Gebäude mit überwiegend solarer Energieversorgung

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1 Solare Wärmewende Lösungen für Gebäude, Quartiere und Industrie Gebäude mit überwiegend solarer Energieversorgung Dr.-Ing. Wolfgang Kramer, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) Dr.-Ing. Harald Drück, ITW/TZS Universität Stuttgart Jan Steinweg, Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH)

2 Gebäude mit überwiegen solarer Energieversorgung Strom- und Wärmebedarf Daten typisch für EFH saniert Jahressumme Strom ca kwh Jahressumme Wärme ca kwh Primäres Ziel: solare Wärmebedarfsdeckung

3 Gebäude mit überwiegen solarer Energieversorgung Solares Energieangebot und Heizwärmebedarf Wärmespeicherung spielt eine zentrale Rolle Quelle: ITW

4 Gebäude mit überwiegen solarer Energieversorgung Anforderungen an Wohngebäude sehr guter Dämmstandard große Kollektorfläche und thermischer Energiespeicher Niedertemperaturheizsystem Nutzung passiver solarer Gewinne Minimierung Wärmeverluste durch Lüftung (z.b. Lüftungsanlage mit WRG) Quelle: Sonnenhaus-Institut e. V

5 Gebäude mit überwiegen solarer Energieversorgung Anlagenkonzepte

6 ISE/ITW Projekt HeizSolar Projektziele Nachweis des Konzeptes überwiegend solare Beheizung von Gebäuden im Feld (Solarthermischer Anteil > 50%) Detailwissen über Funktionsweise von real existierenden Solar-Aktivhäuser sammeln Identifizierung Optimierungspotenzial Wissenstransfer zu Planern und Installateuren

7 ISE/ITW Projekt HeizSolar - Gebäude mit überwiegend solarthermischer Beheizung Büro Fertighaus Dämmstandard MFH Dachintegration 100% solar Solare Winterheizung Baujahr: 2003 Sanierung

8 ISE/ITW Projekt Heizsolar Ergebnisse 60%-70% solarthermische Deckung werden typischerweise erreicht Große Unterschiede in Planung, Ausführung Optimale Nutzung der winterlichen Einstrahlung sowie bewusstes Nutzerverhalten beeinflussen die erreichbaren solarthermischen Deckungsgrade erheblich Insbesondere bei Berücksichtigung der aktuellen Förderbedingungen sind Kosteneinsparungen gegenüber konventionellen Konzepten darstellbar. weitere Informationen unter

9 ISFH Neues Sonnenhauskonzept zur temperatur-optimierten Wärmebedarfsdeckung Projektziele und Konzept Ziel: Neues kostengünstiges Konzept für hohe solare Deckungsanteile des Wärmebedarfs Ansatz: Vermeidung großer Speicher durch direkt solar-thermische Aktivierung von Gebäudemassen Wärmepumpe mit horizontalem Erdwärmekollektor und solarthermischer Regeneration als Nachheizung anstelle von Biomassefeuerung

10 ISFH Neues Sonnenhauskonzept zur temperatur-optimierten Wärmebedarfsdeckung Konzept Testgebäude nach Fertigstellung Frühjahr 2015 Bauteilaktivierung im EG des Testgebäudes

11 ISFH Neues Sonnenhauskonzept zur temperatur-optimierten Wärmebedarfsdeckung bisherige Ergebnisse Solare Deckung mit 52 % im Erwartungsbereich, 8 kwh/m²a Stromverbrauch für Heizungssystem Erhöhte thermische Belastung des Erdwärmekollektor unproblematisch Kosten des Systemprototyps bereits vergleichbar mit konventionellen Sonnenhäusern, Einsparpotentiale und Vereinfachungen vorhanden Funktion des neuen Konzepts erfolgreich demonstriert Vereinfachungspotential sowie Übertragbarkeit auf Mehrfamilienhäuser und Sanierungsfall öffnen breite Anwendungsmöglichkeiten Projektabschlussworkshop im September 2017 (Infos: steinweg@isfh.de)

12 ITW Projekt SolSpaces - Konzept Wärmeübertrager Neues solaren Heizungskonzept mit Sorptionswärmespeicher zur vollständigen Deckung des Heizwärmebedarfs eines Kompaktgebäudes Vakuumröhren-Luftkollektor Sorptionswärmespeicher Wohnraumbeheizung über Lüftungssystem

13 ITW Projekt Solspaces Forschungsgebäude Gebäude vom Typ Flying Spaces der Firma SchwörerHaus KG vollständig vorgefertigt, Anlieferung per LKW, Wohnfläche 43 m 2 Aufstellung auf dem Campus der Universität Stuttgart großes Oberflächen- zu Volumenverhältnis, dadurch vergleichsweise hoher spezifischer Heizwärmebedarf Heizungskonzept auf größere Gebäude (Neubau und Sanierung) mit ähnlichem Wärmebedarf übertragbar

14 ITW Projekt SolSpaces Ergebnisse Berechnung auf Basis der bereits erhobenen Messdaten: Heizwärmebedarf kann durch das solare Heizsystem weitgehend gedeckt werden Kernkomponente des Heizungskonzepts: Neu entwickelter Sorptionswärmespeicher für die saisonale Wärmespeicherung Besonderheit des Speichers: Unterteilung in Segmente, die einzeln be- und entladen werden verbesserte thermische Leistungsfähigkeit Aufbau des Speichers im Forschungsgebäude ist erfolgt

15 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen Die Solarthermische Wärmeversorgung von Gebäuden bietet sehr hohe Energieeinsparpotenziale und kann damit einen wichtigen Beitrag zur Erreichung den Klimaschutzzielen leisten Es existieren eine ganze Reihe sehr unterschiedlicher, technisch validierter, Ansätze, hohe solare Deckungsanteile bei Wärmeversorgung von Gebäuden zu erzielen. Die Konzepte der Wärmespeicherung spielen eine zentrale Rolle bei der solarthermischen Wärmeversorgung von Gebäuden

16 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen Zukünftig zu erwartenden Energiepreissteigerungen werden die geringfügigen Mehrkosten solcher Hochleistungssolarthermieanlagen auch betriebswirtschaftlich rechtfertigen Kontinuierlicher Weiterentwicklung der Ansätze erlaubt weitere Effizienz- und Kostensenkungspotenziale zu erschließen Weitere Forschungsarbeiten werden sich verstärkt der integrative Betrachtung der Strom- und der Wärmeversorgung des Gebäudes widmen (z.b. Projekt SOLsys)

17 Kontaktdaten Dr.-Ing. Wolfgang Kramer Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) Freiburg Dr.-Ing. Harald Drück Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) Forschungs- und Testzentrum für Solaranlagen (TZS) Universität Stuttgart Jan Steinweg Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH)

18 Ein Vortrag im Rahmen der Diese Seite darf nicht entfernt werden. Für die in diesen Unterlagen bereit gestellten Informationen kann keine Haftung übernommen werden. Die Verantwortung für die Inhalte in diesem Vortrag, auch urheberrechtlicher Natur, liegen bei der Referentin/dem Referent. Bei Fragen oder Ansprüchen kontaktieren Sie diese bitte direkt. Eine kommerzielle Weiterverbreitung darf nur nach schriftlicher Genehmigung der Rechteinhaberin erfolgen Referent(in) / Veranstalter(in) Die Leitveranstaltung der Energiewende in Deutschland fand in 2017 vom 03. bis zum 05. Mai im Ludwig Erhard Haus in Berlin statt. Weitere Informationen und viele Vortragsunterlagen zu über 300 Vorträgen aus 50 Veranstaltungen im Rahmen der Berliner ENERGIETAGE 2017 finden Sie unter