Solare Prozesswärme. Wirtschaftlichkeit und Umsetzungsbeispiele aus Industrie und Gewerbe

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1 IHK Südthüringen Informationsveranstaltung EE in Unternehmen Suhl-Mäbendorf, Solare Prozesswärme Wirtschaftlichkeit und Umsetzungsbeispiele aus Industrie und Gewerbe - Anwendungen in Deutschland - Anwendungen International - Leitfaden zur Vorplanung Dr.-Ing. Bastian Schmitt IdE ggmbh, Kassel 1

2 IdE ggmbh, Kassel Anwendungsorientiertes Forschungsinstitut Gegründet 2011 (Uni + Industrie + Region) 50 Mitarbeiter Fünf Fachabteilungen (Fahrzeugsysteme, Thermische Energiesysteme, Produktion & Energie, Kommunikation & Software, Energiewirtschaft) Prozesswärme Energieaudits/Fallstudien Integrationskonzepte, Umsetzungsbegleitung Beratung von Unternehmen, Planern und politischen Entscheidungsträgern 2

3 Fahrplan der Internationalen E-Agentur TWh/a TWh/a IEA Technology Roadmap Solar Heating & Cooling 3

4 Formen von Solarstrahlung Quelle: (Leitfaden Solarthermie, DGS 2010) Berlin Quelle: (Quaschning 2009; Regenerative Energiesysteme) 4

5 Gliederung Einführung Anwendungen in Deutschland Anwendungen International Leitfaden zur Vorplanung Zusammenfassung 6

6 Anzahl Anträge Universität Kassel Anzahl eingereichter Anträge Geringe Resonanz in 2012, deutliches Wachstum in 13 und * * bis

7 Kollektorfläche [m² brutto ] Universität Kassel Beantragte Kollektorflächen Größere Kollektorflächen als Indikator für gesteigertes Interesse der Marktakteure * bis *

8 mittlere Anlagengröße [m² brutto ] Universität Kassel Mittlere Anlagengrößen Bisher steigt die beantragte Anlagengröße

9 Anzahl Anträge Universität Kassel Anlagengrößen Großteil der Anlagen ist sehr klein, nur wenige > 100 m² bis 39.9 m² 40 bis 99.9 m² 100 m² + Größtes System bisher: 960 m² Zwei Systeme mit mehr als m² sind in der Planung 10

10 Bisherige Anwendungen im MAP % der Anlagen für Ferkelaufzucht und Fahrzeugreinigung Insgesamt aber große Vielfalt Universität Kassel 2% 2% 2% 6% 2% 2% 3% 4% 11% 12% 25% 30% Ferkelaufzucht Fahrzeugreinigung Trocknungsprozesse Reinigungsprozesse Fischzucht Milchverarbeitung Tierzucht ohne Ferkel Fleischverarbeitung Lackieranlagen Futtermittelproduktion Kunststoffverarbeitung sonstiges 11

11 Sonstige Anwendungen Insektenaufzucht für biologische Schädlingsbekämpfung 20 m² Reinigung von Zahnersatz in Zahntechniklabor 20 m² Trocknung von Papier 25 m² Herstellung von Bitumen 200 m² Metallveredelung 300 m² 12

12 Verwendete Kollektoren* 9% Flachkollektor 25% Vakuumröhrenkollektor Vakuumröhren- kollektor 66% Luftkollektor Universität Kassel * bezogen auf Bruttokollektorfläche 13

13 Solare Ferkelnester Anlage Eppert in Ibbenbüren Schüco 84 solarunterstützte Ferkelnester 55 m² Flachkollektoren 3 m³ Pufferspeicher ca. 20 % Energieeinsparung 14

14 Solares Autowaschen 146 m² VRK, 7 m³ Pufferspeicher WW für Waschstraße und SB-Plätze Oftmals kombiniert mit Fußbodenheizung für Waschplätze 15

15 Hackschnitzeltrocknung 143 m² Luftkollektoren Luftvolumenstrom: m³/h Projektierter Ertrag: 720 kwh/m²*a Grammer Solar 16

16 Gasdruckregelanlage Gasentspannung vor lokalem Gasnetz ( bar) => Gaserwärmung um ca. 25 K ( Gefrierschutz ) Niedriges Temperaturniveau ( C) und nahezu konstanter Bedarf Solaranlage mit 355 m² FK und 25 m³ Speicher Kombination mit Biogas-KWK Enertracting GmbH 80 % regenerative Deckung < 55 /MWh sol 17

17 Hustert Galvanik (Westfalen) Beheizung Vorreinigungsbecken (90 C) Parallele Einbindung zum Kessel 220 m² CPC (150 kw), kein Speicher 40 % Deckung 450 kwh/m² 82 /MWh sol 94 /MWh HEL Ritter XL 18

18 Gliederung Einführung Anwendungen in Deutschland Anwendungen International Leitfaden zur Vorplanung Zusammenfassung 19

19 Datenbank mit weltweiten Anlagen 20

20 Heineken Brauerei Göss, Österreich Solarunterstützes Maischen ( C) Speisewasseraufheizung ( C) m² FK (1 MW) 200 m³ Pufferspeicher Inbetriebnahme 6/ /MWh sol AEE INTEC 21

21 Berger Fleischwaren Sieghartskirchen, Österreich WW für Reinigungsprozesse ( C) Vorwärmung Kesselspeisewasser ( C) m² FK (770 kw) 60 m³ Speicher 470 kwh/m² 45 /MWh sol S.O.L.I.D. 22

22 Solare Dampferzeugung Bever (CH) Höchstgelegene Molkerei Europas (1800 m) 115 m 2 Parabolrinnenkollektoren zur indirekten Dampferzeugung Thermoöl mit Zieltemperatur des Kollektorfeldes von 180 C Im Contracting realisiert Einsparung: 70 MWh/a Source and Copyright: ewz 23

23 Prestage Food North Carolina, USA Warmwassererzeugung (>60 C) für Reinigung, Bedarf 570 m³/d m² FK (5,5 MW), 850 m³ Speicher 50 % Deckung In Betrieb seit 2012 Contracting FLS Energy 24

24 Gerberei Thailand Heißwasserbereitstellung ( C) m² China-Röhren 35 m³ Speicher Aschoff Solar 25

25 Kupfermine Chile Codelco, Chile Elektrolytbeheizung Kupferraffination, Waschen Kupferkathoden m² FK (28 MW) m³ Speicher ca. 85 % Deckungsrate Sunmark 26

26 Ökonomische Eckdaten Industrie: Investitionen: /m² Realistische Wärmepreise in DE /MWh Gewerbe: /m² /MWh AEE INTEC 27

27 Gliederung Einführung Anwendungen in Deutschland Anwendungen International Leitfaden zur Vorplanung Zusammenfassung 28

28 SolFood Solarwärme für die Ernährungsind. 5/2013 bis 12/2015 Nutzung solarer Prozesswärme in ausgewählten Branchen der Ernährungsindustrie Milch Fleisch Obst und Gemüse Süßwaren Mineralwasser, Erfrischungsgetränke Durchführung von Fallstudien, Erarbeitung von Hilfsmitteln 29

29 Leitfaden zur Machbarkeitsabschätzung Machbarkeitsabschätzung bisher wesentliches Hemmnis bei der Markterschließung (was, wo, wie, etc.) Leitfaden mit relevanten Infos zu Vorgehen Einbindung von Solarwärme Vorauslegung Kollektor, Speicher Ertragsabschätzung Download Ende März 2015 unter 30

30 Inhalt 1. Wichtige Randbedingungen 2. Erfassung Ist-Zustand 3. Identifikation relevanter Wärmeverbraucher 4. Auswahl geeigneter Integrationspunkte 5. Vorauslegung Kollektorfläche und Speicher 6. Ertragsabschätzung 7. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8. (Detail-)Planung 9. Anhang 31

31 Ansatz zur Dimensionierung Basiert auf VDI 6002: Auslegung auf einen guten Sommertag (> 7 kwh/(m²d)) Minimierung von Überschüssen, hohe spezifische Erträge Eher kleinere Deckungsraten Vorteil Charakteristika guter Sommertage ist innerhalb Europas vergleichbar Der tägliche Wärmebedarf eines Prozesses ist i.d.r. einfach zu erfassen Ergebnis Spezifischer Auslegungswert: q auslegung [kwh/(m² ap d)] 32

32 Lastprofile Tägliche, wöchentliche und jährliche Lastprofile können stark variieren 33

33 Global horizontal irradiation [kwh/m²] Standorte Standorte: Kopenhagen, Würzburg, Toulouse, Madrid 250 Copenhagen Toulouse Wuerzburg Madrid

34 Nutzungsgrad und Ertrag 35

35 Gliederung Einführung Anwendungen in Deutschland Anwendungen International Leitfaden zur Vorplanung Zusammenfassung 37

36 Zusammenfassung Vielversprechendes Anwendungsgebiet und wachsender Markt in DE Konstanter Wärmebedarf über das Jahr führt zu höheren Erträge -> potentiell sehr geringe Wärmepreise Informationsdefizit bei potentiellen Kunden Bisher Schwerpunkt im Gewerbe (Wirtschaftlichkeitserwartungen Industrie) Zukünftig deutlich einfachere Machbarkeitsabschätzung (VDI in Arbeit, ) b.schmitt@ide-kassel.de Vielen Dank für die Aufmerksamkeit 38