Solartechnik! Solarwärme und Solarstrom!
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- Jörg Becker
- vor 6 Jahren
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1 Solartechnik! Solarwärme und Solarstrom! Bernhard Weyres-Borchert! SolarZentrum Hamburg! 1! Quelle: SolarZentrum Hamburg!
2 Das Projekt SolarZentrum Hamburg! Behörde für Umwelt und Energie Das SolarZentrum arbeitet mit! Unterstützung der Behörde für Umwelt! und Energie (BUE)! Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS) Landesverband Hamburg/! Schleswig-Holstein e.v.! Handwerkskammer Hamburg Zentrum für Energie-, Wasser-! und Umwelttechnik (ZEWU)! 2!
3 Das Projekt SolarZentrum Hamburg! Ausstellungsbereich - Kollektoren! - Speicher! - Module! - Armaturen! - Solarbibliothek! - Fachzeitschriften! Informelle Basisberatung - Technische Beratung! - Auslegungsfragen! - Energiekonzepte! - Kosten und Nutzen! - Förderung und Finanzierung! - Fachbetriebe! - Angebotsvergleich! - Verschattungsanalyse! 3! Quelle: SolarZentrum!
4 Nordisch by nature! Sonnenenergieangebot! Norddeutschland! kwh/m"! kwh entsprechen 100 Liter Heizöl oder 100 m! Erdgas 4!
5 5! Stellen Sie sich einen! 10 kg schweren Wassereimer vor.! Wieviele Kilowattstunden! braucht man, um ihn! von Meereshöhe auf den Gipfel des Mount Everest! zu heben?!
6 Die Antwort heißt: Eine Viertel Kilowattstunde! 1 kwh 6!
7 7! Bedeutung der Wärme!
8 Solarwärme und Solarstrom! Sonnenenergie! Solarwärme -" Solarthermie! -" Solarthermische Anlagen! -" Kollektoren! -" Wärme! -" Warmes Wasser! -" Effizienz %! Solarstrom - Photovoltaik! - PV-Anlagen! - Module! - Strom! -" Eigenverbrauch! -" Effizienz 10 %! 8! Quelle: SolarZentrum!
9 Kundenwunsch Nr. 1: Unabhängigkeit! SD # 10% Standardanlage Trinkwassererwärmung -" 100%ige Abdeckung des! Trinkwasser-Wärmebedarfs in den! Sommermonaten! -" Bivalenter Trinkwasserspeicher! SD # 20% Kombianlage mit Heizungsunterstützung -" Solare Heizungsunterstützung in der! Übergangszeit Frühjahr/Herbst! -" Kombispeicher! SD > 50% Sonnenhaus -" Sonnenheizung, Biomasse unterstützt! -" saisonale Speicherung! -" sehr gute Wärmedämmung! -" Niedertemperaturheizung! 9! Quelle: DGS, Sonnenhaus-Institut!
10 Standardsolaranlage! Solarthermische Trinkwassererwärmung -" Ziel: 100 % Warmwasserbereitung von! Mai bis September! -" Nachheizung über Heizkessel! -" Temperaturdifferenzregelung! -" 1 bis 1,5 m 2 Kollektorfläche pro! Person! -" 80 Liter Speichervolumen pro Person! -" Warmwasseranschluss für! Waschmaschine und Geschirrspüler! 10! Quelle: DGS!
11 Flach- oder Vakuumröhrenkollektor?! Flachkollektor - Gutes Preis-/ Leistungsverhältnis! -" Empfehlenswert bei günstigen! Rahmenbedingungen! - Indachmontage möglich! Röhrenkollektor - 30% geringerer Flächenbedarf! - Horizontale Montage möglich! - Drehung nach SO/SW möglich! 11! Quelle: DGS!
12 Flach- oder Vakuumröhrenkollektor?! Flachkollektor - Gutes Preis-/ Leistungsverhältnis! -" Empfehlenswert bei günstigen! Rahmenbedingungen! - Indachmontage möglich! Röhrenkollektor - 30% geringerer Flächenbedarf! - Horizontale Montage möglich! - Drehung nach SO/SW möglich! 12! Quelle: DGS!
13 Solarthermische Kombianlage! Solarthermische Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung -" Ziel: Heizungsunterstützung in der! Übergangszeit! -" 2 bis 3 m 2 Kollektorfläche pro! Person! -" 60 Liter Speichervolumen pro m 2! -" Trinkwassererwärmung im! Durchlaufprinzip oder! Frischwasserstation! -" Warmwasseranschluss für! Waschmaschine und Geschirrspüler! 13! Quelle: DGS!
14 14! Kenngrößen Trinkwassererwärmung mit Flachkollektoren!
15 15! Kenngrößen Trinkwassererwärmung mit Vakuumkollektoren!
16 16! Kenngrößen Heizungsunterstützung mit Flachkollektoren!
17 17! Kenngrößen Heizungsunterstützung mit Vakuumkollektoren!
18 Kennwerte Solarthermie! TWW TWW+HU Sonnenhaus Kollektorfläche ca. 5 m 2 ca. 12 m 2 > 40 m 2 Speichergröße 300 L 700 L 5-20 m 3 Autarkiegrad Ca. 10 % Ca. 20 % > 50 % Spez. Ertrag/m kwh/a kwh/a kwh/a Jahresertrag kwh kwh kwh 18!
19 Solare Konzepte im Mehrfamilienhausbereich! SD # 10% SD TWW # 40% Solare Trinkwassererwärmung -" hohe Abdeckung des! Trinkwasser-Wärmebedarfs in den! Sommermonaten! SD # 20% Kombianlage mit Heizungsunterstützung -" Solare Heizungsunterstützung in der! Übergangszeit Frühjahr/Herbst! SD > 50% Sonnenhaus -" Sonnenheizung, Biomasse unterstützt! -" saisonale Speicherung! -" sehr gute Wärmedämmung! -" Niedertemperaturheizung! 19! Quelle: DGS, Sonnenhaus-Institut!
20 Mehrfamilienhäuser! 20! Quelle: DGS!
21 Mehrfamilienhäuser! 21! Quelle: DGS!
22 Beispiel Kanalstraße, Chemnitz! 100 m2 Kollektorfläche 22! Quelle: DGS!
23 Beispiel Kanalstraße, Chemnitz! 23! Quelle: DGS! 50 m 3 Saisonspeicher
24 Beispiel Kanalstraße, Chemnitz! 24! Quelle: FASA AG!
25 Beispiel Energiebunker! 25! Quelle: FASA AG!
26 Status Quo Solarthermie Hamburg!!! Insgesamt Installierte Kollektorfläche! m 2! ! Fläche pro Einwohner (1,763 Mio)! m 2! 0,06 Dachflächenpotential! m 2 16 Mio! davon genutzt! %! 0,6! Jährlicher Wärmebedarf! TWh! 20! Jährliche Wärmeerzeugung durch Solarthermie! TWh! 0,04! Anteil Solare Wärme am Gesamtwärmebedarf! %! 0,2! -> das Potential ist riesig und bei weitem nicht erschöpft! 26! Quelle: DGS!
27 Finanzielle Zuschüsse! BAFA - Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle Förderprogramme MAP und APEE$ # Solaranlage! -" 500 # Kesseltauschbonus! -" zusätzl. 20% Heizungsoptimierung APEE! -" Antragstellung nach erfolgter! Maßnahme! IFB Investitions- und Förderbank$ Förderprogramm Erneuerbare Wärme$ #/m 2 Kollektorfläche (nur TWW)! #/m" Kollektorfläche (Kombi)! - 75 % im Neubau!! -" # bei Gas-/Öl-Kesseltausch! -" # bei Einsatz eines Pelletkessels! -" Antragstellung vor Maßnahmebeginn! 27! Quelle: BAFA, IFB!
28 Förderbeispiel! Geplante Maßnahmen "Errichtung einer Solarthermieanlage mit 10m! zur Warmwasser- und Heizungsunterstützung "Austausch Heizung/Kessel (Gasbrennwert), "Optimierung des Heizungssystems gem. BAFA Kosten " " Solarthermieanlage " " Heizungsaustausch " " Gesamtkosten Zuschussförderung "2.000 " IFB Hamburg Solar (200 " x 10m!) "1.000 " IFB Hamburg Heizung "2.000 " BAFA Solar (Basisförderung) " 500 " BAFA Kesseltausch " 500 " BAFA APEE-Zuschuss (20%) " 600 " BAFA APEE-Optimierung "6.600! Gesamtzuschuss "33 % Förderquote zzgl. Energieeinsparung " " KfW-Darlehen 167 oder Eigenkapital 28! Quelle: SolarZentrum Hamburg!
29 Gründachstrategie Hamburg! Gründachförderung Selbstgenutztes Privateigentum! - bis 100 m% NVF: 40 % der förderfähigen Kosten$ - Zuschläge für zusätzliche solare Nutzung: $ 100 % der Mehrkosten für Unterkonstruktion, $ max. 5 &/m% Modul-/Kollektorfläche Alle anderen Gebäude - 6 &/m% NVF zzgl. 1 &/m% NVF pro cm $ durchwurzelbarer Aufbaudicke$ - Zuschläge für zusätzliche solare Nutzung: $ 100 % der Mehrkosten für Unterkonstruktion, $ max. 5 &/m% Modul-/Kollektorfläche NVF = Nettovegetationsfläche 29! Quelle: IFB!
30 Solarwärme und Solarstrom! Sonnenenergie! Solarwärme -" Solarthermie! -" Solarthermische Anlagen! -" Kollektoren! -" Wärme! -" Warmes Wasser! -" Effizienz %! Solarstrom - Photovoltaik! - PV-Anlagen! - Module! - Strom! -" Eigenverbrauch! -" Effizienz 10 %! 30! Quelle: SolarZentrum!
31 Solarstromanlagen! (1)" PV-Generator:! in Reihe und parallel! verschaltete! PV-Module mit Montagegestell! (2)" Generatoranschlusskasten (mit! Schutztechnik)!! (3)" Gleichstromverkabelung (4)" DC-Hauptschalter! (5)" Wechselrichter! 7! 4! 5! 6! 8! (6)" Wechselstromverkabelung! (7)" Speichersystem! (WR, Laderegler, Akkus)! (8)" Zählerschrank! mit Stromkreisverteilung,! Erzeugungs -, Bezugs- und! Einspeisezähler und! Hausanschluss! 31! Quelle: DGS!
32 Flächenbedarf! ca. 8 m 2 Fläche pro kw p Leistung ca. 900 kwh pro kw p Modulfläche! 32! Quelle: DGS!
33 Eigenverbrauch vor Netzeinspeisung! Einspeisevergütung ,7 Cent / kwh! Einsparung Haushaltsstrom Cent / kwh! Jede solar erzeugte Kilowattstunde,! die direkt im Haushalt genutzt wird,! spart mehr als doppelt soviel Geld ein! im Vergleich zu einer in das öffentliche! Netz eingespeisten Kilowattstunde!! Solare Stromgestehungskosten liegen derzeit! bei ca. 10 Cent / kwh 33! Quelle: BSW!
34 Beispiel: kwh Jahresstrombedarf, 4 kwp! PV-Leistung in kw p / MWh = 4 kw p / 4 MWh = 1,0 Eigenverbrauchsanteil ohne Speicher = 30 % Netzeinspeisung = 70 % 34! Quelle: Quaschning!
35 Beispiel: kwh Jahresstrombedarf, 4 kwp, 4 kwh! PV-Leistung in kw p / MWh = 4 kw p / 4 MWh = 1,0 Nutzbare Speicherkapazität in kw p / MWh = 4 kwh / 4 MWh = 1,0 Eigenverbrauchsanteil mit Speicher = 60 % Netzeinspeisung = 40 % 35! Quelle: Quaschning!
36 Wirtschaftlichkeitsgrößen! Jährliche Einsparung ohne Speicher = [(Jahresertrag x 0,3 x Bezugskosten) + (Jahresertrag x 0,7 x Vergütung)] Wartung-/Betriebskosten! Jährliche Einsparung mit Speicher = [(Jahresertrag x 0,6 x Bezugskosten) + (Jahresertrag x 0,4 x Vergütung)] Wartung-/Betriebskosten! Amortisationszeit = Investitionskosten / Jährliche Einsparung! Solare Stromgestehungskosten = Investitionskosten / (jährlich erzeugte Solarstrommenge x 20 Jahre)! 36! Quelle: SolarZentrum!
37 Kosten und Wirtschaftlichkeit ohne Speicher, 4 kw p! Spezifische Investitionskosten PV-Anlage (netto) # / kwp! Investitionskosten PV-Anlage! #! Wartungs- und Betriebskosten jährlich 1% der Investitionskosten = 64 #/Jahr! Einspeisevergütung (bis 10 kwp, netto) 12,3 Cent/kWh! Bezugskosten (brutto) 28 Cent/kWh! Jahresertrag kwh! Jährliche Einsparung (3.600 kwh x 0,3 x 0,28 #/kwh) + (3.600 kwh x 0,7 x 0,127 #/kwh) 64 #/Jahr! = 302 # # -64 # = 548 # Amortisationszeit (statisch) # / 548 # = 11,7 Jahre! 37! Quelle: BSW!
38 Kosten und Wirtschaftlichkeit mit Speicher 4 kwh, 4 kw p! Spezifische Investitionskosten Li-Speicher (netto) # / kwh! Speicherkosten #! Gesamtkosten PV-Anlage + Speicher #! Speicherförderung KfW (275)! Förderfähige Kosten x 25 %! = # x 0,25! = #! Jährliche Einsparung mit Speicher (3.600 kwh x 0,6 x 0,28 #/kwh) +! (3.600 kwh x 0,4 x 0,127 #/kwh) 104 #/Jahr =! = 605 # # # = 678 #! Amortisationszeit (statisch) # / 763 # = 13,9 Jahre! Steigende Strombezugskosten reduzieren die Amortisationszeit! 38! Quelle: BSW!
39 Status Quo PhotovoltaikHamburg!!! Insgesamt Installierte Leistung! MWp 52! Fläche pro Einwohner (1,763 Mio)! m 2! 0,24 Dachflächenpotential! m 2 16 Mio! davon genutzt! %! 0,03! Jährlicher Strombedarf (2016)! TWh! 12! Jährliche Stromerzeugung durch Photovoltaik! TWh! 0,04! Anteil Solarstrom an Bruttostrombedarf! %! 0,3! -> das Potential ist riesig und bei weitem nicht erschöpft! 39! Quelle: DGS!
40 Sonnenwärme vis-à-vis Sonnenstrom! Sonnenwärme/Solarthermie! Was wird gewonnen?! Wärme! Elektrizität! Theoretischer Wirkungsgrad am Dach! 75-85%! %! Systemnutzungsgrad! 25-45%! 8-12%! Fördermittel (Zuschuss)! IFB und BAFA! keine! Vergütung! keine! EEG! Steuerliche Bewertung! Energieeinsparung ist weder Gewinn noch Einkommen, daher steuerfrei! Sonnenstrom/Photovoltaik! Einnahmen/Gewinne sind zu versteuerndes Einkommen! 40! Quelle: DGS!
41 ... Herzlich willkommen!... im SolarZentrum Hamburg! im ELBCAMPUS der HWK Hamburg! Karin Maring! Bernhard Weyres-Borchert! ! 41! Quelle: SolarZentrum!
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