB Abs.1 Schaffung von win-win-situationen Nutzung von Solaranlagen als Marketing- und Vermietungsinstrument Erneuerbares Energien Wärme Gesetz (EEWG) oder vergleichbare gesetzliche Anforderungen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch höhere Energiepreise