Monitoring größerer solarthermischer Anlagen in Hamburg-Ergebnisse 2013

Transkript

1 Monitoring größerer solarthermischer Anlagen in Hamburg-Ergebnisse 2013 Dolores Lange und B. Weyres-Borchert SolarZentrum Hamburg DGS, LV Hamburg/Schleswig-Holstein Folie 1

2 Überblick Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Auswertung 2: Erträge 2013 Häufige Mängel Praxisbeispiele Zusammenfassung Energiebunker 2013 Folie 2

3 Übersicht der Hamburger Anlagen im Monitoring Stand: Dezember 2013 Anzahl: 77 Anlagen 30 m² Kollektorfläche Fläche: 6612 m² Absorberfläche Verteilung: Sonderanlagen: Wohnungsbau: Gewerbliche Anlagen: Moscheen: Energiebunker Wilhelmsburg Eisspeicher Harburg Tanzschule OnStage ca. 64% ca. 36% davon 22 Anlagen Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 3

4 Anlagenverteilung im Hamburger Stadtgebiet 2013 Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 4

5 120 Entwicklung der Anlagenanzahl im Hamburger Monitoring von Anlagenanzahll Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 5

6 Verteilung der Kollektoraperturflächen im Hamburger Monitoring Anlagenanzahl m² 50-80m² m² bis 250 m² bis 1500m² Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 6

7 Ausstattung der Anlagen nach Kollektorbauart Anlagenanzahl Flachkollektoren Vakuumröhrenkollektoren Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 7

8 Aufteilung in Trinkwarmwasser-und heizungsunterstützte Anlagen Anlagenanzahl Raumheizungsunterstützung Trinkwarmwasser Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 8

9 Anteil der 20 beteiligten Firmen am Monitoring 2013 Atherm ad fontes microsol Rückert GmbH Lengemann & Eggers Münz 24 2 Kawulski Wärmetechnik GmbH Benda Sanitär Wigger GmbH Laux Stöver GmbH Hegemann GmbH Haupt Haus KG Soleado Buse GmbH Backhaus/Paradigma XL Solar Kersting Heizung u.solar Kahl Heizungs-u.Sanitärtechnik GmbH Mackens u.sohn Brakelmann u.neckel Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 9

10 Übersicht der 2013 im Hamburger Monitoring solarthermischer Anlagen verwendeten Systeme zur Datenübertragung - SunControl Ingenieurbüro Brennpunkt Berlin, seit Winsol / Teamviewer Technische Alternative GmbH, Österreich, seit 2008 / Microsol Data Collect - MDC Firma microsol Hamburg, seit Junkers-Bosch / Parabel Energiesysteme GmbH, seit Übermittlung per Mail, verschiedene Systeme - Resol Service Center, seit Paradigma Remote Portal, seit IMAS Falkenberg Messtechnik GmbH, seit Weishaupt, seit 2013 Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 10

11 Anteil der 9 im Hamburger Monitoring 2013 verwendeten Systeme zur Datenübertragung 77 Anlagen gesamt Microsol Data Collect Resol Parabel 31 Winsol Suncontrol IMAS Falkenberg Übermittlung 24 Paradigma Weishaupt Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 11

12 Verteilung der verschiedenen Datenübertragungssysteme in den letzten vier Jahren 100% 90% Anlagenanzahl 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Weishaupt Paradigma IMAS Falkenberg Übermittlung per Mail Parabel Resol Winsol Microsol Data Collect SunControl 10% 0% Auswertung 1: Anlagenstatistik 2013 Folie 12

13 Vergleich der Jahressummen der Globalstrahlung in Hamburg Globalstrahlung in kwh/a Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 13

14 Monatliche Globalstrahlungsschwankungen in Hamburg in den letzten vier Jahren Juli 2011: - 12% Abweichung vom 30jährigen Mittelwert Juli 2013: +25% Abweichung vom 30jährigen Mittelwert Globalstrahlung in kwh/m²*monat Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 14

15 Erwartete monatliche Solarkreiserträge für Warmwasser-und heizungsunterstützte Anlagen bei durchschnittlich 993 kwh/m²*a Globalstrahlung Spezifischer Ertrag in kwh/m²*monat erwarteter monatl. Ertrag für WW- Anlagen mit min. 350 kwh/m²*a erwarteter monatl. Ertrag für HU- Anlagen mit min. 300 kwh/m²*a 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 15

16 Auswirkungen der Globalstrahlungsschwankungen auf die Julierträge 2011 und 2013 ausgewählter Anlagen im Monitoring Spezifischer Ertrag in kwh/m²*a erw arteter monatl. Ertrag für WW-Anlagen mit min. 350 kwh/m²*a Vergleich Anlagenerträge im Juli 2011 und Juli 2013 bei 135(linker Balken) bzw.192(rechter Balken) kwh/m²*monat Globalstrahlung schma5 Y078 Y087 Y073 Y110a erw arteter monatl. Ertrag für HU-Anlagen mit min. 300 kwh/m²*a Mittelwert aus 8 Anlagen kwh/m²*monat Mittelwert aus 8 Anlagen kwh/m²*monat Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Flachkollektoren Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Vakuumröhrenkollektoren Anlagen mit Heizungsunterstützung und Flachkollektoren Idoc Jahö Krost 96 Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 16

17 Einfluss der hohen Globalstrahlung von 192 kwh/m²*monat auf die Julierträge 2013 ausgewählter Anlagen Spezifischer Ertrag in kwh/m²*monat erw. Ertrag für WW- Anl. 47 erw. Ertrag für HU- Anl helang Y052 Y053 Y087 Y045 Y108a Y070 Y073 Y110a Y107 Y109 GZW Buko Sast Krost Jubo Wemu Kast AlGü E Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Flachkollektoren Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Vakuumröhrenkollektoren Anlagen mit Heizungsunterstützung und Flachkollektoren Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 17

18 Jahreserträge 2013 ausgewählter Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Flachkollektoren -Durchschnittlicher spezifischer Kollektorkreisertrag: 313 kwh/m²*a - Spez. Jahresertrag für WW-Anlagen abzüglich 10%Messungenauigkeit: 315 kwh/m²*a - Simulierte Erträge der einzelnen Anlagen in kwh/m²*a Spezifischer Jahresertrag in kwh/m²*a helang Y050 Y052 Y053 Y078 Y089 Y087 Y110b Y045 Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 18

19 Jahreserträge 2013 ausgewählter Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Vakuumröhrenkollektoren -Durchschnittlicher spezifischer Kollektorkreisertrag: 421 kwh/m²*a - Spez. Jahresertrag für WW-Anlagen abzüglich 10%Messungenauigkeit:315 kwh/m²*a - Simulierte Erträge der einzelnen Anlagen in kwh/m²*a Spezifischer Ertrah in kwh/m²*a Y108a Y070 Y073 Y110a Y107 Y109 GZW Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 19

20 Jahreserträge 2013 ausgewählter Anlagen zur Heizungsunterstützung mit Flachkollektoren -Durchschnittlicher spezifischer Kollektorkreisertrag: 403 kwh/m²*a - Spez. Jahresertrag für HU-Anlagen abzüglich 10%Messungenauigkeit: 270kWh/m²*a - Simulierte Erträge der einzelnen Anlagen in kwh/m²*a Spezifischer Ertrag in kwh/m²*monat Ibad Weimo Jahö Buko Sast Krost Jubo Thiew West Auswertung 2: Erträge 2013 Folie 20

21 Bereiche mit aufgetretenen Mängeln % 33% 25% fehlerhafte Datenübertragung Planung Produkte Installation 22% Häufige Mängel Folie 21

22 Erhöhung der Zuverlässigkeit der Datenübertragung % 35% 42% ganzjährig funktionierende Anlagen mit kontinuierlicher Datenübertragung Ausfälle Datenübertragung und/oder Anlagenbetrieb keine funktionierende Datenübermittlung 39% 0% 61% ganzjährig funktionierende Anlagen mit kontinuierlicher Datenübertragung Ausfälle Datenübertragung und/oder Anlagenbetrieb keine funktionierende Datenübermittlung Häufige Mängel Folie 22

23 Ausfälle bei der Datenübertragung Keine Verbindung zur Anlage oder Abbruch bei der Datenübertragung Fehlerhafte oder unvollständig übertragene Monatsdateien Defekte DSL-Router Häufige Mängel Folie 23

24 Produktmängel Defekte oder undichte Vakuumröhren- und Flachkollektoren Defekte Solarkreispumpen und Solarregler Fehlerhafte Temperaturmessfühler Undichte oder defekte Membranausdehnungsgefäße (Lochkorrosion) Undichte Kompensatoren, Sicherheitsventile, Absperrhähne Häufige Mängel Folie 24

25 Mangelhafte Planung und Auslegung der Anlage Verschattung durch Bäume oder angrenzende Gebäude Ertragseinbuße erforderlicher Anlagendruck zu gering (bei Höhenunterschieden zwischen Solarkreispumpe und Kollektorfeld bis zu 40m) keine gleichmäßige Durchströmung Solarkreispumpen mit zu geringer Leistung Hydraulikprobleme/ Luft im Solarkreis zu klein dimensionierte Membranausdehnungsgefäße hohe thermische und durch Druckschwankungen zu starke mechanische Belastung sehr lange Vor- und Rücklaufleitungen - hohe Wärmeverluste zu hoher Warmwasserbedarf bei der Planung angenommen Kollektorfeld zu groß dimensioniert Häufige Mängel Folie 25

26 Installationsmängel ungeeignete Dichtungen - Undichtigkeiten zwischen den einzelnen Kollektoren Undichtigkeiten im Solarkreis Temperaturmessfühler - Kabel abgerissen oder abgequetschte Leitungen Kurzschlüsse fehlerhafte Temperaturanzeigen nicht korrekt anliegende Fühler- mangelnder Wärmeübergang, fehlende Tauchhülsen oder falsch positionierte Temperaturmessfühler des WMZ`s oder Speichers ungedämmte Armaturen und Rohrleitungen Wärmeverluste Ablagerungen/Verstopfungen durch gecracktes Glykol fehlende Wartung fehlender Alupickschutz der Rohrleitungen im Dachbereich durch Vogelfraß Schädigung der Dämmung Beschädigung der Dachhaut bei der Installation - Wasserschäden schlechte Warmwasserzirkulationseinbindung - zu geringe Speicherauskühlung Pumpenaustausch ohne notwendige Regleranpassung (Relais) Häufige Mängel Folie 26

27 Beispiel 1 Produktmängel defekte Vakuumröhre Praxisbeispiele Folie 27

28 Beispiel 1 Produktmängel Verlust der Vakuumdichtheit Praxisbeispiele Folie 28

29 Beispiel 2 undichte Verbinder zwischen den Kollektorsammlergehäusen Praxisbeispiele Folie 29

30 Beispiel 3 Produktmängel undichte Anschlüsse im Kollektorsammlergehäuse Praxisbeispiele Folie 30

31 Beispiel 4 Installationsmängel fehlende Fühlertauchhülse, mangelnder Wärmeübergang, Sensor nur unter die Wärmedämmung geschoben Praxisbeispiele Folie 31

32 Beispiel 5 Installationsmängel - undichter Tacosetter auf dem Dach Praxisbeispiele Folie 32

33 Unsere Erfahrung aus 2013 zeigt: Zusammenfassung alle neu hinzugekommenen Anlagen haben ein funktionierendes Datenübertragungssystem eine ein- oder zweimalige jährliche Wartung einer großen Solaranlage ist nicht ausreichend, da Anlagenausfälle oder Betriebsmängel viel zu spät bemerkt werden funktionstüchtige Anlagen ohne jegliche Ausfälle zeigen, dass hohe Jahreserträge möglich sind das Monitoring ist nach wie vor Voraussetzung für die Qualitätssicherung einer großen solarthermischen Anlage und bleibt damit weiterhin unverzichtbar für einen wirtschaftlichen Betrieb erst durch Monitoring und die übergeordnete Regelung wird das Optimum der Anlageneffizienz erreicht. Zusammenfassung Folie 33

34 Energiebunker Wilhelmsburg von der Kriegsruine zum Öko-Kraftwerk IBA Hamburg GmbH/Martin Kunze Energiebunker 2013 Folie 34

35 Energiebunker -Montage Kollektorfeld Febr.2013 IBA Hamburg GmbH/Martin Kunze Energiebunker 2013 Folie 35

36 Solarerträge Energiebunker Wilhelmsburg 2013 Spezifischer Ertrag in kwh/m²*monat Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez erwarteter monatl.ertrag in kwh/m²*monat spezifischer Ertrag Energiebunker durchschnittliche Globalstrahlung monatliche Globalstrahlung 2013 Solarertrag Energiebunker 2013 (in rund 8 Monaten Betriebszeit ) - 435,83 MWh gemessener spezifischer Ertrag kwh/m²*a Inbetriebnahme Simulationsergebnis (spez. Ertrag) kwh/m²*a Energiebunker 2013 Folie 36

37 SolarZentrum Hamburg Gute Aussichten vom Energiebunker in Wilhelmsburg Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! IBA Hamburg GmbH/Martin Kunze Energiebunker 2013 Folie 37