Solare Wärmenetze und saisonale Wärmespeicherung

Transkript

1 Solare Wärmenetze und saisonale Wärmespeicherung Expertenseminar Innovative Wärmenetze für die Energiewende 20. Februar 2019, Heidelberg Dipl.-Ing. Dirk Mangold Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme Meitnerstr. 8 D Stuttgart

2 Solites - ein Forschungsinstitut im Steinbeis-Unternehmensverbund 1971 Gründung der Steinbeis-Stiftung durch das Land Baden-Württemberg 1983 Johann Löhn wird Vorstandsvorsitzender der Steinbeis-Stiftung (bis 2004) und Regierungsbeauftragter für Technologietransfer Baden-Württemberg (bis 2006), Gründung des ersten Steinbeis-Transferzentrums 1998 Gründung der Steinbeis GmbH & Co. KG für Technologietransfer und der Steinbeis-Hochschule Berlin (SHB) In den Folgejahren werden weitere Tochterunternehmen gegründet Gründung von Solites Steinbeis-Unternehmen und -Partner erwirtschaften 157 Mio Gesamtumsatz mit Angestellten und freien Mitarbeitern ( )

3 Deutscher F+E-Schwerpunkt : Solare Nahwärme + saisonaler Wärmespeicher

4 Pilotanlagen mit saisonaler Wärmespeicherung in Deutschland

5 Zielwerte 2050 der BMWi Energieeffizienzstrategie Gebäude Wärmenetze ca. 80 TWh 12 TWh Solarthermie in Wärmenetzen entspr. 21 GW bzw. 30 Mio. m² Solarthermie ca. 80 TWh (13 %) 623 TWh Erforderlicher jährlicher Neuzubau: ca. 1 Mio. m² Solarthermie in Wärmenetzen Endenergieverbrauch 2050 Zielszenario Erneuerbare Energien (36 % Endenergieeinsparung, 69 % Erneuerbare Energien) Quelle: BMWi 2015

6 Flächeneffizienz von erneuerbaren Energien Solarthermie* Photovoltaik Biomasse je m² Modul kwh/a kwh/a je m² Boden kwh/a kwh/a 4 5 kwh/a 1 x 3,5 x 50 * bei ca. 15 % solarem Deckungsanteil am jährlichen Gesamtwärmebedarf

7 Eckpunkte zur Solarthermie in Wärmenetzen Emissionsfrei und echt erneuerbar Ausgereift und marktverfügbar Überall möglich, hohe Verfügbarkeit, jedoch Flächenbedarf Leistungsbereich bis 100 MW Deckungsanteile bis 50 % Stabile Wärmekosten unter 50 /MWh, vor Förderung! Neue Chancen im Wärmemarkt

8 Solare Wärmenetze in Deutschland

9 Solare Wärmenetze Marktentwicklung in Deutschland Bruttokollektorfläche [1000 m²] Anzahl Anlagen Quartier [m²] städtische Fernwärme [m²] Energiedorf [m²] Industrie [m²] Anzahl Anlagen

10 Solare Wärmenetze für Dörfer und Kleinstädte - Beispiel Bioenergiedorf Büsingen Wärmeerzeugung ca MWh/a Trassenlänge ca. 5 km 107 Anschlüsse Wohngebäude, Gewerbe, öffentliche Gebäude Vorlauftemperatur C Bruttokollektorfläche m² Solarer Deckungsanteil ca. 13%

11 Bioenergiedorf Büsingen mit solarthermischer Freilandanlage Quelle: Ritter XL Solar 2x 50 m³ Pufferspeicher 2x Holz- Kessel 900 kw kw Öl-Kessel 730 kw Last

12 Entwicklung Solarenergiedörfer Breklum (2018) Neuerkirch-Külz (2016) Mengsberg (2018) Energiegenossenschaft Mengsberg eg Ellern (2018) Hallerndorf (2017) Büsingen (2013) Liggeringen (2018) Randegg (2018)

13 Solare Wärmenetze für Energiedörfer - Beispiel Solarenergiedorf Liggeringen Betreiber: Stadtwerke Radolfzell GmbH Hausanschlüsse: 90 (erster Bauabschnitt) Netzlänge: 5 km Kollektorfläche: m² (erster Bauabschnitt) Kollektortyp: Hochtemperatur-Flachkollektoren Solarer Deckungsanteil: 20 % Quelle: Stadtwerke Radolfzell

14 In städtische Fernwärmesysteme eingebundene solarthermische Großanlagen Beispiel Berlin Köpenick Anlagenbetreiber: Kollektorfläche: Jahresertrag: Vattenfall Wärme Berlin AG m² Hochtemperatur-Flachkollektoren 440 MWh/a für die Berliner Wärmewende! Fotos: Solites, Acron-Sunmark

15 In städtische Fernwärmesysteme eingebundene solarthermische Großanlagen Beispiel Senftenberg Anlagenbetreiber: Kollektorfläche: FW-Netzparameter: Einspeisetemperatur: Δp Vorlauf Stadtwerke Senftenberg GmbH m² CPC-VRK 33 km / 100 GWh/a C gleitend konstant ca. 5 bar (Auslegungsfall) Die Anlage ist seit August 2016 in Betrieb und aktuell Deutschlands größte solarthermische Anlage! Fotos: Ritter XL Solar

16 Dezentral in städtische Fernwärmesysteme eingebundene solarthermische Großanlagen Beispiel Düsseldorf RKM 740

17 Dezentral in städtische Fernwärmesysteme eingebundene solarthermische Großanlagen Beispiel Düsseldorf RKM 740

18 Der Solarthermieertrag ist einstrahlungsabhängig!

19 Der Solarthermieertrag ist produkt- und temperaturabhängig!

20 Solare Wärmenetze und Sektorkopplung Der Anteil von Strom aus erneuerbaren Energien steigt, die (sommerlichen) Strompreise sinken Ein wärmegeführter Betrieb der KWK-Anlage wird insbesondere in den Sommermonaten zunehmend unwirtschaftlicher Einsatz von Solarthermie, Wärmespeicher und Power-to-Heat Beispiele: Braedstrup, Dronninglund, Marstal, Gram und Vojens (DK) Hennigsdorf (D)

21 Smart District Heating in Dronninglund, Dänemark m³ Erdbecken-Wärmespeicher Solar-Heizzentrale m² Solarkollektoren

22 Saisonaler Erdbecken-Wärmespeicher in Dronninglund, m³

23 Dronninglund (DK) Flächenverbrauch für Solarthermie

24 Fördermöglichkeiten Regelförderung durch Marktanreizprogramm (MAP) des BMWi Modellvorhaben Wärmenetzsysteme 4.0 (min. 50 % aus EE und Abwärme, niedere Netztemperaturen, flexibel, kosteneffizient) Zweistufige Förderung: (1) Machbarkeitsstudie (2) Investition KWK-Ausschreibungen für innovative KWK-Systeme Ausschreibungen , 50 MW/a, Anlagen 1-10 MW 70 % KWK-Wärme auf Basis von 3000 Volllaststunden, 30 % EE-Wärme Ausschreibung Juni 2018: 10.3 ct/kwh vs. 4.3 ct/kwh (für konv. KWK)

25 Förderung für Solarthermie in Wärmenetzen Solarwärmeanlagen ab 40 m² Bruttokollektorfläche, die ihre Wärme überwiegend einem Wärmenetz zuführen, werden über ein KfW-Darlehen mit einem Tilgungszuschuss von bis zu 40 % der Investitionskosten gefördert. Alternativ: Ertragsabhängige Förderung, hierbei wird der (ausgewiesene) jährliche Kollektorwärmeertrag einmalig mit 0,45 Euro/kWh gefördert. Info: Der Zuschuss wird unter Umständen durch Beihilfe-Limits der Allgemeinen Gruppenfreistellungsverordnung begrenzt, diese liegen zwischen 45 und 65 %. Für Wärmespeicher mit einem Speichervolumen über 10 m³ beträgt der Tilgungszuschuss 250 je m³ sofern sie überwiegend aus erneuerbaren Energien gespeist werden. Dabei ist die Förderung auf 30 % der für den Wärmespeicher nachgewiesenen Nettoinvestitionskosten beschränkt.

26 Initiative Solare Wärmenetze, BMWi-Vorhaben Solnet 4.0 Ausbauziel 2050: 15 % Solarwärme in der Fernwärme 12 TWh/a von 30 Mio m² Solarthermie

27 SolnetBW II Solare Wärmenetze für Baden-Württemberg SolnetBW Ziel Vermehrte Nutzung solarer Wärmenetze in Baden-Württemberg Erarbeitung von Lösungsansätzen und Transformationswissen durch Begleitung und Entwicklung von 3 bis 5 Reallaboren Laufzeit April 2017 September 2019 Gefördert durch z.b. mit Leitfäden Planung und Genehmigung Förderung und Finanzierung Projektpartner

28 SDH-Internetseite: News Marktstudien Anlagen-Datenbank SDH-Leitfaden Workshops + Kurse Branchenverzeichnis

29 SCFW Scenocalc Fernwärme für zentrale und dezentrale Einbindung basierend auf Scenocalc Excel-Kalkulationstabelle detaillierte Eingaben möglich setzt Fachwissen voraus ohne Wirtschaftlichkeit

30 3. Forum Solare Wärmenetze 4. und in Stuttgart