Solartechnik: Thermische contra photovoltaische Nutzung der Sonne Pros und Cons

Transkript

1 Solartechnik: Thermische contra photovoltaische Nutzung der Sonne Pros und Cons Zitat: Eine scheinbare Kontroverse,die sich durch situationsabhängige intelligente Energietechnik von alleine löst!

2 Zieldefinition des Referats Ziel des Referats: Diskussion der beiden sich «konkurrenzierenden» Technologien Technische & betriebswirtschaftliche Betrachtung aus der aktuellen Sicht einer spezialisierten KMU Was kann ich von den Technologien erwarten Welchen Effekt/Ertrag/Kosten hat die Wahl der Technologie Nicht Ziel des Referats: Keine universelle Antworten Keine Simulationsorgie

3 SOLTOP in Elgg ZH

4 SOLTOP: Herstellung und Vertrieb von effizienten Energiesystemen Die Freude an technischer Innovation ist auch nach über 30 Jahren unser Antrieb. Am Standort in Elgg (ZH) befindet sich die Produktion, die Technik und die Verwaltung. Für Kunden in der Westschweiz sind die Kollegen der Niederlassung in Puidoux (VD) zuständig. Die Soltop beschäftigt aktuell rund 60 Mitarbeiter.

5 SOLTOP: Herstellung und Vertrieb von effizienten Energiesystemen

6 Energieverbrauch nach Sektoren

7 Energieverbrauch Verwendungszweck

8 Solartechnik Solarthermie Thermischer Kollektor Energielieferant SONNE Photovoltaik PV-modul Leitungen Pumpen Regulierung Speicher Verwaltung Technik Kabel Wechselrichter Regulierung Speicher (Batterien) Wärme für Warmwasser, Heizung Schwimmbad usw. Holz, Oel, Gas, Elektrizität Verbraucher Mensch Zusatzenergie Beleuchtung Kochen, Waschmaschine, Wärmepumpe usw. öffentliches Stromnetz

9 Solartechnik Kostenentwicklung der Technologien

10 Solartechnik Kostenentwicklung PV-Module Quelle: ISE Freiburg, D

11 Solartechnik Kostenentwicklung PV-Module

12 Wärme oder Strom oder beides? Solarwärme: hoher spezifischer Ertrag (Wärme hat den besseren Wirkungsgrad als PV) Speicher sind preiswert (Wasser), verlustbehaftet und brauchen viel Platz (ca kwh/m3) Wärme sollte vor Ort verbraucht werden, da sie schlecht transportierbar ist (Verluste, Investition) Je tiefer die geforderte Temperatur je besser gut kombinierbar mit herkömmlichen Systemen Hohe Deckungsgrade benötigen grosse Speicher und Kollektorflächen viele Beispiele sind realisiert und funktionieren bestens!

13 Wärme oder Strom oder beides? Solarstrom: Strom ist gut transportierbar, ist also egal, wo er hergestellt wird Braucht mehr Platz als Wärme für gleichen Ertrag Universell einsetzbar, alle elektrischen Verbraucher können mit Solarstrom betrieben werden In Kombination mit Wärmepumpen effiziente Wärmebereitstellung für Warmwasser und Heizung Speicherung in Batterien (Li-ionen ca. 180 Wh/kg / ca. 200 kwh/m3), teuer, kalendarische und zyklenbasierte Alterung!

14 Solartechnik Aufbau Kollektor/Modul Thermischer Kollektor plus PV-Modul Hybridkollekor

15 Die Wertigkeit der Energie: Exergiegehalt Thermische Solartechnik: geringer Exergiegehalt PV Solartechnik: hoher Exergiegehalt

16 Die Wertigkeit der Energie: Exergiegehalt / Carnotfaktor Thermische Solartechnik: geringer Exergiegehalt PV Solartechnik: hoher Exergiegehalt

17 Die Wertigkeit der Energie: Exergiegehalt / Carnotfaktor Thermische Solartechnik: geringer Exergiegehalt PV Solartechnik: hoher Exergiegehalt «Exergie» der elektrischen Energie

18 Die Wertigkeit der Energie: Exergiegehalt / Carnotfaktor Thermische Solartechnik: geringer Exergiegehalt PV Solartechnik: hoher Exergiegehalt 1000 W/m 2 / 25 C

19 Vergleich der Leistungsfähigkeit Vergleich der Leistungsfähigkeit PV zu Thermie (1000 W/m 2 / 25 C) PV-Modul: 290 Wp, all black Wirkungsgrad: 17.3 % Platzbedarf pro kwp: ca. 6 m2 Spezifischer erwarteter Jahresertrag (Süd/30 ) ca. 180 kwh/m 2 Thermischer Kollektor: 2.5 m2 Aperturfläche, ca W ( T:50K) Wirkungsgrad: 68 % ( T: 50K) Platzbedarf pro kw ca. 1.5 m 2 Spezifischer erwarteter Jahresertrag (Süd/30 ) 300 bis 800 kwh/m 2 (abhängig vom Einsatz bzw. den Betriebsbedingungen)

20 Vergleich der Leistungsfähigkeit an 2 Beispielen Vorstellung von 2 Fallbeispielen: 1. Solare Warmwasseranlage im Einfamilienhaus 2. Solaranlage im Mehrfamilienhaus

21 PV-WW-System

22 Thermie-WW-System

23 Fallbeispiel Einfamilienhaus solare Warmwassererwärmung Investition (ohne Förderung) CHF für beide Systeme Nutzenergie WW: 3390 kwh/jahr Ertrag Thermie 5 m2: 2140 kwh/jahr Ertrag PV 12 m2: 1930 kwh/jahr

24 Fallbeispiel Warmwasser und Heizung im Mehrfamilienhaus WP

25 Fallbeispiel Warmwasser und Heizung im Mehrfamilienhaus

26 Fallbeispiel Warmwasser und Heizung im Mehrfamilienhaus WP

27 Energiedichte von Stromspeichern Wasserspeicher

28 «Verbrechen» auf Dächern

29 Wärme oder Strom oder beides? Thermischer Kollektor PV-Modul

30 Das Energiedach für Wärme und Strom ab Sonne. vorgestern Stroh gestern Ziegel Heute solare Nutzung

31 ELEKTRA Energiedach - Das Dach für Strom und Wärme

32 Energiedach Dachfenster

33 Energiedach mit thermischen Kollektoren Perfekte Integration von thermischen Kollektoren!

34 Energiedach Kaminanschluss

35 Energiedach Wiesendangen

36 ELEKTRA Energiedach - Aufbau in einer Woche Gerüst aufbauen, bestehende Ziegel entfernen Montage der Unterkonstruktion, Schneefang, Abschlussmodule und thermische Kollektoren Montage der Solarstrom Laminate, Verkabelung, Spenglerei und Inbetriebnahme

37 Fallbeispiel 8-Familienhaus Minergie mit WP-LW-monovalent Ziel: Aufzeigen der Systemkosten PV- bzw. Thermie-Anlage als Ergänzung einer monovalenten Luft/Wasser Wärmepumpenanlage. Aufzeigen typische Margensituation auf den Stufen Fachhandel/Hersteller bzw. Installateur Anlagenkomponente / Leistung CHF Luft/Wasser WP 20 kw inkl. Regulierung Aquapur Weichenpuffer 1000 l 3500 Heizungsanbindung ETA Gruppe 2250 Aquapur MINI 9950 Material Anschluss an KW/WW und Zirkulation 1500 Bearbeitung/Montage/IB konv. Teil Heizung Luft/Wasser WP monovalent ohne Solar, installiert 50200

38 Fallbeispiel 8-Familienhaus Minergie mit WP-LW-monovalent PV Anlage Brutto CHF Rabatt Inst. Netto CHF Bruttomarge Bruttomarge % CHF 8 Module à 290 W Dacheinbaumat. Elektra inkl. Spenglerbleche Ueberspannungsschutz/Wechselrichter Kabel/Kleinteile Batteriepuffer AC 3 kwh Montage/IB PV Solarteil 4500 Montage/IB Batterie 1650 PV Anlage komplett, mit Batterie Pv Anlage komplett, ohne Batterie Thermie Anlage Kosten CHF Rabatt Inst. Netto Inst. Bruttomarge Bruttomarge % CHF % CHF 5 Kollektoren Dacheinbau standard Flex. Leitungen 30 m Solargruppe komplett mit Regler und Plattenwärmetauscher Anschluss PLT an Speicher inkl. Dämmung Montage/IB Thermie Solarteil 6000 Thermie Anlage komplett

39 Fallbeispiel 8-Familienhaus Minergie mit WP-LW-monovalent Anlagekosten, installiert CHF Kapitalzins in % Abschreibung CHF/Jahr Annuität pro kwh Wartung / Unterhalt CHF/kWh Anteil Wartung WP Kosten pro kwh Wärme CHF PV/WP mit Speicher PV/WP ohne Speicher Thermie Thermie mit Bruttomarge PV Wp Heizung Monovalent Amortisationszeitraum 25 Jahre Preis elektrische Energie WP 0.20 CHF Produzierte Wärme WP mit PV Strom* 8000 kwh/jahr Ertrag thermische Solaranlage* 8000 kwh/jahr * Wärme an Pufferspeicher SCOP WP im Sommerbetrieb > 4 SCOP WP im Jahersmittel 3

40 Fallbeispiel 8-Familienhaus Minergie mit WP-LW-monovalent

41 Einsatz der Technologien Statement: beide Technologien entsprechend ihrer Stärke einsetzen Die thermische Solaranlage benötigt weniger graue Energie und bringt in Kombination mit Öl, Gas und Holz den höheren Wirkungsgrad. Die Solarstromanlage liefert hochwertigere Energie. Sie ist im Zusammenspiel mit einer Wärmepumpe energetisch und preislich auf gleichem Niveau wie Solarwärme.

42 Mehrfamilienhaus Thermie oder PV (Dach)fläche pro Bewohner bestimmt sinnvolle Nutzung EFH 4 Personen Dachfläche pro Person = 100/2/4 = 12.5 m2 2 kwp, WW, zusätzlich Heizungsunterstützung 12 Familien Haus 48 Personen Dachfläche pro Person = (400/2/48 = 2 m2 0.3 kwp oder WW

43 Ertragskontrolle: höchste Erträge, attraktive Amortisation

44 Solaranlagen für Grossverbraucher

45 Beispiel M-Sportzentrum Greifensee, 630 m2 COBRA

46 Beispiel Wohnüberbauung Ernastr., Zch, Nachrüstung

47 Solarwärme: kleine Fläche, grosser Effekt

48 Solarnutzung: grosse Flächen, sehr grosser Effekt Quelle: Schweizer Solarpreis 2015

49 Quelle: Schweizer Solarpreis 2015

50 Schlusswort: Thermie oder PV oder beides? Kriterien: Randbedingungen: Standort, Objekt mit allen Eigenschaften Zielsetzung des Besitzers/Entscheidungsträgers Anwendung: Wärmebereitstellung mit thermischen Kollektoren oder PV mit WP immer sinnvoll (Wärmequelle WP sicherstellen!) Solarthermie in Verbindung mit Oel-oder Gasheizungen besonders sinnvoll und einfach integrierbar! Zusatznutzen durch PV-Strom: Kühlung im Sommer, Deckung Strom Haushalt, Elektromobilität Hohe Autonomie durch die Kombination beider Techniken möglich und sinnvoll!

51 Schlusswort: Thermie oder PV oder beides? Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Fragen?