Solare Wärmepumpensysteme Quo Vadis? Dr. Michel Haller Leiter Forschung SPF

Transkript

1 Solare Wärmepumpensysteme Quo Vadis? Dr. Michel Haller Leiter Forschung SPF

2 Solarenergie und Wärmepumpe Woran denken Sie? & 2

3 Solarwärme & Wärmepumpe & 3

4 Photovoltaik & Wärmepumpe & 4

5 PVT-Kollektoren 5

6 Sweet Home 6

7 Erdsonden-Regeneration & 7

8 Temperaturschichtung im Kombispeicher & 8

9 Eisspeicher & Wärmepumpe & 9

10 Zeitraffer /

11 Solarwärme: direkt nutzen oder als Quelle für die WP? Mass für energetische Effizienz ist das Verhältnis von Wärme- Lieferung [kwh] zu Stromverbrauch [kwh] über das ganze Jahr Wärmepumpe: JAZ ca JAZ = Jahresarbeitszahl el. Strom Umwelt Wärmepumpe Wärme Solaranlage: Faktor ca el. Strom Sonne Sonnenkollektor Wärme Aber: 100% solare Heizung ist mit hohen Kosten verbunden Deshalb: 100% Solar durch den Sommer, Teilsolar durch Frühling, Herbst und Winter den (grossen) Rest übernimmt die Wärmepumpe 11

12 Unverglaste Absorber in Kombination mit Wärmepumpe Regeneration von Erdreich Eisspeicher-Systeme 12

13 PVT-Kollektoren in Kombination mit Wärmepumpen Regeneration von Erdreich Eisspeicher-Systeme 13

14 IEA SHC Task 44 / HPP Annex 38 IEA SHC Task 44 / HPP Annex 38 - SFH 45 Strasbourg verschiedene Autoren / Studien Luft-WP ohne Solar Luft-WP mit Solar Luft-WP mit Solar Parallel + Seriell Erdsonden-WP ohne Solar Einzelsonden-WP mit Regeneration Erdsonden-WP mit Solar Nur Solar als Wärmequelle für WP Nur Solar als Wärmequelle für WP Premium JAZ SHP 14

15 IEA SHC Task 44 / HPP Annex 38 «Solar and Heat Pump Systems» Hadorn, J.-C. (Ed.), Solar and Heat Pump Systems for Residential Buildings, 1. Auflage. Ernst & Sohn (Wiley). 15

16 Game Changer? Faktor /

17 PV und Wärmepumpe? Definition JAZ PV+WP Ein Gedankenexperiment JJJJJJ PPPPPPPP = JAZ PV+WP JAZ PV WWWWWWWWW gggggggggggggggggg SSSSSSSSSS kkkkkkkkkkkkkkkkkkkk SSSSSSSSSS pppppppppppppppppppp PV Produktion [MWh] SSSSSSSSSS kkkkkkkkkkkkkkkkkkkk = 3 MMMMM WWWWWWWWW pppppppppppppppppppp = 10 MMMMM 17

18 PV und Wärmepumpe richtig gerechnet Einspeisetarife sinken & Bezugstarife höher als Einspeisetarife Eigenverbrauch lohnt sich, Einspeisen nicht Grössere PV-Anlagen nicht mehr rentabel Dimensionierung auf Netto-Null (Stromproduktion = Stromverbrauch)? Definition JAZ PV+WP sinnvoller... JJJJJJ PPPPPPPP = WWWWWWWWW gggggggggggggggggg SSSSSSSSSS aaaa NNNNNNNN SStttttttt aaaa NNNNNNNN = KKKKKKKKKKKK EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE 18

19 Eigenverbrauchsquote und Autarkiegrad 100% Net Zero Energy = EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE KKKKKKKKKKKK 0% = EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE PPPPPPPPPPPPPPPPPPPP Photovoltaik-Fläche 19

20 PV-Eigenverbrauch-Wärmepumpen & PV-Eigenverbrauch-WP ist vergleichbar mit Solarwärme Ein Teil des vor wenigen Jahren für die Solarwärme anvisierten Marktes wird hier von PV+WP übernommen werden! 20

21 Erhöhung des Eigenverbrauchs... grösste Potenziale für Eigenverbrauch durch Lastverschiebung & Elektrofahrzeuge Wärmepumpe + Speicher Eigenverbrauch für Kochen, Licht, Computer, Fernseher über... Batterie 21

22 Eigenverbrauch ist noch kein Smart Grid! Beispiel Zeitschaltuhr für Warmwasserbereitung durch WP am Mittag statt in der Nacht el. Leistung [kw] PV WP Total Einspeise- Spitze Bezugs- Spitze Zeit in Stunden 22

23 Eigenverbrauch mit Wärmepumpe... braucht Energiespeicher Wärmespeicher, Batterie, Gebäudemasse?... muss PV-Produktion UND Haushaltsstromverbrauch berücksichtigen Messung Produktion + Verbrauch Kommunikation WP... braucht Leistungsgeregelte Wärmepumpe Nachfahren der Differenz zwischen PV-Produktion und Stromverbrauch... wird erst transparent im Betrieb! Problem für den Endkunden: welches Produkt wählen? 23

24 Eigenverbrauch: Es braucht Antworten auf neue Fragen! Eigenverbrauchsregelung? Was sollte sie tun, und was nicht? Transparenz Wie kann der Endkunde die Eigenverbrauchsregelung vor dem Kauf beurteilen? Netz-Freundlichkeit Wann ist Eigenverbrauch auch gut für den Netzbetreiber, wann nicht? Die Speicher-Frage grösserer Wärmespeicher, Batterie, oder Gebäudemasse? 24

25 ... oder dann doch lieber Solarwärme? Vorteil Solarwärme: Eigenverbrauch garantiert! einfach sicher 100% Eigenverbrauch... Was soll der ganze Tumult um Eigenverbrauch? Das garantieren wir bei der Solarwärme schon lange... 25

26 Fazit Viele Möglichkeiten zur Kombination von Solarenergie und Wärmepumpen PVT interessant für Erdreich-Regeneration und Eisspeicher-Systeme Solarthermie wird konkurenziert durch PV+WP PV+WP ist interessant wenn PV-Anlage nicht überdimensioniert (Einspeisen lohnt sich nicht mehr) Wärmespeicher vorhanden gute Eigenverbrauchsregelung Für ALLE Kombinationen gilt: Regelung, Hydraulik und exergetische Effizienz der Wärmespeicherung (Speicherschichtung) extrem wichtig für die System-Performance Gesamt-System-Performance kann nur mit, System-Test oder Feld- Monitoring transparent gemacht werden (Komponententests und Simulationen basierend auf Komponenten-Tests reichen nicht)! 26

27 Weitere Informationen Hier an der Gleisdorf Solar Schichtungseffizienz von Kombispeichern, Robert Haberl, HSR Hochschule für Technik Rapperswil, CH P&D Projekt Sotchà Drei unterschiedliche, solarunterstützte Wärmeerzeugungssysteme mit Erdsondenregeneration im direkten Vergleich Aleksis Baggenstos, HSR Hochschule für Technik Rapperswil, CH Solare Regeneration bei hoher Erdwärmesondendichte - Technologievergleich und Praxisbeispiel, Florian Ruesch, HSR Hochschule für Technik Rapperswil, CH Auf der SPF homepage ; ; ; 27

28 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Quo vadis, energia solaris 28