Thermische Solarenergienutzung Stand der Technik und neue Entwicklungen

Transkript

1 Thermische Solarenergienutzung Stand der Technik und neue Entwicklungen Prof. Matthias Rommel Institutsleiter SPF Institut für Solartechnik Hochschule für Technik Rapperswil HSR 1

2 Wofür brauchen wir Energie? Endenergiebedarf in der EU In der Schweiz werden etwa 43% des Endenergiebedarfs für Gebäudebeheizung aufgewendet!

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5 Vergleich weltweit installierter Kapazitäten von erneuerbaren Energietechniken Quelle: Weiss et al, Solar Heat Worldwide 2007

6 Vergleich weltweit installierter Kapazitäten von erneuerbaren Energietechniken Die Bedeutung der Solarthermie wird in der Öffentlichkeit unterschätzt!!! Quelle: Weiss et al, Solar Heat Worldwide 2007

7 37 % jährliches Wachstum

8 Source: ESTIF, June 2010 Solar Thermal Markets in Europe

9 Solarkollektorfläche in Betrieb pro 1000 Einwohner im Jahr 2009 SCHWEIZ: m 2 waren insgesamt im Jahr 2009 installiert 7.7 Mio Einwohner m 2 pro Einwohner Etwa 1.5 DIN A4 Blätter 29.7cm x 26 cm

10 SPF Institut für Solartechnik an der HSR ca. 30 Wissenschaftler und Ingenieure ca. 7 bis 12 Studenten 40% in Abteilung Testing 60% in Abteilung Research

11 Flachkollektor Über 90% Marktanteil in CH Maximale Temperatur 200 bis 230 C im Stillstand

12 Connection methods to fix absorber sheets to tubes clamped soldering ultra-sonic welding laser spot welding ultra-sonic welding laser spot welding

13 Aluminium-Absorberrohre Fig. 13: Solar fluid Tyfocor L after different number of test cycles of Al pipe sample No 2 (back) and sample No 4 (front).

14 Warmwasser von der Sonne Typische Dimensionierung für 4-Personen EFH: 3-6 m2 Kollektorfläche l Speicher Solarer Deckungsanteil am WW-Bedarf: 50-60% Quelle: Volker Quaschning, Erneuerbare Energien und Klimaschutz

15 Warmwasser und Heizen mit der Sonne Typische Dimensionierung für 4-Personen EFH: m2 Kollektorfläche l Speicher Solarer Deckungsanteil am Gesamtwärmebedarf: 15-25% Quelle: Volker Quaschning, Erneuerbare Energien und Klimaschutz

16 Wir brauchen mehr Fachkräfte zur Installation von Solaranlagen!

17 Fassadenintegration bei Anlagen mit hohem solaren Deckungsanteil

18 Kollektor und Systemtests: Arbeiten des akkreditierten Prüflabors SPF Geforderte Prüfungen der EN12975 Innendruckprüfung des Absorbers Hochtemperaturbeständigkeit Exposition Schneller äußerer Temperaturwechsel Schneller innerer Temperaturwechsel Eindringendes Regenwasser Mechanische Belastung Wärmeleistung Frostbeständigkeit Stillstandstemperatur Endkontrolle Schlagfestigkeit (optional)

19 Mechanische Belastung (Zug + Druck)

20 Regentest eines Systems Thermischer Innenschock

21 Hagelschlagtests Hagelschlagtestanlage

22 Solar Keymark Qualitätslabel

23 Solaranlagen im Geschosswohnungsbau

24 Vorstudie zur Realisierung einer grossen solaren Warmwasseranlage in Basel

25 Anlagenschema für grosse Solaranlagen mit Kollektorfeldern über 70 m 2

26 Solare Nahwärmesysteme für Siedlungen

27 Solare Nahwärmesysteme für Siedlungen

28 Grundlagen der Wärmeleitung Abhängigkeiten: Druck p, Porengrösse d, Material ( p, d) Druck p (Stickstoff) Grafik: ( )

29 Messung der Ausgasung: Aufbau der Apparatur HV / UHV Anlage Schematische Darstellung Durchführungen Massenspektrometer Heizung Probe Waage Druckmessung Vakuum Pumpstand 1&2

30 Messung der Ausgasung: Aufbau der Apparatur HV / UHV Anlage Fotos der Apparatur Vakuumpumpstand (2) Massenspektrometer Druckmessung Vakuumpumpstand (1) Vakuumgefäss

31 Messung der Ausgasung: Aufbau der Apparatur HV / UHV Anlage Foto der Apparatur Vakuumgefäss - Innenansicht

32 Änderung der Wärmeleitung bei Ausgasung Druckanstieg bei Ausgasung und Änderung der Wärmeleitung m=0,0579g bei V=1.1l (Probenvolumen) ergibt nach der Allgemeinen Zustandsgleichung idealer Gase einen Druckanstieg von Dp=49,8mbar: Dabei ist zu beachten: T=200 C >>Raumtemperatur Gas-Ensemble Würden ähnlich Masseverluste und damit Druckanstiege durch Ausgasung bei Erhitzung auftreten, hätte dies einen grossen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit des VIP

33 Über kurz oder lang wird die Dachfläche knapp!

34 Forschungsarbeit zur Entwicklung von PVT-Kollektoren

35 Entwicklungsarbeiten zu PV-T Kollektoren Quelle: Patrick Dupeyrat, Fraunhofer ISE

36 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!